Introduction to Electricity

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Questions and Answers

¿Cuál es la base del fenómeno de electrización en un material?

  • La creación de nuevos átomos en el material.
  • El intercambio o redistribución de protones.
  • La alteración de la estructura molecular del material.
  • La pérdida o ganancia de electrones. (correct)

¿Qué característica principal distingue a los conductores eléctricos de los aisladores eléctricos?

  • Los conductores tienen una mayor capacidad para almacenar carga eléctrica.
  • Los conductores permiten el movimiento de cargas eléctricas a través de ellos, mientras que los aisladores lo impiden. (correct)
  • Los conductores son más fáciles de manipular y moldear en diferentes formas.
  • Los conductores son siempre sólidos, mientras que los aisladores pueden ser líquidos o gaseosos.

¿Quién fue el primero en describir la relación entre la electricidad y el magnetismo?

  • James Clerk Maxwell. (correct)
  • Nikola Tesla.
  • André-Marie Ampère.
  • Michael Faraday.

¿Cómo se denomina el magnetismo producido por el efecto de la electricidad?

<p>Electromagnetismo. (C)</p> Signup and view all the answers

¿Qué factor aumenta la intensidad del campo magnético creado por una bobina cuando es atravesada por una corriente eléctrica?

<p>Incrementar el número de espiras de la bobina y la intensidad de la corriente. (A)</p> Signup and view all the answers

¿En qué principio se basa el funcionamiento de los generadores de corriente, como los alternadores y dinamos?

<p>En la inducción de corriente en un devanado al ser sometido a la variación de un campo magnético. (A)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es el fenómeno físico en el que se basan los transformadores para funcionar?

<p>Inducción mutua y autoinducción. (A)</p> Signup and view all the answers

¿De qué depende la tensión inducida en el secundario de un transformador?

<p>De la relación en el número de espiras entre primario y secundario, y de la intensidad de corriente en el primario. (A)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es la partícula elemental que origina la electricidad mediante su movimiento?

<p>Electrón. (C)</p> Signup and view all the answers

¿Qué ocurre cuando un átomo pierde electrones de sus órbitas externas?

<p>Se convierte en un ion positivo. (B)</p> Signup and view all the answers

¿De qué depende la fuerza que obliga a los electrones a circular por un conductor?

<p>De la diferencia de electrones existentes en los extremos del conductor. (C)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál de las siguientes afirmaciones compara correctamente las características de las partículas subatómicas?

<p>El electrón tiene una masa muy pequeña y carga negativa, mientras que el protón tiene mayor masa y carga positiva. (D)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es la función principal de una máquina eléctrica clasificada como 'generador'?

<p>Convertir energía mecánica en energía eléctrica. (D)</p> Signup and view all the answers

¿Qué ocurre si un conductor por el que circula corriente eléctrica se encuentra dentro de un campo magnético?

<p>El conductor se desplaza perpendicularmente al campo magnético. (A)</p> Signup and view all the answers

¿Qué ventaja principal ofrecen los motores eléctricos en comparación con otras fuentes de energía?

<p>Mayor economía, limpieza, comodidad y seguridad de funcionamiento. (A)</p> Signup and view all the answers

¿Cómo se construye un motor eléctrico básico según la descripción proporcionada?

<p>Con una bobina, un imán y una fuente de corriente eléctrica. (B)</p> Signup and view all the answers

¿Qué descubrió Michael Faraday en relación con la electricidad y el magnetismo?

<p>Que un conductor eléctrico moviéndose dentro de un campo magnético genera una tensión. (D)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es la principal diferencia estructural entre una dinamo y un alternador?

<p>La dinamo utiliza colectores cortados, mientras que el alternador posee colectores sin cortar que cambian la polaridad. (D)</p> Signup and view all the answers

¿Qué se requiere para producir electricidad a partir de los principios de campos magnéticos y movimiento de electrones?

<p>La combinación de campos magnéticos variables y el movimiento de electrones en un conductor. (B)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es la diferencia fundamental entre corriente alterna (AC) y corriente directa (DC)?

<p>La corriente directa fluye en una sola dirección, mientras que la corriente alterna cambia de dirección cíclicamente. (D)</p> Signup and view all the answers

¿Cómo se define la diferencia de potencial eléctrico o tensión entre dos puntos?

