introducció a l'electricitat

TECNOLOGIA 2n d’ESO

Tecnologia 2n ESO Què passa quan encens el llum?

1

QUE ÉS L’ELECTRICITAT?

L’electricitat és una forma d’energia que tenen els components més elementals de la matèria. Tots els materials, fusta, plàstic, roba, etc., estan formats per elements químics fonamentals com el carboni, l’oxigen, el ferro, l’hidrogen, etc. La part més petita d’un element químic que conserva totes les seves característiques és l’àtom. Els àtoms estan formats per una part central, el nucli, i una part exterior anomenada escorça. Les partícules amb càrregues del mateix signe es rebutgen i les partícules amb càrregues de diferent signe s’atrauen. Els protons es mantenen en el nucli gràcies a les forces de cohesió nuclears, i els electrons es mantenen en òrbites per l’equilibri entre la força d’atracció dels protons i la seva força centrífuga. El nombre de protons i electrons d’un àtom és igual i així l’àtom és elèctricament neutre. Perquè la matèria manifesti propietats elèctriques ha d’estar ionitzada, és a dir, algun dels seus àtoms ha d’haver perdut o guanyat un o més electrons. Els protons no poden deixar el nucli dels àtoms ja que això canviaria l’element químic al qual pertany l’àtom. L’àtom que perd un electró manifesta la càrrega elèctrica del protó no compensat i rep el nom de ió positiu o catió. L’àtom que guanya un electró manifesta la càrrega negativa del electró de més i rep el nom de ió negatiu o anió. És a dir la càrrega elèctrica d’un cos ve determinada per la diferència entre el seu nombre d’electrons i de protons. Un cos amb càrrega elèctrica positiva rep el nom pol positiu o ànode ja que atrau els ions negatius; un cos amb càrrega negativa rep el nom de pol negatiu o càtode ja que atrau els ions positius

El nucli esta constituït per dues partícules principals: Protons

Neutrons

A l’escorça es troben els:

Electrons


2

QUINS PERILLS TÉ L’ELECTRICITAT? L'electricitat pot ser causa de molts accidents, que poden resultar fins i tot mortals, si no es prenen una sèrie de mesures a l'hora de manipular els aparells i elements que funcionen gràcies a ella. La gravetat dels accidents pot ser molt variable: des d'una enrampada sense transcendència, passant per cremades més o menys greus, fins a produir una aturada cardíaca amb resultats mortals. Tot depèn del valor del corrent que travessa el cos, és a dir la intensitat. Però, com ja has estudiat, la intensitat depèn de dos factors: la tensió aplicada i la resistència del cos. Aquesta última és molt variable i depèn de molts factors: del calçat que portem, de la humitat del cos, etc. Per això normalment es parla més de la tensió que el cos pot suportar que no pas de la intensitat. Es consideren perilloses les tensions superiors als 60 volts per a les persones adultes i valors inferiors per als infants. Per això les joguines solen anar a tensions de 12 volts o menys. No oblidis que a casa la tensió normal és de 220 volts, molt superior als 60V. Per això et doncs unes quantes normes que convé que segueixis estrictament abans de treballar amb instal·lacions o aparells elèctrics.

NORMES DE SEGURETAT No manipulis ni intentis reparar aparells, cables o connexions sotmesos a tensió, és a

dir, connectats a la xarxa elèctrica o a tensions perilloses.

Hi ha aparells, com ara els receptors de TV, en els quals és perillós tocar els circuits interiors fins i tot quan estan desconnectats. Aquest fet acostuma a anar indicat a les tapes protectores dels circuits.

Abans d'utilitzar qualsevol aparell elèctric, llegeix les instruccions del fabricant atentament, i segueix-ne rigorosament les indicacions d'ús i manteniment.

No intentis connectar joguines o aparells a tensions superiors a les indicades pel seu fabricant.

Abans de connectar res que tu hagis muntat, assegura't que no hi hagi curtcircuits i que la tensió sigui la indicada. Fes-ho sempre sota la supervisió d'una persona adulta.

