1L’electricitat

Actualment, l’electricitat és una font d’energia essencial. La televisió,la consola, la rentadora, els semàfors, els cotxes..., res de tot això nofuncionaria sense l’electricitat.

ESO2T1:ESO 26/07/10 11:30 Página 9

10

Què genera electricitat en un llum de bicicleta?

Quins són els elements bàsics d’un circuit elèctric?

2

1

Segur que ja saps...

pot ser té moltes

aplicacions

• llum

• calor

• electromagnetisme

• electrònica

• electròlisi

• etc.

circuit elèctric continu altern

que circula a través d’un

Per què el magnetotèrmic pot tallar el correntelèctric en una casa quan hi ha una bona tem-pesta amb molts llamps?

Quins són els riscos de l’electricitat?4

3

T’agradaria saber...

L’electricitat

es basa en el

corrent elèctric

magnituds

• intensitat

• voltatge

• potència

• resistència

• consum

elements lleis

• llei d’Ohm

• efecte Joule

on es poden mesurar consta d’uns compleix unes

es poden connectar en

sèrie paral·lel

generadors

• pila

• bateria

• placa FV

• dinamo

• alternador

conductors receptors

• làmpada

• avisador acústic

• motor

• resistor

elements de

maniobra i control

• interruptor

• commutador

• polsador

• relé

elements

de protecció

• fusible

• diferencial

• magnetotèrmic

2

1 3 4

ESO2T1:ESO 26/07/10 11:30 Página 10

11

Quina relació hi ha entre el desplaçament d’electrons i l’electricitat?Quin tipus de corrent donenaquests aparells?

1

L’electricitatLes partícules químiques més elementals que componen una subs-tància són els àtoms. L’àtom és constituït per un nucli central alvoltant del qual giren a gran velocitat unes partícules anomenadeselectrons, que tenen càrrega elèctrica negativa. El nucli central ésformat per unes partícules anomenades protons, que tenen càr-rega elèctrica positiva, i per unes altres que reben el nom de neu-

trons, que no tenen càrrega elèctrica. Si un cos té el mateix nombre d’electrons que de protons, el seuestat elèctric és neutre. En qualsevol altre cas, el cos té càrregaelèctrica. Si té més electrons que protons, l’àtom té càrrega ne-gativa i es converteix en emissor d’electrons. Si té més protonsque electrons, l’àtom té càrrega positiva i es converteix en recep-

tor d’electrons.El corrent elèctric és conseqüència del desplaçament d’electronsd’un àtom emissor d’electrons a un altre receptor d’electrons. L’electricitat és l’energia generada pel desplaçament d’electrons.

Tipus de correntEn funció del tipus de desplaçament d’electrons, el corrent elèc-tric pot ser continu o altern.• El corrent continu és el que es produeix a causa del desplaça-

ment d’electrons sempre en el mateix sentit i amb una intensi-tat constant. Aquest tipus de corrent elèctric es pot obtenir pertransformació química o mitjançant dinamos, per exemple.

• El corrent altern és el que es produeix a causa del desplaçamentd’electrons en sentit alternatiu (canvis de polaritat) en un perí-ode de temps determinat i amb una intensitat variable. Laquantitat de canvis de polaritat per segon s’anomena freqüèn-

cia i a Europa és de 50 hertzs (Hz). Aquest tipus de corrent elèc-tric s’obté mitjançant els alternadors.

Electricitat i corrent elèctric

El terme electricitat prové del termegrec ELEKTRON, que significa “am-bre”, una mena de resina que té lapropietat d’atraure petits cossosquan es frega amb roba de llana i decrear un efecte d’electricitat estàtica.Els grecs, després d’experimentaraquest fenomen, van donar origenal mot electricitat.

Símbol del corrent continu

Símbol del corrent altern

Ambre

ESO2T1:ESO 26/07/10 11:31 Página 11

12

El circuit elèctric i els seus components

Elements bàsics del circuit elèctricPerquè els electrons es puguin desplaçar és necessari disposard’un circuit elèctric, és a dir, d’un conjunt de components unitsentre si que permeten el pas del corrent elèctric. Els elements prin-cipals de què ha de disposar un circuit elèctric són aquests: – Generadors: Són els elements que permeten la transformació

de l’energia tèrmica, hidràulica, química, solar, eòlica... en ener-gia elèctrica. El corrent elèctric que es genera pot ser continu oaltern.

– Conductors: Són els elements que uneixen els diferents com-ponents del circuit elèctric i que permeten el pas del corrent elèc-tric. Un conductor ha de permetre el recorregut dels electronsper tot el circuit i el seu retorn al generador.

– Receptors: Són els elements que tenen com a finalitat fonamen-tal transformar l’energia elèctrica en qualsevol altre tipus d’ener-gia. En són exemples una làmpada, un motor elèctric, unaplanxa o una estufa.

– Elements de maniobra o control: Són els elements que per-meten controlar el pas del corrent elèctric a través del circuit. L’e-lement de control més utilitzat és l’interruptor, però també n’hiha altres, com el commutador o el polsador.

– Elements de protecció: Són els elements que protegeixen elcircuit de sobrecàrregues, escalfaments o curtcircuits. També ser-veixen de protecció a l’usuari. Els més habituals són els fusibles,els interruptors diferencials i els interruptors magnetotèrmics.

Què és un circuit elèctric?

