Unitat 5 (A)

Components circuit elèctric

Corrent elèctric Magnituds elèctriques

Llei d’Ohm Circuits en sèrie

Circuits en paral·lel

Mesura de magnituds

UNITAT 5: MAGNITUDS ELÈCTRIQUES FONAMENTALS

Cristina Rodon Departament de Tecnologia 1/38





Mesura de magnituds



Els àtoms Càrrega elèctrica

El corrent elèctric

Corrent elèctric





Mesura de magnituds



El corrent elèctric

Corrent elèctric

I

t

CORRENT CONTINU: El sentit del corrent no varia amb el temps ni tampoc el valor de

la Intensitat. (Sempre té un pol + i un -)

EL CORRENT ELÈCTRIC

CORRENT ALTERN: el sentit del corrent varia amb el el

temps i el valor de la Intensitat també





Mesura de magnituds



Corrent elèctric

Sentit del corrent continu sentit convencional

del corrent sentit real del

corrent





Mesura de magnituds



GENERADOR

CONDUCTOR RECEPTOR

0. Components bàsics d’un circuit elèctric






Mesura de magnituds



Generador

• dóna la Força necessària per impulsar els electrons i posa el circuit sota tensió (crea un pol + i un pol – als borns del generador)






Mesura de magnituds



Conductor

• permet el pas del corrent elèctric (és a dir el pas d’electrons)






Mesura de magnituds



Conductor• Els materials conductors es classifiquen en:

– Conductors: són els materials que deixen passar el corrent amb facilitat. Exemple: or, plata, coure, alumini i en general, tots els metalls.

– Aïllants: no permeten el pas del corrent (per tant tenen molta resistència al pas del corrent)

– Semiconductors: si modifiquem les caracteístiques químiques (estructura molecular) es poden convertir en conductors o aïllants. Aquesta propietat s’utilitza en l’electrònica.






Mesura de magnituds



Receptor

• rep l’energia elèctrica i la transforma en un alter tipus d’energia (ex. lumínica, de moviment, calorífica)






Mesura de magnituds



Esquema elèctric bàsic


Circuit elèctric





Mesura de magnituds



Similitud circuit hidràulic i circuit elèctric


Hi ha una bomba que fa circular l’aigua: la succiona del dipòsit B, i la impulsa cap al dipòsit A, des d’on cau, tot seguit, damunt el molinet, i el fa girar. En arribar l’aigua novament al dipòsit B, la bomba la recull un altre cop, i es torna a iniciar el cicle. Mentre la bomba tingui energia, l’aigua no pararà mai de circular, ni el molinet de girar.





Mesura de magnituds



1. Magnituds elèctriques fonamentals

• Entenem per magnitud tot el que es pot mesurar (ex. en els cotxes es mesura la seva velocitat).

• Les magnituds fonamentals que caracteritzen el corrent elèctric són:

• Tensió

• Intensitat Elèctrica

• Resistència

Magnituds

elèctriques





Mesura de magnituds



La tensió

La magnitud que ens calcula l’energia amb la qual un generador és capaç d’impulsar els electrons a través d’un circuit s’anomena tensió (o f.e.m=força electromotriu.).

1.1. La TENSIÓ (V)

Unitats: Volts

Magnituds

elèctriques





Mesura de magnituds



La intensitat elèctrica és el nombre de càrregues elèctriques que travessa el circuit per unitat de temps.

1.2. INTENSITAT ELÈCTRICA (I)

Magnituds

elèctriques

Unitats: Ampers

1A= 3,6 trilions d’electrons 1s

1 segon





Mesura de magnituds



La resistència elèctrica és la dificultat que ofereixen els materials al pas del corrent elèctric. La unitat de resistència és l’ohm (Ω), en honor del científic alemany Georges Simon Ohm.

Magnituds

elèctriques

1.3. La RESISTÈNCIA (R)

• Tots els elements d’un circuit tenen resistència, però normalment l’aparell receptor és el que en té més.

• Els cables i el generador han de tenir una resistència baixa, que, a efectes pràctics, es considera nul·la.





Mesura de magnituds



La potència és la capacitat que té un receptor de realitzar la seva funció més intensament i/o amb més rapidesa, i es mesura en watts.

Magnituds

elèctriques

• Una de les característiques més importants dels receptors és la seva potència.

• Exemple: un motor més potent que un altre vol dir que gira més ràpid o que pot suportar esforços més grans.

1.4. La POTÈNCIA (P)





Mesura de magnituds



Magnituds

elèctriques

• La Potència d’un receptor està directament relacionada amb el voltatge (V) i la Intensitat (I) amb què l’alimenta el circuit


P= V Potència (P) en Watts I Voltatge o Tensió (V) en Volts Intensitat (I) en Ampers





Mesura de magnituds



Exemple 1: Càlcul de PotènciesCalcula la potència d’una estufa que, connectada a una tensió de 220 V, és travessat per un corrent de 10 A d’intensitat.

Exemple 2: Càlcul de PotènciaCalcula la intensitat que circularà per un circuit que alimenta un motor de 5 500 W connectat a una tensió de 220 V.

Magnituds

elèctriques


La potència de l’estufa serà: P = V • I = 220 V • 10 A = 2 200 W = 2,2 kW

P = V • I , d’on I = P / VPer tant, la intensitat que passarà pel motor és:

I = 5 500W / 220V = 25A





Mesura de magnituds



Magnituds

elèctriques

• Classe de corrent

• Voltatge

• Potència

Comptabilitat dels elements d’un circuit





Mesura de magnituds



La intensitat del corrent elèctric que circula per un circuit és directament proporcional a la tensió que hi apliquem i inversament proporcional a la resistència que ofereix.

Llei d’Ohm

2. La Llei d’Ohm• En un circuit elèctric, les tres magnituds bàsiques (tensió, intensitat i

resistència) estan íntimament relacionades entre si. Aquesta relació es coneix com la llei d’Ohm

I= V Intensitat (I) en Ampers R Voltatge o Tensió (V) en Volts Resistència (R) en Ohms (Ω).





Mesura de magnituds



Exemple 1: Aplicació de la llei D’ohm.

Determina la intensitat que circularà per un receptor de 10 Ω de resistència si

el connectem a un generador que subministra una tensió de 24 V.

Aplicant la llei d’Ohm, tenim que: 24

2,410

VVI A

R

Llei d’Ohm

2. La Llei d’Ohm





Mesura de magnituds



3. Circuits en sèrie i circuits en paral·lel

• Fins ara hem vist circuits alimentats per un generador en els quals funciona un sol receptor a la vegada. Però hi ha circuits que disposen de diferents receptors alimentats per un generador o més d’un.

• Aquests elements poden estar connectats de maneres diferents: connexió en sèrie, connexió en paral·lel o derivació, i connexió mixta.

•La manera de connectar els diferents elements en un circuit té molta importància ja que afecta les característiques elèctriques del circuit.

Circuits en sèrie





Mesura de magnituds



3.1. Circuits en sèrie

•Quan en un circuit els diferents elements estan connectats un darrere l’altre diem que estan connectats en sèrie.

La pila, l’interruptor i la làmpada estan connectats en sèrie.

Connexió en sèrie de receptors•En un circuit que alimenta més d’un receptor, els receptors que estan en sèrie estan connectats un a continuació de l’altre.

Característiques receptors connectats en sèrie:a)

Per tant, si es desconnecta un receptor, el circuit queda obert, s’interromp el corrent i deixen de funcionar tots els receptors

IT

I1 I2 I3

No funciona cap làmpada perquè circuit queda obert

IT=I1=I2=I3

Circuits en sèrie





Mesura de magnituds



3.1. Circuits en sèrieConnexió en sèrie de receptors

Característiques receptors connectats en sèrie:a) IT=I1=I2=I3 b) La tensió del generador es reparteix entre els receptors de manera

directament proporcional a la seva resistència.

VT=V1+V2+V3

VT

V1 V2 V3

Circuits en sèrie





Mesura de magnituds



Circuits en sèrie: Aplicacions

La connexió de receptors en sèrie no té aplicació pràctica, excepte en la connexió de resistències en els circuits electrònics i en algunes instal·lacions molt concretes, com la d’algunes garlandes de bombetes de colors de l’arbre de Nadal.


Circuits en sèrie





Mesura de magnituds



Connexió de piles en sèrie

• Es connecten una darrere l’altra, tenint en

compte la polaritat, de manera que el pol

negatiu d’una pila es connecta al positiu de

la següent, i així successivament. Al final,

queden dos pols lliures, als quals es connecten

els borns del circuit que cal alimentar.


Circuits en sèrie





Mesura de magnituds



Connexió de piles en sèrie

•La tensió subministrada al circuit serà la suma de

cadascuna de les piles.

•Per tant, podem concloure que la connexió de

piles en sèrie es fa servir per augmentar la tensió

que cal subministrar a un circuit.

• Exemple: pila de petaca

Cal tenir en compte!

En la connexió de piles:

a) Es recomana fer servir piles de les mateixes característiques elèctriques.

b) No és recomanable substituir parcialment les piles d’un receptor portàtil; quan es canvien, s’han de canviar totes.


VT=VPILA1+VPILA2+VPILA3+…

Circuits en sèrie





Mesura de magnituds



Quan en un circuit hi ha elements que es connecten de manera que a partir d’un punt de connexió el corrent es reparteix entre aquests elements i es torna a unir a la sortida, diem que aquests elements estan connectats en paral·lel.

Si els elements tenen polaritat, com és el cas de les piles, cal connectar per una banda tots els pols positius i per l’altra tots els negatius.

La instal·lació elèctrica d’un edifici (per exemple, la de la teva

escola) està formada per diferents circuits que han de

funcionar independentment, és a dir, connectats en paral·lel.

Circuits en

paral·lel

3.2. Connexió en paral·lel o derivació





Mesura de magnituds



Connexió en paral·lel de receptors

En un circuit que alimenta dos o més receptors, aquests receptors estan connectats en paral·lel si el corrent es reparteix entre tots ells, de manera que es pot tancar el circuit per cadascun dels receptors.

Característiques dels receptors connectats en paral·lel: a) Quan per qualsevol anomalia deixa de funcionar un dels receptors, els altres

continuen funcionant.

Circuits en

paral·lel


IT

I1

I2

I1

I2

IT=I1+I2





Mesura de magnituds



Connexió en paral·lel de receptors

En un circuit que alimenta dos o més receptors, aquests receptors estan connectats en paral·lel si el corrent es reparteix entre tots ells, de manera que es pot tancar el circuit per cadascun dels receptors.

a) Cada receptor rep la mateixa tensió, que és la del generador.

Circuits en

paral·lel


VT=V1=V2

Rumia...

Saps quina és la tensió

que haurà de tenir cada

receptor?

4,5 V VT=

V1V2





Mesura de magnituds



Connexió en paral·lel: aplicacionsEn la majoria de les instal·lacions elèctriques, els receptors es connecten en paral·lel, perquè així tots funcionen a la mateixa tensió. Si un falla, els altres continuen funcionant.

Circuits en

paral·lel






Mesura de magnituds



Connexió de piles en paral·lel

Si connectem dues o més piles de manera que unim tots els pols positius per una banda i tots els pols negatius per l’altra, les haurem connectat en paral·lel. La tensió d’alimentació del circuit serà la d’una pila (recorda que per fer agrupacions, les piles han de ser de les mateixes característiques), però el corrent que consumeix el circuit el subministren entre totes; per tant, podem dir que:

En un circuit alimentat per una associació de piles en paral·lel, augmenta l’autonomia de les piles, ja que l’energia consumida pel circuit la subministren entre totes a parts iguals.

Circuits en

paral·lel


4,5 V

4,5 V





Mesura de magnituds



En l’esquema següent, les làmpades 2 i 3 estan connectades en paral·lel i la làmpada 1 està en sèrie amb elles; aquest tipus de connexió s’anomena connexió mixta.

La connexió mixta de receptors només s’utilitza en la connexió de resistències en els circuits electrònics.

També es fa servir per augmentar la tensió d’alimentació i la durada de les piles. Per exemple, en l’associació de

piles de la figura, les piles en sèrie de cada branca ens proporcionen més tensió, i la intensitat la subministren

entre les dues branques en paral·lel.

Perquè funcionin correctament, cal que el valor de la tensió o f.e.m. (força electromotriu) de cada branca

sigui el mateix.

3.3. Connexió mixta (sèrie - paral·lel)

Circuits en

paral·lel

Circuits en sèrie





Mesura de magnituds



4. Mesura de magnituds elèctriquesQuan facis els muntatges dels circuits

elèctrics, és probable que, per alimentar-los, utilitzis una font d’alimentació igual que la de la fotografia o semblant. Aquesta font porta incorporats dos aparells de mesura, un per saber la tensió, i l’altre per saber la intensitat del CC que subministra al circuit.

Hi ha aparells de mesura per a qualsevol de les magnituds del circuit elèctric: voltímetres per saber la tensió, amperímetres per mesurar la intensitat, ohmímetres per a la resistència, wattímetres per a la potència… Els aparells de mesura poden ser analògics o digitals. En els primers, el valor de la lectura el dóna una agulla que es desplaça sobre una escala graduada. En els digitals, s’indica amb nombres que apareixen en un display o pantalla, igual que en les calculadores.

Mesura de Magnituds





Mesura de magnituds



4.1. Voltímetre

Per mesurar la tensió s’utilitzen els voltímetres. El voltímetre és un aparell que té dues pinces o terminals que s’han de posar en contacte entre els dos punts del circuit.

Hi ha voltímetres per a CC i voltímetres per a CA.

Mesura de Magnituds





Mesura de magnituds



4.2. Amperímetre

Per mesurar la intensitat que travessa un circuit es fa servir l’amperímetre. Aquest aparell s’intercala enmig del circuit, connectat en sèrie, i s’efectua la mesura quan el circuit està tancat o en funcionament.

IT

Mesura de Magnituds





Mesura de magnituds



4.3. OhmímetreS’utilitza per mesurar la resistència elèctrica d’un circuit, d’un receptor o d’un resistor.

Per mesurar la resistència cal

desconnectar-la. No pot haver-hi

tensió

Mesura de Magnituds





Mesura de magnituds



4.4. Multímetre o polímetre

• Per mesurar tensions, intensitats i resistències existeix un aparell que té integrada les 3 funcions (entre d’altres): multímetre o polímetre, també conegut amb el nom de tèster.

• Els multímetres solen tenir diverses escales per a cadascuna de les magnituds que es volen mesurar, i poden utilitzar-se tant en circuits de CC com de CA. N’hi ha d’analògics i de digitals.

• Els multímetres no tenen un símbol específic, sinó que en els circuits es representa la funció que fan, com per exemple la de voltímetre, amperímetre, etc.

Mesura de Magnituds

Unitat 5 (A)

Technology

Transcript of Unitat 5 (A)