<p>La energía necesaria para mover una carga positiva entre los dos puntos. (B)</p> Signup and view all the answers

¿Qué instrumento se utiliza para medir la diferencia de potencial, tensión o voltaje en un circuito eléctrico?

<p>Voltímetro. (B)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es la unidad de medida de la intensidad de corriente eléctrica y a qué corresponde?

<p>Amperio, que mide la cantidad de carga que pasa por un punto por unidad de tiempo. (B)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es el nombre que recibe la generación de electricidad a partir de combustibles fósiles?

<p>Planta térmica. (C)</p> Signup and view all the answers

En una planta de generación eléctrica que utiliza combustibles fósiles, ¿cuál es la función del transformador conectado al generador?

<p>Elevar el voltaje para la transmisión a través de las líneas de alta tensión. (A)</p> Signup and view all the answers

¿Qué implicaciones tiene la producción de energía eléctrica a partir de combustibles fósiles en términos de impacto ambiental?

<p>Es un proceso de producción de energía altamente costoso y contaminante que emite grandes cantidades de CO2. (C)</p> Signup and view all the answers

En términos de demanda de energía a nivel mundial, ¿qué tendencia se ha observado y cuáles son las principales fuentes de energía primaria?

<p>Aumento sostenido en la demanda, impulsado por el crecimiento poblacional y el desarrollo industrial, con predominio de combustibles fósiles, energía nuclear de fisión y energías renovables. (B)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál de las siguientes opciones describe mejor el proceso de generación de energía hidroeléctrica?

<p>Aprovecha la energía potencial del agua almacenada en embalses para mover turbinas y generar electricidad. (D)</p> Signup and view all the answers

¿Qué principio fundamental se aplica en la generación de energía eólica?

<p>La transformación de la energía cinética del viento en energía eléctrica mediante aerogeneradores. (A)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es la función principal de los paneles fotovoltaicos en la generación de energía?

<p>Convertir directamente la energía solar en energía eléctrica mediante el efecto fotovoltaico. (A)</p> Signup and view all the answers

¿En qué se basa la generación de energía geotérmica?

<p>En el aprovechamiento del calor interno de la Tierra para generar vapor y electricidad. (B)</p> Signup and view all the answers

¿Qué tipo de energía se obtiene de la biomasa?

<p>Energía derivada de materia orgánica, como residuos agrícolas o forestales. (C)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es la fuente de energía utilizada en la generación mareomotriz?

<p>El movimiento de las mareas oceánicas. (A)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál de las siguientes fuentes de energía es considerada una alternativa renovable a los combustibles fósiles?

<p>Energía hidroeléctrica. (D)</p> Signup and view all the answers

¿Qué función cumplen las escobillas en un dinamo?

<p>Recoger la corriente generada en la espira y sacarla al circuito externo. (B)</p> Signup and view all the answers

¿Qué componente de un motor eléctrico es responsable de generar el campo magnético necesario para la rotación?

<p>El estator. (C)</p> Signup and view all the answers

¿Cómo afecta el aumento en el número de espiras en una bobina a la intensidad del campo magnético generado por ella?

<p>Aumenta la intensidad del campo magnético. (C)</p> Signup and view all the answers

¿Por qué es necesario aumentar los voltajes de transporte en las líneas de transmisión de energía eléctrica?

<p>Para disminuir las pérdidas de energía debido a la resistencia de los cables en largas distancias. (A)</p> Signup and view all the answers

¿Qué papel juega la autoinducción en una bobina dentro de un circuito eléctrico?

<p>Limita el tiempo de carga de una bobina, especialmente cuando el tiempo disponible es limitado. (B)</p> Signup and view all the answers

¿Qué tipo de corriente eléctrica es producida por una dinamo?

<p>Corriente continua. (D)</p> Signup and view all the answers

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Flashcards

¿Qué es la electricidad?

Electricity involves physical phenomena related to the presence and flow of electric charges.

¿Qué es la electrización?

Electrification occurs through the loss or gain of electrons.

¿Qué son conductores eléctricos?

Materials that allow the movement of electrical charges.

¿Qué son aisladores eléctricos?

Materials that impede the movement of electrical charges.

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¿Qué es el electromagnetismo?

Magnetism and electricity are closely related. Magnetism can produce electricity.

