Electricitat1 4t ESO

Tecnologia 4t ESO BLOC I ELECTRICITAT Marcel Jorba - Setembre 2006

1

TAULA DE CONTINGUTS

pg. 1.- CONCEPTES BSICS ................................................................. 21.1.- LTOM I LA CRREGA ELCTRICA .............................................. 21.2.- EL CORRENT ELCTRIC .............................................................. 31.3.- INTENSITAT DE CORRENT (I) ..................................................... 31.4.- VOLTATGE O TENSI (U) ........................................................... 41.5.- EL CIRCUIT ELCTRIC ................................................................ 41.6.- EL SENTIT DE CIRCULACI DEL CORRENT ELCTRIC .................. 61.7.- TIPUS DE CORRENT ELCTRIC ................................................... 61.8.- RESISTNCIA ELCTRICA (R) ..................................................... 8


2

1.- CONCEPTES BSICS. Abans de poder fer clculs senzills amb circuits elctrics haurem dexplicar alguns conceptes. 1.1.- LTOM I LA CRREGA ELCTRICA. La matria, en general, est feta dtoms. Un tom consta de dos parts: nucli i escora.

EL NUCLI: Est format per protons i neutrons. Els protons tenen crrega elctrica positiva (+). Els neutrons no tenen crrega elctrica.

LESCORA: Est formada per electrons. Els electrons tenen crrega elctrica negativa (-).

El prot i lelectr tenen la mateixa quantitat de crrega, per de signe contrari. Vegem la representaci dun tom:

s important que ens adonem dun parell de coses:

El nombre de protons s igual al nombre delectrons. Per exemple, ltom representat (concretament de coure [Cu]) t 29 protons (p+) i 29 electrons (e-). El nombre de neutrons no ens interessa massa.

Aix com els protons i neutrons es troben junts, els electrons es

troben orbitant al voltant seu i no enganxats al nucli. Per tant, si volem moure crregues elctriques, s molt ms fcil desplaar (posar i/o treure) els electrons (crregues negatives) que els protons (crregues positives).

p+: protons

n: neutrons

e-: electrons

NUCLI

ESCORA

NOTA: El dibuix no est a escala. Noms s una representaci. Els electrons sn MOLT ms petits que els nucleons (protons i neutrons).


3

1.2.- EL CORRENT ELCTRIC. s un moviment dirigit de crregues elctriques. Suposem un cable elctric en el qual les crregues (per exemple, els electrons) es mouen totes cap a la mateixa direcci:

Com que aix s un moviment dirigit de crregues, per aquest conductor hi est circulant un corrent elctric.

Cal deixar clar que, perqu hi hagi corrent elctric, no nhi ha prou que el conductor estigui carregat elctricament (cosa que podria ser, per exemple, si hi hagus ms electrons del compte), sin que les crregues shan destar movent de la manera com hem explicat. Aix s fcil dentendre si ho comparem amb una canonada daigua:

1.3.- INTENSITAT DE CORRENT (I). s la quantitat de crrega elctrica que circula per unitat de temps, per tant, podrem dir que s la quantitat de corrent elctric. Es mesura en Ampres [A]: Pocs Ampres voldr dir Poques crregues per segon i Molts Ampres voldr dir moltes crregues per segon. En lexemple anterior, la intensitat equivaldria al cabal daigua. Compararem la canonada daigua amb el conductor elctric:

A la canonada hi ha aigua, per no es mou: no hi ha corrent daigua

Laigua es troba circulant per la canonada: ara s que hi ha corrent daigua


4

1.4.- VOLTATGE O TENSI (U). s la capacitat de produir corrent elctric (o sigui, de moure crregues). Es mesura en Volts [V]. Com ms voltatge (U[V]), ms intensitat de corrent (I[A]) podrem generar. Lelement que genera el voltatge sanomena generador. Les piles, per exemple, sn generadors:

Si connectem una mateixa bombeta a cada una de les tres piles, veurem que, com ms voltatge (U, en Volts [V]) t la pila, ms llum fa. I aix vol dir que hi passa ms intensitat de corrent (I, en Ampres [A]). 1.5.- EL CIRCUIT ELCTRIC. Els principals elements dun circuit elctric sn tres:

Generador: Subministra lenergia elctrica. Receptor: Aprofita lenergia elctrica subministrada pel generador. Conductors: Transporten lenergia elctrica del generador al receptor.

