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1Fundamentos de electricidad. Circuitos eléctricos
1. Origen de la electricidad

2. El circuito eléctrico

3. Unidades eléctricas. Ley de Ohm

4. Potencia eléctrica y efecto Joule

5. Corriente continua y alterna

6. Circuitos en serie y en paralelo

7. Generación de corriente. Baterías

8. Mediciones eléctricas con el polímetro

PRÁCTICA PROFESIONAL

Comprobación del estado de una batería y su
puesta en carga

Vamos a conocer...

■ Tendrás acceso a las primeras experiencias con la
electricidad.

■ Conocerás el funcionamiento de diferentes circui-
tos eléctricos.

■ Realizarás cálculos utilizando la ley de Ohm.
■ Diferenciarás entre corriente continua y alterna.
■ Conocerás el funcionamiento y la constitución de

una batería.
■ Realizarás mediciones eléctricas utilizando el po-

límetro.

Y al finalizar esta unidad…

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Fundamentos de electricidad. Circuitos eléctricos

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1. Origen de la electricidad
Las primeras experiencias con la electricidad surgieron cuando el filósofo y
científico Tales de Mileto (siglo VI a.C.) descubrió que, al frotar una barra de
ámbar con un paño de lana, esta era capaz de atraer ciertos objetos de esca-
so peso. Es lo que hoy denominamos electricidad estática por frotamiento.

- - -

-
-

+ + + + +

Varilla de ámbar

Paño de lana

Figura 1.1. Ejemplo de electricidad estática.

Conviene recordar que la materia está formada por la unión de átomos, y
que estos son la parte más pequeña de dicha materia. El átomo tiene un
núcleo compuesto por unas partículas con carga eléctrica positiva o proto-
nes y otras partículas sin carga que son los neutrones.

Núcleo

Protón

Neutrón

Electrón

Figura 1.2. Constitución del átomo.

Alrededor del núcleo aparece una nube de partículas minúsculas denomina-
das electrones que giran en diferentes órbitas casi elípticas alrededor de ese
núcleo central. Si los protones poseen carga positiva, los electrones estarán
cargados negativamente. En condiciones normales un átomo tiene la misma
cantidad de protones y electrones, por lo que decimos que se encuentra en
una situación eléctrica de equilibrio.

Volviendo al ejemplo de la barra de ámbar y el paño, también se descubrió
que, en ocasiones, en lugar de atraerse los objetos, se repelían. De esta
forma se llegó a la conclusión de que cargas de diferente signo se atraen y
del mismo signo se repelen.

Saber más
La palabra electricidad debe su origen al
ámbar, que en griego significa electrón.

Saber más
En el átomo aparecen tres tipos de partí-
culas: protones, electrones y neutrones.
Los electrones tienen la misma carga que
los protones (los primeros negativa y los
segundos positiva). Los neutrones no
tienen carga.

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Fundamentos de electricidad. Circuitos eléctricos

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Dentro de cada celda, se aloja un conjunto de placas positivas y negativas
unidas por conectores. Tradicionalmente, las placas se han venido fabrican-
do a partir de rejillas de plomo con una pequeña cantidad de antimonio que
le confiere resistencia y rigidez.

Actualmente, el plomo-antimonio se ha sustituido por plomo-calcio, lo que
reduce el consumo de agua por evaporación y la autodescarga. Posterior-
mente las rejillas se recubren con peróxido de plomo (PbO

2
) para las placas

positivas y con plomo esponjoso (Pb) para las negativas.

Para evitar el contacto entre placas de diferente polaridad, se intercalan unos
separadores fabricados en material aislante. Las placas positivas van conecta-
das entre sí, al igual que las negativas, formando todo ello un conjunto deno-
minado elemento, cuya tensión nominal es de 2 V. Los seis elementos de las
celdas se conectan en serie, dando lugar a la batería de 12 V. La caja recipiente
queda cerrada por su cara superior mediante una tapa del mismo material por
la que asoman los bornes positivo y negativo, conectados al primer y al último
elemento. Además, lleva seis orificios con tapones para la reposición de agua
y para la ventilación de los gases internos. Actualmente, las baterías se fabrican
del tipo sin mantenimiento, por lo que no incorporan tapones.

