9. Circuits elèctrics 3rESOtecnosahuquillo.weebly.com/uploads/2/6/3/1/26313636/9-circuits... ·...

32
9. Circuits elèctrics 3rESO 1 1. Introducció 2. Partícules atòmiques 3. Ions 4. Interaccions entre càrregues elèctriques 5. Electricitat i corrent elèctric 6. Circuits elèctrics 8. Símbols, circuits i esquemes elèctrics 9. Esquema de connexions i esquema funcional 10. Magnituds dels circuits elèctrics 11. Connexió de receptors 12. Connexió de generadors

Transcript of 9. Circuits elèctrics 3rESOtecnosahuquillo.weebly.com/uploads/2/6/3/1/26313636/9-circuits... ·...

Page 1: 9. Circuits elèctrics 3rESOtecnosahuquillo.weebly.com/uploads/2/6/3/1/26313636/9-circuits... · los en corrent elèctric. 6. Circuits elèctrics Puguem definir un circuit elèctric

9. Circuits elèctrics 3rESO

1

1. Introducció

2. Partícules atòmiques

3. Ions

4. Interaccions entre càrregues

elèctriques

5. Electricitat i corrent elèctric

6. Circuits elèctrics

8. Símbols, circuits i esquemes

elèctrics

9. Esquema de connexions i esquema funcional

10. Magnituds dels circuits elèctrics

11. Connexió de receptors

12. Connexió de generadors

Page 2: 9. Circuits elèctrics 3rESOtecnosahuquillo.weebly.com/uploads/2/6/3/1/26313636/9-circuits... · los en corrent elèctric. 6. Circuits elèctrics Puguem definir un circuit elèctric

9. Circuits elèctrics 3rESO

2

COMPETÈNCIES DEL CURRÍCULUM ACTIVITATS

CCLI: Competència de comunicació lingüística. 1, 2, 14, 16, 18, 18

CMCT: Competència matemàtica i competències

bàsiques en Ciència i Tecnologia.

1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11,

12, 13, 14, 15, 16, 18

CD: Competència digital. 14, 16, 17

CAA: Competència de aprendre a aprendre. 7, 8, 9, 10, 11, 12, 17, 18

CSC: Competències socials i cíviques. 14, 16, 17

SIEE: Sentit d’iniciativa i esperit emprenedor. 10, 11, 12, 17

CEC: Consciència i expressions culturals. 18

Page 3: 9. Circuits elèctrics 3rESOtecnosahuquillo.weebly.com/uploads/2/6/3/1/26313636/9-circuits... · los en corrent elèctric. 6. Circuits elèctrics Puguem definir un circuit elèctric

9. Circuits elèctrics 3rESO

3

Partícula Massa Càrrega elèctrica

Protó 1,673·10-27 kg + 1,602·10-19 C

Neutró 1,675·10-27 kg 0 C

Electró 9,108·10-31 kg - 1,602·10-19 C

Àtom de carboni neutre: 6 protons i 6

electrons.

Àtom de carboni amb càrrega positiva: ha

perdut un electró. 6 protons i 5 electrons.

Àtom de carboni amb càrrega

negativa: ha guanyat un electró. 6

protons i 7 electrons.

1. Introducció Com em vist al tema anterior la vertadera utilitat de l’energia elèctrica és la seua

capacitat per a convertir-se en altres formes d’energia mitjançant els receptors elèctrics.

Ara bé, per a fer funcionar aquestos es necessari acoblar-los a un circuit elèctric, així

que en aquest tema estudiarem com són i com funcionen els circuits elèctrics.

2. Partícules atòmiques La matèria està composta per

àtoms. Així mateix els àtoms

estan compostos per altres

partícules. Entre les moltes que

formen els àtoms, les que ens

interessen per a explicar els

fenòmens elèctrics són els

protons, els neutrons i els

electrons. Aquestes s’organitzen

per a formar els àtoms de la

forma següent: els protons i els

neutrons estan junts i formen el nucli i els electrons giren al voltant del nucli formant els

orbitals.

Una característica fonamental d’aquestes partícules és que tenen càrrega elèctrica

segons puguem veure al quadre següent:

Com es veu la

càrrega elèctrica pot ser

positiva o negativa, es

mesura en coulomb (C)

i té el mateix valor

absolut per al protó i

per a l’electró. Com es

pot veure la càrrega

elèctrica d’aquestes dues partícules es baix, ja que es necessiten 1,6 trilions de protons o

electrons per a tenir un coulomb.

Es estat normal els àtoms són elèctricament neutres, és a dir tenen el mateix

nombre de protons que d’electrons. Per a què un àtom quede carregat de forma negativa

ha de guanyar un electró. Ara bé per a que un àtom quede carregat positivament no pot

perdre un protó, sinó perdre un electró.

Model atòmic

Page 4: 9. Circuits elèctrics 3rESOtecnosahuquillo.weebly.com/uploads/2/6/3/1/26313636/9-circuits... · los en corrent elèctric. 6. Circuits elèctrics Puguem definir un circuit elèctric

9. Circuits elèctrics 3rESO

4

Els cossos carregats positivament es repel·leixen

Els cossos carregats negativament també es repel·leixen

Si carreguen un cos positivament i un altre negativament, els cossos s'atrauen

Anió de liti (3): 3 protons i 4 electrons Catió de liti (3): 3 protons i 2 electrons

3. Ions Quan un àtom perd o guanya un electró, encara que continua sent el mateix element

de la Taula Periòdica, ara reben el nom d’ions. Així quan un àtom queda amb càrrega

postiva s’anomena ió positiu o catió, i quan queda carregat negativament ió negatiu o

anió.

4. Interaccions entre càrregues elèctriques La característica principal de les càrregues elèctriques són les interaccions que es

produexien entre elles quan s’acosten cossos carregats elècricament. Si acostem dos

cossos carregats, bé positivament, bé negativament els dos apareixen forces que fan que

els cossos se separen (forces de repulsió). Tanmateix si els dos cossos es carreguen un

positivament i l’altre negativament, les forces resultants fan que les càrregues

s’aproximen.

Aquestos fenòmens d’atracció i de repulsió són fonamentals en les reaccions

químiques i per tant expliquen el que passa en les reaccions químiques on intervé

l’electricitat com són els processos de càrrega i descàrrega en piles i acumuladors.

Les interaccions entre cossos carregats elèctricament fou estudiat per Charles

Coulomb, i en honor a ell se li ha donat a la unitat de càrrega elèctrica del Sistema

Internacional el nom de coulomb (C).

Activitat 1: Si entre càrregues elèctriques de signe contrari apareixen forces d‟atracció, significa que

un protó i un electró s‟atrauen, i per tant l‟electró hauria de quedar-se apegat al protó i no girar a certa distància d‟ell. Per què creus que l‟electró no es queda apegat al protó?

Page 5: 9. Circuits elèctrics 3rESOtecnosahuquillo.weebly.com/uploads/2/6/3/1/26313636/9-circuits... · los en corrent elèctric. 6. Circuits elèctrics Puguem definir un circuit elèctric

9. Circuits elèctrics 3rESO

5

5. Electricitat i corrent elèctric Encara que el nostre objectiu és conèixer de quina forma puguem utilitzar

l’electricitat, les màquines que la transformen en altres formes d’energia i les màquines

que la produeixen, si que és convenient donar-li una ullada a la teoria que explica

l’existència i la transmissió de l’electricitat.

La teoria acceptada és la dels “electrons lliures”, i es basa en què els electrons de les

capes més exteriors dels àtoms són atrets amb menys força pels protons del nucli

(aquesta força varia de forma inversament proporcional amb el quadrat de la distància

entre les càrregues). Si d’alguna forma puguem “arrancar” suficients electrons d’un

nombre gran d’àtoms i “conduir-los” de forma ordenada tindrem un corrent elèctric. El

més important és el fet que els electrons lliures són portadors d’una energia que és la

que transformarem en calor, moviment, magnetisme, etc. Però la pregunta és: com

puguem aconseguir arrancar-li a un àtom un electró?.

Activitat 2: Quan accionem un interruptor d‟una bombeta observem que no hi ha retard apreciable

entre el moment d‟accionar-lo i el moment que la bombeta fa llum, per tant cal preguntar-se, a quina velocitat

es desplacen els electrons?

En absència de camp elèctric els electrons es mouen en direccions aleatòries a través del conductor amb

una velocitat mitjana de 106 m/s (la velocitat de la llum són 38 m/s). Ara bé la velocitat neta dels electrons

serà nula, doncs cada electró es mou en una direcció diferent.

Si apliquem una diferència de potencial al conductor, creant un camp elèctric, la velocitat neta dels electrons

no serà nula, però si molt reduïda a causa del xoc dels electrons lliures amb els àtoms del material del qual

està fet el conductor. Aquestos electrons tardaran (encara que depén de la intensitat del corrent elèctric) una

mitjana de 8 hores en recòrrer 1 metre de conductor.

Segurament et preguntaràs: aleshores per què s’il·lumina una bombeta en el mateis instant que s’acciona

l’interruptor. Per a la resposta puguem recurrir al conegut com “símil elèctric”, en qual es compara el

comportament del corrent elèctric amb el comportament d’una conducció d’aigua. Així imagina’t qu el cable

és una mànega per a regar, i que els electrons són l’aigua. Si la manega està buida, l’aigua tardarà un

determinat temps en anar des de l’aixeta fins a l’altre extrem. Però la propera vegada que òbrigues l’aixeta, la

mànega estarà plena i no tardarà res en eixir aigua per la punta de la mànega. Doncs amb els electrons

passa el mateix, amb la diferència que el conductor sempre estarà ple d’electrons.

Efectivament entre el protó i l’electró apareix una força d’atracció

electrostàtica, però aquesta es veu compensada per la força centrífuga que

genera la rotació de l’electró al voltant de nucli de l’àtom.

La força centrífuga depén de la massa de l’electró i de la seua velocitat de

rotació, que depén de la distància entre el nucli i l’electró.

És per tant que la posició final de l’electró ve determinada per l’equilibri entre

força electrostàtica i força centrífuga.

Page 6: 9. Circuits elèctrics 3rESOtecnosahuquillo.weebly.com/uploads/2/6/3/1/26313636/9-circuits... · los en corrent elèctric. 6. Circuits elèctrics Puguem definir un circuit elèctric

9. Circuits elèctrics 3rESO

6

Circuit tancat la bombeta fa llum

Circuit obert la bombeta no fa llum

Com hem vist abans un electró deixarà el seu àtom quan la força centrífuga, deguda

a la rotació de l’electró, siga superior a la força d’atracció electrostatica entre el protó i

l’electró. Per tant el que hem de fer és augmentar la velocitat de rotació d’aquest, i açò

es por fer proporcionant-li energia a l’àtom i per tant a l’electró. Doncs bé, segons el

procediment utilitzat per a proporcionar energia a l’àtom tindrem les diferents màquines

que produexien electricitat o generadors.

Com exemple tenim els generadors fotovoltaics, en aquestos l’energia de la llum, en

forma de fotons, fa augmentar l’energia dels electrons del silici monocristal·lí (material

utilitzat per a fabricar les cèl·lules solars) i així generar electrons lliures per a convertir-

los en corrent elèctric.

6. Circuits elèctrics Puguem definir un circuit elèctric com un “cami tancat” pel qual poden circular els

electrons. Hem d’entendre “cami tancat” aquell que permet que els electrons ixquen del

generador i tornen al generador.

Segons aquesta definició, tenim que els circuits elèctrics poden estar en dos estats:

circuit tancat és el que permet als electrons completar el circuit, és a dir eixir del

generador i tornar al generador, o circuit obert que és aquell que en algun punt està

desconnectat i per tant no permet que els electrons circulen.

7. Components dels circuits elèctrics Per a què un circuit siga funcional necessitem disposar d’una sèrie de components

que ens permetran convertir l’energia elèctrica en altres formes d’energia.

Generador. És el dispositiu que proporciona energia al circuit en forma de

càrregues elèctriques. Els generadors poden ser:

Piles i acumuladors

Cèl·lules solars

Dinamos i alternadors

Page 7: 9. Circuits elèctrics 3rESOtecnosahuquillo.weebly.com/uploads/2/6/3/1/26313636/9-circuits... · los en corrent elèctric. 6. Circuits elèctrics Puguem definir un circuit elèctric

9. Circuits elèctrics 3rESO

7

Receptors. És el dispositiu que transforma l’energia elèctrica en altres formes

d’energia, calor, moviment, llum etc. Els receptors poden ser:

Dispositius de regulació i control. Són els aparells que permeten controlar el

funcionament del circuit. Poden ser:

Cables. Estableixen el camí per als electrons. Estan fabricats amb coure o alumini i

poden portar o no recobriment aïllant. Poden ser:

Producció de calor: estufa

Producció de moviment: motors elèctrics

Producció de llum: bombetes

Obrir i tancar circuits: interruptors, commutadors i polsadors

Protecció de circuits i persones: interruptors magnetotèrmics

Protecció de circuits: fusibles

Cables d’alta tensió

Cables multipolars

Cables de baixa tensió

Page 8: 9. Circuits elèctrics 3rESOtecnosahuquillo.weebly.com/uploads/2/6/3/1/26313636/9-circuits... · los en corrent elèctric. 6. Circuits elèctrics Puguem definir un circuit elèctric

9. Circuits elèctrics 3rESO

8

Interruptor

Commutador

Polsador

Motor

Generador

Bombeta

Resistor

Brunzidor

8. Símbols, circuits i esquemes elèctrics Per a comprendre com funcionen i poder muntar els circuits elèctrics es

imprescindible fer una representació gràfica del mateix. Ara bé, si cada vegada que

dibuixem un circuit hem de fer una representació realista dels components, la tasca de

dibuix seria laboriosa i complicada. Per solucionar-ho es va adoptar la representació

simbòlica dels circuits, en la qual cada component queda identificat per un símbol fàcil de

recordar i ràpid de dibuixar, així la representació de circuits, ara anomenats esquemes,

és molt fàcil de fer. Hi ha símbols per a tots els components elèctrics però nosaltres sols

estudiarem els més utilitzats.

Page 9: 9. Circuits elèctrics 3rESOtecnosahuquillo.weebly.com/uploads/2/6/3/1/26313636/9-circuits... · los en corrent elèctric. 6. Circuits elèctrics Puguem definir un circuit elèctric

9. Circuits elèctrics 3rESO

9

Circuit de connexions

Esquema

Una vegada coneguts els símbols elèctrics més importants, anem a veure com

s’utilitzen per a representar els circuits i poder entendre millor quin és el seu

funcionament.

En el circuit de connexions es

dibuixen els components en un posició

relativa a la real i els cables es dibuixen

amb línies corbes que van de terminal a

terminal dels components.

No es poden fer connexions en mitat

d’un cable.

En l’esquema els components es representen mitjançant símbols i els cables

són línies rectes, bé verticals bé horitzontals.

Als esquemes si es poden fer connexions

en mig d’un cable.

9. Esquema de connexions i esquema funcional

Hi ha dues formes bàsiques de dibuixar els esquemes, el de connexions i el

funcional. Al primer els components es dibuixen en la posició relativa real que ocupen i

després es col·loquen els cables. Tanmateix quan l’esquema es complica, a causa del

gran nombre de components, es més convenient recurrir als esquemes funcionals, en

aquestos els components es dibuixen sobre línies verticals (que seran els cables)

d’aquesta forma es poden evitar molts creuaments de cables que compliquen la

comprensió de l’esquema. Una línia horitzontal superior representa al cable d’alimentació

i una línia horitzontal inferior el cable de retorn. En aquestos esquemes el més important

és comprendre com funciona el circuit per a poder muntar-lo en la realitat. Una qüestió

fonamental en els esquemes funcionals és la identificació dels cables.