Element de maniobra o control (interruptor)

Conductor (fil de courerecobert amb plàstic)

Receptor (làmpada)

Generador (pila)

ESO2T1:ESO 26/07/10 11:31 Página 12

13

Els generadors– Les piles elèctriques contenen unes substàncies que produei-

xen el corrent elèctric mitjançant procediments químics. Aquestsgeneradors tenen un temps de vida limitat. Hi ha piles de mol-tes formes i modalitats, però totes tenen dues terminacions me-tàl·liques, anomenades terminals o borns, que indiquen lasituació dels pols positiu i negatiu. Les piles alimenten el funcio-nament de joguines elèctriques, rellotges, consoles de joc, etc.

– Les bateries són una classe de piles que es poden recarregaramb electricitat; d’aquesta manera, la seva vida s’allarga enor-mement. Les bateries més conegudes són les dels automòbils.

– Les plaques solars fotovoltaiques són unes plataformes que, ex-posades a la llum, produeixen corrent elèctric. Contenen uns petitselements, anomenats cèl·lules fotoelèctriques, que generen correntquan la llum hi incideix. Aquest sistema de producció d’electricitatté l’avantatge que el seu ús no produeix cap tipus de contaminació.

– Els generadors dinamoelèctrics són màquines que produeixencorrent elèctric quan se les fa girar; generalment estan situadesa les grans centrals elèctriques, on els generadors es mouen mit-jançant turbines, que poden funcionar a partir de la força de l’ai-gua, de l’aplicació de calor provinent de la combustió del carbóo de derivats del petroli i també de l’energia nuclear. Aquestescentrals proveeixen d’electricitat les poblacions, les indústries oalguns mitjans de transport, com els ferrocarrils.Hi ha dos tipus de generadors dinamoelèctrics: la dinamo i l’al-

ternador.

1

Generadors alimentats per turbines

Pila elèctrica Bateria

Plaques solars fotovoltaiques

Les piles i les bateries es fabriquenamb productes contaminants. N’hiha moltes que contenen plom, queés altament tòxic per a l’organis-me, i també àcids, que, si s’abo-quen als rius o al mar, endestrueixen la vida. Convé manipu-lar-les sempre correctament i llençar-les en contenidors especials per talde garantir el reciclatge d’algunsdels seus components i la destruc-ció controlada dels restants.

Símbol de generador (en general)

Símbol de generador (pila)

Símbol de generador (bateria)

ESO2T1:ESO 26/07/10 11:31 Página 13

14

Components del circuit elèctric

Els conductorsEn un circuit elèctric els conductors han de permetre el retorn deles càrregues elèctriques al generador, la unió entre si dels dife-rents components del circuit i un mínim de resistència al pas delselectrons.Generalment, els cables elèctrics són fets de coure i alumini i es-tan recoberts de plàstic, que és un bon aïllant. Cal tenir presentque fins i tot els materials conductors oposen resistència al pasdel corrent elèctric.

Resistència d’un conductorLa resistència és la dificultat que presenta un conductor al pas delcorrent elèctric. La resistència depèn del tipus de material del con-ductor, de la seva llargària (com més llarg és el conductor, més granés la resistència) i de la seva secció (com més secció tingui, la re-sistència serà més petita). La secció d’un conductor és la super-fície que s’obtindria en fer-ne un tall transversal.

Efecte de la resistència

Un curtcircuit es produeix quan elsdos pols d’un generador es toquendirectament en qualsevol punt delcircuit. Com que els electrons trobenmolt poca resistència en aquestpunt, n’hi circula amb facilitat unaquantitat enorme, cosa que ocasio-na anomalies en el circuit. Si aquestfunciona amb piles, aquestes s’es-calfen i es descarreguen en poctemps. Si el curtcircuit es produeixen un edifici, la instal·lació elèctricaes desconnecta automàticament,sempre que aquesta instal·lació dis-posi dels elements de protecció ne-cessaris i obligats per la normativa.Altrament, l’escalfor produïda enels conductors podria ser perillosa.

ESO2T1:ESO 26/07/10 11:31 Página 14

15

1

Classificació dels conductorsCom que hi ha una gran diversitat de conductors elèctrics, es po-den classificar tenint en compte diversos criteris: el material uti-litzat, la forma, el recobriment, la utilització i les aplicacions.

Coure i aliatges. Són utilitzats en una gran diversitat d’aplicacions.

Alumini i aliatges. S’utilitzen, entre d’altres, per a línies subterrà-nies i aèries.

Or, plata i altres. Es fan servir per a contactes en determinats apa-rells i casos especials.

MA

TE

RIA

LS

Fils. Són formats per un sol element massís d’un diàmetre molt inferior a la seva llargària; generalment tenen una secció màxima de 4 mm2.

Cordons. Són formats per diversos fils sense aïllant i enrotllats en espiral.

Cables. Són formats per un o més fils o cordons aïllats entre si i enrotllats en espiral.

Segons el diàmetre dels fils que els formen Segons el nombre de fils o cordons aïllats que els formen

Cable flexible. És format per un o més cordons de fils de petit diàmetre, aïllats entre si.

D’1 = UnipolarDe 2 = BipolarDe 3 = TripolarDe 4 = QuadripolarDe 5 = PentapolarDe més de 5 = Multipolar

Cable rígid. És format per un o més fils de diàmetre superior als utilitzats en els cables flexibles i aïllats entre si.

