divendres, 31 d’agost del 2018

UNITAT 2. ELECTRICITAT

2.ELECTRICITAT

2.1 CONCEPTES BÀSICS DE L'ENERGIA ELÈCTRICA

     L'energia elèctrica (energia secundària) la produïm a partir d'un generador d'electricitat a les centrals elèctriques. Una central de producció d'energia elèctrica és una planta industrial destinada a la producció d'electricitat. 

    Les centrals elèctriques transformen diferents fonts d'energia primària en energia elèctrica a fi de proveir als consumidors (particulars o industrials) d'electricitat. La xarxa elèctrica permet el transport de l'electricitat entre els diversos consumidors.


2.2 CORRENT ELÈCTRIC I CIRCUITS ELÈCTRICS

     Totes les coses que ens envolten estan formades per càrregues elèctriques positives i negatives. Les càrregues elèctriques negatives s'anomenen electrons.

        S'anomena corrent elèctric al moviment ordenat dels electrons a través d'un conductor (ex. cable), quan els electrons fan un recorregut tancat diem que tenim un circuit elèctric.


        MAGNITUDS ELÈCTRIQUES

        Una magnitud és una propietat mesurable d'un objecte. Si tenim dos dipòsits d'aigua situats a diferent altura, l'aigua pot circular per una canonada des del més alt fins al més baix. En els pols d'una pila passa una cosa semblant: un pol té més energia que l'altre (més potencial) i posa els electrons en moviment. 

Les magnituds elèctriques són:

VOLTATGE: És l'energia per unitat de càrrega que porta cada càrrega que circula pel circuit. Es mesura en volts (V).

        Les piles solen ser d'1,5 V, 4,5 V o 9V. Quan més volts tingui una pila les càrregues elèctriques sortiran amb més energia.

INTENSITAT: És la quantitat de càrrega elèctrica (electrons) que circula pel conductor (cable) en un segon. És mesura en amperes (A).

RESISTÈNCIA: És l'oposició que presenta un element del circuit al pas del corrent. Es mesura en ohms (Ω).

          La resistència o dificultat que poden trobar els electrons al moure's pel conductor d'un circuit elèctric dependrà del material amb el qual s'ha elaborat el cable, el gruix i la longitud d'aquest.


2.3 COMPONENTS D'UN CIRCUIT ELÈCTRIC

Per poder identificar més fàcilment tots els components d'un circuit elèctric s'han establert una sèrie de símbols internacionals que són universals: 
    


Imagen relacionada


Resultado de imagen de esquema  circuit elèctric


- GENERADORS: Són els elements que produeixen el corrent elèctric. Alguns tipus de generadors bàsics són les piles i les bateries, aquests tenen dos pols, un de positiu i un altre de negatiu, on es connecten la resta d'elements del circuit. A les centrals elèctriques els productors de corrent elèctric s'anomenen simplement generadors.



                                Resultado de imagen de generadors: piles i bateries
     


- CABLES:  Són els elements que connecten entre si els elements que formen un circuit. L'interior sol ser de coure, que condueix molt bé l'electricitat, i el revestiment exterior de plàstic, que és un bon aïllant.


  • Conductors: materials que ofereixen poca resistència al pas del corrent elèctric. Ex: coure, alumini o plata.
  • AÏllants: materials que ofereixen molta resistència al pas del corrent elèctric. Ex: plàstics, goma o fusta.

                                       Resultado de imagen de cables elèctrics



                                    Imagen relacionada




                                   Imagen relacionada



- RECEPTORS: Són el elements que transformen l'energia elèctrica en llum i altres formes d'energia, com per exemple les làmpades o bombetes, motors, etc.



Resultado de imagen de bombetes   zaImagen relacionada



    THOMAS A. EDISON (1847-1931)


     "Edison va treballar com a venedor de diaris i altres productes en un tren i, posteriorment, com a telegrafista. Però sempre va aprofitar els seus moments lliures per llegir llibres sobre ciència i experimentar. Va fer centenars d'assajos fins que va aconseguir una làmpada elèctrica duradora.
    
