COSES A TENIR EN COMPTE EN EL TALLER - xtec. · PDF fileCol·legi Sant Ramon de...

Col· legi Sant Ramon de Penyafort Professor: Juan Manuel Fernández Gil

Taller d’electricitat .

1

COSES A TENIR EN COMPTE EN EL TALLER TOTS VENIM AL TALLER A APRENDRE I A DISFRUTAR DE LA TECNOLOGIA. ÉS UN LLOC ON, SI NO ES VA AMB COMPTE, PODEM CAURE EN EL CAOS I EL MAL AMBIENT. PER EVITAR-HO HEM DE TENIR CURA DE SEGUIR UNS CERTS CRITERIS.

— Els grups de taller són lliures però es mantindran durant tot el crèdit. Recordeu que els grups són per treballar no d’amics per xerrar. — Abans de cada sessió de taller els membres del grup han d’haver-se mirat la pràctica i el material complementari. Si algun membre del grup falta un dia i “casualment” tenia tot el material, l’altre membre del grup tindrà que treure’s les castanyes del foc per si mateix. — Cada grup és responsable del material que fa servir. S’hauran de fer càrrec d’utilitzar-ho amb bon criteri i d’endreçar-ho al final de cada sessió. En cas que es faci malbé per negligència o irresponsabilitat l’hauran de retornar els membres del grup. — És bàsic que abans d’endollar qualsevol circuit a l’electricitat ha d’haver estat vist pel professor. Estem treballant en un camp que pot ser perillós si no es tracta amb compte. Si salta la protecció elèctrica per negligència del grup, tindran penalització en la nota. — Hi haurà la figura dels responsables rotatius de diferents aspectes vitals en el taller com ara repartir el material necessari al principi de la sessió recollir al final. — Qualsevol falta de respecte amb companys, mestre o material serà sancionat fins i tot amb la prohibició de tornar al taller i, lògicament, el suspens d’aquesta part de la nota.

INTRODUCCIÓ Què és l’electricitat? Electricitat. Avantatges i inconvenients de l’electricitat. Teoria atòmica. Electrons. Atracció i repulsió elèctrica. Moviment d’electrons.

Electricitat.

L'electricitat és una forma d'energia present en quasi totes les activitats humanes d'una societat desenvolupada. A la indústria, als serveis, a les comunicacions i, sens dubte també a les nostres llars, l'electricitat és imprescindible.

Cada vegada són més els aparells de tota mena que utilitzem i que funcionen amb electricitat. Molts d'ells no podrien funcionar de cap més manera. Així, els aparells de radio, de televisió, els ordinadors, el telèfon, per citar-ne els més importants, només poden funcionar gràcies a l'electricitat.

Avantatges i inconvenients de l’electricitat. Avantatges

Un dels grans avantatges de l'energia elèctrica és la facilitat que té per transformar-se en altres energies. A partir de l'electricitat, s'obté llum amb les bombetes, escalfor amb les estufes, moviment amb els motors,… Existeix una gran quantitat d'aparells que, gràcies a l’electricitat, poden realitzar múltiples funcions, normalment sense generar fums, ni fer gaire soroll.



2

Un altre avantatge que té l’electricitat és la relativa facilitat amb què es pot generar i sobretot transportar d'un lloc a l'altre. Això és molt difícil, per no dir impossible, de fer-ho amb altres energies, que han de ser consumides allí mateix on es produeixen. Per exemple, al segle passat, cada fàbrica havia de tenir la seva pròpia màquina de vapor que generava l’energia per fer funcionar les màquines. Actualment, la major part de fàbriques funcionen amb l’energia elèctrica que produeixen les centrals situades, a vegades, a centenars de quilòmetres. Inconvenients

No obstant això, no tot són avantatges. A les centrals tèrmiques en què es genera electricitat a partir de la combustió d'algun material, es produeix una gran quantitat de fums que contenen substàncies nocives per al medi ambient. A les centrals nuclears existeix un risc d'accident, malgrat que aquest sigui reduït per les elevades precaucions que es prenen. D'altra banda, en aquest tipus de centrals, també es genera un volum important de residus radioactius l’eliminació dels quals no és gens fàcil.

Un altre dels inconvenients de l'energia elèctrica és que només es pot emmagatzemar en petites quantitats, com ara a les piles i a les bateries. L'electricitat que es produeix a les centrals no es pot emmagatzemar i, per tant, si no es consumen es perd. Per això cal regular-ne la producció i ajustar-la al màxim al consum. Aquest és molt variable i depèn de molts factors. Es consumen més electricitat de dia que a altes hores de la nit o a l’hivern més que no pas a l'estiu.