Perfils. Són barres i tubs de secció circular, quadrada, rectangular, etc.

FO

RM

A

Conductor nu. Quan no porta cap mena de recobriment.

Conductor aïllat. Quan està recobert d’un material aïllant.

Materials aïllants

Plàstic. Termostables i termoplàstics.Goma. Cautxú natural i gomes sintètiques.Esmalt. De resines naturals i sintètiques.Tèxtil. Cotó.

RE

CO

BR

IME

NT

S

Per a instal·lacions domèstiques i petits aparells.

Per a instal·lacions de grans màquines.

Per a instal·lacions de cables aeris, subterranis i submarins.

Per a mitjans de comunicació per cable.

AP

LIC

AC

IÓ

Segons el tipus d’instal·lació.

Segons el voltatge, la intensitat, la potència, etc. que ha de conduir.

UT

ILIT

ZA

CIÓ

ESO2T1:ESO 26/07/10 11:31 Página 15

16

Components del circuit elèctric

Els receptors– Les làmpades elèctriques són els receptors més usuals pen-

sats per fer llum. Poden ser incandescents o de descàrrega.Mentre el corrent elèctric circula per les làmpades incandescents(com la bombeta) a través d’un fil especial que assoleix tempe-ratures molt altes es van desprenent ones electromagnètiquesque produeixen llum i calor. En canvi, les làmpades de descàrre-ga (com el fluorescent) s’il·luminen quan es generen descàrre-gues elèctriques a través del gas que contenen.

– Els avisadors acústics, com el timbre, el brunzidor o la sirena,són aparells receptors que es fan servir per avisar mitjançant l’e-missió d’un so. El timbre de campana es basa en l’electromag-netisme i consisteix en un martellet que colpeja una campaneta.El brunzidor es basa en un sistema semblant, ja que el so esprodueix quan una membrana metàl·lica vibra en ser activada perun electroimant.

– El motor elèctric transforma l’energia elèctrica en energia me-cànica en forma de moviment circular també mitjançant l’elec-tromagnetisme. El corrent elèctric, per mitjà d’uns elementsconductors anomenats col·lectors i escombretes, arriba a la pe-ça mòbil anomenada rotor, i es genera un camp magnètic queprodueix l’efecte de gir entre l’estator i el rotor.

– Els aparells generadors de calor, com les estufes, les cuines,les torradores, les planxes, els assecadors o els forns industrials,es basen en l’anomenat efecte Joule: si circula electricitat perun conductor, part de l’energia cinètica dels electrons es trans-forma en calor a causa del xoc que experimenten els electronsamb les molècules del conductor per on circulen, cosa que enfa augmentar la temperatura.

– Els resistors són components dels circuits que estan especial-ment dissenyats perquè ofereixin resistència al pas del correntelèctric amb finalitats diverses. Els reòstats són un tipus de re-sistors en què la resistència és variable.

La bombeta és el tipus de làmpadaincandescent més habitual, peròtambé hi ha les anomenades debaix consum, les reflectores i leshalògenes.

Un electroimant és un tros de ferroque porta al voltant un fil conductorde l’electricitat. En passar el correntelèctric pel fil, la peça de ferro escomporta com un imant.

Quins tipus de receptorsrepresenten aquests dibuixos?

Símbol d’una làmpada

Símbol d’un motor

ESO2T1:ESO 26/07/10 11:31 Página 16

17

1

Elements de maniobra o control– L’interruptor és l’element de control més habitual en els circuits

elèctrics. La seva funció és permetre o interrompre el pas del cor-rent elèctric entre els generadors i els elements receptors a tra-vés dels conductors.

– El commutador és un altre element de control que canvia(commuta) la direcció del corrent que li arriba cap a un conduc-tor o cap a un altre. També hi ha commutadors que tenen mésde dues posicions, amb la qual cosa actuen sobre diversos cir-cuits. Mitjançant un circuit amb commutadors, es pot aconse-guir, per exemple, que una bombeta s’encengui o s’apagui desde dos punts diferents. Hi ha un tipus de commutadors espe-cials, anomenats commutadors d’encreuament, que, interca-lats entre els altres dos que acabem de veure, permeten obriri tancar el circuit des de més de dos punts diferents.

– Els polsadors poden ser de dos tipus: els que són normalmentoberts (NO) i els que són normalment tancats (NT). Els polsadorsNO permeten el pas del corrent elèctric a través seu només quanes mantenen polsats. N’és un exemple el timbre d’una casa. Encanvi, els polsadors NT deixen passar el corrent en estat de repòsi ho impedeixen quan es premen. És el cas de la porta d’una ne-vera: amb la porta tancada, el llum de dins de la nevera està apa-gat, mentre que, si l’obrim, deixem de polsar i el llum s’encén.

– El relé és un tipus d’interruptor d’accionament electromagnètic. Ser-veix per tancar un circuit més o menys potent (circuit primari) a par-tir d’un corrent molt feble d’un altre circuit (circuit secundari).

Símbol d’un interruptor

Les dues posicions d’un interruptor

Símbol d’un conmutador

Símbol d’un polsador

ESO2T1:ESO 26/07/10 11:31 Página 17

18

Elements de protecció– El fusible és un element de protecció format per un fil conduc-

tor molt fi i amb un punt de fusió no gaire elevat. Quan la inten-sitat que passa a través seu supera un valor determinat durantun cert temps, el fil s’escalfa i es fon, s’obre el circuit i es tallael pas del corrent elèctric.

– L’interruptor diferencial és un element de protecció de circuitsde corrent altern. Detecta fuites de corrent a partir del mesuramentde la diferència entre el corrent elèctric d’anada i el de tornada.Quan aquesta diferència supera un valor concret, l’interruptor di-ferencial obre el circuit i talla el pas del corrent elèctric. Normal-ment està instal·lat al quadre de comandament i protecció que hiha a l’entrada dels habitatges.

– Els magnetotèrmics o automàtics també protegeixen els cir-cuits de corrent altern. Quan detecten un curtcircuit o una so-brecàrrega (quan es fan funcionar molts aparells elèctrics a lavegada i la intensitat és superior a la contractada a la compa-nyia elèctrica, per exemple), obren automàticament el circuit. Po-den estar instal·lats al quadre elèctric dels habitatges, on, a mésd’un interruptor automàtic general, n’hi ha altres anomenats PIA

(petits interruptors automàtics), que protegeixen els llums i elselectrodomèstics de baix, mitjà i alt consum.

Components del circuit elèctric

ESO2T1:ESO 26/07/10 11:31 Página 18

19

Elements per connectar aparells al correntelèctricTots els aparells elèctrics mòbils necessiten uns dispositius espe-cials per fer-hi arribar el corrent; els més freqüents són les bases

d’endoll i les clavilles.Són formats per un cos construït amb material aïllant i uns ele-ments metàl·lics conductors, que són els que estableixen la con-nexió. S’encaixen els uns dins dels altres amb el sistema de“mascle i femella”. La base d’endoll conté l‘element femella, i laclavilla, el mascle.Actualment, els endolls dels aparells d’una certa potència disposend’unes làmines metàl·liques als costats per connectar la presa de“terra”, que és molt necessària per a la protecció de les personesi obligatòria en les noves instal·lacions elèctriques dels edificis.

Elements per connectar els conductors – Regletes de connexió: Són unes peces de forma bàsicament

rectangular, fabricades amb un material aïllant per fora, quedisposen d’uns elements metàl·lics, que són els que fan laconnexió, amb uns forats pels quals s’introdueixen els conduc-tors que s’han d’unir (pelats tal com cal).

– Empalmaments: També permeten connectar conductors. Des-prés de pelar i preparar adequadament els cables, es cargolenperquè quedin molt ben units i després es protegeixen amb cin-ta aïllant, de manera que el conductor quedi ben amagat. Aquestsistema, però, és poc recomanable i la normativa actual non’autoritza l’ús en les caixes d’empalmaments.

– Caixes d’empalmaments: En les instal·lacions elèctriques con-vencionals, totes les connexions amb regletes de connexió hande quedar tancades en unes caixes especials amb tapa anome-nades caixes d’empalmaments. Aquestes caixes poden ser ro-dones o rectangulars, poden sobreposar-se o encastar-se a laparet i sempre s’han de col·locar prop del sostre.

– Tubs protectors: En les instal·lacions elèctriques d’habitatges, ta-llers i locals diversos, els cables conductors han de passar per unstubs protectors. Aquests tubs tenen una doble funció: protegir elsconductors de possibles cops i evitar incendis en cas que es cre-min els cables. Els tubs poden estar encastats o clavats a la paretamb grapes especials i poden ser flexibles o rígids. Acostumen aser de material plàstic (PVC) o, també, metàl·lic.

1

Algunes normes de seguretat

Convé que l’acoblament de la clavi-lla a la base sigui eficaç i que s’ha-gi de fer una certa pressió perintroduir-la, ja que si la unió no ésbona i la clavilla balla es produeixun escalfament, que és més intenscom més potent és l’aparell endollat,i es pot arribar a calar foc. Tampocno es pot abusar dels endolls múl-tiples (coneguts popularment com a“lladres”) per connectar més d’unaparell a una sola base d’endoll, jaque hi pot haver un mal contacte oes pot produir un escalfament peri-llós en augmentar molt la intensitatque suporta l’únic endoll.

Regletes de connexió

Empalmaments

Caixa d’empalmaments

Tubs protectors

Bases d’endoll Clavilles Base d’endoll i clavillesamb presa de terra

ESO2T1:ESO 26/07/10 11:31 Página 19

20

El circuit elèctric amb diversos generadorsSovint cal connectar diversos generadors a un mateix circuit. Espoden connectar en sèrie o en paral·lel. – Connexió de generadors en sèrie: Dos o més generadors es-

tan connectats en sèrie quan el born de sortida (positiu quan éscorrent continu) d’un està connectat amb el born d’entrada(negatiu quan és corrent continu) de l’altre, i així successivament.El resultat és que se sumen els voltatges de tots els generadorsque s’han connectat. La intensitat, però, és igual en tot el circuit.

– Connexió de generadors en paral·lel: Dos o més generadorsestan connectats en paral·lel quan tots els borns d’entrada(tots els positius quan és corrent continu) estan connectats a unmateix punt i tots els borns de sortida (tots els negatius quan éscorrent continu) estan connectats en un altre punt. En aquestcas, el voltatge resultant és el mateix que el d’un sol generador,mentre que la intensitat final és la suma de les intensitats de ca-da secció del circuit.

Tipus de circuits elèctrics

Connexió de generadors en sèrie

Connexió de generadors en paral·lel

ESO2T1:ESO 26/07/10 11:31 Página 20

21

El circuit elèctric amb diversos receptorsEls circuits elèctrics poden tenir diversos receptors i aquests espoden connectar, com els generadors, en sèrie o en paral·lel.

– Circuit amb receptors en sèrie (suposem que els receptors sónbombetes): Les bombetes es connecten l’una a continuació del’altra; és a dir, poden formar una filera amb un sol cable conduc-tor que es connecta als borns d’un generador. La connexió ensèrie té alguns inconvenients quan s’utilitza en la il·luminació: siuna bombeta es fon, el circuit queda obert i no funcionen les al-tres; a més, com més bombetes hi ha, menys il·luminen.

– Circuit amb receptors en paral·lel (suposem que els receptorssón bombetes): Les bombetes es connecten a un circuit formatpels dos conductors que vénen de cada un dels pols del gene-rador. D’aquesta manera, cada una de les bombetes funciona in-dependentment de les altres, gairebé amb la mateixalluminositat, i si una falla, les altres continuen funcionant, ja quetotes reben el corrent directament dels conductors que arribendels dos borns del generador. Aquesta connexió és la que s’u-tilitza habitualment en les instal·lacions dels edificis.

1

Circuit amb receptors en sèrie

Circuit amb receptors en paral·lel

ESO2T1:ESO 26/07/10 11:31 Página 21

22

El polímetre és un aparell que per-met mesurar diverses magnituds:voltatge, intensitat, resistència, etc.És un comprovador universal o tès-ter. Per mesurar una magnitud elèc-trica determinada amb el polímetre,només cal accionar uns comanda-ments determinats o connectar alsllocs específics els cables de conne-xió de l’aparell i fer la selecció cor-recta de l’escala. La lectura de lesmesures acostuma a fer-se de ma-nera digital.

Magnituds i unitats elèctriques – La intensitat es pot definir com la quantitat d’electrons que cir-

culen per un conductor en un temps determinat. La unitat permesurar la intensitat elèctrica és l’ampere (A), que indica la quan-titat d’electrons que passa, cada segon, per la secció d’un con-ductor. Es pot mesurar amb un amperímetre, que es connectaen sèrie al punt la intensitat del qual es vol conèixer.

– El voltatge és la diferència energètica entre els dos pols d’ungenerador, el pol positiu i el pol negatiu o entre els dos extremsd’un component elèctric. També s’anomena diferència de poten-cial o tensió. La unitat de voltatge és el volt (V) i es mesura ambun aparell anomenat voltímetre, que es connecta en paral·lel ala part o el component del circuit que es vol mesurar.

– La resistència elèctrica és la dificultat que oposa qualsevol ma-terial al pas del corrent elèctric. La resistència es mesura enohms (�). Un ohm és la resistència que hi ha entre els extremsd’un conductor quan s’hi aplica una tensió constant d’1 volt i esprodueix una intensitat d’1 ampere.

– La potència elèctrica és la quantitat d’energia que, cada segon,consumeix l’aparell elèctric per fer el treball per al qual ha estatdissenyat. La unitat de mesura de la potència és el watt (W).

– El consum és el treball necessari per transformar un tipus d’e-nergia en un altre. La seva unitat és el joule (J), però en elec-tricitat acostuma a fer-se servir el quilowatt hora (kWh).

Magnituds, unitats i lleis

1kW = 1.000W

1MW = 1.000 kW = 1.000.000 W

Què mesura aquest aparell?

ESO2T1:ESO 26/07/10 11:31 Página 22

23

La fórmula de la resistència ésaquesta:

LR = � ·

S

R és la resistència en ohms (�).

mm2� és la resistivitat en � · .

m

L és la longitud en metres (m).

S és la secció en mm2.

Lleis bàsiques del circuit elèctric– El físic alemany Georg S. Ohm va establir la llei que duu el seu cog-

nom, la llei d’Ohm, i que defineix la intensitat elèctrica així: “Laintensitat elèctrica (I) és la relació que hi ha entre el voltatge (V) ques’aplica a un circuit elèctric i la resistència (R) que els conductors iels receptors del circuit ofereixen al pas del corrent elèctric.”

VI = R

– La potència elèctrica d’un receptor es pot calcular com el pro-ducte del seu voltatge per la intensitat que hi circula:

P = V · I

– El consum elèctric d’un receptor equival al producte de la se-va potència pel temps que està en funcionament:

c = P · t

– Sempre que circula corrent elèctric per un conductor, aquest s’es-calfa i una part de l’energia elèctrica es transforma en calor.Aquest fenomen es coneix com a efecte Joule.

E = R · I2 · t

E és l’energia elèctrica dissipada en forma de calor en joules (J).

1

I és la intensitat en amperes (A).

V és la tensió o voltatge en volts (V).

R és la resistència en ohms (�).

P és la potència en watts (W).

V és la tensió o voltatge en volts (V).

I és la intensitat en amperes (A).

c és el consum en joules (J).

P és la potència en watts (W).

t és el temps en segons (s).

R és la resistència en ohms (�).

I és la intensitat en amperes (A).

t és el temps en segons (s).

Símbol del voltímetre

Símbol de l’amperímetre

Aquesta fotografia permet compro-var la llei d’Ohm: Només cal substi-tuir dos d’aquests valors a lafórmula definida per la llei.

Voltatge = 1,158 V

Intensitat = 80,2 mA = 0,08 A

Resistència = 15 �

ESO2T1:ESO 26/07/10 12:37 Página 23

24

Aplicacions del corrent elèctricLes aplicacions del corrent elèctric són els efectes que poden oca-sionar els electrons quan circulen per uns determinats instrumentsi produeixen llum, calor o moviment.

Llum: El pas del corrent elèctric a través de determinats instrumentsprovoca ones electromagnètiques visibles i, per tant, l’emissió dellum. De tots aquests objectes, els més comuns són les làmpadesincandescents o bombetes i les làmpades o tubs fluorescents.

Calor: Hi ha molts aparells que serveixen per produir calor a partir delcorrent elèctric, com ara estufes, cuines, torradores, planxes, asse-cadors, forns industrials, etc. També hi ha diversos sistemes d’obten-ció de calor per mitjà de l’electricitat, com la resistència d’escalfament.

Electromagnetisme: Quan el corrent elèctric passa per una bo-bina que envolta una barra de ferro, aquesta es magnetitza, és adir, es converteix en un imant (electroimant). Es pot generar mo-viment aprofitant aquest fenomen, en el qual es basa el funciona-ment de timbres, panys automàtics o automatismes elèctrics.

Efectes electrònics: L’electrònica és la part de l’electricitat que es-tudia el comportament dels electrons quan circulen per circuitselèctrics dotats de components especials, gràcies als quals s’acon-segueixen efectes i objectes molt diversos. La ràdio, la televisió,la telefonia, els radars, les senyalitzacions òptiques i acústiques,la informàtica o les joguines electròniques són aplicacions del corrent elèctric.

Electròlisi: L’electricitat també té efectes químics, és a dir, ajudaa transformar o combinar les molècules de moltes substàncies.Aprofitant aquesta propietat, i per mitjà d’un procediment anome-nat electròlisi, les piles elèctriques produeixen electricitat.

Aplicacions i ús de l’electricitat

Quines aplicacions de l’electricitatpots veure en aquesta fotografia?

ESO2T1:ESO 26/07/10 11:31 Página 24

25

Riscos de l’electricitat L’ús del corrent elèctric exigeix conèixer, com en tots els àmbitsde la tecnologia, els perills que comporta i les normes que cal ob-servar.Cal saber, doncs, quines són les precaucions que s’han de pren-dre quan es manipulen aparells elèctrics o bé quan es treballa eninstal·lacions elèctriques.El cos humà, a causa de la seva composició, és bon conductor delcorrent elèctric. El pas d’aquest corrent pel cos pot originar tras-torns en el sistema nerviós i produir una aturada cardíaca o res-piratòria i, fins i tot, la mort per carbonització. Per tant, és moltimportant que respectis totes aquestes recomanacions relacio-nades amb l’electricitat:– Si el voltatge o tensió és baix, com en les piles, no implica cap

perill. Però no juguis mai amb el corrent de les instal·lacions elèc-triques de casa teva o de l’escola, que és de voltatge molt mésalt i pot resultar perillós.

– Si mai has de treballar directament amb instal·lacions elèctriques,assegura’t que no hi passa corrent.

– El corrent elèctric és especialment perillós en un cos mullat, queesdevé encara més bon conductor, i també quan el contacte esprodueix en zones on la pell és particularment sensible, com enel cas dels llavis, la llengua o els ulls. Recomanem, doncs, noacostar cap component d’un circuit elèctric a cap d’aquestesparts del cos.

– Quan vulguis utilitzar un aparell que funciona amb electricitat, lle-geix atentament les indicacions del fabricant i fes-lo servir correc-tament i per a la finalitat per a la qual ha estat dissenyat.

– I, sobretot, no t’acostis a llocs on hi ha senyals de perill, com elsque trobaràs a les torres dels cables d’alta tensió i a les centralstransformadores de corrent. Pensa que en aquests punts el cor-rent que hi circula es mesura en milers de volts i que, per tant,la descàrrega elèctrica pot resultar mortal.

1

Què indiquen aquests senyals?

ESO2T1:ESO 26/07/10 11:31 Página 25

26

ac

tiv

ita

tsContesta raonadament les preguntes següents: [ PÀG. 11]

• Com és constituït un àtom?• Què es compleix quan l’estat elèctric d’un àtom és neutre?• Què cal perquè l’àtom quedi carregat elèctricament? Com

s’aconsegueix?• Què és l’electricitat? I el corrent elèctric?

Busca informació a Internet i elabora un dossier o mural amb

dibuixos i/o fotografies dels diferents elements que integren un

circuit elèctric. [ PÀG. 12]

Busca diferents aparells elèctrics que portin els companys i les

companyes de classe i, amb molta cura, observa quin tipus de

pila i/o bateria utilitzen. [ PÀG. 13]

Després, mesura’n el voltatge amb l’ajut d’un voltímetre o d’un

tèster i fes una taula en què indiquis el nom de l’aparell, el tipus de

pila o bateria i el seu voltatge. [ PÀG. 22]

Explica quines diferències hi ha entre els generadors del tipus de

les piles o bateries i els generadors dinamoelèctrics. [ PÀG. 13]

Observa la dinamo de bicicleta de la figura següent, identifica

els elements assenyalats (cable conductor, cos, rodeta de

fricció, born de connexió i suport) i omple la graella. [ PÀG. 13]

Ara, respon les preguntes següents:

• Quin tipus de corrent produeix la dinamo, continu o altern?• Quina és la font d’energia que transforma en electricitat?• En què es transforma l’electricitat generada?

i

5

i

4

i

i

3

i

2

i1

Element Forma MaterialPer què s’ha triat

aquest material?

R

ESO2T1:ESO 26/07/10 11:31 Página 26

27

1

ac

tiv

ita

ts

Calcula, a partir de les dades de la taula, la resistència que

oferirà un conductor de 20 m de longitud i 1,5 mm2 de secció

fet de cada un d’aquests materials: [ PÀG. 23]

Ara, contesta aquestes preguntes en funció dels resultats obtinguts:

• Quin és el millor material per construir el conductor?• De quin material s’acostumen a fer els cables? Per què?• Com expliques aquesta divergència?

Explica les diferències que hi ha entre: [ PÀG. 15]

� Un cable rígid i un cable flexible.� Un cable unipolar i un cable multipolar.� Un cable nu i un cable aïllat.

Busca diferents mostres de conductors elèctrics (fils, cables,

cordons) i la informació necessària per omplir la graella

següent: [ PÀG. 15]

Munta un circuit com el de la figura amb una pila de 4,5 V, un

llum amb portalàmpades i fil de nicrom de 50 cm de longitud.

No connectis el llum al fil de nicrom. [ PÀG. 14 i 15]

Ara, fes les accions següents:

� Ajunta un terminal del portalàmpades amb l’extrem del fil de nicrom iobserva la lluentor del llum.

� Mou el terminal del portalàmpades al llarg del fil de nicrom i fes quees mantinguin en contacte tota l’estona.

i

9

i

8

i7

i

6

MaterialResistivitat

mm2� ·

m

Alumini 0,027

Or 0,023

Coure 0,017

Argent 0,016

Element Forma MaterialRígid

o flexible

Nombre

de fils

Nu o

aïllat

Tipus de

recobriment

Altres carac-

terístiques

ESO2T1:ESO 26/07/10 12:42 Página 27

28

Per acabar, contesta:

• Què passa amb la lluentor del llum quan es mou el portalàmpades alllarg del fil de nicrom?

• Quina relació hi ha entre la resistència d’un conductor i la seva longitud?• Coneixes algun aparell basat en aquest circuit? Quin?

Fes una taula i indica el nom d’alguns aparells que funcionen

amb electricitat, el tipus de corrent que fan servir, el seu

voltatge, la seva potència i la transformació energètica que té

lloc en cada un d’aquests. [ PÀG. 16]

Explica les diferències que hi ha entre les làmpades

incandescents i les de descàrrega. Després, identifica les

làmpades de les fotografies i classifica-les segons siguin

incandescents o de descàrrega. [ PÀG. 16]

Busca informació a Internet i fes un esquema dels diferents

models d’avisadors acústics que hi ha (indica’n les

característiques més destacades). [ PÀG. 16]

Explica com funciona un timbre com el de la figura. [ PÀG. 16]i

i

13

12

i

i

11

10

ac

tiv

ita

ts A

ESO2T1:ESO 26/07/10 11:31 Página 28

29

ac

tiv

ita

ts

1Agafa un brunzidor i contesta raonadament: [ PÀG. 16]

• Quina és la seva utilitat?

• Quina forma geomètrica té? Per què?

• De quins materials és fet?

• Quines són les seves parts més importants?

Dibuixa esquemàticament un motor elèctric, indica’n les parts

principals i explica quina és la funció de cada una. [ PÀG. 16]

Explica el significat dels termes circuit obert i circuit tancat. [ PÀG. 17 i 18]

Observa bé els elements especials de maniobra i control de les

fotografies següents. [ PÀG. 17]

Ara, escriu-ne el nom i indica quin utilitzaràs perquè…:

� Un producte s’aturi quan arribi al final de la cinta transportadora.

� L’aire condicionat de casa s’aturi en arribar a 20 ºC.

� La rentadora segueixi un programa predeterminat.

Dibuixa l’esquema elèctric dels circuits següents: [ PÀG. 17]

� Circuit que permet encendre o apagar una làmpada des d’un sol punt.

� Circuit que permet encendre o apagar una làmpada des de dos puntsqualssevol indistintament.

� Circuit que permet encendre o apagar una làmpada des de tres puntsqualssevol indistintament.

Dibuixa l’esquema elèctric dels circuits següents: [ PÀG. 17]

� Circuit que fa sonar un timbre quan es prem un polsador.� Circuit que fa encendre un llum quan es deixa de prémer un polsador.

Ara, contesta:

• De quin tipus són els polsadors utilitzats en cada circuit?• Quines aplicacions pràctiques poden tenir aquests circuits?

i

i

19

18

i

i

i

17

16

15

i14

A

ESO2T1:ESO 26/07/10 11:31 Página 29

30

ac

tiv

ita

tsDisposem d’un motor de 9 V, un brunzidor de 6 V, dues

làmpades de 4,5 V, una bateria de 12 V, una pila de 3 V i un

interruptor. Dissenya un circuit que permeti accionar tots els

receptors en tancar l’interruptor. [ PÀG. 20-23]

Observa aquestes dues clavilles i, després, contesta: [ PÀG. 19]

• Quina d’aquestes clavilles porta presa de terra?• Com ho saps?• Què és la presa de terra?• Per a què serveix la presa de terra?• Per què no porten presa de terra totes les clavilles?

Explica la manera correcta de fer una connexió entre dos

conductors mitjançant un empalmament i mitjançant una

regleta de connexió. Quina et sembla més segura? [ PÀG. 19]

Explica com es pot fer un cable d’allargament. [ PÀG. 19]

Descriu la funció de les caixes d’empalmament i dels tubs

protectors en una instal·lació elèctrica. [ PÀG. 19]

Identifica les eines, les màquines i els elements següents, molt

utilitzats en el camp de l’electricitat. Escriu-ne el nom i

explica’n les aplicacions més destacades: [ PÀG. 19]i

25

i

24

i23

i

22

i

i

21

20

R

R

A

ESO2T1:ESO 26/07/10 11:32 Página 30

31

ac

tiv

ita

ts

1Posa dos exemples pràctics de l’aplicació del corrent elèctric en

cada un d’aquests camps: [ PÀG. 24]

llum – calor – electromagnetisme – electrònica i electròlisi

Omple una graella com aquesta amb la informació més

important sobre les magnituds elèctriques fonamentals:

[ PÀG. 22]

Expressa les mesures següents en les unitats indicades:

100 mV en V; 230 V en mV; 1,3 A en mA; 470 mA en A; 680 k�

en �; 2,2 k� en �; 550 W en kW; 3,3 kW en W. [ PÀG. 22]

Dibuixa un tèster o polímetre digital. Explica totes les seves

aplicacions, és a dir, totes les mesures que es poden fer amb

aquest aparell, i les normes d’utilització més usuals. [ PÀG. 22]

Analitza els esquemes d’aquests tres circuits: [ PÀG. 22]

• És possible mesurar la intensitat en tots tres circuits tenint en comptela col·locació de l’amperímetre?

• Munta el circuit que sigui correcte amb una pila d’1,5 V i la làmpadaadequada i mesura’n la intensitat.

Explica què s’entén per resistivitat d’un material i quina relació

té amb la resistència d’un objecte. [ PÀG. 23]i

31

i30

i

i

29

i

28

i

27

26

MagnitudSímbol de la

magnitudDefinició Unitat bàsica

Aparell

de mesura

ESO2T1:ESO 26/07/10 11:32 Página 31

32

ac

tiv

ita

tsMunta els circuits indicats en els dibuixos següents: [ PÀG. 20-23]

Ara, contesta raonadament:

• A quin tipus de connexió dels receptors correspon cada dibuix?• Quina és la intensitat en cada un?• Per què són diferents els valors obtinguts en cada cas?

Munta el circuit del dibuix següent i escriu el voltatge mesurat

en cada un dels punts indicats. Després, justifica les possibles

diferències entre els valors trobats. [ PÀG. 20-23]

Munta el circuit següent i dibuixa’n l’esquema elèctric:

[ PÀG. 20-23]

Ara, contesta:

• Els generadors estan connectats en sèrie o en paral·lel?• I els receptors, com estan connectats?• El circuit ha funcionat d’entrada? Si has hagut de fer-hi algun retoc,

explica’l.

i

i

i

34

33

32A

A

R

a b c d

ESO2T1:ESO 26/07/10 11:32 Página 32

33

ac

tiv

ita

ts

1Resol aquests problemes aplicant la llei d’Ohm: [ PÀG. 23]

� Calcula la intensitat que circula pel conductor d’un circuit que té unaresistència total de 3 � i que està connectat a una pila de 4,5 V.

� Calcula el voltatge que cal aplicar a un circuit perquè hi circuli unaintensitat de 2,5 A si ofereix una resistència total de 4,8 �.

� Calcula la resistència que presenta un circuit connectat a un generadord’1,5 V si hi circula una intensitat de 0,2 A.

Resol aquests problemes: [ PÀG. 23]

� Calcula la potència d’un motor que funciona amb un voltatge de 12 V i consumeix una intensitat de 500 mA.

� Calcula la resistència que ofereix un motor amb una potència de 750 Wconnectat a un voltatge de 230 V.

� Calcula la potència que desenvolupa una cuina que ofereix unaresistència de 100 � quan hi circula una intensitat de 15 A.

Resol aquests problemes: [ PÀG. 23]

� Calcula el consum d’una classe on hi ha 8 bombetes de 50 W encesesdurant 6 hores al dia.

� Un habitatge té 10 làmpades de la mateixa potència. Si estan enceses2 hores i entre totes consumeixen 1.100 Wh, quina és la potència decada làmpada?

Explica què és l’efecte Joule i posa alguns exemples d’aparells

elèctrics basats en aquest fenomen. [ PÀG. 23]

Col·loca quatre piles d’1,5 V tal com indica el dibuix i mesura’n

el voltatge. Quina conclusió n’extreus? [ PÀG. 20-23]

Munta els circuits indicats en els dibuixos següents tenint en

compte que cal utilitzar una làmpada adequada per a cadascun

dels circuits en funció del voltatge: [ PÀG. 20-23]

Dibuixa l’esquema elèctric que correspon a cada agrupació i contesta:

• Quin tipus d’agrupació s’ha fet en cada cas?• Quins valors de voltatge i d’intensitat has mesurat en cada circuit?• A partir d’aquests valors, quant val la resistència en cada circuit?• Quines conclusions pots treure d’aquesta experiència?

i

40

i

i

39

38

i37

i36

i35

ESO2T1:ESO 26/07/10 12:37 Página 33