No toquis mai cap part sense aïllament d'un aparell o conductor elèctric sotmès a tensió. Procura que estiguin ben secs.

No introdueixis objectes metàl·lics als forats dels endolls.

No introdueixis a l'aigua cap aparell connectat.


3

QUÈ ÉS UN CIRCUIT ELÈCTRIC? La paraula circuit no és desconeguda per a tu. Podríem dir que un circuit és un recorregut o un camí que es tanca sobre ell mateix, que té sempre un lloc on comença i un lloc on s'acaba i que hi circula alguna cosa. En un circuit elèctric el que circula són els electrons i la seva circulació a través d'un material es coneix amb el nom de corrent elèctric

COMPONENTS, ESQUEMES I SIMBOLOGIA Com ja deus saber, per obtenir un circuit simple, és necessari disposar com a mínim dels elements o components següents:

Generadors:

Conductors:

Receptors:

En un circuit pots trobar altres elements com els següents:

Aparells de comandament o maniobra: permeten engegar, aturar o manipular el funcionament d’un circuit. Són els interruptors, polsadors, interruptors de commutació i interruptors d' encreuament

Aparells de protecció: Protegeixen els circuits de sobrecàrregues i curtcircuits, o als usuaris de possibles avaries. Són els fusibles, magnetotèrmics i el relé diferencial.

Aparells de connexió: serveixen per connectar diferents aparells al circuit o per connectar els conductors entre si. Són els endolls, portalàmpades, regletes i borns de connexió

Un circuit elèctric és,


4

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 circuït. Per representar gràficament els circuits, ho fem a partir d'esquemes en els quals hi ha uns símbols que representen els diferents elements del circuit. Símbol: Esquema:

Simbologia

Làmpada Pila Cable

LA CONTINUÏTAT EN UN CIRCUIT

Quan el camí que han de seguir els electrons es troba interromput en algun punt del circuit, és diu que el circuit està obert i el corrent elèctric no es produeix.

Perquè es produeixi el corrent elèctric en un circuit:


5

HI HA DIFERENTS TIPUS DE CORRENT ELÈCTRIC? Segons l'anomenat sentit convencional, el corrent circula des del pol positiu fins el pol negatiu del generador. Però, com que el corrent elèctric és un flux d'electrons, el seu sentit real de circulació va del pol negatiu al pol positiu. Tanmateix, es continua utilitzant el sentit convencional per tal de descriure la circulació del corrent elèctric per un circuit.

Corrent continu.

Corrent altern

Exercicis


6

1.- Mots encreuats Horitzontals: 1. Al revés, camí, recorregut, que es tanca sobre ell mateix. 2.- Representació gràfica simplificada d'un conjunt d'elements elèctrics per fer una funció. 3.-Al revés, representació simplificada d'un sol element elèctric. 4.- Al revés, element que transforma l'energia elèctrica en una altra. 5.- Al revés, partícula de l'àtom responsable dels fenòmens elèctrics . 6.- Al revés, estat d'un circuit elèctric que permet la circulació dels electrons. Verticals: 1.- Component d'un circuit que impulsa els electrons perquè circulin. 2.- Nom amb què es coneix la circulació dels electrons a través d'un circuit. 3.- Al revés, estat d'un circuit que impedeix la circulació dels electrons. 4.- Al revés, element que porten molts aparells portàtils per subministrar-los l'energia elèctrica. 5.- Al revés, component d'un circuit que fa de camí per on circulen els electrons, i que permet enllaçar els altres components. 6.- Element elèctric que permet obrir i tancar a voluntat un circuit.

1 3

1

4

2 6

4

2

3

5

5

6

2.- En el dibuix de sota hi ha un circuit representat sense símbols. Dibuixa l'esquema utilitzant la simbologia corresponent.

3.- Dels esquemes que tens a continuació, indica quins funcionen i quins no. Explica l'error que s'ha comés.


7

A B C D


8

QUINES SÓN LES MAGNITUDS DE L’ELECTRICITAT?