           Va patentar més de mil invents. Entre ells destaquem la bombeta d'incandescència i els primers aparells capaços d'enregistrar i reproduir el so."

            Quan Thomas Edison i Joseph Swan van inventar de manera independent les làmpades elèctriques a final del segle XIX, la societat va canviar. Per primera vegada es podia combatre la foscor sense cremar un combustible, com el gas, que causava nombrosos incendis. Des d'aleshores les làmpades han anat evolucionant, però totes converteixen l'energia que arriba en llum gràcies a les línies elèctriques.


  • Làmpada o bombeta: transformen l'energia elèctrica en llum i altres formes d'energia. Funcionament:

                a) A l'interior de les parets de la làmpada hi ha fòsfor, una substància 
                    fluorescent.

                b) Gràcies al corrent elèctric circulen electrons per l'interior de la làmpada.

                c) Els electrons xoquen amb àtoms del gas que hi ha a la làmpada i emeten llum 
                    ultraviolada.

                d) Quan la llum ultraviolada incideix a la paret, el fòsfor l'absorbeix i després 
                    emet llum visible, la llum que veiem.



    
   
                                Resultado de imagen de funcionament de l'interior d'una bombeta elèctrica


         TIPUS:

  • Làmpades d'incandescència: Fins fa pocs anys eren les més habituals a tot arreu, tenen un filament que s'escalfa molt quan hi circula el corrent i emet llum. El problema és que només un percentatge de l'energia que arriba a la làmpada es converteix en llum, la resta (un 90%) es transforma en calor i es perd. Avui dia són substituïdes per les de baix consum o les LED.
  • Làmpades fluorescents de baix consum: Necessiten menys energia que les d'incandescència. Es fan servir en habitatges, oficines, indústries,etc., però avui dia també s'estan substituint per les LED.
  • Làmpades LED: Són més eficients, estalvien energia, però també són més cares. S'utilitzen en molts aparells ja que redueixen el consum elèctric.
                                    Resultado de imagen de làmpada d'incandescència


                              Imagen relacionada





- Motors: Converteixen l'energia elèctrica en moviment. Els motors s'utilitzen en un gran nombre d'aparells elèctrics que disposen de peces mòbils. En obrir un motor observem que conté:

  • Una bobina, que és un fil conductor fi enrotllat amb moltes voltes.
  • Uns imants, que atrauen o repel·leixen la bobina.
  
      Quan passa electricitat per la bobina, un imant la fa girar. Aquest gir pot ser transmès a un eix, a uns engranatges, etc.


   Imagen relacionada

- ELEMENTS DE CONTROL: Són aquells elements que controlen el pas del corrent elèctric en un circuit.

- Interruptors: Permeten controlar el pas del corrent per un circuit. En accionar-los el corrent comença a circular pel circuit o s'interromp.

- Polsadors: Són elements que, en prémer-los, posen en funcionament un circuit. Quan es deixen anar el circuit s'obre i deixa circular-hi el corrent.

- Commutadors: Són elements de maniobra que permeten obrir o tancar més d'un circuit. Al mateix temps que obren un circuit, en tanquen un altre.



Imagen relacionada




- ELEMENTS DE PROTECCIÓ: 

- Fusibles: Són elements que protegeixen els aparells quan hi ha pujades inesperades de tensió. Per exemple, si l'element del circuit que volem protegir no suporta una intensitat superior a 0,5 A, intercalem en el circuit un fusible que es fongui a aquest intensitat i interrompi el pas del corrent elèctric.

                        
Imagen relacionada




ACTIVITATS



1. Recorda les definicions de les magnituds elèctriques i escriu la paraula que falta al teu quadern:

a) El ________________ és l'energia per unitat de càrrega que fa que aquestes circulin pel circuit. Es mesura en _____________, V.

b) La _________________ és la quantitat de càrrega que passa pel conductor en un segon. Es mesura en ____________ A.

c) La ________________ mesura l'oposició que presenten els conductors al pas del corrent. Es mesura en __________ 𝝮 . 


