- 1. UD 04. Circuits de CC
- Introducci
- Objectius Didctics / Abans de comenar...
2. Antecedents histrics 3. Naturalesa del corrent elctric
El circuit elctric 4. Circuits de corrent continu 5. Lleis de
Kirchhoff 6. Conductors. Resistivitat i resistncia 7. Llei de
Joule
8. UD 04. Circuits de CC
- Objectius Didctics
- Resoldre problemes de conceptes elctrics: V, I, R 9. Saber
aplicar la llei d'Ohm generalitzada (tant en srie com en parallel)
i les lleis de Kirchoff 10. Saber justificar el perqu dels
materials conductors i allants 11. Resoldre problemes sobre
dissipaci de calor; entendre les implicacions secci - superfcie
externa. Concepte de densitat de corrent 12. Entendre el
funcionament dels fusibles 13. Entendre la diferncia entre
Resistivitat i Resistncia
14. UD 04. Circuits de CC
- Abans de comenar...
- Recordem qu s el corrent elctric?
- Qu vol dir que sigui continu?
- Recordem els components bsics?
- Voltatge, resistncia i intensitat
- La Llei d'Ohm
- Associacions de components?
15. UD 04. Circuits de CC
- Introducci
- Fites histriques
- Grcia (s. IV A.C.) coneixement de fenmens elctrics i magntics
16. A. Volta: invenci de la pila (s. XVIII) 17. Gran s: Gramme
(dinamo) i lmpada (Edison). S. XIX
- Naturalesa del corrent elctric
- Crrega elctrica: excs o defecte d'electrons 18. Corrent:
moviment ordenat d'electrons a travs d'un material
19. UD 04. Circuits de CC
- Introducci (II)
- Naturalesa del corrent elctric (II)
- Sentit del corrent: el sentit en qu es desplacen els electrons
- Posem conductor entre cos + i cos - 20. Per conveni: corrent
del + al (des de Franklin)
- Classes de corrent:
- Continu: flux d'e -constant i no varia el sentit 21. Altern:
flux d'e -variable i canvia constantment de sentit 22. Polsant:
flux d'e -variable per no canvia de sentit
23. UD 04. Circuits de CC
- Introducci (III)
- Efectes del corrent elctric
- Noms s detectable pels seus efectes
- Calorfics, lluminosos, qumics, magntics...
- Perills en circular pel cos hum
- Cremades, espasmes, contracci muscular i fins i tot aturades
cardiorespiratries 24. Depenen de la I, t i de la trajectoria
- Installacions elctriques
- Normativa molt estricta (REBT) 25. Seguretat de persones, bns i
installaci mateixa
26. UD 04. Circuits de CC
- Introducci (IV)
- Propietats elctriques dels materials
- Electrons a lltima rbita sn determinants 27. Conductors
- Poca resistncia al desplaament d'electrons 28. Metalls, com ara
Ag, Au, Cu, Al...
- Allants o dielctrics
- L'estructura atmica ret molt els electrons 29. Plstics,
cermiques, fusta...
- Semiconductors
- El nombre d'electrons lliure depn de T i impureses 30. T altes
i impureses faciliten la conductivitat 31. Ge, Si...
32. UD 04. El circuit elctric
- Conjunt d'elements actius i passius connectats entre s
- Actius: proporcionen energia 33. Passius: la dissipen 34.
Permeten pas permanent del corrent
- Circuit elctric elemental
- Generador, receptor i conductors 35. S'han de governar i
protegir
- Elements de comandament i protecci
36. UD 04. El circuit elctric
- Sistemes elctrics
- Conjunt d'elements actius i passius: realitzen aplicaci
elctrica 37. Tipologies
- Sistemes de potncia: generaci, transport, distribuci i consum
de l'energia elctrica 38. Sistemes de control: utilitzen els
senyals elctrics per a regular: sistemes de potncia,
automatismes...
- Actuen sobre magnituds: T, P, t, llum...
