094130

Vista previa del material en texto

1 
 
LAS PILAS 
 
Una pila es un dispositivo que convierte energía química en energía eléctrica. Es una manera práctica 
de almacenamiento de energía, puesto que no pierde energía con el paso del tiempo, por lo cual es 
ampliamente utilizada, especialmente en aparatos de uso doméstico. 
 
Una pila es un generador primario de energía eléctrica, (genera energía por sí mismo), compuesto 
por una celda electrolítica, dos electrodos metálicos (uno positivo, llamado cátodo, y uno negativo, 
llamado ánodo) y un medio líquido o pastoso llamado electrolito. 
La energía almacenada en la pila no se pierde con el paso del tiempo; esa es la razón por la cual se 
pueden guardar durante algunos años y aún así, seguirán funcionando. Sin embargo, sus 
componentes internos sí de degradan con el paso del tiempo, haciendo la que la pila se deteriore y 
no se pueda utilizar. 
 
ORIGEN DE LAS PILAS 
La primera pila fue creada por Alessandro Volta en 1800 y se fue llamada pila voltaica. Aunque su 
presentación distaba mucho de las pilas industrializadas actuales, su creación permitió no solo 
descubrir una forma de almacenamiento de energía, sino también comprobar que si se conectaban 
varias pilas agrupadas en serie, era posible aumentar la tensión a voluntad, lo que constituyó un 
descubrimiento. 
 
FUNCIONAMIENTO DE UNA PILA 
Los electrodos de la pila reaccionan a la pasta o gel del electrolito, lo cual genera un proceso de 
oxidación en el ánodo (electrodo negativo) que activa la producción de electrones. Por su parte, en 
el cátodo (electrodo positivo), se genera un proceso de reducción que ocasiona un déficit de 
electrones. 
Cuando los electrones sobrantes del electrodo negativo pasan al electrodo positivo a través de un 
conductor externo, se genera corriente eléctrica. 
 
CARACTERÍSTICAS DE LAS PILAS 
Las pilas tienen una serie de características que influyen en la generación de energía y en su 
duración. 
La conexión en serie de un conjunto de pilas permite multiplicar la tensión eléctrica a voluntad. 
La energía de una pila no es infinita, está limitada por el tamaño de los electrones y la distancia 
entre ellos. 
Las pilas están formadas por una fuente de tensión perfecta, lo que significa que su resistencia 
interna es nula. A medida que la pila se va gastando o deteriorando, la resistencia comienza a 
aumentar y a mayor resistencia, menor tensión. Por lo tanto, la energía será cada vez más 
insuficiente. 
 
 
INSTITUCIÓN EDUCATIVA COLEGIO FRANCISCO JOSÉ 
DE CALDAS 
RESOLUCIÓN Nº 2231 DEL 30 DE AGOSTO DE 2018 DANE 154001002136 – NIT 890.506.425-9 
GUIA DE APRENDIZAJE 
 
 
Versión 1 
Página 1 de 1 
Estudiante Área NATURALES 
FÍSICA 
Lapso 9 
Fecha Grado 7°08 Y 7°09 Sede San Pedro Claver 
Docente Nelly Hincapie Cárdenas Jornada Mañana 
EJE 
TEMATICO 
CIRCUTOS ELECTRICOS 
EJES 
CONCEPTUALES 
CIRCUITOS EN SERIE Y 
PARALELO 
2 
 
Los componentes de una pila son sensibles a los cambios de temperatura, de allí que temperaturas 
muy altas o muy bajas pueden incidir en el funcionamiento del dispositivo. 
El voltaje de las pilas actuales oscila entre los 1,5 voltios (para una pila común de bajo precio) y los 
9 voltios. 
 
TIPOS DE PILAS 
Según sus características electroquímicas, las pilas pueden ser comunes, alcalinas o alcalinas de 
manganeso. 
Pilas comunes 
Son las pilas secas compuestas por un cilindro de cinc (polo negativo), una pasta electrolítica de 
cloruro de amonio y una barra de carbón en el centro (polo positivo). 
Son las pilas más baratas del mercado, por lo que suelen estar incluidas en muchos dispositivos 
nuevos. 
Pilas alcalinas 
Son similares a las pilas comunes, exceptuando la pasta electrolítica que contiene cloruro de potasio 
o sodio, el interior del cilindro de cinc, que es áspero. Esto sirve para crear una mayor superficie de 
contacto. 
Las pilas alcalinas duran más que una pila común y la corriente es más estable. Además, funcionan 
a un rango de temperatura mayor que una pila común. 
Pilas alcalinas de manganeso 
Son pilas alcalinas cuyo polo positivo está hecho de cinc o litio, mientras que el polo negativo está 
compuesto de dióxido de manganeso u óxido de plata. Son muy utilizadas en dispositivos de 
precisión, como relojes, marcapasos o calculadoras. 
 
BATERIAS 
Una batería es un dispositivo que convierte energía química en energía eléctrica, pero perderá 
energía con el paso del tiempo si no se recarga. Pueden tener uso doméstico e industrial. 
 