2. Completa la següent taula al teu quadern:

      
      
   SÍMBOLS

                    
              ELEMENTS
                
            FUNCIÓ

GENERADORS:

- PILES

- BATERIES

- DINAMOS



CABLES DE CONNEXIÓ:

- COURE

- ALUMINI



 ELEMENTS DE MANIOBRA:

- POLSADORS

- INTERRUPTORS

- COMMUTADORS



ELEMENTS DE PROTECCIÓ:

- FUSIBLES



RECEPTORS:

LÀMPADES

RESISTÈNCIES

MOTORS

TIMBRE




3. Classifica els materials següents en aïllants o conductors del corrent elèctric:

    Coure, goma, alumini, plata, acer i plàstic  

4. Dibuixa com seria un circuit elèctric en el qual hi hagin els següents elements:
    
    cable de connexió, dues làmpades, un interruptor i una pila

5. Dibuixa com seria un circuit elèctric en el qual hi hagin els següents elements:

    cable de connexió, una làmpada, un motor, un interruptor i una pila                    

6. A què anomenem corrent elèctric?



EXERCICIS VÍDEO: QUÈ, QUI, COM L'ELECTRICITAT

7. Explica en forma d'esquema com es produeix un llamp. (dibuix amb informació)

8. Explica quatre recomanacions que s'han de tenir en compte per evitar els llamps, tant a l'interior d'un espai tancat com a l'exterior.

9. El vídeo explica que un cotxe es comporta com una gàbia de Faradai. Explica per què. Busca per internet informació sobre què és la gàbia de Faradai i qui és aquest personatge.

10. Benjamin Franklin va fer un experiment que va permetre l'invent del parallamps. Explica en que va consistir aquest experiment.

11. Per què el plasma és un bon conductor de l'electricitat?

12. Quina diferència hi ha entre un parallamps actiu i un pasiu? Com es comporten davant de l'impacte d'un llamp?



2.4. CIRCUITS EN SÈRIE I EN PARAL·LEL


          Fins ara hem estudiat circuits amb un sol receptor, una sola bombeta o un motor, però moltes vegades necessitem connectar diverses bombetes, o una bombeta i un motor. En funció del que necessitem, podem escollir bàsicament  dos tipus de connexions. en sèrie o en paral·lel.


- CIRCUITS EN SÈRIE


  • Els elements del circuit (làmpades, motors, etc.) es connecten l'un rere l'altre, com en una fila.
  • Circula la mateixa intensitat de corrent per tots el elements del circuit.
  • El voltatge proporcionat per la pila es reparteix entre els receptors. Per exemple, si connectem tres bombetes en sèrie a una pila de 4,5 V, a cadascuna li corresponen només 1,5 V, així que llueixen molt poc.
  • Si es fon una bombeta, o la desconnectem, les altres deixen de lluir.

                              
      Imagen relacionada





- CIRCUIT EN PARAL·LEL

  • Els elements del circuit es connecten en diferents branques, cada receptor està connectat al pol positiu i al pol negatiu de la pila.
  • El voltatge entre els extrems de cada receptor és el mateix, el que proporciona la pila.
  • La intensitat que surt de la pila es reparteix entre les diferents branques del circuit. Per exemple, si connectem tres bombetes en paral·lel, cadascuna d'elles està en contacte amb els pols de la pila. Com que la pila és de 4,5 V totes llueixen molt.
  • Si es fon una bombeta, o la desconnectem, les altres continuen lluint.

                                             
                                            Imagen relacionada


                                      
- CONNEXIÓ MIXTA:   Circuit on s'utilitzen les connexions en sèrie i en paral·lel.



                                  Resultado de imagen de conexions en paral·lel
                                         

2.5.LA LLEI D'OHM


          La llei d'Ohm estableix que el corrent que travessa un circuit elèctric és directament proporcional a la diferència de potencia que hi ha entre els seus extrems i inversament proporcional a la resistència del circuit. 
             La llei d'ohm, és la relació que hi ha entre la resistència, la tensió i la intensitatEn termes matemàtics la llei s'expressa per mitjà de l'equació:
                                                         
        És una piràmide on es troben col·locats les magnituds elèctriques de la llei d'Ohm i serveix per deduir les fórmules que ens permetran calcular problemes.