Si l’energia elèctrica es pogués emmagatzemar en quantitats relativament grans, els automòbils elèctrics serien segurament d'ús general i possiblement seria més econòmica. Ara com ara, els cotxes elèctrics funcionen amb bateries, però en relació al seu pes i volum, la quantitat d'energia que poden emmagatzemar és molt limitada, en comparació amb la que conté un dipòsit ple de gasolina. Teoria atòmica. Electrons. Els materials estan composats per àtoms. Aquests són les parts més petites del material que mantenen les seves propietats físiques. Ara bé, els àtoms, al seu torn, estan formats per protons, neutrons i electrons. Els protons i neutrons es troben al nucli atòmic i els electrons a l’escorça, orbitant entorn del nucli que roman immòbil respecte al material. Els electrons tenen càrrega negativa, els protons càrrega positiva i els neutrons no estan carregats. A més els electrons són més lleugers que els protons i neutrons. Els electrons poden sortir o incorporar-se als àtoms molt fàcilment. No passa igual amb protons i neutrons. L’electricitat és el moviment d’electrons d’uns àtoms a d’altres. Els àtoms en equilibri tenen igual nombre d’electrons i protons (i per tant càrrega nul· la). Quan un àtom neutre guanya un electró passa a tenir càrrega negativa, i si el perd tindrà càrrega positiva. Exemple:

Oxigen: 8 protons i 8 electrons. Té càrrega: 8 + (-8) = 0 (neutre). — Si perd un electró Té càrrega: 8 + (-7) = 1 (positiva). — Si guanya un electró Té càrrega: 8 + (-9) = -1 (negativa).

Atracció i repulsió elèctrica. Moviment d’electrons. Sabem que partícules o cossos amb càrregues del mateix signe es repel· leixen i aquelles de signes contraris s’atrauen (lleis de l’Electrostàtica). Per tant, dos protons o dos electrons es repel· leixen entre si, però un protó i un electró s’atrauen. Tot àtom tendeix a quedar elèctricament en estat neutre. Per això, cedirà o absorbirà electrons dels àtoms situats en les seves proximitats, segons li sobrin o faltin,. Si unim per mitjà d’un conductor dos cossos, un d’ells amb excés d’electrons i l’altre amb falta, s’establirà a través del conductor un flux d’electrons que anirà d’aquell que els té en excés fins aquell que els té en defecte, establint-se així una corrent electrònica: el corrent elèctric. Això rep el nom de circuit elèctric. Es pot entendre millor aquesta corrent si ens fixem en la corrent d’aigua en un riu. Quan tenim dos punts amb aigua a diferent alçada un de l’altre, l’aigua flueix del punt més alt al punt més baix.



3

PRÀCTICA 1 TEMPS: 1.5 HORES

üü Reconeixement de components, eines i materials.

Aprendre a descriure objectes: Fer taules de descripció.

Aprendre a interconnectar “empalmar” cables i terminals.

A.— Comentem les activitats que farem al taller, com està composada la nota i les normes de

comportament necessàries. Explicar COM S’HAN DE PRESENTAR LES PRÀCTIQUES.

B.— Fem els grups (de tres persones) i triem els responsables.

C.— Repartim les caixes i els materials i operadors de cada grup.

1.— Reconeix tots els elements de circuit que faràs servir durant el crèdit. Reconeix així mateix

les eines i materials que empraràs. 2.— Omple (en un full apart) una taula com aquesta amb tots els elements que has reconegut:

Nom Dibuix Símbol Utilitat Funcionament

Polsador NO

Polsador NT

Tornavís

…

…

…

…

3.— Feu un circuit on pogueu contolar una bombeta connectada a l’endoll femella mitjançant un

polsador NO de forma que es pugui encendre i apagar a voluntat. Expliqueu com funciona. Canvieu ara el polsador NO per un polsador NT. Què passa? Canvieu ara el polsador NT per un commutador. Què passa? Si queda temps repetiu els tres passos anteriors canviant la bombeta per un timbre.



4

PRÀCTICA 2 TEMPS: 2 HORES

üü Començar a practicar el muntatge de circuits, i fer servir eines i operadors elèctrics.

Aprendre el funcionament de cada component.

Practicar les taules de veritat.

1.— Comenceu preparant el material i eines que necessitareu per muntar el primer circuit que

teniu a continuació. Feu el muntatge.

Circuit 1 Circuit 2

2.— Expliqueu com funciona el circuit i què fa cada component. Què passa si canvieu el

polsador NO per un polsador NT? Expliqueu-ho i modifiqueu el muntatge per comprovar si la vostra hipòtesi és correcta.

3.— Feu les taules de veritat de tots dos circuits (amb polsador NO i NT) i dibuixeu els

esquemes corresponents a tres posicions.

Endoll Polsador NO Commutador Brunzidor Bombeta

0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1

4.— Amb el que heu après expliqueu què fa el segon circuit. 5.— Munteu el segon circuit i comproveu si les vostres previsions eren correctes. Torneu a

canviar el polsador NO per un altre NT. Quins canvis s’observen en el funcionament? 6. Feu la taula de veritat del 2 n circuit i dibuixeu els esquemes corresponents a tres posicions.