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Magnetic field from a coil

When electric current flows through a coil, it creates a magnetic field.

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¿Como funcionan los generadores de corriente?

Alternators and dynamos work based on induced current in a coil within a changing magnetic field.

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¿En qué se basan los transformadores?

Transformers rely on auto-induction and mutual induction.

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¿Qué es un electrón?

Tiny particle that carries a negative electric charge.

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¿Qué es un átomo?

The smallest unit of matter, containing a nucleus and electrons.

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¿Qué es un generador?

Converts mechanical energy into electrical energy.

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¿Qué es un motor?

Converts electrical energy into mechanical energy.

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¿Qué es la fuerza que obliga a los electrones a circular?

The force that causes electrons to move through a conductor depending on the difference of electrons.

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¿Qué son los motores eléctricos?

Rotating electrical machines that transform electrical energy into mechanical energy.

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Faraday's Discovery

A conductor moving within a magnetic field generates voltage; if the circuit closes, current flows.

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¿Qué ocurre en el alternador con la polaridad de las escobillas?

The same brush changes polarity (+ to -) in each full turn of the coil

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¿Qué es una planta térmica?

A device that converts a fuel source into electricity by producing steam to drive a turbine.

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DC vs AC Current

DC moves charge in the same direction; AC reverses direction.

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¿Qué es corriente directa?

Abbreviated as DC, current flows in one direction.

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¿Qué es corriente alterna?

Abbreviated as AC, current flows in alternating directions.

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Potential Difference

Energy to move a positive charge between two points; measured in volts.

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¿Qué un voltímetro?

Measures potential difference, tension, or voltage in parallel.

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Current Intensity

Amount of charge flowing per unit of time, measured in amperes.

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¿Qué es un amperímetro?

Instrument that measures the intensity of electricity in series.

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Study Notes

  • Basic concepts of electricity
  • Presented by ING. Anthony Pérez Meza, MS.C, SAP Consultant | Teacher

Introduction to electricity

  • Electricity involves physical phenomena related to the presence and flow of electrical charges.
  • Electricity manifests in various forms, including lightning, static electricity, electromagnetic induction, and electric current flow.

Electron Behavior and Materials

  • Electrification involves the loss or gain of electrons.
  • Electrons need mobility for electrification to occur.
  • Metals allow the movement of electrical charges, and are called electrical conductors.
  • Materials like glass, plastic and silk prevent the movement of electrical charges through them, and are called electrical insulators.

Theory of Electromagnetism

  • Magnetism and electricity are closely related; magnetism, both natural and artificial, allows for electricity generation economically
  • James Clerk Maxwell, a Scottish mathematician, first explained the relationship between electricity and magnetism in 1870.
  • Electromagnetism is the magnetism produced by electricity and has applications in industry
  • Applications include electrical generators, dynamos or alternators, transformers, relays, and motors.

Electromagnetism Basics

  • When a coil of wire is wound around a support and an electric current passes through, it creates a magnetic field.
  • The magnetic field's intensity increases with the number of coil turns and the current's intensity.

Electromagnetism Applications

  • Alternators, dynamos work through the principle of induced current in a winding when a magnetic field changes.

Transformers

  • Transformers are based on self-induction and mutual induction.
  • They consist of primary and secondary coils wound around a ferromagnetic core
  • Input of 120 V generates magnetic field, inducing a current

Transformer Functionality

  • Induced voltage in the secondary transformer depends on the turns ratio between primary and secondary coils, and primary current.
  • Self-induction limits the charging time of a coil, especially in high-frequency ignition transformers

Electron in Matter

  • Electricity starts with the movement of a tiny particle called an electron.
  • The atom, the smallest part of matter has a nucleus with protons (positive charge) and neutrons (no charge).

Atomic Electron Dynamics

  • An atom can have many electrons orbiting the nucleus.
  • Electrons can be removed from outer orbits, leaving the atom with a positive charge (ion).
  • When an electron leaves its orbit, it creates a "hole", attracting an electron from a neighboring atom.
  • This initiates a chain reaction of electrons moving between atoms, creating electrical circulation.

Electrical Force and Equilibrium

  • The force that drives electrons in a conductor depends on the electron difference at each end
  • Many electrons one end and few on the other cause a natural electron flow toward empty spaces, reaching equilibrium.