Aplicació de la regla:




EXEMPLE: Tenim un motor d’una joguina que porta 1 pila de petaca (4,5V). Si el motor té una resistència de 100 , quina serà la intensitat que circula pel motor?

   


2.6. EFECTES DEL CORRENT ELÈCTRIC

L'energia elèctrica pot transformar-se de diverses formes, segons l'efecte que puguin donar:


a) ENERGIA CALORÍFICA: Els electrons en moviment xoquen amb els àtoms del metall de què estan elaborats els conductors i per això s'escalfen (efecte Joule). Ex: torradora.

b) ENERGIA LLUMINOSA: Quan el cable és molt prim, com en una bombeta, s'escalfa tant que emet llum. Ex: làmpada.

c) ENERGIA MECÀNICA: Si connectem un motor a una font d'energia elèctrica, el motor gira i es pot usa per a moltes aplicacions. Ex: ventilador, batedora, rentadora, etc.

d) ENERGIA QUÍMICA: Aquesta transformació es du a terme mitjançant un procés anomenat electròlisi. Aquest procediment s'utilitza per platejar, cromar, etc., alguns metalls.

e) ENERGIA MAGNÈTICA: Si enrotllem un cable al voltant d'un clau obtenim un imant que funciona gràcies a l'electricitat. D'aquí prové el nom eletroimant. S'utilitza per construir timbres, grues, etc.
                         Resultado de imagen de efectes del corrent electric


ACTIVITATS

13. Representa amb símbols tres circuits diferents:


  • Circuit en sèrie amb quatre bombetes, una pila i un interruptor.
  • Circuit en paral·lel amb quatre bombetes, una pila i un interruptor.
  • Circuit mitxa amb dos bombetes, un motor, una pila i un interruptor.

14. Recorda les diferències entre les connexions en sèrie i en paral·lel, i completa al 
      teu quadern:

       - A la connexió en sèrie:

          a) El______________  de la pila es reparteix entre els diferents elements.

          b) Circula la mateixa ____________  pels elements.

      - A la connexió en paral·lel:

          c) Tots el elements estan a igual __________________.

          d) La __________________  es reparteix entre tots els components.



15. Indica si els components d'aquests circuits estan connectats en sèries o en       
      paral·lel.


               Resultado de imagen de circuito  en serie              Imagen relacionada
               CIRCUIT 1                                          CIRCUIT 2


      a) En quin cas circula la mateixa intensitat de corrent per totes les làmpades?

      b) Com es reparteix la intensitat de corrent al circuit 2 si les làmpades són iguals?


16. Dibuixa amb símbols el següent circuit elèctric:

        a)  Un circuit en sèrie format per quatre bombetes un interruptor i una pila de 4,5 V.
          b) Calcula quina intensitat de corrent circula per cada làmpada del circuit dibuixat 
          sabent que la resistència que genera el cable conductor és de 20 𝝮.

17. Calcula la resistència interna d'un assecador de cabell connectat a 380 V i que 
      absorbeix una intensitat de 3 A.


18. Una planxa de 22 𝝮 es connecta a la xarxa de 220 V. Quina intensitat circula per 
      la seva resistència?

19. Digues si les afirmacions següents són certes o falses:

      a) La resistència es mesura en amperes              

      b) Una bombeta transforma l'energia elèctrica només en lluminosa.

      c) Els fusibles protegeixen els aparells en cas de pujada de tensió.

      d) Una expressió matemàtica de la llei d'Ohm és:

                        I = V/R

      e) Si posem dues bombetes en paral·lel llueixen menys que si les connectem en sèrie.


20. Quin efecte elèctric s'utilitza en cadascun d'aquests aparells?

      a) planxa de vapor                                   g) cafetera

      b) batedora                                               h) aspiradora

      c) grua electroimant                                  i) bombeta

      d) estufa                                                    j) torradora

      e) rentadora                                              k) ventilador

      f) assecadora                                            l) forn





1 comentari: