Tecnologia 2n. ESOTema 2: Electricitat.

Berta Picart 1

Berta Picart 2

BLOC 1:

1. Introducció. 1.1. L'àtom. 1.2. Materials conductors i aïllants. 1.3. El corrent elèctric.

2. El circuit elèctric. 2.1. Components d'un circuit.

a) Generadors. b) Receptors. c) Conductors. d) Dispositius de control.

2.2. Magnituds elèctriques. a) Intensitat. b) Resistència. c) Voltatge. d) Potència.

3. Llei d'Ohm. 4. L'energia que consumim. 5. L'efecte Joule. 6. Aplicacions i usos. 7. Riscos de l'electricitat.

BLOC 2:

1. Càlcul de resistències.2. Suma de resistències.

BLOC 3:

1. Circuits. 1.1. En sèrie. 1.2. En paral·lel. 1.3. Mixtos.

Berta Picart 3

BLOC 1.

1. Introducció.

1.1. L'àtom.

La matèria està composada per àtoms, els quals estan constituïts per partícules més petites anomenades protons, neutrons i electrons .

Les partícules neutrons (sense càrrega) i protons (càrrega positiva) es troben al nucli, mentre que els electrons (càrrega negativa) els trobem a l’escorça .

Estat elèctric de l’àtom:• Estat neutre: l’àtom té núm. protons= núm. Electrons• àtom emissor d’electrons (o carregat positivament): l’àtom té núm. d'electrons> núm. de protons• àtom receptor d’electrons (o carregat negativament): l’àtom té núm. d'electrons< núm. de protons

Dues partícules del mateix signe es repelen, metre que dues de diferent signe s’atrauen

Berta Picart 4

1.2. Materials conductors i aïllants.

Els materials conductors són els que permeten el pas del corrent elèctric, o sigui, que tenen facilitat pel pas dels electrons. En són exemples el coure i l’aigua. Els materials aïllats són els que no permeten el pas del corrent elèctric, o sigui, que no tenen facilitat pel pas dels electrons. En són exemples la ceràmica, el plàstic i la fusta.

1.3. El corrent elèctric.

El corrent elèctric és el resultat del moviment d’electrons a través dels materials conductors .

Segons el tipus de moviment dels electrons dins d’un conductor tenim diferents tipus de corrent. Això doncs, tenim el corrent continu (CC) i el corrent altern (CA). El corrent continu, els electrons segueixen un mateix sentit i direcció. Mentre que l’altern en dos sentits.

Berta Picart 5

Corrent continu (CC):

Corrent altern (CA):

2. El circuit elèctric.

Direm que tenim un circuit elèctric quan unim, mitjançant cables, diferents elements (bombetes, interruptors, ...).

Els circuits poden estar oberts o tancats. Camí NO interromput --˃ Circuit tancat --˃ Es produeix corrent.Camí interromput --˃ Circuit obert --˃ No hi ha corrent.

Berta Picart 6

2.1. Components.

Els components del circuit elèctric són:

a)Generador.

b)Receptors.

c)Conductors.

d)Dispositius de control.

Quan hem de dissenyar circuits, per dibuixar els diferents elements utilitzarem la simbologia normalitzada:

a) Generadors.

És qui proporciona l'energia als electrons.

Berta Picart 7

Piles elèctriques:

•Contenen unes substàncies químiques que produeixen corrent elèctric.

•Vida limitada (tot i que existeixen piles que es poden recarregar).

•Tenen dues terminacions anomenades terminals o borns (positiu/negatiu).

Bateries o acumuladors:

•La seva vida s’allarga molt més que les piles ja que es recarreguen amb electricitat.

Plaques fotovoltaiques:

•Plataformes que exposades a la llum solar produeixen electricitat. •Formada per la unió d’unitats anomenades cèl·lules fotovoltaiques. •Avantatge: sistema de producció d’electricitat que no contamina.

Font d'alimentació:

•Aparell que es connecta a la instal·lació de CA i actua com a generador de CC per a circuits que nosaltres muntarem.

Generadors dinamoelèctrics:

•Màquines que produeixen corrent quan les fas girar, generalment estan situades en grans centrals elèctriques, on els generadors estan moguts mitjançant turbines.

•Tipus: Dinamo (produeixen CC) i l’Alternador (produeixen CA).

Berta Picart 8

b) Receptors.

És qui rep l'energia elèctrica i la consumeix transformant-la en llum, moviment, so, calor,...

Làmpades:

N'hi ha de dos tipus: incandescents (filament buit) i de descàrrega (ex: flourecent de gas i bombetes de baix consum)

Avisador acústic:

Al passar corrent a través d'ell emet un so. Tipus: timbre, brunzidor i sirena.

Motors.

Transforma l'energia elèctrica en energia mecànica fent girar l'eix del motor.N'ha de de CC i de CA.

C) Conductors.

Ens permeten:•Pas dels electrons. •La unió dels components del circuit.

Composició:•Fets de coure (o alumini) i recoberts de plàstic.

Característica d'un conductor: la resistència al pas dels electrons.

La resistència depèn de:•Tipus de material que està fet el conductor.•De la seva llargària: quan + llarg → + resistència. •De la seva secció : quan + secció → - resistència.

Classificació dels cables: segons la forma i segons el recobriment.

✗Segons la forma: ✗Segons com és el cable:

✔Cable flexible.✔Cable rígid.

✗Segons el nombre de fils:✔unipolar (1)✔Bipolar (2)✔Tripolar (3)✔Quadripolar (4)✔Pentapolar (5)

Berta Picart 9

✗Segons el tipus de recobriment:✔Conductor nu.✔Conductor aïllat.▪Plàstic▪Goma (cautxú natural i gomes sintétiques)▪Esmalt (resines naturals i sintètiques)▪Tèxtil (cotó)

D) Dispositius de control.

Interruptors:

Dispositiu que ens permet obrir i tancar un circuit i deixar-lo en qualsevol dels dos estats fins que s'accioni un altre cop.

Com funciona un interruptor? Té dues posicions, la de repòs (posició “0”o “OFF”) i la de treball (posició “1” o “ON”).

Berta Picart 10

Polsadors:

Els polsadors fan la mateixa funció que els interruptors, tancar i obrir un circuit, però només executen la seva funció mentre estan accionats (estat de treball) i tornen automàticament a l’estat inicial quan cessa l’acció (estat de repòs).

Berta Picart 11

Commutadors:

Dispositiu que té tres borns de connexió: un d’entrada i dos de sortida. Permet tancar o obrir un circuit elèctric des de dos punts diferents.

Disposa de tres borns de connexió: el d’entrada (a) és el born comú, ja que és únic per a les dues sortides (b, c) anomenats borns commutats.

En la posició de sortida “0”, el born comú està connectat a la sortida (b): en la posició “1”, desconnecta la sortida (b) i connecta la sortida (c). Aquest fet de connectar una sortida per desconnectar l’altra s’anomena commutar.

Aplicacions: L’aplicació més habitual és encendre i apagar el llum de les habitacions des de dos llocs diferents.

Berta Picart 12

2.2. Magnituds elèctriques.

Per analitzar l'efecte de la circulació de les càrregues elèctriques pels circuits, s'utilitzen diverses magnituds: intensitat, voltatge (o tensió), resistència i potència.

Intensitat:

És la quantitat d'electrons que travessen la secció d'un conductor en una unitat de temps.

Una altre manera d'entendre-ho podria ser si ho comparem amb la circulació de cotxes en una carretera:

La unitat de mesura que s'utilitza és l'Ampere (A). A taller mesurarem la intensitat amb l'amperímetre connectat en sèrie.

Berta Picart 13

Voltatge (o tensió):

És el treball necessari per desplaçar els electrons al llarg del circuit. També es pot dir diferencial de potencial.

I seguint amb les comparacions d'abans:

La seva unitat de mesura és el Volt (V). A taller mesurarem el voltatge amb el voltímetre connectat en paral·lel.