Endoll Commutador Polsador NO Interruptor Brunzidor Bombeta

0 Si l’endoll està a 0, no pot funcionar cap operador per falta d’energia 1 1 1 1 1 1 1 1



5


üü Aprendre el funcionament del multímetre o téster per mesurar I, R i V.

Aprendre què són i les diferències entre circuits en sèrie, paral· lel i mixt.

Aprendre a relacionar I, R i V, i saber aplicar la llei d’Ohm.

1.— Comenceu preparant el material i eines que necessitareu per muntar els circuits que teniu

a continuació1. Incorporeu a cada muntatge un commutador o polsador NO per tal que les bombetes no hagin d’estar sempre enceses. Dibuixa nous esquemes complets.

Circuit 1 (en sèrie) Circuit 2 (en paral.lel) Circuit 3 (mixt)

2.— Feu el muntatge del primer circuir. Posa dues bombetes, primer de 25W, i desprès de 40W.

Observa-ho. Prova a afluixar una bombeta (simulant que s’ha fos). Què passa amb l’altra?

3.— Feu el muntatge del segon circuit sense desmuntar el primer i repeteix el pas 2 amb ell. Prova a afluixar una bombeta (simulant que s’ha fos) a veure que esdevè amb l’altra. Quines diferències observes entre els circuits en sèrie i paral· lel?: Quines bombetes s’il· luminen més, què passa si es fon una, quins voltatges són més grans,...

4.— Fent servir el multímetre o téster, mesura —en aquest primer circuit— les caigudes de tensió —o voltatge o caiguda de potencial— (V) al generador i a les dues bombetes del muntatge. Omple la taula corresponent.

5.— Repeteix l’operació ara en el segon circuit.. Omple la taula corresponent.

Mesura amb el téster al circuit 1 VG (V) VB1 (V) VB2 (V)

25 w 40 w

Mesura amb el téster al circuit 2 VG (V) VB1 (V) VB2 (V)

25 w 40 w

6.— Feu el muntatge del tercer circuit i comprova el seu funcionament i les teves prediccions. 7.— Responeu les següents qüestions:

a.— En el primer circuit (circuit en sèrie), quina relació tenen les tensions de bombetes i generador entre si?

b.— En el segon circuit (circuit en paral· lel), quina relació tenen les tensions de bombetes i generador entre si?

c.— Què passa en el primer circuit quan posem una bombeta de 25 w i l’altra de 40 w? I en el segon? Per què creus que passa això?

d.— Com creus que es comportarà la intensitat en el primer circuit? I la resistència? e.— Com creus que es comportarà la intensitat en el segon circuit? I la resistència? f.— Com creus que seran les tensions en el tercer circuit? Per què? g.— FEU UNA TAULA RESUM ON DIGUEU TOTES LES COSES IMPORTANTS DELS CIRCUITS SÈRIE I PARAL· LEL.

1 Penseu on haureu de posar regletes per tal d’empalmar els cables i per fer les mesures d’intensitat.



6


üü Pensar

Construir

Comprovar

Mesures de seguretat

NO ENDOLLEU CAP CIRCUIT SENSE LA PREVIA APROVACIÓ DEL PROFESSOR

1.— Dissenyeu, construïu i comproveu un circuit elèctric que resolgui la següent necessitat: En Joan vol fer una festa d'aniversari i decideix crear una atmosfera lluminosa adient en

l’habitació on la celebrarà. Vol que l’habitació tingui dos ambients diferents de llum que es controlin per separat: — Una part de l’habitació es controlarà amb un commutador i estarà il· luminada amb dues bombetes de 60W de forma que doni la màxima llum possible. — L'altra part es quedarà a les fosques quan comenci a sonar la música i s’il· luminarà amb 25W quan s’apagui la música. Series capaç de donar-li una solució?

2.— Dissenyeu, construïu i comproveu un circuit

elèctric que resolgui la següent necessitat: La Maria s'ha vist sorpresa diverses vegades

per algun client que ha entrat a la botiga sense que ella se n’hagi adonat, ja que la major part del temps és a la rebotiga. Per aquest motiu, necessita algun sistema d'avís. Sabries donar-li una solució a aquesta necessitat?

3.— Dissenyeu, construïu i comproveu un circuit elèctric que resolgui la següent necessitat: La Marta té un armari que vol que s'il· lumini en obrir la porta. Com et sembla que pot

solucionar aquesta necessitat? 4.— Dissenyeu, construïu i comproveu un circuit elèctric que resolgui la següent necessitat:

Teniu una habitació molt gran i us agradaria poder encendre i apagar el llum indistintament des de dos punts diferents. Com us ho muntaríeu per poder fer això?

I si volguéssiu fer això mateix des de tres punts diferents? 5.— Dissenyeu, construïu i comproveu un circuit elèctric que resolgui la següent necessitat:

Fer un allarg de dues sortides amb un interruptor que permeti connectar-lo i desconnectar-lo. Serà útil per endollar un ordinador i una impressora alhora a un únic endoll.