La diferència es pot observar en els esquemes següents que representen la

instal·lació elèctrica d’un automòbil.

Page 10: 9. Circuits elèctrics 3rESOtecnosahuquillo.weebly.com/uploads/2/6/3/1/26313636/9-circuits... · los en corrent elèctric. 6. Circuits elèctrics Puguem definir un circuit elèctric

9. Circuits elèctrics 3rESO

10

Esquema de connexions

Esquema funcional

Activitat 3: Disposem d‟una premsa accionada per un motor elèctric, que com element de seguretat disposa

de dos polsadors per accionar-lo. Cada polsador està col·locat a un costat de la màquina i s‟ha d‟accionar amb una mà

diferent i per tant la premsa no pot atrapar les mans del treballador. Com dispositius avisadors disposa d‟una bombeta

intermitent i un brunzidor. Dibuixa l‟esquema de connexions i l‟esquema funcional.

Esquema de representa l’enunciat.

Page 11: 9. Circuits elèctrics 3rESOtecnosahuquillo.weebly.com/uploads/2/6/3/1/26313636/9-circuits... · los en corrent elèctric. 6. Circuits elèctrics Puguem definir un circuit elèctric

9. Circuits elèctrics 3rESO

11

Esquema de connexions

Esquema funcional

10. Magnituds dels circuits elèctrics En el funcionament dels circuits elèctrics intervenen quatre magnituds fonamentals,

la tensió, la intensitat del corrent elèctric, la resistència elèctrica i la potència. La relació

entre les tres primeres fou descoberta per George Simon Ohm en 1821 i es coneix com

llei d’Ohm i s’utilitza per realitzar càlculs sobre els circuits elèctrics.

Tensió, voltatge o diferència de potencial (ddp).

La podriem definir com la “força” que impulsa als electrons a circular pel circuit.

La tensió sempre es mesura entre dos punts del circuit i indica la diferència de

càrregues elèctriques (diferència de potencial) entre eixos dos punts, per això sempre

parlarem de “si hi ha” o “no hi ha tensió” entre dos punts d’un circuit.

El voltatge o tensió es representa per U, es mesura en volt (V) i l’aparell que la

mesura s’anomena voltímetre.

El valor de la tensió d’un generador indica la quantitat de càrrega elèctrica

(d’electrons) que podrà circular pel circuit i com a valors de referència puguem indicar:

Tensions de piles i acumuladors: 1,5 V a 9 V

Circuits de baixa tensió: 12 V o 24 V

Tensions domèstiques o industrials: 230 V o 400 V

Tensió per al transport d’electricitat (línies d’alta tensió): 20 kV a 400 kV

Intensitat del corrent elèctric. Es defineix com la quantitat de càrrega elèctrica

que travessa un conductor en un segon.

𝐼 𝐴 =𝑄[𝐶]

𝑡[𝑠]

Page 12: 9. Circuits elèctrics 3rESOtecnosahuquillo.weebly.com/uploads/2/6/3/1/26313636/9-circuits... · los en corrent elèctric. 6. Circuits elèctrics Puguem definir un circuit elèctric

9. Circuits elèctrics 3rESO

12

La intensitat que circula entre dos punts està en relació directa amb la

tensió existent entre eixos dos punts.

La intensitat es representa per I, es mesura en ampere (A) i l’aparell que la mesura

s’anomena amperímetre.

Alguns valors de referència d’intensitats poden ser:

Bombeta: 0,26 A

Ordinador: 1 A

Estufa: 5 A – 10 A

Placa de cocció: 30 A

Locomotora elèctrica: 250 A

Electrolisi de l’alumini: 10 000 A

Com hem vist al tema anterior la circulació de la intensitat per un cable provoca en

aquest un augment de la temperatura per l’efecte Joule. Aquest augment depén de forma

directa de la intensitat que circula i de la resistència que presenta el cable. Per a evitar

que el cable s’escalfe de forma perillosa s’estableixen unes intensitats màximes per mm2

de secció. Aquest valor no es fixe i depén de les condicions de funcionament dels cables.

Per a les instal·lacions domèstiques puguem considerar un corrent de 5 a 8 A/mm2 ,

aquesta dada ens aprofita per a poder calcular la secció (i per tant el diàmetre) que ha

de tenir un cable per a poder suportar el pas d’una intensitat determinada.

Activitat 4: Hem d‟alimentar un aparell elèctric que consumeix una intensitat de 25 A. Si el cable a utilitzar pot

suportar una densitat de corrent de 7 A/mm2, calcula la secció necessària del cable.

Dades:

- Intensitat: 25 A - Densitat de corrent: 7 A/mm2 - Secció: s

Com que no hi ha cables de 3,57 mm2 de secció, utilitzarem la secció comercial superior què és la de 4 mm2

Seccions comercials de cables elèctrics per a instal·lacions

1,5 mm2 2,5 mm2 4 mm2 6 mm2 10 mm2 16 mm2 25 mm2

𝛿 =𝐼

𝑠

𝑠 =𝐼

𝛿=

25 𝐴

7 𝐴

𝑚𝑚2

= 3,57 𝑚𝑚2

Page 13: 9. Circuits elèctrics 3rESOtecnosahuquillo.weebly.com/uploads/2/6/3/1/26313636/9-circuits... · los en corrent elèctric. 6. Circuits elèctrics Puguem definir un circuit elèctric

9. Circuits elèctrics 3rESO

13

Llei d’Ohm i resistència elèctrica. George Simon Ohm al 1821 en el transcurs

dels seus treballs sobre l’electricitat va trobar que entre els valors de la tensió i la

intensitat en un circuit hi havia una relació constant que ell va anomenar resistència

elèctrica. Per això a aquesta relació se la coneix com llei d’Ohm.

Ohm va muntar el circuit de la figura i va anar

anotant en una columna els valors de la tensió

proporcionats per la pila de tensió variable i en una

altra columna els valors de la intensitat. Dels valors

d’aquesta graella va trobar que si dividia cada tensió

entre el corresponent valor de la intensitat sempre

donava el mateix valor.

De forma matemàtica:

𝑈1

𝐼1=

𝑈2

𝐼2=

𝑈3

𝐼3= ⋯ . . =

𝑈𝑛

𝐼𝑛= 𝑘 (𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡)

Si a k li donem el nom de resistència elèctrica tenim,

𝑅 =𝑈

𝐼

aquesta equació també pot presentar-se d’altres dues formes: 𝑈 = 𝑅 · 𝐼 ; 𝐼 =𝑈

𝑅

La resistència elècrica és mesura en ohm i el símbol de la unitat és

Activitat 5: En els circuits següents calcula en cada cas el corrent que circula.

Per resoldre els problemes d’electricitat s’ha de seguir un procediment molt concret i definit que inclou els passos següents:

1. Dibuixar l’esquema del circuit de descriu l’enunciat col·locant totes les dades incluides les intensitats.

2. Escriure totes les dades, tant les conegudes com les que hi ha que calcular.. 3. Col·locar l’equació que anem a utilitzar i aïllar la incògnita. 4. Substituir les dades pels valors corresponents, aquestes han d’anar seguides per la seua unitat. 5. Efectuar el càlcul i donar la solució

a)

𝑈 = 5 𝑉

𝑅 = 5 Ω

𝐼 =?