Subatomic Particles

  • Electrons have small mass and carry electric charge
  • Protons are heavier than electrons and carry electrical charge
  • Neutrons have no electrical charge; their mass is same as protons.

Atomic Structure

  • Atom consist of a core and a cortex.
  • Nucleus includes protons and neutrons, amounts vary by element.
  • Hydrogen has one proton; Sodium has eleven protons, twelve neutrons.
  • Cortex contains various layers where electrons orbit the nucleus.

Electrical Machines

  • Electrical machines are mechanisms that generate, use, or transform electrical energy.
  • Generator: Converts mechanical energy into electrical energy.
  • Motor: Changes electrical energy into mechanical energy.

Conductors and Magnetic Fields

  • A current-carrying conductor within a magnetic field moves perpendicularly to the field; direction depends on current flow.
  • A current-carrying loop will have one side move up and the other down within a magnetic field, creating rotation.

Electric Motors

  • Motors are rotating electrical machines.
  • Motors transform electrical energy into mechanical energy.
  • Benefits includes economic factors, less pollution, user-friendly, safety.
  • Electric motor’s reliability has allowed to take the place of many different energy forms across industry and homes.

Motor Function

  • Motors rely on attraction and repulsion between a magnet and current-carrying coil.
  • Essential parts include coil, magnet, and power source.
  • Modern electric motors utilize multiple coils called windings in the rotor , plus a large magnet the stator.
  • Some motors have their windings in the stator and magnet as the rotor.

Dynamos and Alternators: Principles

  • Michael Faraday discovered that moving an electrical conductor within a magnetic field generates voltage.
  • When the circuit closes with a receiver, electric current circulates.

Dynamo

  • To extract current, collectors are attached to the ends of the loop.
  • The collectors move against fixed brushes where the electricity exits the device
  • The collectors are partially cut.

Alternator

  • Use same coil to change polarity on each turn
  • Same process for dynamo, but collectors are not cut

Electricity Production

  • With a knowledge of the principles to generate electricity, electricity can be extracted from different sources such as biogas, geothermal, wind, thermal, or hydro.

Electric Current

  • Electric current consist of two types: alternating current and direct current.

Direct Current

  • Direct Current (DC) is the name for current that moves in one direction.
  • Dry cell batteries are an example of DC power

Alternating Current

  • Alternating Current (AC) is described as charges flowing in one direction and then flowing in the opposite direction.
  • AC changes cyclically throughout the circuit
  • Cycles per second is measured in Hertz (Hz)

Voltage & Potential Difference

  • Potential difference (or tension) is to give a positive force the energy to move from one point to the other
  • Measurement is in Volts (V)
  • Just as pressured is need water to circulate a pipe, power force is need for current to circulate a conductor
  • Voltmeter will measure this difference
  • It is always connected parallel in circuit to measure the difference of power

Current Intensity

  • Current of Intensity is the amount of electrical charge flows for a conductor for unit of time
  • It measurement is Ampere (A) of coulomb for time
  • Ammeter measures intensity
  • Ammeter is always connected in series circuit

Electricity Production from Fossil Fuels

  • Electricity generation from fossil fuels is known as thermal power.
  • Thermal power utilizes gas, coal, bunker fuel, nuclear energy, wood, and all follow same concept.

Thermal Power Plant Operation

  • A generator is connected to a transformer, increasing voltages for transmission.
  • High tension transmission lines sends nominal voltages of 25 to 132 kilovolts, voltage depending on designer and electrical company
  • Increasing transport voltages is important with wires travelling long distances that produces main voltage output that gradually decreases

General Principles

  • Any production of fuel is highly contamination and costly due to CO2 emission in air.
  • World energy demand maintained at 14%, due to population growth and development that demands energy
  • Essential energy primary includes fossil fuels, nuclear fission, and renewables.

Hydraulic Energy

  • Hydropower utilizes reservoir, dam or connecting shaft, intake river, forced pipe, turbines before discharging.

Wind Energy

  • Wind utilizes wind direction, brake rotor, anemometer, and controller by shaft of high speeds.

Photovoltaic

  • Solar or photovoltaic is generated on rooftops, solar generators that measure to data

Geothermal and Biomass.

  • Electricity created through harnessing heat of earth and biomass respectively

Tidal Power

  • Electricity created through sea or tidal movements

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