Un cop muntat el circuit afegeix un fusible com a mesura de seguretat per evitar els riscos de sobretensions que podrien fer malbé aquests aparells.

6.— Dissenyeu, construïu i comproveu un circuit elèctric que resolgui la següent necessitat:

Fer un detector de curtcircuits; és a dir, un aparell que afegit al sistema que volem protegir, a més d’evitar que es cremi en cas de sobrecàrrega (fes servir un fusible) ens avisi per mitjà lluminós o acústic que s’ha cremat el fusible.

Afegeix ara el fet de què puguem triar indistintament entre avís visual o acústic.

Integreu ara el segon sistema dins del vostre allarg construit en l’apartat anterior.

NOMS DATA

INFORME DE LA PRÀCTICA 6

Dibuix de l’esquema del circuit

Taula de veritat del circuit

Descripció del circuit

Funcionament del circuit



7


üü Observació de les normes bàsiques de seguretat en la manipulació de l’electricitat.

Localització d’avaries.

El multímetre com a detector de continuïtat.

1.— Comenceu preparant el material i eines que necessitaríeu per muntar els circuits que teniu

a continuació. NO MUNTEU ENCARA CAP CIRCUIT..

Circuit 1 Circuit 2 Circuit 3

Circuit 4 Circuit 5 Circuit 6

2.— Observeu atentament cadascun dels circuits, Quins us donarien algun problema? Quins

problemes i quan? Feu les taules de veritat dels circuits. Munteu els circuits que no tenen perill i verifiqueu el seu correcte funcionament. NO ENDOLLEU ENCARA CAP CIRCUIT A L’ELECTRICITAT SENSE LA PREVIA APROVACIÓ PER PART DEL PROFESSOR. Afegiu als circuits problemàtics una bombeta de manera que solucioni el curtcircuit. Munta’ls AMB SUPERVISIÓ.

3.— Feu pràctiques de continuïtat amb el multímetre. Feu empalmes correctes i defectuosos i

amb el téster descobriu quins estan ben fets.


üü Diferències entre conductors i aïllants.

Materials sòlids i líquids (dissolucions).

Aïllament per tal d’evitar enrampaments.

Comenceu preparant el material i eines que necessitaríeu durant la pràctica. Els materials

que heu portat, fil elèctric. 1.— Dissenyeu i construïu un provador de conducció de materials. És un circuit consistent en

una base d’endoll, un commutador/polsador i una bombeta. El circuit queda obert i es tanca amb el material del que volem saber si és conductor o no (mireu l’esquema de la pissarra).

2.— Amb el detector de continuïtat del téster determina quins dels materials són conductors i

quins són aïllants. Comprova amb el provador que la classificació que has fet és correcta.



8

3.— Mesura la resistència d’aquests materials. — Quins són els millors conductors? (la bombeta s’il· lumina molt) — Quins són els millors aïllants? (la bombeta no s’il· lumina o ho fa poc)

— Amb quins materials et protegiries per no enrampar-te? Amb quins no ho faries? 4.– Fes una taula com la següent on surtin tots els materials:

Nom de l’objecte Dibuix Material Conductor / Aïllant R

Claus …

5.— Vessa en un recipient una certa quantitat d’aigua destil· lada. Comprova, primer amb el

detector de continuïtat i després amb el provador si l’aigua és conductora o aïllant. 6.— Dissol una certa quantitat de sal comuna (clorur de sodi: NaCl) i torna a repetir la prova que

acabes de fer. Quines conclusions extreus?


üü Muntar un circuit complex

Estudiar les seves funcions

Estudiar les seves característiques

1.— Agrupeu-vos de dos en dos grups. 2.— Observeu amb atenció el circuit elèctric que teniu a continuació. Prepareu el material i les

eines que necessiteu per dur a terme el seu muntatge. 3.— Munteu el circuit que tens a continuació. 4.— Comproveu la bona construcció i bon funcionament del circuit. 5.— Analitzeu el circuit. Quina és la tasca de cadascun dels elements de comandament? Hi ha

alguna posició de risc?



9

Teoria necessària per fer la PRÀCTICA 1. Elements elèctrics i simbologia. Normes. Els circuits elèctrics.. Elements de circuit elèctric. Tipus. Cables conductor. Tipus. Aparells de control o comandament en circuits elèctrics. Símbols.

Els circuits elèctrics

El circuit elèctric és el camí que recorre l'electricitat en el seu moviment. Per tant ha d’estar composat d’un recorregut tancat, normalment de fil de coure o alumini, on s’incorporen els elements de circuit que fan les funcions desitjades.

Elements de circuit elèctric. Tipus.

Els diferents elements que formen un circuit elèctric es classifiquen en diferents grups, segons la funció que realitzen: conducció, transformació (receptors i generadors), control, protecció i connexió.