𝐼 =𝑈

𝑅=

5 𝑉

5 Ω= 1 𝐴

Dades:

Page 14: 9. Circuits elèctrics 3rESOtecnosahuquillo.weebly.com/uploads/2/6/3/1/26313636/9-circuits... · los en corrent elèctric. 6. Circuits elèctrics Puguem definir un circuit elèctric

9. Circuits elèctrics 3rESO

14

RESISTIVITAT D‟ALGUNES SUBSTÀNCIES

(·m)

Alumini………………..2,63·10-8

Carbó…………………3500·10-8

Coure………………....1,72·10-8

Ferro…………………...…10·10-8

Llautó…………………..….7·10-8

Mercuri………………….94·10-8

Plata……………………...47·10-8

Wolframi…………….5,51·10-8

Ambre…………………....5·1014

Sofre………………………....1015

Quars…………………....75·1016

Ebonita………………..1013-1016

Fusta……………….…..108-1011

Mica…………….……..1011-1015

Vidre…………………..1010-1014

b)

c)

Resistència elèctrica. La resistència elèctrica també

es pot definir com l’oposició que presenten els materials al

pas del corrent elèctric. Aquesta oposició ve donada pels

xocs que, els electrons que formen el corrent, tenen amb

els àtoms que formen l’estructura dels diferents materials,

per tant la propietat de la resistència elèctrica és intrínsica

de cada material, i s’anomena resistivitat elèctrica, i en

funció d’aquesta es poden classificar en:

Materials aïllants del corrent elèctric: Són aquells

que no deixen passar el corrent elèctric. Són aïllants

tots els materials no metal·lics, fusta, vidre, cartó,

plàstic, ceràmics, etc.

Materials conductors del corrent elèctric: Són

aquells que deixen passar el corrent elèctric. Són

conductors tots els materials metàl·lics, or, coure,

alumni, plom, llautó, plata, etc., tot i que entre

aquestos hi ha de millors conductors i de pitjors.

Materials semiconductors: Aquells que són aïllants

però que baix determinades condicions de llum, calor,

magnetisme, etc. es tornen conductors. Tot el

𝑈 = 5 𝑉

𝑅 = 0 Ω

𝐼 =?

𝐼 =𝑈

𝑅=

5 𝑉

0 Ω=∝ 𝐴

Dades:

𝑈 = 5 𝑉

𝑅 =∝ Ω

𝐼 =?

𝐼 =𝑈

𝑅=

5 𝑉

∝ Ω= 0 𝐴

Dades:

Page 15: 9. Circuits elèctrics 3rESOtecnosahuquillo.weebly.com/uploads/2/6/3/1/26313636/9-circuits... · los en corrent elèctric. 6. Circuits elèctrics Puguem definir un circuit elèctric

9. Circuits elèctrics 3rESO

15

desenvolupament de l’electrònica moderna, cèl·lules solars, transistors, circuits

integrats, microprocessadors, etc. tenen com a materials els semiconductors. Un

exemple és el silici.

Una derivada de la resistivitat dels materials és la resistència que presenta un cable

conductor al pas del corrent elèctric. Als circuits en els quals treballarem considerarem

que les cables no tenen resistència. Però en circuits extensos (emllumenat públic, de

distribució, etc) si que és molt important la seua influència i s’ha de tenir en compte. Així

si el càlcul de la secció del conductors no es fa de manera correcta, les caigudes de

tensió poden ser tant grans que els aparells de la instal·lació no funcionen correctament.

Càlcul de la resistència d’un conductor. La resistència d’un conductor del

material del qual està fet, de la seua longitud i de la secció transversal.

Així tenim,

𝑅 = 𝜌𝑙

𝑆→ 𝑅[Ω] = 𝜌[Ω · m]

𝑙[𝑚]

𝑆[𝑚2]

R: resistència en

: resistivitat en ·m

l: longitud del conductor en m

S: secció transversal del conductor en m2

Activitat 6: Calcula la resistència que presenta un cable de 3 000 metres de llarg, que està fet de

coure i que té un diàmetre de 1,78 mm

Dades: Atenció a les unitats

l= 3 000 m

=1,72·10-8 ·m

d=1,78 mm

𝑆 =𝜋 · 𝑑2

4=

𝜋 · 1,78 𝑚𝑚2

4= 2,5 𝑚𝑚2 → 2,5 𝑚𝑚2 ·

𝑚2

10 000 𝑚𝑚2 = 2,5 · 10−4 𝑚2

𝑅 = 𝜌𝑙

𝑆= 1,78 · 10−8 Ω 𝑚 ·

3 000 𝑚

2,5 · 10−4 𝑚2 = 0,21 Ω

Energia i potència elèctrica. En electricitat es defineix com energia o treball

elèctric el desplaçament de càrregues elèctriques entre dos punts a diferent tensió.

𝐸 = 𝑄 · 𝑈

ara bé, de la definició d’intensitat del corrent tenim,

𝐼 𝐴 =𝑄[𝐶]

𝑡[𝑠]; 𝑄 𝐶 = 𝐼 𝐴 · 𝑡[𝑠]

Page 16: 9. Circuits elèctrics 3rESOtecnosahuquillo.weebly.com/uploads/2/6/3/1/26313636/9-circuits... · los en corrent elèctric. 6. Circuits elèctrics Puguem definir un circuit elèctric

9. Circuits elèctrics 3rESO

16

substituint tenim,

𝐸 = 𝑈 · 𝐼 · 𝑡 ; 𝐸[𝐽] = 𝑈[𝑉] · 𝐼 𝐴 · 𝑡[𝑠]

com sabem l’energia es mesura en joule (J) però aquesta unitat és molt menuda per a

mesurar l’energia elèctrica i per tant s’utilitza el quilovathora (kWh) que equival,

1 𝑘𝑊ℎ = 3 600 000 𝐽

Si calculem la relació entre l’energia posta en joc i el temps que la utilitzem obtenim

la potència elèctrica,

𝑝𝑜𝑡è𝑛𝑐𝑖𝑎 =𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎

𝑡𝑒𝑚𝑝𝑠→ 𝑃 =

𝐸

𝑡

La unitat per a mesurar la potència és el wat (W) i deu el seu nom a James Watt que

va fer de la màquina de vapor un artefacte efectiu en el seu funcionament.

𝑃 =𝐸

𝑡=

𝑈 · 𝐼 · 𝑡

𝑡= 𝑈 · 𝐼 → 𝑃 𝑊 = 𝑈 𝑉 · 𝐼[𝐴]

Alguns valors de referència de potències són:

5 600 kW

300 kW

0,55 kW (0,75 CV)

110 kW (150 CV)

2 a 7 kW

2 500 W

1 500 W

250 W

650 W

30 W

9 W

Page 17: 9. Circuits elèctrics 3rESOtecnosahuquillo.weebly.com/uploads/2/6/3/1/26313636/9-circuits... · los en corrent elèctric. 6. Circuits elèctrics Puguem definir un circuit elèctric

9. Circuits elèctrics 3rESO

17

Magnitut Símbol Nom i símbol unitat Aparell de mesura

Tensió U volt (V) voltímetre

Intensitat I ampere (A) amperímetre

Resistència R ohm () òhmetre

Energia E quilovathora (kWh) comptador d’energia

Potència P watt (W) vatímetre

Quadre resum de les magnituds i les seues unitats:

Activitat 7: Calcula quan costarà el funcionament al cap de dos mesos d‟una torradora de pà que té

una potència de 1 250 W, i que funciona 35 minuts al dia, si el preu de l‟energia és de 12 c€/kWh.

Abans de començar a operar amb les dades és necessari que estiguen en les unitats

correctes i que aquestes siguen coherents.