- Sistemes de comunicaci: utilitzen senyals elctrics: captar,
enviar i distribuirt info: rdio, TV, mbils.... 39. Sistemes de
computaci: Per a processar info
40. UD 04. El circuit elctric
- Magnituds elctriques
- Quantitat d'electricitat (Q)
- Nombre de crregues elctriques que hi circulen 41. Unitat:
Coulomb (C)
- Intensitat de corrent (I)
- Quantitat d'electricitat que hi circula per unitat de temps 42.
Unitat: Ampere (A) 43. 1A = 1C/1s
44. UD 04. El circuit elctric
- Magnituds elctriques (II)
- Fora electromotriu (fem)
- Treball del generador 45. Trasllada unitat de crrega del pol +
al - 46. Unitat: Volt (V) 47. = W/Q 1V = 1J/1C
- Tensi, voltatge o ddp
- Treball de la unitat de crrega en anar d'A a B 48. Unitat: Volt
(V)
- Doncs el generador (fem) crea i mant la ddp
49. UD 04. El circuit elctric
- Magnituds elctriques (III)
- Resistncia elctrica (R)
- Dificultat que presenta el circuit al pas de corrent 50.
Unitat: Ohm ( )
- Conductncia (G)
- Facilitat que el circuit presenta al pas de corrent 51. Invers
de la resistncia 52. Unitat: Siemens (S)
- Llei d'Ohm
53. UD 04. El circuit elctric
- Magnituds elctriques (IV)
- Treball elctric
- Energia utilitzada per a desplaar crregues elctriques (Q) dins
un ddp (V) 54. Unitat: Joule (J). A la prctica: KWh (3,6 MJ) 55. W
= Q 56. Si V =
- W = Q V = V I t = R I 2 t
- Potncia elctrica
- Treball desenvolupat per unitat de temps 57. Unitat: Watt (W)
58. P = W / t = V I
59. UD 04. Circuits de CC
- Comportament dels receptors
- Resistius
- Transformen energia elctrica nicament en calor
- Resta
- Transformen l'energia elctrica en altres tipus d'energia
- Motors: en energia mecnica
60. UD 04. Circuits de CC
- Llei d'Ohm: circuits amb fem i nicament receptors resistius
- Definim fins a tres tipus de resistncies
- Resistncia del receptor (R) 61. Resistncia del conductor (R')
62. Resistncia interna del generador (r)
- Es compleix la llei d'Ohm.Ex #1 pg. 124
- = RI + R'I + rI
- RI: caiguda en borns del receptor 63. R'I: caiguda de tensi
(cdt) al conductor 64. rI: cdt al generador
- O b, generalitzant: I =/ R
65. UD 04. Circuits de CC
- Llei d'Ohm en circuits amb fem i fcem
- Fcem: receptors que no transformen l'energia elctrica
ntegrament en calorfica 66. ' de sentit contrari a la del generador
67. ' = I (R + R' + r) 68. O b, generalitzant: I =/ R
- Sumatori de fem i fcem: respectant els signes 69. Exemple: #2
pg. 125
70. UD 04. Circuits de CC
- Connexi de receptors
- Per a simplificar:= V
- Connexions en srie
- Quan el final de cadascun: amb comenament del segent 71. R t= R
1+ R 2+ ... + R n 72. Equacions per a la demo
- V = I R (llei d'Ohm) 73. Va-Vb = I R1 (llei d'Ohm per a una
resistncia) 74. V = Va Vn (V = ddp entre punt inicial i final)
75. UD 04. Circuits de CC
- Connexi de receptors (II)
- Connexions en srie (II)
- Conclusions
- La resistncia total: suma de parcials 76. Circula la mateixa I
per tot el circuit 77. Suma de tensions parcials = tensi total 78.