Els elements de circuit en què nosaltres posarem especial èmfasi durant aquesta sessió són: Cables o fils conductors: fil rígid, fil flexible; bombetes i brunzidors; polsadors NO i NT, interruptors, commutadors i creuaments; endolls, regletes, fusibles i portalàmpades.

Elements Funció Exemples

De conducció Deixen passar el corrent elèctric amb facilitat i uneixen el conjunt d’elements del circuit.

Fils i cables de coure.

De transformació (receptors)

Transformen l'energia elèctrica que reben en un altre tipus d'energia.

Bombetes i brunzidors (o timbres).

De transformació (generadors)

Transformen en energia elèctrica altres tipus d'energia.

Piles i acumuladors.

De control Deixen manipular de manera voluntària una

instal· lació elèctrica. Polsadors,

interruptors i commutadors.

De protecció S'encarreguen de protegir les instal· lacions elèctriques de les sobrecàrregues i curtcircuits.

Fusibles.

De connexió Permeten una correcta connexió, elèctrica i

mecànica, dels elements que formen el circuit. Endolls,

portalàmpades i regletes.

Cables conductors. Tipus

Els cables, com que són els responsables de conduir el corrent des del generador fins al receptor, han d'estar construïts amb un material de molt baixa resistència. Per això s'utilitza el coure o l'alumini. Els cables conductors estan formats per una coberta aïllant i una part interior metàl· lica que és la que transporta l’electricitat.

Els cables serveixen per connectar dos elements elèctrics. Es per això que, de vegades, és freqüent llegir o escoltar les paraules cables de connexió. Hi ha cables de molts tipus: unipolars, que tenen un sol conductor a dins, i d'altres que en tenen diversos (bipolars, tripolars, tetrapolars, multipolars, etc.). També podem distingir entre fil rígid (un únic fil interior de gran rigidesa) i fil flexible (els fils interiors són molt més flexibles).



10

Aparells de control o comandament

Els aparells de comandament són elements presents en qualsevol circuit o instal· lació i serveixen per poder-los governar, és a dir, executar les i funcions per a les quals han estat dissenyats a voluntat de qualsevol persona. Els interruptors i els polsadors, entre molts d'altres, són aparells de comandament. 1.— Els interruptors

Els interruptors són aparells de comandament la funció dels quals és obrir i tancar un circuit, i deixar-lo en qualsevol dels dos estats fins que no és accionat de nou. Per tant, la posició desitjada es manté fixa fins que els interruptors no es tornen a accionar.

Sempre hi ha una posició d'inici o repòs en la qual el circuit està obert (llum apagat). Amb un clic canvies la posició i el circuit es tanca (i s’encén el llum).

En la primera posició, l’interruptor (posició «0» o «OFF») està en repòs, i no passa el corrent elèctric. En la segona posició, l'interruptor (posició «1» o «ON») connecta, és a dir, deixa passar el corrent elèctric.

2.— Els polsadors

Els polsadors fan la mateixa funció que els interruptors, tancar o obrir un circuit, però es diferencien en el fet que no el deixen en un estat o altre permanentment. Mentre són accionats executen la funció, quan es deixen d'accionar retornen al seu estat inicial. Polsador NO (Normalment Obert)

En polsar, es connecten els extrems dels cables i en

deixar de polsar es desconnecten. Per això diem que el polsador està Normalment Obert.

Polsador NT (Normalment Tancat)

En polsar es desconnecten els extrems dels cables i

en deixar de polsar es tornen a connectar. Aleshores diem que el polsador està Normalment Tancat.



11

3.— Els commutadors

Segurament alguna vegada has hagut de variar, a partir d'un cert punt, el camí per anar a l'escola o, dit d'una altra manera, has commutat el recorregut per arribar-hi.

Els commutadors són aparells de comandament d'aspecte semblant al que tenen els interruptors. Permeten desviar el corrent elèctric que els entra cap a una de les diverses sortides que tenen, cosa que els permet poder fer diverses combinacions.

N’hi ha de tres tipus: Commutadors de dues posicions (o simplement commutadors), commutadors de creuament i selectors (anomenats també commutadors múltiples) El commutador de dues posicions (o de vaivé)

El commutador de dues posicions té una entrada i

dues sortides. L'entrada rep el nom de born comú, ja que és única per a les dues sortides. La característica externa que diferencia el commutador de l'interruptor és el nombre de connexions que té, que són tres.

Funcionament: En la posició «0» es posen en contacte el comú i la sortida 1. En la posició «1» es posen en contacte el comú i la sortida 2.

El commutador de creuament Aquest commutador té dues entrades i dues

sortides. Per tant, disposa de quatre borns de connexió. Funcionament: En la primera posició «0» (superior)

posa en contacte l'entrada 1 amb la sortida 1 i l'entrada 2 amb la sortida 2.

En la segona posició «1» (inferior) posa en contacte l’entrada 1 arribi la sortida 2 i l’entrada 2 amb la sortida 1. és a dir, s'encreuen les entrades i les sortides.

Els selectors Els elector són commutadors múltiples i tenen una única entrada i diverses sortides.

Permeten desviar una entrada del corrent elèctric cap a altres sortides que, al seu torn, condueixen a altres circuits.

També hi ha selector que permeten canviar d'entrades i sortides, és a dir, cada entrada té assignada una sortida o sortides diferents.

COMMUTADORS QUE FAN LA FUNCIÓ D'INTERRUPTOR: Si utilitzem una sola entrada i una sola sortida dels diferents commutadors, podem fer-los treballar com si fossin un interruptor.

Símbols.

Els circuits elèctrics es mostren mitjançant esquemes que utilitzen símbols. El símbol elèctric és la representació gràfica dels elements del circuit. TORNAR A LA PRÀCTICA



12

Teoria necessària per fer la PRÀCTICA 2.

Representació d’esquemes elèctrics I. Els circuits elèctrics. Les taules de veritat.

Els circuits elèctrics

Ja hem comentat que el circuit elèctric és el camí que recorre l'electricitat en el seu moviment. Expliquem-ho una mica més.

La paraula circuit no és desconeguda per a tu. Com a sinònim, també podries utilitzar les

paraules recorregut o camí; per tant, podem dir que un circuit és un recorregut o un camí que es tanca sobre ell mateix que té sempre un lloc on comença un lloc on s'acaba i que hi circula alguna cosa. En un circuit elèctric el que circula són unes partícules molt i molt petites anomenades electrons. Els electrons —d'aquí ve el nom d'electricitat—, es troben en els àtoms de tots els cossos i són els responsables dels fenòmens elèctrics. Els electrons són les càrregues elèctriques fonamentals i la seva circulació a través d'un material es coneix amb el nom de corrent elèctric.

En el dibuix de sota hi ha representat

un circuit elèctric. La pila és el generador i és l'encarregada de subministrar l'energia necessària per tal que els electrons es moguin. La pila, doncs, impulsa els electrons mitjançant el seu pol negatiu, que, a través del cable, es dirigeixen cap al seu pol positiu, tot travessant la bombeta que s'il· lumina. Quan els electrons arriben al pol positiu són retornats al negatiu, a l'interior de la pila, per tornar a iniciar el camí. Quan la pila esgota l'energia deixa d'impulsar els electrons i la bombeta delia de lluir.

Un circuit elèctric és, doncs, un conjunt d'elements enllaçats de tal manera que permetin la circulació d'unes partícules anomenades electrons a través d'aquests elements. La circulació dels electrons és el que es coneix amb el nom de corrent elèctric.

Al fet d'enllaçar els diferents elements d'un circuit elèctric, s'anomena connexió. Per això alguns elements com ara els portabombetes duen uns terminals o borns de connexió que permetran connectar-hi els cables que els enllaçaran a la resta d'elements del circuit. Components, esquemes i simbologia

Com hauràs observat en l'apartat anterior, per obtenir un circuit simple, és necessari disposar com a mínim dels elements o components següents:

→ Un generador: pila, bateria o font d'alimentació, que impulsa els electrons a través del circuit. La xarxa elèctrica fa aquesta funció. → Conductors: cables, fils, etc., que fan la funció de camins per enllaçar els altres components, fent-los arribar els electrons. → Un receptor: que transforma l'energia elèctrica del generador en una altra d’útil (llum, tèrmica, mecànica,…), com ara la làmpada o bombeta...

Per presentar gràficament els circuits, ho fem a partir d'esquemes en els quals hi ha uns símbols que representen els diferents elements del circuit. Altrament, la representació gràfica seria molt dificultosa. Per tant, un símbol és la representació gràfica d'un element, mentre que l'esquema és la representació gràfica del circuit.



13

Has de tenir en compte que un mateix símbol correspon a diverses formes d'una mateixa cosa a la realitat. Per exemple el cas d’una bombeta; totes les bombetes es representen amb el mateix símbol encara que siguin de diferent tipus.

Les taules de veritat

Les taules de veritat són una eina molt útil en l'estudi i el disseny de circuits. Es basen en els estats d'accionament dels aparells de comandament i la repercussió que aquests estats tenen sobre els receptors que comanden. Així, podem afirmar que un interruptor té dos estats: accionat i no accionat, que representem amb un "1" i un "0", respectivament. Utilitzem el mateix procediment amb els receptors: els representem amb un "1" quan estan en funcionament i amb un "0" quan no ho estan. Fixa’t en els esquemes següents i les taules de veritat corresponents.