Dades:

Potència=1 250 W=1,25 kW

Temps=35 minuts al dia (dos mesos),

Preu energia=12 c€=0,12 €/kWh

𝑡𝑒𝑚𝑝𝑠 𝑡 =35

𝑚𝑖𝑛𝑑𝑖𝑎

60 𝑚𝑖𝑛ℎ𝑜𝑟𝑎

· 60 𝑑𝑖𝑒𝑠 = 35 ℎ𝑜𝑟𝑒𝑠

𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎 = 𝑃𝑜𝑡è𝑛𝑐𝑖𝑎 · 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑠; 𝐸 = 𝑃 · 𝑡 = 1,25 𝑘𝑊 ·35 h=43,75 kWh

𝐶𝑜𝑠𝑡 = 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎 · 𝑝𝑟𝑒𝑢 = 43,75 𝑘𝑊ℎ · 0,12 €

𝑘𝑊ℎ= 5,25 €

11. Connexió de receptors Quan hi ha que connectar més d’un receptor en un circuit elèctric hi ha, bàsicament

tres formes diferents, en sèrie, en paral·lel i una combinació de les dues anomenat circuit

mixte.

Cada circuit presenta unes característiques diferents en quan al seu funcionament i

característiques elèctriques.

Page 18: 9. Circuits elèctrics 3rESOtecnosahuquillo.weebly.com/uploads/2/6/3/1/26313636/9-circuits... · los en corrent elèctric. 6. Circuits elèctrics Puguem definir un circuit elèctric

9. Circuits elèctrics 3rESO

18

11.1. Connexió en sèrie.

Aquest circuit presenta dues característiques

bàsiques de funcionament:

a) Només hi ha un camí per al corrent el’ectric,

per tant només hi ha una intensitat i és la mateixa

que circula per tots els receptors.

𝐼 = 𝐼𝑅1 = 𝐼𝑅2 = 𝐼𝑅3

b) La tensió del generador es reparteix entre

tots els receptors del circuit, açò es coneix com

“caiguda de tensió”.

𝑈 = 𝑈𝑅1 + 𝑈𝑅2 + 𝑈𝑅3

Aplicant la llei d’Ohm tenim,

𝑈 = 𝑅 · 𝐼;

𝑈𝑅1 = 𝑅1 · 𝐼; 𝑈𝑅2 = 𝑅2 · 𝐼; 𝑈𝑅3 = 𝑅3 · 𝐼

igualant 𝑅 · 𝐼 = 𝑅1 · 𝐼 + 𝑅2 · 𝐼 + 𝑅3 · 𝐼; i simplificant I, ens queda: 𝑅 = 𝑅1 + 𝑅2 + 𝑅3

equació que ens permet calcular la resistència equivalent en un cirucuit sèrie.

𝑅𝑇 = 𝑅1 + 𝑅2 + 𝑅3 + 𝑅𝑖

Activitat 8: Tenim tres resistors de 10 ohms, 20 ohms i 30 ohms que estan connectats en sèrie a un

generador de 24 volts. Calcula:

a) La resistència total o equivalent del circuit. b) La intensitat que recorre el circuit. c) La caiguda de tensió de cada resistor. d) La potència que dissipa cada resistor.

dades:

U=24 V

R1=10 W

R2=20 W

R3=30 W

a) RT=?

𝑅𝑇 = 𝑅1 + 𝑅2 + 𝑅3 = 10 Ω + 20 Ω + 30 Ω = 60 Ω

b) I=?

𝐼 =𝑈

𝑅=

24 𝑉

60 Ω= 0,4 𝐴

c) UR1=?; UR2=?; UR3=?

𝑈𝑅1 = 𝑅1 · 𝐼 = 10 Ω · 0, 4 𝐴 = 4 𝑉

𝑈𝑅2 = 𝑅2 · 𝐼 = 20 Ω · 0, 4 𝐴 = 8 𝑉

Page 19: 9. Circuits elèctrics 3rESOtecnosahuquillo.weebly.com/uploads/2/6/3/1/26313636/9-circuits... · los en corrent elèctric. 6. Circuits elèctrics Puguem definir un circuit elèctric

9. Circuits elèctrics 3rESO

19

𝑈𝑅3 = 𝑅3 · 𝐼 = 30 Ω · 0, 4 𝐴 = 12 𝑉

d) PR1=?; PR2=?; PR3=?

𝑃𝑅1 = 𝑈1 · 𝐼 = 4 V · 0, 4 𝐴 = 1,6 𝑊

𝑃𝑅2 = 𝑈2 · 𝐼 = 8 𝑉 · 0, 4 𝐴 = 3,2 𝑊

𝑃𝑅3 = 𝑈3 · 𝐼 = 12 𝑉 · 0, 4 𝐴 = 4,8 𝑊

11.2. Connexió en paral·lel.

Aquest circuit presenta les

característiques següents:

a) Tots els receptors treballen a la

mateixa tensió.

𝑈 = 𝑈𝑅1 = 𝑈𝑅2 = 𝑈𝑅3

b) La suma de les intensitats que

circulen per cada receptor és igual a

la intensitat que proporciona el

generador

𝐼𝑇 = 𝐼𝑅1 + 𝐼𝑅2 + 𝐼𝑅3

Aplicant la llei d’Ohm tenim,

𝐼 =𝑈

𝑅;

𝐼𝑅1 =𝑈

𝑅1; 𝐼𝑅2 =

𝑈

𝑅2; 𝐼𝑅3 =

𝑈

𝑅3

igualant 𝑈

𝑅𝑇=

𝑈

𝑅1+

𝑈

𝑅2+

𝑈

𝑅3; i simplificant U, ens queda:

1

𝑅𝑇=

1

𝑅1+

1

𝑅2+

1

𝑅3

equació que ens permet calcular la resistència equivalent en un cirucuit paral·lel.

1

𝑅𝑇=

1

𝑅1+

1

𝑅2+

1

𝑅3+

1

𝑅𝑖

Una altra forma de presentar-se aquesta equació és:

𝑅𝑇 =1

1𝑅1

+1𝑅2

+1𝑅3

+1𝑅𝑖

Activitat 9: Tenim tres resistors de 10 ohms, 20 ohms i 30 ohms que estan connectats en paral·lel a

un generador de 24 volts. Calcula:

a) La resistència total o equivalent del circuit. b) La intensitat que recorre el circuit, i la que recorre cada resistor.

Page 20: 9. Circuits elèctrics 3rESOtecnosahuquillo.weebly.com/uploads/2/6/3/1/26313636/9-circuits... · los en corrent elèctric. 6. Circuits elèctrics Puguem definir un circuit elèctric

9. Circuits elèctrics 3rESO

20

c) La potència que dissipa cada resistor.

dades:

U=24 V

R1=10 W

R2=20 W

R3=30 W

a) RT=?

𝑅𝑇 =1

1𝑅1

+1𝑅2

+1𝑅3

=1

110 Ω

+1

20 Ω+

130 Ω

= 4,45 Ω

b) I=?

𝐼𝑇 =𝑈

𝑅𝑇=

24 𝑉

5,45 Ω= 4,4 𝐴

𝐼𝑅1 =𝑈

𝑅1=

24 𝑉

10 Ω= 2,4 𝐴

𝐼𝑅2 =𝑈

𝑅2=

24 𝑉

20 Ω= 1,2 𝐴 𝐼𝑇 = 2,4 𝐴 + 1,2 𝐴+0,8 𝐴 = 4,4 𝐴

𝐼𝑅3 =𝑈

𝑅3=

24 𝑉

30 Ω= 0,8 𝐴

c) PR1=?; PR2=?; PR3=?

𝑃𝑅1 = 𝑈 · 𝐼𝑅1 = 24 V · 2, 4 𝐴 = 57,6 𝑊

𝑃𝑅2 = 𝑈 · 𝐼𝑅2 = 24 𝑉 · 1,2 𝐴 = 28,8 𝑊

𝑃𝑅3 = 𝑈 · 𝐼𝑅3 = 24 𝑉 · 0, 8 𝐴 = 19,2 𝑊

11.3. Connexió mixta.

Aquest circuit té un

funcionament mescla dels dos

anteriors i per tant l’explicarem amb

un exemple.

Activitat 10:

Dades:

U=24 V

R1=10 W

R2=20 W

R3=30 W

Page 21: 9. Circuits elèctrics 3rESOtecnosahuquillo.weebly.com/uploads/2/6/3/1/26313636/9-circuits... · los en corrent elèctric. 6. Circuits elèctrics Puguem definir un circuit elèctric

9. Circuits elèctrics 3rESO

21

El procediment de càlcul és molt similar i inclou els passos següents:

a) Càlcul de la resistència equivalent. Tenim que R2 i R3 estan en paral·lel entre elles i en sèrie

amb R1, per tant,

𝑅23 =1

1𝑅2

+1𝑅3

=1

120 Ω

+1

30 Ω

= 12 Ω

𝑅𝑇 = 𝑅1 + 𝑅23 = 10 Ω + 12 Ω = 22 Ω

b) Es calcula la intensitat total que subministra el generador,

𝐼 =𝑈

𝑅=

𝑈

𝑅𝑇=

24 𝑉

22 Ω= 1,091 𝐴

c) Es calcula les tensions de treball dels resistors,

és molt important determinar quines tensions parcials hi ha al circuit, així tenim que la

tensió del generador es reparteix entre R1 i el conjunt de R2 i R3.

𝑈 = 𝑅 · 𝐼;

𝑈𝑅1 = 𝑅1 · 𝐼𝑅1 = 10 Ω · 1,091 𝐴 = 10,91 𝑉

𝑈𝑅2 = 𝑈𝑅3 = 𝑅23 · 𝐼 = 12 Ω · 1,091 𝐴 = 13,091 𝑉

puguem comprovar que: 𝑈𝑅1+𝑈𝑅2 = 10,91 𝑉 + 13,091 𝑉 = 24 𝑉 = 𝑈

d) Ara es poden calcular les intensitats que recorren els resistors R2 i R3,

𝐼𝑅2 =𝑈𝑅2

𝑅2=

13,091 𝑉

20 Ω= 0,654 𝐴

𝐼𝑅3 =𝑈𝑅3

𝑅3=

13,091 𝑉

30 Ω= 0,436 𝐴

Puguem comprovar que: 𝐼𝑅2 + 𝐼𝑅3 = 0,654 𝐴 + 0,436 𝐴 = 1,09 𝐴

e) Finalment es poden calcular les potències de cada resistor,

𝑃𝑅1 = 𝐼𝑅1 · 𝑈𝑅1 = 1,091 𝐴 · 10,91 𝑉 = 11,902 𝑊

𝑃𝑅2 = 𝐼𝑅2 · 𝑈𝑅2 = 0,654 𝐴 · 13,091 𝑉 = 8,561 𝑊

𝑃𝑅3 = 𝐼𝑅3 · 𝑈𝑅3 = 0,436 𝐴 · 13,091 𝑉 = 5,707 𝑊

Puguem fer una comprovació final que es comprovar si la suma de les potències és igual a la

potència total,

𝑃𝑅1 + 𝑃𝑅2 + 𝑃𝑅3 = 11,902 𝑊 + 8,561 𝑊 + 5,707 𝑊 = 26,17 𝑊

𝑃𝑇 = 𝑈 · 𝐼𝑇 = 24 𝑉 · 1,091 𝐴 = 26,18 𝑊

Page 22: 9. Circuits elèctrics 3rESOtecnosahuquillo.weebly.com/uploads/2/6/3/1/26313636/9-circuits... · los en corrent elèctric. 6. Circuits elèctrics Puguem definir un circuit elèctric

9. Circuits elèctrics 3rESO

22

12. Connexió de generadors Les característiques que ens interessen per a connectar generadors són la tensió i la

capacitat. Així quan necessitem tensions diferents de les que ens poden proporcionar les

iles o acumuladors puguem recurrir a connectar diverses piles entre si. Segons el tipus

de connexions que fem obtenim dos muntatges bàsics.

15.1. Connexió en sèrie. Es connecta el pol positiu d’una pila al negatiu d’una

altra, quedant lliures dos terminals, un positiu i un altre negatiu que seran als quals es

connecta el circuit exterior.

Presenta les característiques

següents:

La tensió final és la suma de les

tensions de cada pila. Aquestes poden tenir tensions

diferents.

La capacitat del muntatge és la de la pila

amb menor capacitat.

Activitat 11:

Realitza les connexions necessàries per a connectar en sèrie tres piles de 2 V/1 200 mAh, 3,5 V/800 mAh i 7 V/500 mAh

dades:

U1=2 V; C1=1 200 mAh

U2=3,5 V; C2=800 mAh

U3=7 V; C3=500 mAh

𝑈 = 𝑈1 + 𝑈2 + 𝑈3

= 2 𝑉 + 3,5 𝑉 + 7 𝑉= 12,5 𝑉

𝐶 = 500 𝑚𝐴ℎ < 800 𝑚𝐴ℎ < 1 200 𝑚𝐴ℎ = 500 𝑚𝐴ℎ

15.2. Connexió en paral·lel. Es connecten tots els pols positius per una

banda i tots els negatius per una altra.

Presenta les característiques següents:

Totes les piles han de tenir la

mateixa tensió, per tant la tensió del muntatge serà

la d’una pila.

𝑈 = 𝑈1 = 𝑈2 = 𝑈𝑖

La capacitat del muntatge és la suma de les capacitat de cada pila.

U=U1+U2

U1

U2

U=U1=U2

U2

U1

U=U1+U2+U3

Page 23: 9. Circuits elèctrics 3rESOtecnosahuquillo.weebly.com/uploads/2/6/3/1/26313636/9-circuits... · los en corrent elèctric. 6. Circuits elèctrics Puguem definir un circuit elèctric

9. Circuits elèctrics 3rESO

23

Activitat 12:

Realitza les connexions necessàries per a connectar en paral·lel tres piles de 2 V/1 200 mAh, 2 V/800 mAh

i 2 V/500 mAh

dades:

U1=2 V; C1=1 200 mAh

U2=2 V; C2=800 mAh

U3=2; C3=500 mAh

𝑈 = 𝑈1 = 𝑈2 = 𝑈3 = 2 𝑉

𝐶 = 𝐶1 + 𝐶2 + 𝐶3 = 500 𝑚𝐴ℎ + 800 𝑚𝐴ℎ + 1 200 𝑚𝐴ℎ = 2 500 𝑚𝐴ℎ

Activitat 13:

Segons l‟esquema determina les característiques finals del muntatge dels generadors.

dades:

13. Les vivendes i l’electricitat Hui en dia ningú s’imagina una vivenda sense subministrament d’energia elèctrica.

Ara bé, no totes les vivendes necessiten disposar del mateix nivell de subministrament,

així segons la superfície de la vivenda i el nombre d’aparells electrodomèstics que han de

funcionar, el Reglament Electrotècnia de Baixa Tensió estableix uns nivells d’electrificació

que les instal·lacions de les vivendes han de complir. Aquestos nivells es poden veure a

la taula següent:

Connexió en sèrie

US=6 V+9 V+3V=18 V

CS=0,5 Ah< 2,5 Ah <50 Ah=0,5 Ah

Connexió en paral·lel

U=18 V+18 V=18 V

C=0,5 Ah+ 2,5 Ah=2,5 Ah

Page 24: 9. Circuits elèctrics 3rESOtecnosahuquillo.weebly.com/uploads/2/6/3/1/26313636/9-circuits... · los en corrent elèctric. 6. Circuits elèctrics Puguem definir un circuit elèctric

9. Circuits elèctrics 3rESO

24

CARACTERÍSTIQUES MÍNIM MITJÀ ELEVAT

Previsió de potència màxima 3.000 W 5.000 W 8.000 W

Nombre de circuits 2 4 6

Superfície màxima Fins 80 m2 Fins 150 m2 Fins 200 m2

Designació de circuits 1. Enllumenat

2. Endolls

1. Enllumenat

2. Endolls

3. Rentadora i escalfador

4. Cuina elèctrica

1. Enllumenat

2. Enllumenat

3. Endolls

4. Rentadora i escalfador

5. Cuina elèctrica

6. Calefacció elèctrica o aire condicionat

Secció mínima dels fils de cada

circuit

1. 1,5 mm2

2. 2,5 mm2

1. 1,5 mm2

2. 2,5 mm2

3. 4 mm2

4. 6 mm2

1.i 2. 1,5 mm2

3. 2,5 mm2

4. 4 mm2

5. 6 mm2

Utilització màxima de serveis

Enllumenat

Rentadora

Frigorífic

Electrodomèstics menuts.