CANONADA DAIGUA CABLE ELCTRIC

(pocs Ampres)

(molts Ampres)

Pila d1,5 V Pila de 4,5 V Pila de 9 V


5

Vegem com s un circuit elctric senzill amb noms aquests elements:

Lenergia elctrica que proporciona la pila (generador) s transportada pels cables (conductors) fins a la bombeta (receptor), que aprofita aquesta energia per fer llum. Un circuit elctric pot estar obert o tancat.

Quan est obert, el corrent elctric no hi pot circular. Quan est tancat, el corrent elctric s que hi pot circular.

Per obrir o tancar un circuit acostumem a utilitzar un element que sanomena interruptor. Vegem com funciona:

ESQUEMA TERIC

CIRCUIT TANCAT

Linterruptor est obert(no hi pot circular corrent)

Linterruptor est tancat (ara s que hi circula corrent)

CIRCUIT OBERT

El receptor est aturat

El receptor est engegat

Interruptor

ESQUEMA PRCTIC

U [V]+

-

I [A]

U [V]

I [A]

ESQUEMA TERIC ESQUEMA PRCTIC

Generador

Receptor

Conductors

Generador(pila)

Conductors (cables)

Receptor (bombeta)


6

En lesquema teric del dibuix veiem que, quan linterruptor es troba obert, el circuit est interromput en un punt i, per tant, el corrent elctric no hi pot circular (circuit obert = receptor aturat). En canvi, quan linterruptor est tancat, el corrent elctric s que hi pot circular, ja que hi ha un cam sencer del pol positiu al pol negatiu del generador (circuit tancat = receptor engegat). En lesquema prctic veiem com es pot fer aix mitjanant un interruptor amb el qual podem obrir i tancar el circuit quan volem. 1.6.- EL SENTIT DE CIRCULACI DEL CORRENT ELCTRIC. Hem explicat abans que el corrent elctric es produeix pel moviment dels electrons, que tenen crrega negativa. En canvi, en els dibuixos que acabem de veure, hem representat el corrent elctric circulant des del pol positiu del generador fins al pol negatiu a travs del circuit, ja que hem utilitzat el sentit convencional de circulaci, que s invers al sentit de circulaci dels electrons:

Per fer clculs utilitzarem sempre el sentit convencional. De fet, normalment, s igual considerar les crregues negatives movent-se cap a un costat que les carregues positives movent-se cap a laltre. 1.7.- TIPUS DE CORRENT ELCTRIC. Els tipus de corrent ms comuns sn dos:

Corrent continu (DC = Direct Current, en angls):

- La intensitat de corrent sempre s igual i circula en un sol sentit.

- s el tipus de corrent que subministren les piles, bateries, acumuladors, cllules solars, etc.

Corrent altern (AC = Alternate Current, en angls):

- El corrent elctric canvia constantment de sentit. - s el tipus de corrent que subministren els endolls de casa.

Les centrals elctriques generen corrent altern.

U [V]+

-

I [A]U [ V ] +

-

---

-

-

---

-

-

---

- - -

-

--

-Sentit de circulaci dels electrons

(de a +) Sentit convencional de circulaci

del corrent elctric (de + a -)


7

Els smbols ms habituals per als dos tipus de corrent sn els segents:

Per exemple, vegem com es representen un motor de corrent continu i un motor de corrent altern:

Generalment, els motors de corrent continu noms funcionen amb corrent continu i els motors de corrent altern, noms amb corrent altern. En canvi, les bombetes funcionen correctament amb tots dos tipus de corrent. Tots els circuits dels exemples que havem posat fins ara sn de corrent continu. Ara representarem un circuit de cada tipus:

Fixem-nos que en el circuit de corrent altern (AC):

El corrent elctric (la intensitat I) canvia constantment de sentit. No hem posat polaritat +/- al generador, ja que aquesta es troba

constantment canviant per tal de produir el corrent altern. Els aparells electrnics que tenim a casa acostumen a funcionar amb corrent continu (DC) i a un voltatge fora baix (generalment, entre 1,2 V i 18 V). En canvi, els endolls ens subministren corrent altern (AC) a un voltatge molt ms alt (220 V). En aquests casos cal utilitzar un transformador-rectificador:

CORRENT CONTINU (DC) CORRENT ALTERN (AC)

M

MOTOR DC MOTOR AC

CIRCUIT de CORRENT CONTINU (DC) CIRCUIT de CORRENT ALTERN (AC)

Generador DC Generador AC

220 V (AC) 9 V (DC) Transformador

Rectificador


8

El transformador abaixa el voltatge i el rectificador transforma el corrent altern en continu. El segent diagrama de blocs s el dun transformador-rectificador:

Un exemple de transformador-rectificador seria el carregador dun telfon mbil: Sendolla al corrent altern de 220 V i subministra corrent continu a un voltatge molt ms baix al telfon. Moltes vegades, quan laparell electrnic s prou gran (per exemple, un equip de msica, un ordinador de sobretaula, un reproductor de DVD, etc.), el transformador-rectificador es troba dins laparell. 1.8.- RESISTNCIA ELCTRICA (R). No tots els materials deixen passar el corrent elctric amb la mateixa facilitat. La resistncia elctrica (R) s la dificultat que presenta un cos al pas del corrent elctric i depn del material del qual estigui fet. Es mesura en Ohms []. Com ms alta sigui la resistncia elctrica (R[]) dun objecte, menys intensitat de corrent (I[A]) deixar passar. Segons el material del qual estan fets els objectes es classifiquen en:

Conductors: - Condueixen b el corrent elctric, i, per tant, tenen una

resistncia (R[]) molt baixa. - Acostumen a ser metllics. Exemples: coure (Cu), alumini

(Al), or (Au), etc.

Els cables de la installaci duna casa sn de coure, els cables dalta tensi, dalumini, i alguns contactes molt fins, dor.

Allants:

- Prcticament no deixen passar el corrent elctric, i, per tant, tenen una resistncia (R[]) altssima.

- Exemples: plstic, cermica, vidre, aire, etc. Els cascs de bombeta acostumen a ser de plstic o cermica, i el vidre i laire susen com allants a les lnies dalta tensi.

TRANSFORMADOR

RECTIFICADOR

Corrent altern (AC)Alt voltatge

Corrent altern (AC)Baix voltatge

Corrent continu (DC)Baix voltatge

Abaixa el voltatge Transforma el corrent altern en continu


9

Semiconductors: - Condueixen molt poc el corrent elctric, i, per tant, tenen

una resistncia (R[]) molt alta. - Els exemples ms coneguts sn el silici (Si) i el germani

(Ge).

Els semiconductors sutilitzen, sobretot, per fabricar components electrnics com, per exemple, els microprocessadors dels ordinadors.

Vegem, per exemple, com est fet un cable elctric:

En molts circuits, especialment els electrnics, ens interessa posar-hi components dun valor de resistncia (R[]) determinat. Aquests components sanomenen resistors, per vulgarment es coneixen com resistncies.

Aquest s el tipus de resistor ms usat. Les bandes de colors pintades al seu voltant indiquen el seu valor de resistncia (R) en Ohms [] segons el segent grfic:

De fet, aquest no s lnic sistema utilitzat, per s que s el ms com.

Coberta allant de plstic. T una resistncia altssima. Evita lelectrocuci en cas de contacte.

Conductor de coure. T una resistncia molt baixa. Condueix b el corrent elctric.

Un resistor o resistncia

negre

marr

vermell

taronja

groc

verd

blau

violat

gris

blanc

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

marr

vermell

or

plata

1%

2%

5%

10%

VALOR TOLERNCIA

CODI DE COLORS DELS RESISTORS (O RESISTNCIES)

1r dgit 2n dgit nombre de zeros

tolerncia (*)

taronja (3)

blanc (9)

vermell (2)

plata (10%)

Valor nominal: RN = 3900 Tolerncia: 10%

(*) La tolerncia s el percentatge de variaci que pot presentar el valor real del component (R) respecte al valor nominal (RN)

Valor real : R = 3900 10%

Documents

Electricitat1 4t ESO