Potncia total = suma de potncies parcials
- Connexions en parallel
- Quan els seus orgens estan connectats a un amteix punt i tots
els finals a un altre 79. R t= ((1/R 1 )+(1/R 2 )+ ... + (1/R n ))
-1 80. De vegades: simplificables (2 resistncies o n d'iguals)
81. UD 04. Circuits de CC
- Connexi de receptors (III)
- Connexions en parallel (II)
- Conclusions
- Rt s menor que la resistncia parcial ms petita 82. I total: s
la suma de totes les parcials 83. A totes les resistncies: igual
tensi 84. Corrents en relaci inversa a les corresponents
resistncies 85. Potncia total: suma de potncies parcials
- Circuits mixtos
- Elements en srie i en parallel 86. Anm simplificant en grups
fins a tenir una nica R t
87. UD 04. Circuits de CC
- Connexi de generadors
- Necessari per a obtenir V i I adients als receptors 88.
Agrupaci de piles o acumuladors: bateria 89. Connexi en srie
- Es connecta el pol d'un element amb el pol de signe contrari de
l'element segent (i aix successivament) 90. Si tenim n generadors
iguals en srie:
- t= n 91. r t= n r 92. Fer Exemple 6, pgina 131
93. UD 04. Circuits de CC
- Connexi de generadors (II)
- Connexi en parallel
- Tots els pols positius s'uneixen en un mateix punt i els
negatius en un altre
- Sn: el pol positiu i negatiu de la bateria
- Si connectem n generadors iguals en parallel:
- Augmentem la durada de les piles, el consum es reparteix entre
aquestes
95. UD 04. Circuits de CC
- Connexi de generadors (III)
- Connexi en srie-parallel
- Augmentem la tensi i la durada de les bateries alhora 96. Tenim
X branques en parallel 97. I en cada branca un nombre igual de
piles en srie, on
99. UD 04. Circuits de CC
- Resistncies
- Finalitat: introduir dificultat addicional en un circuit 100.
Classificaci segons valor hmic
- Resistncies fixes. Valor hmic dins de marges de tolerncia.
- Variables: tamb potencimetres o restats. Varien entre 0 i R
(valor que les identifica) 101. Dependents: Amb semiconductors per
que varin en funci de caracterstiques (T, per exemple)
102. UD 04. Lleis de Kirchhoff
- Per solucionar circuits que no es resolen direactament amb Ohm
103. Definicions prvies
- Nus: Punt on s'uneixen 3 o ms branques 104. Branca: part del
circuit entre 2 nussos 105. Malla: conjunt de branques del circuit
que formen cam tancat
- Sense passar dues vegades pel mateix nus o branca
106. UD 04. Lleis de Kirchhoff
- Enunciats
- Primera llei
- Suma algebraica dels corrents que arriben a un nus = suma dels
que surten
- Segona llei
- En tota malla, la suma algebraica de les fem = suma algebraica
caigudes de tensi
107. UD 04. Lleis de Kirchhoff
- Convenis
- En els nussos: corrents positius els que hi entren 108. Malles:
Intensitats que coincideixin amb sentit de referncia: signe positiu
109. Signe fem de generador: positiu si el sentit del corrent
coincideix amb el de referncia de la malla 110. En general es pren
com a sentit: busques del rellotge 111. A les resistncies: si el
sentit assignat coincideix amb de la Intensitat: cdt positiva
112. UD 04. Conductors
- Resistivitat i resistncia
- Resistncia: dificultat que oposa un material al pas de corrent
- Depn de configuraci i mobilitat d'e -de l'ltima capa 113. Per
tant: propietat intrnseca de cada material
- Resistncia especfica: resistivitat ( )
- Resistncia del conductor: 1m longitud i 1m 2secci 114. = R A /
l( m)
115. UD 04. Conductors
- Resistivitat i resistncia (II)
- Conductivitat: facilitat amb la que deixa passar el corrent (1
m longitud i 1m 2de secci)
- = 1/ = l/RA( m) -1 116. Tamb: = G l/A. G: conductncia
(Siemens)
- Secci dels conductors
- R = l/A () 117. Diferents seccions: depenent d'Intensitat
- Podem provocar escalfament de la installaci 118. Per tant hem