Para que se puedan producir los procesos químicos de carga y descarga, las
placas van sumergidas en un líquido denominado electrólito, compuesto
por una solución de ácido sulfúrico (H

2
SO

4
) y agua destilada (H

2
O), en pro-

porciones aproximadas de 36 % y 64 % respectivamente.

7.2. Proceso de descarga
A continuación, se verá qué ocurre en el interior de la batería cuando, es-
tando cargada, se conecta un consumidor. El circuito queda cerrado y la
corriente circula desde las placas positivas a las negativas, con lo que la
batería comienza a descargarse. Al pasar la corriente a través del electrólito,
descompone el ácido sulfúrico, con lo que el sulfato (SO

4
) se combina con

las placas, transformándose estas en sulfato de plomo (PbSO
4
) y quedando

como agua destilada (H
2
O) el electrólito. Su densidad desciende a 1,18 g/cm3

y la tensión en cada elemento es de 2 V.

+ –

Pb

H O H

H O H

SO4

Pb

SO4

Figura 1.14. Interior de una batería descargada.

7.3. Proceso de carga
Cuando la batería se conecta a un cargador o al alternador del vehículo, se
establece el proceso contrario. La corriente circula de negativo a positivo, el
sulfato de plomo de las placas (PbSO

4
) se transforma en peróxido de plomo

(PbO
2
) y en plomo esponjoso (Pb), liberando ácido sulfúrico que pasa al

electrólito con lo que este aumenta su densidad hasta 1,28 g/cm3.

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Unidad 1

Dicho proceso de carga puede representarse del siguiente modo:

+ –

Pb

O

O

PbSO4

H

H

SO4

H

H

Figura 1.15. Interior de una batería cargada.

7.4. Características eléctricas de las baterías
Todas las baterías llevan una placa adhesiva con los datos que la definen.

■ Tensión nominal. Va relacionada con el número de vasos. La batería más
habitual es la de 12 V (6 vasos) para turismos. En vehículos de transporte
se utiliza una tensión nominal de 24 V. Aunque en el mercado existen
baterías de 24 V, en ocasiones, para obtener esta tensión se conectan
dos baterías de 12 V en serie.

■ Capacidad. Es la cantidad de corriente que puede suministrar estando com-
pletamente cargada hasta su descarga total. Se expresa en amperios/hora.
Así, una batería de 90 A/h podría entregar 90 amperios durante una hora
o 1 amperio durante 90 horas. La capacidad de una batería no es un valor
fijo, sino que depende de la cantidad de placas que posea y del material
con el que estén fabricadas. También se ve afectada por la temperatura
ambiente, ya que el frío disminuye considerablemente la capacidad, sobre
todo en la fase de arranque que es cuando mayor demanda hay.

■ Intensidad de arranque. Es la intensidad máxima que puede suministrar
una batería en el momento de arranque sin que la tensión en bornes sea
inferior a 10,5 V.

7.5. Acoplamiento de baterías
Las baterías pueden conectarse entre ellas en serie o en paralelo, dando
como resultado diferentes tensiones nominales y capacidades.

■ Para acoplar baterías en serie, se conecta el borne positivo de una con
el negativo de la otra, y así sucesivamente. Es conveniente que todas las
baterías de la serie sean de la misma capacidad, de lo contrario siempre
se descargaría antes la de menor capacidad. En el conexionado en serie,
la tensión resultante será la suma de las tensiones de las baterías, y la
capacidad la de una de ellas.

12 V - 30 Ah 12 V - 30 Ah 24 V - 30 Ah

+ – + – + –

Figura 1.17. Acoplamiento de baterías en serie.

Saber más
Las pilas desechables o pilas secas, de
uso general, se fabrican a base de zinc
(polo negativo) y carbono (polo positivo).
El electrólito es una pasta a base de clo-
ruro de zinc y cloruro de amonio.

Figura 1.16. Placa de características de una
batería. (Cortesía de Bosch).

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ACTIVIDADES FINALES
Unidad 1

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1. ¿Qué intensidad de corriente circula por un circuito que cuenta con una batería de 24 V y una resistencia es de 6 Ω?

2. En un circuito eléctrico en funcionamiento, se toma, utilizando el amperímetro, una medida de intensidad de 3 A. Si
está alimentado por una batería de 12 V, ¿cuál será su resistencia?

3. Calcular la intensidad de corriente y la potencia de un circuito que cuenta con una batería de 12 V y una resistencia total
de 2 Ω.

4. Enunciar la ley de Ohm y escribir sus fórmulas matemáticas.

5. Con la ayuda del polímetro, medir el valor óhmico de la luneta térmica de un vehículo del taller.

6. El motor de un elevalunas tiene una potencia de 60 W. Sabiendo que el vehículo cuenta con una batería de 12 V, ¿cuál
será la intensidad de corriente que circula por este circuito y el valor de su resistencia?

7. En el taller de electricidad, conectar varias resistencias en serie y en paralelo. Medir el valor resultante del montaje y
realizar el cálculo numérico en el cuaderno. Comprobar si los resultados son los mismos.

8. Con el polímetro y el densímetro, tomar diversas mediciones sobre baterías del taller. Anotar los resultados en el
cuaderno.

9. Realizar el acoplamiento de dos baterías iguales en serie y en paralelo. Medir la tensión resultante.

10. Buscar una batería descargada y conectarla al cargador seleccionando adecuadamente la intensidad de carga.

11. Verificar el estado de una batería con suficiente carga mediante el comprobador de descarga rápida.

12. Si se conectan dos baterías de 12 V y 60 Ah en paralelo, ¿cuál será el resultado?

13. Con el polímetro, realizar diferentes mediciones de tensión en continua y en alterna. Hacer lo mismo con la resistencia
de elementos como bombillas, fusibles o cables. Anotar los resultados en el cuaderno.

14. En un vehículo del taller, comprobar si existen fugas de corriente indebidas.

15. Medir la resistencia interna de diversos consumidores como lámparas o motores eléctricos.

16. Experimentar con la electricidad estática. Frotar diversos materiales del taller y comprobar si atraen a otros materiales.

17. Buscar materiales conductores y aislantes, y comprobar con el polímetro su valor óhmico.

18. Comprobar la tensión de salida de un cargador, por ejemplo, de un teléfono móvil.

19. ¿Por qué no debe rellenarse el nivel de electrolito con agua corriente?

20. Investigar en internet la expresión batería sulfatada.

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EVALÚA TUS CONOCIMIENTOS
Unidad 1

RESUELVE EN TU CUADERNO O BLOC DE NOTAS

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1. Las partículas del átomo con carga positiva se denomi-
nan…

a) positrones.

b) neutrones.

c) protones.

d) electrones.

2. Un interruptor es un…

a) consumidor.

b) elemento de seguridad.

c) relé.

d) elemento de control.

3. La resistencia específica de un material se denomina…

a) resistividad.

b) resiliencia.

c) reóstato.

d) diferencia de potencial.

4. Varias resistencias en serie equivalen a…

a) la suma de sus inversas.

b) al producto de ellas.

c) al valor de la mayor.

d) a la suma de ellas.

5. Dos baterías de 12 V y 50 Ah en paralelo es lo mismo que
una batería de…

a) 24 V y 100 Ah.

b) 12 V y 100 Ah.

c) 24 V y 50 Ah.

d) Ninguna de las anteriores.

6. ¿Cómo afecta al electrólito una temperatura exterior
muy fría?

a) Disminuye su densidad.

b) Mantiene su carga.

c) Aumenta su densidad.

d) No le afecta en nada.

7. Las placas de las baterías alcalinas están construidas
con aleaciones de…

a) plomo-cadmio.

b) hidróxido de manganeso.

c) plomo-aluminio.

d) Cadmio-níquel.

8. Para medir la intensidad de corriente en un circuito, el
amperímetro ha de conectarse…

a) en serie.

b) en paralelo.

c) desconectando la tensión en el circuito.

d) seleccionando la escala más baja.

9. La conexión interna de los seis elementos de la batería
se efectúa:

a) en cascada.

b) en paralelo.

c) en serie.

d) de modo puente.

10. La generación de corriente mediante la deformación de
un cristal de cuarzo se denomina:

a) térmica.

b) piezoeléctrica.

c) magnética.

d) fotoeléctrica.

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