Procediment per realitzar la taula de la veritat d'un circuit

Com a exemple, realitzarem la taula de veritat a partir del

circuit representat en l'esquema de l’esquerra: a) Assignarem una lletra a cada aparell de comandament i una altra a cada receptor. Col· locarem les lletres que representen els aparells de control a l'esquerra de la taula de la veritat i les dels receptors, a la dreta. Partirem de la idea que tots els comandaments es troben en estat "0" i els receptors tindran el que els correspongui a partir de l'estat "0" dels comandaments.

b) Anirem accionant cada comandament. Col· locarem un "1" a la taula de la veritat en el moment en què canviem la posició del comandament respecte de la inicial i anotarem un "1" o un "0" en els receptors per a cada estat dels comandaments, segons que entrin en funcionament o no. Fent totes les combinacions possibles amb els comandaments i anotant els resultats de cada una sobre els receptors, obtindrem la taula de la veritat del circuit. TORNAR A LA PRÀCTICA



14

Teoria necessària per fer la PRÀCTICA 3. Representació d’esquemes elèctrics II. Corrent elèctric. Tipus. Continuïtat del circuit. Els generadors: El voltatge, diferència de potencial o tensió. Els conductors: La intensitat i resistència. Llei d’Ohm.

Corrent elèctric. Classes i sentit del corrent

Ja hem vist que el corrent elèctric és la circulació d‘electrons per un circuit elèctric. Hi ha dos tipus de corrent elèctric, que són: Corrent continu

Tot generador té una sortida i una entrada. D'aquesta manera el corrent circula, a través del circuit, del terminal negatiu al positiu i realment és així. Però per raons històriques, moltes vegades es fa a l’inrevés, ja que durant molt de temps es va considerar que el corrent anava des del terminal o pol positiu al negatiu. Com que aquest fet no altera el funcionament dels circuits, mentre es mantingui sempre el mateix criteri, se segueix utilitzant de manera convencional.

En definitiva, el sentit del corrent elèctric és contrari al dels electrons. Per tant, en els generadors, com ara les piles o bateries, la sortida correspon al pol marcat

amb (+) i l'entrada, al pol marcat amb (-), en aquests casos el corrent circula sempre en el mateix sentit; llavors l'anomenem corrent continu (CC). Corrent altern

No obstant això, el corrent que tenim a casa nostra i, en general, a gairebé totes les instal· lacions, no és del mateix tipus que el que produeixen les piles, les bateries i alguns generadors. En els borns de connexió d'un endoll de casa la polaritat no està indicada perquè canvia contínuament. El positiu ho és durant un breu interval de temps i després passa a ser negatiu, mentre que al mateix temps, el negatiu passa a ser positiu, i així 50 vegades cada segon. Al mateix temps, en qualsevol aparell connectat a l'endoll el corrent inverteix alternativament el seu sentit d'acord amb la polaritat. Per això a aquest corrent se l'anomena corrent altern (CA).

El corrent altern té més avantatges que el continu, sobretot pel que fa al seu transport i distribució des de les centrals elèctriques fins als centres de consum, com ara les nostres cases. És per això que llevat d'algunes aplicacions concretes, el corrent altern és el més utilitzat.

La continuïtat en un circuit

Quan el camí que han de seguir els electrons es troba interromput en algun punt del circuit, es diu que el circuit està obert i el corrent elèctric no es produeix. Contràriament, si el camí no està interromput en cap punt del circuit i els seus extrems han estat connectats a cada un dels pols del generador, llavors el circuit està tancat i el corrent es produeix donant els seus efectes.

Quan hi ha un lloc on els electrons no poden passar, es diu que el circuit està obert (interromput). Moltes vegades, però, ens interessarà poder obrir i tancar els circuits voluntàriament. Això és el que fan precisament els interruptors, que hem estudiat ja.

Per tal que es produeixi el corrent elèctric en un circuit: — Tots els seus components han d'estar connectats entre ells. — El camí que segueixen els electrons no ha d'esta interromput. — El circuit ha de començar en un pol del generador (pila, endoll,…) i acabar en l'altre.



15

Els generadors. El voltatge, diferència de potencial o tensió Els generadors

Els generadors són els responsables de subministrar l'energia elèctrica als circuits. Hi ha diferents tipus de generadors. Els més usuals són les piles i les bateries, que de ben segur ja coneixes. Però, a les instal· lacions elèctriques de casa i de la majoria de llocs els generadors són a les centrals, que ens fan arribar l'energia a través de línies elèctriques. En arribar a les poblacions i centres de consum, aquestes línies es desfan en milers de ramificacions, els extrems de cada una de les quals constitueixen els terminals o borns de connexió del generador. Aquests terminals els trobem als endolls de les nostres cases amb els seus dos foradets. Els endolls no tenen marcada la polaritat perquè subministren corrent altern. El voltatge o tensió

A l'hora d’escollir un generador perquè realitzi una determinada funció han de tenir en compte dos factors bàsics: el tipus de corrent que pot subministrar (altern o continu) i la tensió o voltatge. Aquest últim és un concepte molt important dins l'electricitat, i que segurament no té és totalment estrany.

La tensió o voltatge indica l'energia amb que el generador és capaç d'impulsar els electrons, a través d'un circuit, i es mesura en volts en honor al físic italià Alessandro Volta, que va ser qui va inventar la primera pila elèctrica. Per tant, podem concloure que:

L'energia que impulsa una certa quantitat d’electrons l'anomenem tensió o voltatge i es mesura en volts (V). També se sol anomenar la tensió com la diferència de potencial (d.d.p.) que hi ha entre els dos terminals o pols d'un generador. Depèn exclusivament del generador.

Els conductors. La resistència i la intensitat

Els cables conductors constitueixen els camins pels quals circula el corrent elèctric. La seva funció és la de transportar l'energia elèctrica des del generador fins al receptor tot tancant el circuit. La resistència

No tots els cossos deixen passar el corrent elèctric amb la mateixa facilitat a través seu. Així, en uns el corrent hi passa fàcilment, mentre que en d'altres hi passa amb molta dificultat o fins i tot no hi passa.

La resistència elèctrica és la dificultat que ofereixen els materials de deixar passar el corrent elèctric a través seu, i es mesura en ohms (Ω).Depèn exclusivament del conductor.

Als materials que deixen passar el corrent elèctric amb facilitat se'ls anomena conductors. Contràriament, als que no el deixen passar o hi posen molta dificultat se'ls anomena aïllants.

Bon conductor Mal conductor Aïllant o dielèctric

Tots els elements d'un circuit tenen resistència, però normalment és l'aparell receptor el que en té mes. Els cables i el generador han de tenir una resistència molt baixa; a efectes pràctics es pot considerar nul· la.



16

La resistència d'un cos depèn bàsicament de dos factors: del material de què està format i de la seva forma (gruix i llargada). Així, els metalls són, en general, bons conductors, principalment la plata, el coure i l'alumini, mentre que el paper, la fusta i els plàstics són aïllants. Amb referència a la forma, un cable com mes curt i gruixut és menys resistència té. Contràriament a això, com més llarg i prim sigui la seva resistència augmenta. La intensitat elèctrica

Quan es tanca un circuit, les càrregues elèctriques, és a dir els electrons, es posen en moviment provocant el corrent elèctric a través del circuit. Ara bé, aquest moviment pot ser més o menys intens segons el nombre d'electrons que circulin per unitat de temps. Podem comparar un cable amb una carretera, diem que el trànsit és més intens com més cotxes hi passen, així mateix com més electrons passin pel cable, més intens serà el corrent elèctric. Per això com més corrent ha de passar per un cable, més gruixut ha de ser aquest, de la mateixa manera que les carreteres amb molt trànsit han de ser més amples, com les autopistes.

La intensitat elèctrica és, per tant, el nombre de càrregues (electrons) que es mouen per unitat de temps. La unitat d'intensitat elèctrica és l’amper (A), en honor al científic francès Jean-Marie Ampére. Depèn tant del generador com del conductor.

La Llei d'Ohm

Hem vist com, en tancar un circuit, el corrent elèctric circula a través dels seus components. Però la intensitat d'aquest corrent depèn bàsicament de dos factors:

— Per una banda, com més elevada sigui la tensió que s'apliqui al circuit, de més energia es disposarà per fer circular els electrons. — Però, per altra banda, si en el camí troben una resistència elevada, la intensitat del corrent serà feble, encara que l'energia que els impulsa, la tensió, sigui elevada. Tanmateix, si la resistència és baixa, la intensitat serà alta encara que la tensió sigui baixa.

Aquesta relació entre les tres magnituds elèctriques; intensitat, tensió i resistència, es coneix com la Llei d'Ohm en honor a Georges Simon Ohm que va ser qui la va enunciar, i diu així:

La intensitat del corrent elèctric que circularà per un circuit dependrà de la tensió que hi apliquem i de la resistència que tingui. La intensitat serà directament proporcional a la tensió i inversament proporcional a la resistència.

L'expressió matemàtica de la Llei d'Ohm pren la forma següent: V=I⋅R, on la I és la intensitat en ampers (A), la V és la tensió aplicada en volts (V) i la R la resistència en ohms (Ω).

Exercicis per fer a casa: 1. Què es pot fer en un circuit per disminuir la intensitat sense modificar la tensió d'alimentació? I per augmentar-la? Raona les teves res postes. 2. Calcula la intensitat que circularà per un receptor de 55 ohms de resistència si s'apliquen 220 volts als seus extrems. 3. Calcula la resistència d'un receptor que en aplicar-li 24 volts, deixa passar 2 ampers. 4. Calcula la tensió a què està sotmès un receptor que té 25 ohms de resistència i és travessat per un corrent de 12 ampers d’intensitat.

Recorda les fórmules a aplicar: V I R I =VR

R =VI

= ⋅

TORNAR A LA PRÀCTICA

COSES A TENIR EN COMPTE EN EL TALLER - xtec. · PDF fileCol·legi Sant Ramon de...

Documents

Transcript of COSES A TENIR EN COMPTE EN EL TALLER - xtec. · PDF fileCol·legi Sant Ramon de...