de dimensionar correctament els conductors
119. UD 04. Conductors
- Secci dels conductors (II)
- Densitat de corrent (J): intensitat per unitat d'rea
- Intensitat mxima per un conductor
- Els conductors nusos dissipen millor la calor 120. Els que
estan en contacte amb l'aire: millor dissipaci que els que estan
canalitzats 121. Dissipaci proporcional a l'rea de contacte amb
l'exterior
- Per: A = r 2i l'rea exterior: A e= 2 r
122. UD 04. Conductors
- Secci dels conductors (III)
- Caiguda de tensi en un conductor (cdt)
- e = R I = l/A I (V) 123. Aquesta prdua: augment de potncia
dissipada i escalfament del conductor 124. Sn dades a tenir
presents en dissenyar lnies elctriques
- A installacions industrials i habitatges
- Hi ha cdt mxima permesa segons REBT
- Receptors enllumenat: 3% 125. Altres usos: motors i fem en
general: 5%
126. UD 04. Conductors
- Secci dels conductors (IV)
- Clcul de la secci de conductors d'una lnia
- Apliquem: A = 2l/e I 127. Com que el REBT parla d'e%
- E = Ve%/100 128. Si substitum: A = (200LI)/(Ve%) 129. Si fem
servir P=VI tenim
- Sempre arrodonim la secci calculada per excs fins a la secci
comercial ms propera
130. UD 04. Efectes trmics. Llei de Joule
- Els electrons xoquen en el seu desplaament amb toms: Ec es
transforma en energia trmica
- Per aix els conductors recorreguts per un corrent s'escalfen: s
l'efecte Joule 131. Llei de Joule: Q = Pt = RI 2 t = VIt
- Aquesta energia trmica: malmet el rendiment 132. S'escalfa fins
a T d'equilibri
- En aquest punt la calor generada es transmet al medi 133. Ha de
ser inferior a la que pot suportar el conductor
134. UD 04. Efectes trmics. Llei de Joule
- Elements de protecci: els fusibles
- Per evitar que conductors i receptors estiguin sotmesos a
densitats de corrent molt elevades
- Escalfaments per efecte Joule 135. Degradaci de materials,
incendis... 136. El REBT estableix que s'han de collocar
proteccions contra sobreintensitats
- Tota intensitat superior a Intensitat nominal
- Sobreintensitats: per curtcircuit o sobre crrega
- Curtcircuit: connexi de punts amb R insignificant
- Defecte d'allament o maniobra incorrecta
- Sobrecrrega: sobreintensitat sense defecte
- Excs de crrega mecnica en motor elctric
137. UD 04. Efectes trmics. Llei de Joule
- Elements de protecci: els fusibles (II)
- Com a protecci contra sobrecrregues i curtcircuits: fusibles i
interruptors magnetotrmics
- Fusible: Aparell de protecci. Obre el circuit per fusi
d'elements dissenyats ad hoc quan I sobrepassa un valor durant cert
temps 138. S'han desenvolupat corbes I-t i diferents formes
constructives 139. Els fusibles: regulats per dues lletres segons
classe de servei
- Primera lletra (minscula): tipus de funci 140. Segona lletra
(majscula): objecte a protegir
141. UD 04. Efectes trmics. Llei de Joule
- Elements de protecci: els fusibles (III)
- Fusibles classe g
- Protegeixen contra sobrecrregues i curtcircuits
- En circuits que no presenten sobreintensitat en engegar-se
- Fusibles classe a
- Protegeixen contra curtcircuits (motors i transformadors)
- L: protecci de lnies i conductors 142. M: protecci d'aparells i
motors 143. R: protecci de semiconductors 144. Fusible aM:
protegeix de curtcircuits als motors
- Contra sobrecrregues: rel trmic
145. UD 04. Efectes trmics. Llei de Joule
- Elements de protecci: els fusibles (IV)
- Fusibles G o fusibles en miniatura
- Contra sobrecrregues i curtcircuits de petits aparells
elctrics
- Correcta utilitzaci de fusibles
- Un de fos es canvia per un d'iguals caracterstiques 146. Es
prohibeix la reparaci de fusibles per seguretat
- Aparells termoelctrics
- Tenen el seu fonament a l'efecte Joule
- Lmpades incandescents, forns d'arc voltaic...