Unitat 5 (A)

Unitat 5: Magnituds elèctriques fonamentals. Circuits i motors elèctrics

Els àtoms Càrrega elèctrica El corrent elèctric Corrent elèctric

El corrent elèctric Corrent elèctric

Sentit del corrent continu Corrent elèctric sentit convencional del corrent sentit real del corrent

0. Components bàsics d’un circuit elèctric Components circuit elèctric

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) Components circuit elèctric

Conductor permet el pas del corrent elèctric (és a dir el pas d’electrons) Components circuit elèctric

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. Components circuit elèctric

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

Esquema elèctric bàsic Components circuit elèctric Circuit elèctric

Similitud circuit hidràulic i circuit elèctric Components 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.

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

1.1. La TENSIÓ (V) Unitats: Volts Magnituds elèctriques 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 .).

1.2. INTENSITAT ELÈCTRICA (I) Magnituds elèctriques Unitats: Ampers 1A= 3,6 trilions d’electrons 1s 1 segon La intensitat elèctrica és el nombre de càrregues elèctriques que travessa el circuit per unitat de temps.

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. Magnituds elèctriques 1.3. La RESISTÈNCIA (R) 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 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) 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 La Potència d’un receptor està directament relacionada amb el voltatge (V) i la Intensitat (I) amb què l’alimenta el circuit 1.4. La POTÈNCIA (P) P= V Potència (P) en Watts I Voltatge o Tensió (V) en Volts Intensitat (I) en Ampers

Exemple 1: Càlcul de Potències Calcula 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 Potència Calcula la intensitat que circularà per un circuit que alimenta un motor de 5 500 W connectat a una tensió de 220 V. Magnituds elèctriques 1.4. La POTÈNCIA (P) 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 / V Per tant, la intensitat que passarà pel motor és: I = 5 500 W / 220 V = 25 A

Magnituds elèctriques Classe de corrent Voltatge Potència Comptabilitat dels elements d’un circuit

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).

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. Llei d’Ohm 2. La Llei d’Ohm Aplicant la llei d’Ohm, tenim que:

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

3.1. Circuits en sèrie Quan en un circuit els diferents elements estan connectats un darrere l’altre diem que 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: Per tant, si es desconnecta un receptor, el circuit queda obert, s’interromp el corrent i deixen de funcionar tots els receptors I T I 1 I 2 I 3 No funciona cap làmpada perquè circuit queda obert I T =I 1 =I 2 =I 3 Circuits en sèrie La pila, l’interruptor i la làmpada estan connectats en sèrie.

3.1. Circuits en sèrie Connexió en sèrie de receptors Característiques receptors connectats en sèrie: I T =I 1 =I 2 =I 3 La tensió del generador es reparteix entre els receptors de manera directament proporcional a la seva resistència. V T =V 1 +V 2 +V 3 V T V 1 V 2 V 3 Circuits en sèrie

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 . 3.1. Circuits en sèrie Circuits en sèrie

Connexió de piles en sèrie 3.1. Circuits en sèrie Circuits 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.

Connexió de piles en sèrie 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. 3.1. Circuits en sèrie V T =V PILA1 +V PILA2 +V PILA3 +… Circuits 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

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

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: Quan per qualsevol anomalia deixa de funcionar un dels receptors, els altres continuen funcionant. Circuits en paral·lel 3.2. Connexió en paral·lel o derivació I T I 1 I 2 I 1 I 2 I T =I 1 +I 2

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. Cada receptor rep la mateixa tensió, que és la del generador. Circuits en paral·lel 3.2. Connexió en paral·lel o derivació V T =V 1 =V 2 Rumia... Saps quina és la tensió que haurà de tenir cada receptor? 4,5 V V T = V 1 V 2

Connexió en paral·lel: aplicacions En 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 3.2. Connexió en paral·lel o derivació

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 3.2. Connexió en paral·lel o derivació 4,5 V 4,5 V

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

4. Mesura de magnituds elèctriques Quan 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

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

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. I T Mesura de Magnituds

4.3. Ohmímetre S’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

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)

More Related Content

What's hot (20)

Similar to Unitat 5 (A) (20)

More from Cristina Rodon (19)

Unitat 5 (A)