Una batería es un generador secundario de energía, compuesto por una o más celdas 
electroquímicas. Cada una de estas celdas tiene sus electrodos positivo y negativo y un electrolito. 
 
Es un generador secundario porque requiere de un dispositivo primario para transformar la energía. 
Las baterías también son conocidas como acumuladores. 
 
ORIGEN DE LA BATERÍA 
Después de que Alessandro Volta inventara la pila voltaica en 1800, le siguieron otros investigadores 
y científicos quienes trataron de mejorar lo que él había demostrado. 
Uno de ellos fue Gastón Planté, un científico francés que creó una batería de plomo y ácido en 1860, 
que si bien no fue bien recibida al principio, sí tuvo una gran relevancia con el auge de la electricidad 
a finales del siglo XIX. 
Fue justamente en esa época, en la que el científico sueco Waldermar Jungner inventó una batería 
con electrodos de níquel y cadmio y electrolito de hidróxido de potasio. Su modelo fue tan exitoso 
que se comenzó a producir y comercializar en Estados Unidos a finales de la década de los cuarenta. 
El inventor estadounidense Thomas Alva Edison, creador de la bombilla incandescente, tomó la idea 
de Jungner y creó su propia batería, que se sigue produciendo y comercializando actualmente. 
 
En la década de los setenta cuando se comenzaron a vender las primeras baterías de litio, que hoy 
en día son muy populares debido a que se utilizan para el funcionamiento de los autos eléctricos. 
3 
 
 
CARACTERÍSTICAS DE LAS BATERÍAS 
Las baterías tienen una característica en cuanto a su proceso de pérdida, recarga y acumulación de 
energía. 
 Una batería perderá su carga eléctrica de manera paulatina, sin importar si se usa o no. 
 La pérdida de carga de una batería es un proceso reversible, lo que les da una vida útil muy 
superior con respecto a las pilas. 
 Las baterías acumulan una carga eléctrica que se ha producido previamente con un generador 
primario. 
 El voltaje de una batería oscila entre los 2 voltios (en las baterías de plomo) hasta los 14,8 voltios 
en algunas baterías de polímero de litio. 
 
FUNCIONAMIENTO DE LA BATERÍA 
Las baterías funcionan con un proceso de reducción y oxidación, similar al de una pila. En ese 
sentido, uno de los electrodos pierde electrones con la oxidación, mientras que el otro electrodo se 
reduce y gana electrones. 
En el caso de las baterías, este proceso puede revertirse aplicando corriente eléctrica para hacer 
que el dispositivo vuelva a su estado original, iniciando un nuevo ciclo de carga. 
 
TIPOS DE BATERÍAS 
En función de sus componentes químicos, las baterías pueden clasificarse en cuatro tipos: 
Baterías de níquel-cadmio 
El electrodo positivo es de hidróxido de níquel y el negativo de cadmio, mientras que el electrolito 
es de hidróxido de potasio. Admiten voltajes altos y sobrecargas, pero su densidad de energía es 
muy baja, aunado al hecho de que el cadmio es un elemento altamente tóxico. Tienen uso 
doméstico e industrial. 
Baterías de níquel-hidruro metálico 
Su electrodo negativo es de níquel y el positivo es de una aleación de hidruro metálico. Su densidad 
de energía es mayor, pero no funcionan correctamente con bajas temperaturas. Son las baterías 
utilizadas en los vehículos de propulsión eléctrica. 
Baterías de iones de litio 
Tienen un electrodo negativo de grafito, y un electrodo positivo de óxido de cobalto u óxido de 
manganeso. Su desarrollo es reciente, tienen altas densidades de energía y pueden ser recargadas 
sin necesidad de que estén completamente descargadas. Sin embargo,no admiten cambios de 
temperatura. 
Son el tipo de batería que utilizan los lectores de libros electrónicos y los móviles. 
Baterías de polímero-litio 
Son similares a las baterías de iones de litio, pero con una densidad de energía mayor. Son costosas 
y corren el riesgo de explotar por sobrecalentamiento. 
Se utilizan en móviles y equipos fotográficos. 
Baterías de plomo-ácido 
Está compuesta por dos electrodos de plomo y un electrolito de disolución de ácido sulfúrico. Al ser 
de plomo, son muy pesadas, y por lo tanto, imprácticas. Su vida útil es limitada puesto que no 
soportan descargas o sobrecargas profundas, son altamente contaminantes y su potencial de 
energía es muy bajo; de allí que sean las más baratas del mercado. 
 
CIRCUITOS ELECTRICOS 
Se denomina así a la trayectoria cerrada que recorre una corriente eléctrica. Este recorrido se inicia 
4 
 
en una de las terminales de una pila, pasa a través de un conducto eléctrico (cable de cobre), llega 
a una resistencia (foco), que consume parte de la energía eléctrica; continúa después por el 
conducto, llega a un interruptor y regresa a la otra terminal de la pila. 
 
 Elementos básicos de un circuito eléctrico 
 Generador de corriente eléctrica (pila o batería): Fuente de energía que genera un voltaje entre 
sus terminales logrando que los 
electrones se desplacen por el 
circuito. 
 Conductores (cables o 
alambre): Llevan la corriente a los 
demás componentes del circuito a 
través de estos cables. Los cables 
están formados por uno o más 
alambres hechos de un material 
conductor. 
 Interruptor: Dispositivo de control, 
que permite o impide el paso de la 
corriente eléctrica a través de un 
circuito, si éste está cerrado y que, 
cuando no lo hace, está abierto. 
 Receptores: Son los encargados de recibir y transformar la energía eléctrica en otro tipo de 
energía. 
Un receptor se caracteriza por su resistencia ohmica. Consume energía eléctrica aportada por 
la fuente de tensión, y la transforma en otra forma de energía, produciendo un efecto útil como 
puede ser luz, calor, etc. 
En base a eso tenemos: 
• Receptores luminosos: como bombillas y LEDs. 
• Receptores sonoros: como timbres y altavoces. 
• Receptores térmicos: como las resistencias eléctricas que llevan planchas, hornos,.... 
• Receptores mecánicos: como los motores eléctricos. 
 Resistencia eléctrica se define como la mayor o menor oposición que presentan los cuerpos al 
paso de la corriente eléctrica. Es decir, la dificultad que opone un conductor al paso de la 
corriente eléctrica. Se representa por “R” y su unidad es el Ohmio (Ω ). 
 
Los elementos de un circuito se combinan de diferentes maneras. Estos deben formar una 
trayectoria cerrada para que la corriente eléctrica pueda circular. 
 
Circuito en serie. 
Circuito donde solo existe un camino para la corriente, desde la fuente suministradora de energía 
a través de todos los elementos del circuito, hasta regresar nuevamente a la fuente. Esto indica 
que la misma corriente fluye a través de todos los elementos del circuito, o que en cualquier punto 
del circuito la corriente es igual. 
 
Características: 
-La corriente eléctrica circula a través de un único camino. 
-Los receptores van uno seguido del otro; es decir, en secuencia. 
-La intensidad de la corriente es la misma en cualquier punto del circuito en serie. 
5 
 
-El voltaje total es igual a la suma de los 
voltajes de los elementos individuales. 
-La resistencia total o resistencia 
equivalente del circuito es la suma de todas 
las resistencias. 
 
Circuito en paralelo. 
Se habla de conexión en paralelo de un 
circuito recorrido por una corriente eléctrica, 
cuando varios conductores o elementos se 
hallan unidos paralelamente, mejor dicho, con sus extremos comunes. En un circuito en paralelo 
cada receptor conectado a la fuente de alimentación lo está de forma independiente al resto; cada 
uno tiene su propia línea, aunque haya parte de esa línea que sea común a todos. Este tipo de 
circuito también recibe el nombre de divisor de corriente. 
 
Características: 
-La corriente circula a través de dos o más caminos independientes desde la fuente de tensión. 
-Los receptores no se ubican uno seguido del otro. 
-El voltaje total es igual en cualquier punto del circuito. 
-La intensidad de la corriente es igual a la suma de las intensidades que pasan por los elementos 
individuales. 
-La resistencia equivalente del circuito siempre es menor que todas las resistencias y se calcula 
según la expresión: 
 
DIFERENCIAS ENTRE CIRCUITO PARALELO Y SERIE 
Diferencias 
 Circuito serie Circuito paralelo 
Resistencia 
Aumenta al incorporar 
receptores 
Disminuye al incorporar receptores 
Caída de 
tensión 
Cada receptor tiene la suya, 
que aumenta con su 
resistencia. La suma de todas 
las caídas es igual a la tensión 
de la fuente. 
Es la misma para cada uno de los receptores, e 
igual a la de la fuente. 
 
Intensidad 
Es la misma en todos los 
receptores e igual a la general 
en el circuito. Cuantos más 
receptores, menor será la 
corriente que circule. 
Cada receptor es atravesado por una corriente 
independiente, menor cuanto mayor 
resistencia. La intensidad total es la suma de 
las intensidades individuales. Será, pues, mayor 
cuanto más receptores tenga el circuito. 
 
 
Cuando conectábamos los componentes en serie estos no se podían encender y apagar por 
separado, sino que funcionaban todos al mismo tiempo, pero conectándolos en paralelo puedes 
encenderlos y apagarlos de manera independiente. 
 
 
 
https://www.ecured.cu/Corriente_el%C3%A9ctrica
https://www.ecured.cu/Fuente_de_Alimentaci%C3%B3n
https://www.ecured.cu/Resistencia_el%C3%A9ctrica
https://www.ecured.cu/Intensidad_de_Corriente
6 
 
 
ACTIVIDAD PARA DESARROLLAR 
 
1. Escriba debajo de cada circuito si es en serie, en paralelo o si es mixto (la combinación de serie 
y paralelo) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2. Responda las siguientes preguntas: 
a. ¿Qué es una pila? 
b. ¿Qué diferencia hay entre una pila y una batería? 
c. ¿Qué clases de pilas encontramos? 
d. ¿Qué clases de baterías encontramos? 
e. Los aparatos electrónicos ¿Qué utilizan, baterías o pila?