Resistència:

És la dificultat que ofereixen els diferents materials al pas del corrent elèctric.

I per no variar, seguirem amb el mateix exemple comparatiu:

La seva unitat de mesura és l'Ohm (Ω). A taller mesurarem el voltatge amb l'ohmímetre connectat en paral·lel.

Berta Picart 14

Si volem calcular la resistència d’un conductor farem servir la següent fórmula:

Com podem observar de la fórmula la resistència d’un conductor dependrà de:a) Del material.b) De la longitud: a més longitud més resistència.c) De la superfície o àrea: a més superfície, menys resistència.

Com hem observat fins ara, cada unitat té un aparell per poder-la mesurar:Intensitat → amperímetreVoltatge → voltímetreResistència → ohmímetre

A la vida quotidiana, s’utilitza un únic aparell que mesurar totes les magnituds comentades. Aquest aparell és el POLÍMETRE o MULTÍMETRE.

Berta Picart 15

Potència:

És la capacitat que té un receptor per transformar energia en un temps determinat. La seva unitat és el watt (W).

3. Llei d'Ohm.

És la llei que relaciona les magnituds que hem vist fins ara.

També direm: I= V R=V R I

Simulador de la llei d'ohm:

http://phet.colorado.edu/sims/ohms-law/ohms-law_en.html

Exemples de la llei d'ohm.

Berta Picart 16

P= V x I

1W = 1V x 1A

4. L'energia que consumim.

Aquest consum és l'energia que gasta un receptor per tal de que pugui funcionar adequadament. La seva unitat és el Joule (J).

1J = 1 W·s

5. L'efecte Joule.

El pas dels electrons per un conductor fa que es produeixi un efecte de dissipació de calor que es pot mesurar amb la fórmula:

Berta Picart 17

6. Aplicacions i usos de l'electricitat.

7. Riscos de l'electricitat.

Berta Picart 18

BLOC 2.

1. Càlcul de resistències

Les resistències, com a mínim, té quatre línies de diferents colors. Hem de tenir clar que les resistències tenen dret i revés, o també podríem dir que tenen esquerra i dreta.

Normalment a la part dreta de la resistència hi tindrem els colors plata, or, vermell i marró, també sabrem que és la part dreta perquè aquest color està una mica més separat de la resta.

Per poder saber el valor de la resistència farem servir la taula del codi de colors. Aquesta taula és la següent:

Passos per saber el valor de la resistència:1. Mirar el primer i el segon color i amb l'ajuda de la taula saber els valors.2. Ara mirem el tercer color i veurem el factor multiplicador.3. Per acabar mirarem la tolerància.

Ara ho farem amb la resistència del dibuix:Primer valor: 5 (verd)Segon valor: 7 (lila)Tercer valor: x1 (negre)Quart valor: +/- 1%

Per tant:

57 x1 = 57Ω

Hi afegim la tolerància i tindrem:57Ω +/- 1%

Berta Picart 19

També podem dir quins colors tindria una resistència d'un cert valor. Per descobrir els colors farem el mateix que abans però al revés.

Exemple:

Imaginem una resistència de valor 8500Ω +/- 5%.El primer número (8) fa referència a la primera columna.El segon número (5) fa referència a la segona columna.La quantitat de zeros que tenim a darrera els mirarem a la tercera columna.

En aquest cas els colors serien: gris-verd-vermell-or.

Un enllaç per calcular resistències:

http://www.xtec.cat/~ccapell/codi_colors/codi_colors.htm

2. Suma de resistències.

Les resistències en un circuit poden estar disposades de diferents maneres: en sèrie, en paral·lel o mixta.

Càlcul en sèrie:

Per saber el valor de la resistència equivalent hem de sumar les resistències que tinguem.

Ex: R1= 13Ω R2= 45Ω

Rtotal= 13 + 45 = 58Ω

Càlcul en paral·lel:

Ex: R1= 13Ω R2= 45Ω

Ara ho farem d'una manera diferent:

Berta Picart 20

Rt = R1 + R2

1 = 1 + 1 Rt R1 R2