Enllumenat

Rentadora

Escalfador

Rentaplats

Frigorífic

Electrodomèstics

menuts.

Enllumenat

Rentadora

Escalfador

Rentaplats

Frigorífic

Electrodomèstics menuts.

Calefacció elèctrica o

aire condicionat

Sala d‟estar

1 punt de llum cada 6 m2

1 endoll de 10 A+TT cada

6m2

1 punt de llum cada 6 m2

1 endoll de 10 A+TT

cada 6m2

1 punt de llum cada 6 m2

1 endoll de 10 A+TT cada 6m2

Endolls calefacció (TC)

Endolls aire condicionat (TAA)

Dormitoris 1 punt de llum

2 endolls de 10A + TT

1 punt de llum

3 endolls de 10A + TT

1 punt de llum

3 endolls de 10A + TT

Punts de

llum i preses

de corrent

Cuina 1 punt de llum

3 endolls 10 A + TT

2 punt de llum

3 endolls 10 A + TT

1 endoll de 16A + TT

1 endoll de 25A + TT

1 punt de llum

3 endolls 10 A + TT

1 endoll de 16A + TT

1 endoll de 25A + TT

TC, TAA

Banys 1 punt de llum

1 endolls de 10A + TT

1 punt de llum

1 endolls de 10A + TT

1 punt de llum

1 endolls de 10A + TT

TC, TAA

Vestíbul 1 punt de llum

1 endolls de 10A + TT

1 punt de llum

1 endolls de 10A + TT/12

m2

1 punt de llum

1 endolls de 10A + TT/12 m2

TC, TAA

Corredors 1 punt de llum

1 punt de llum cada 5 m2

1 punt de llum

TC, TAA

Enllumenat

66 % de potència

d‟enllumenat a 60 W per

punt

66 % de potència

d‟enllumenat a 60 W per

punt

66 % de potència d‟enllumenat a 60 W

per punt

Repartiment

de

Endolls de

força 2 200 W en una presa 2 200 W en dues preses 2 200 W en dues preses de cada circuit

càrregues Cuina 4 000 W al seu endoll 4 400 W al seu endoll

Electrodomèsti

cs amb

escalfament

3 500 W en rentadora

2 200 W en calentador

3 500 W en rentadora

2 200 W en escalfador

Page 25: 9. Circuits elèctrics 3rESOtecnosahuquillo.weebly.com/uploads/2/6/3/1/26313636/9-circuits... · los en corrent elèctric. 6. Circuits elèctrics Puguem definir un circuit elèctric

9. Circuits elèctrics 3rESO

25

Quadre general de comandament i

protecció

1 diferencial de 25 A i 30

mA

1 PIA de 10 A i de 15 A

1 IGA

1 diferencial de 25 A i 30

mA

1 PIA de 10 A, 15 A, 20

A i 25 A

1 IGA

1 diferencial de 25 A i 30 mA

2 PIA de 10 A i 25 A

1 PIA de 15 A i 20 A

1 IGA

Les instal·lacions elèctriques de les vivendes han

de seguir la normativa que estableix el REBT, així la

secció dels cables han de ser les adequades per a la

potència dels aparells als quals han d’alimentar. En

el cas què es col·quen cables de menor secció de la

necessària (bàsicament per estalviar diners en la

instal·lació), es pot produir un escalfament excessiu

del cable i arribar a provocar incendis per aquest

motiu.

Així mateix el REBT estableix el color dels cables que han d’utilitzar-se en les

instal·lacions elèctriques. La identificació dels cables per colors té dos motius

fonamentals, un per facilitar el muntatge de la instal·lació i l’altre per seguretat a l’hora

de fer reparacions en la instal·lació, cal identificar de forma clara i precisa quins són els

conductors actius (la fase) i quins són els conductors inactius (el neutre).

El cable de presa de terra és molt important en una instal·lació elèctrica, ja que

serveix de protecció a les persones en cas que algun aparell tinga una derivació del

conductor actiu.

Una dada que figura en tots els aparells

electrodomèstics és la seua potència. Aquesta dada

serveix, tant per fer-se una idea del consum

d’energia elèctrica que tindrà (segons el temps que

estiga en funcionament), com per saber si l’endoll o

el cable on el connectem pot suportar aquesta

potència. A la taula adjunta es poden veure les

potències més habituals d’alguns aparells

electrodomèstics.

Secció dels cables

Circuit Secció (mm2)

Enllumenat 1,5

Preses de corrent 2,5

Rentadora i escalfador

elèctric 4

Cuina i forn elèctric 6

Calefacció i aire

condicionat 6

Cables de fase: marró, negre i gris Cable neutre: blau Cable de terra: groc a bandes verdes

Potències indicatives

Aparell Potència (W)

Cuina elèctrica 2 000 ÷ 7 000

Forn 2 500

Rentaplats 2 000 ÷ 3 500

Rentadora 2 000 ÷ 3 500

Forn microones 600 ÷ 1 500

Planxa 700 ÷ 1 800

Torradora de pa 400 ÷ 1 500

Aspirador 300 ÷ 1 200

Frigorífic 150 ÷ 300

Batidora 100 ÷ 160

Molinet de café 45 ÷ 125

Page 26: 9. Circuits elèctrics 3rESOtecnosahuquillo.weebly.com/uploads/2/6/3/1/26313636/9-circuits... · los en corrent elèctric. 6. Circuits elèctrics Puguem definir un circuit elèctric

9. Circuits elèctrics 3rESO

26

Per finalitzar, a la imatge

puguem veure com s’organitza la

instal·lació elèctrica d’una vivenda.

Observem la col·locació dels

diferents dispositius de control i

seguretat així com l’alimentació als

diferents circuits que formen la

instal·lació.

Cal observar que tots els

aparells que estan a l’abast de les

persones, i tots els endolls estan

connectats a la presa de terra.

L’extrem d’aquesta es connecta a

una vareta de coure que estaca en

terra una profunditat d’1 metre,

14. L’electricitat i les persones El nostre contacte diari amb aparells i instal·lacions elèctriques es continu,

ara bé, el contacte amb l’electricitat pot representar un perill potencial

per a les persones. Per això el REBT estableix unes estrictes

normes de seguretat en el muntatge de les instal·lacions,

però és competència nostra adoptar totes les precaucions

possibles quan manegen aparells elèctrics.

14.1. Tipus d’accidents elèctrics

Els accidents elèctrics es poden produir de dues formes diferents.

Per contacte directe amb conductors. Es produeixen

per contacte directe amb un conductor actiu (una

fase), de forma que el circuit elèctric es tanca a terra a

través del cos de l’accidentat.

Aquest tipus d’accident ocorren quan l’usuari, de

forma accidental o per imprudència, fa de conductor

entre les instal·laciosn elèctriques habituals i terra.

Per contacte indirecte amb elements metàl·lics amb

corrent. Es produeixen quan l’usuari entra en contacte

amb carcasses metàl·liques d’aparells o instal·lacions

que normalment en troben aïllades, però que per

algun defecte s’han posat baix tensió.

Page 27: 9. Circuits elèctrics 3rESOtecnosahuquillo.weebly.com/uploads/2/6/3/1/26313636/9-circuits... · los en corrent elèctric. 6. Circuits elèctrics Puguem definir un circuit elèctric

9. Circuits elèctrics 3rESO

27

14.2. Efectes biològics del corrent elèctric

Els efectes del corrent elèctric sobre el cos humà poden ser molts diversos, des

d’unes lleugeres cuscunelles fins a la mort.

Els paràmetres de determinen la gravetat d’un accident elèctric són els següents:

Intensitat del corrent.

Temps d’electrocució

Recorregut del corrent elèctric pel cos.

A la imatge es poden

veure els efectes del corrent

elèctric relacionant la

intensitat del corrent i el

temps d’exposició al mateix.

Es poden veure tres zones

diferents.

1. Zona de seguretat.

Aquesta zona generalment

no presenta cap risc

fisiològic.

2. Zona de contracció

tetànica. Si augmentem la

intensitat o el temps

d’exposició s’entra en la zona

de tetanització muscular; els

músculs de braços i mans

s’engarroten, de forma que

l’accidentat ofereix una

resistència involuntària a soltar-se dels objectes elèctrics que li provoquen la

descàrrega.

3. Zona de fibrilació ventricular. En aquesta zona es produeixen alteracions en el

ritme cardíac. Les fibres musculars del cor comencen a contraure’s sense cap

control, així la sang deixa de circular i arriba oxigen al cervell. L’accidentat entra en

estat de coma , què en la majoria dels casos és mortal.

Page 28: 9. Circuits elèctrics 3rESOtecnosahuquillo.weebly.com/uploads/2/6/3/1/26313636/9-circuits... · los en corrent elèctric. 6. Circuits elèctrics Puguem definir un circuit elèctric

9. Circuits elèctrics 3rESO

28

Tot seguit pugueu veure una taula resum del efectes elèctrics.

EFECTES FISIOLÒGICS DEL CORRENT ELÈCTRIC

Intensitat Efecte Causa Esquema

1 4 mA Llindar de percepció

Amb intensitats baixes no es percep el pas del

corrent i a mesura que augmenta, aquest es

manifesta amb lleugeres cuscunelles.

4 10 mA Contacte elèctric El contacte produeix reaccions brusques i

involuntàries de rebuig.

10 20 mA Contracció tetànica L‟accidentat “s‟agarra” a l‟element conductor i no es

pot soltar.

20 25 mA Parada respiratòria Es produeix quan el corrent passa per un centre

nerviós que controla la respiració.

25 30 mA Asfixia

Quan el corrent passa a través del tòrax i els

músculs pateixen una contracció que impedeix la

respiració.

50 80 mA Fibrilació ventricular Quan el corrent travessa el cor.

Activitat 14:

Busa informació, i explica com funcionen i com s‟utilitzen els dipositius elèctrics de recuperació cardiorespiratòria.

Page 29: 9. Circuits elèctrics 3rESOtecnosahuquillo.weebly.com/uploads/2/6/3/1/26313636/9-circuits... · los en corrent elèctric. 6. Circuits elèctrics Puguem definir un circuit elèctric

9. Circuits elèctrics 3rESO

29

Activitat 15:

Realització del quadern d‟activitats amb el programa simulador de circuits.

Activitat 16:

Busca informació i escriu una breu biografia de Nikola Tesla (pots afegir imatges)

Page 30: 9. Circuits elèctrics 3rESOtecnosahuquillo.weebly.com/uploads/2/6/3/1/26313636/9-circuits... · los en corrent elèctric. 6. Circuits elèctrics Puguem definir un circuit elèctric

9. Circuits elèctrics 3rESO

30

Activitat 17: Llig atentament i contesta a les preguntes.

L’ésser humà primitiu ja va intentar

envoltar-se de mitjans que li facilitaren la

vida i li proporcionaren més confort.

Pensa, per exemple, que el descobriment

del foc va suposar una font de calor i llum

molt valuosa. D’altra banda, els nuclis

humans van buscar assentaments

pròxims a fonts d’aigua. Es conserven

dades de canalitzacions hidràuliques molt

antigues que arribaven a les ciutats (els

jardins penjats de Babilònia estaven

regats d’aquesta manera). Un sistema al

qual s’ha donat més o menys importància,

segons el grau de desenvolupament de

cada cultura, és el de clavegaram. Els romans i els àrabs, per exemple, van idear

sistemes de recollida i evacuació d’aigües residuals.

Cadascuna d’aquestes instal·lacions s’ha anat desenvolupant

i perfeccionant fins arribar als nostres dies.Hui és normal obrir

una aixeta i obtindre aigua o encendre una caldera i

proporcionar calefacció a una vivenda. En el futur, les

instal·lacions dels habitatges arribaran a estar totalment

automatitzades i

funcionen sense

requerir la intervenció

humana: persianes

que puguen o baixen

segons l’hora del dia,

il·luminació automàtica al

nostre pas per les diferents habitacions controlades

amb sensors de presència, climatització de cada

habitació d’acord amb un programa d’horaris

establert, control per ordinador de la majoria de les

instal·lacions de l’habitatge, sistemes de protecció

contra intrusos, control remot de les instal·cions a

través d’Internet o del telèfon mòbil...

Aquesta part de la tecnologia que s’ocupa del

conjunt de sistemes que automatitzen les

instal·lacions d’un habitatge s’anomena domòtica.

No podem oblidar, això no obstant, que l’accés

a aquestes comoditats no és igual per a tothom, ja

que una gran part de la població mundial no té

electricitat o ha de desplaçar-se quilòmetres per

trobar una font d’aigua potable. Quan utilitzem tots

els serveis dels quals disposem, hem de ser

conscients de la nostra condició de privilegiats i fer-

ne el millor ús possible, evitant malbaratar energia o aigua.

Sabies que

La idea d‟equipar totes les instal·lacions de la

casa amb sensors connectats a un ordinador

programat és molt atractiva. Imagina com seria

de còmoda la nostra vida si tots els dies, en

alçar-nos, tinguérem el desdejuni preparat i el

bany a la temperatura que desitjàrem; si les

persianes pujaren i baixaren de forma

automàtica depenent de l‟hora o de la

lluminositat del dia; si el frigorífic portara un

inventari del que conté i del que cal comprar i

duguera a terme la comanda a un

supermercat; si el televisor ens connectara a

Internet i poguérem triar qualsevol pel·lícula,

programa o esdeveniment esportiu des de la

sala de la nostra casa; si els endolls que no

„sutilitzaren es desconnectaren

automàticament quan entraren xiquets a

l‟habitació; si els electrodomèstics a penes

consumiren i només es connectaren quan ens

acostàrem o els tocàrem, i moltes coses més.

Doncs bé, açò és una casa intel·ligent, i ja

n‟estan construint prototips.

Page 31: 9. Circuits elèctrics 3rESOtecnosahuquillo.weebly.com/uploads/2/6/3/1/26313636/9-circuits... · los en corrent elèctric. 6. Circuits elèctrics Puguem definir un circuit elèctric

9. Circuits elèctrics 3rESO

31

a) Explica l’etimologia de la paraula domòtica.

b) Explica el paper de l’electricitat en una casa intel·ligent.

c) Busca informació en internet sobre cases intel·ligents.

d) Quins desavantatges creus que poden tenir les cases intel·ligents.

Page 32: 9. Circuits elèctrics 3rESOtecnosahuquillo.weebly.com/uploads/2/6/3/1/26313636/9-circuits... · los en corrent elèctric. 6. Circuits elèctrics Puguem definir un circuit elèctric

9. Circuits elèctrics 3rESO

32

Activitat 17: Agafa una pila de petaca i fes-ne un croquis i una descripció escrita de la mateixa.

Croquis

Descripció