QUANTITAT D’ELECTRICITAT

Quan es tanca un circuit, les carreges elèctriques, és a dir els electrons, es posen en

moviment provocant el corrent elèctric a través del circuit. El nombre total de càrregues elèctriques (electrons) que circulen per un cos o conductor el denominem com quantitat d’electricitat (Qe)

La unitat natural de càrrega elèctrica és l’electró però, és tan petita que, se n’ha definit una altra, el coulomb. Coulomb (C). Un coulomb equival a 6,23 1018 electrons, és a dir 623.000.000 electrons.

INTENSITAT

Ara bé, aquest moviment pot ser més o menys intens segons el nombre d'electrons que circulin per unitat de temps.

t

QI e on t és el temps en segons

LA TENSIÓ O VOLTATGE

Quan tenim dos cossos carregats amb càrregues de signe diferent o amb un nombre diferent de càrregues elèctriques , diem que entre ells existeix una tensió elèctrica.

Quan la tensió la mesurem entre dos cossos carregats com per exemple els fils

La tensió o voltatge

La intensitat elèctrica és


9

d’una línia elèctrica o un endoll, li diem diferència de potencial (V). Aquesta és la forma més habitual de representar la tensió elèctrica.

Quan la tensió la mesurem entre els borns d’un generador li diem força electromotriu (ε).

Quan la tensió la mesurem en borns d’un receptor (bombeta, motor, estufa, etc.) li diem caiguda de tensió (U).

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. Tots els elements d'un circuit tenen resistència , però normalment és l’aparell receptor el que en té més. Els cables i el generador han de tenir una resistència molt baixa; a efectes practices es pot considerar nul·la. La resistència d'un cos depèn de dos factors: del material de que 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. Amb referència a la forma, un cable com més curt i gruixut, té

La resistència elèctrica és


10

menys resistència. Contràriament a això, com més llarg i prim sigui, la seva resistència augmenta. 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.

CONDUCTORS AÏLLANTS

EL SÍMIL DEL TRANSPORT La fluïdesa de circulació dels vehicles en una carretera depèn de la seva llargària, la seva amplària i el tipus de paviment. En electricitat, la resistència d’un conductor depèn de la seva longitud, de la seva secció i de la naturalesa del material de que està fet.

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, i diu així:

La intensitat

Tecnologia 2n ESO

Què passa quan encens el llum?

11

L'expressió matemàtica de la llei d'Ohm pren la forma següent: On la I és la intensitat en amperes (A), la V és la tensió aplicada en volts (V) i la R la

resistència en ohms (). Exemple Si tenim un receptor de 10 ohms de resistència i li apliquem 20 volts, quina serà la intensitat elèctrica que el travessarà?

LA POTÈNCIA Quan sentim que algú diu que una moto és més potent que una altra, el que pot està dient es que corre més. Un motor més potent que un altre vol dir que gira més ràpid o que pot suportar esforços més grans. Les màquines o aparells que funcionen amb electricitat tenen el mateix comportament. Una estufa escalfarà més ràpidament una habitació com més gran sigui la seva potència. Una bombeta farà més o menys llum també segons la potència que tingui. La potència en electricitat està directament relacionada amb la tensió i la intensitat. L'expressió matemàtica per determinar-la es:

On P és la potència en watts (W); la V, la tensió en volts (V), i la I, la intensitat en amperes (A).

Esquema

V=20V

I?

R=10

Tecnologia 2n ESO


12

Tots els receptors porten indicades la tensió a la qual s'han de connectar i la potència o bé la intensitat de corrent que els travessa a la tensió indicada Exemple: Calcula la potència d'una estufa que, connectada a una tensió de 220 volts és travessada per un corrent de 5 amperes d'intensitat.

RENDIMENT D’UN CIRCUIT

Per exemple, en un motor elèctric no tota l'energia elèctrica que el generador subministra és transformada en moviment pel receptor (motor). Part d'aquesta energia es perd en la conversió que es produeix a l'interior del receptor. El fregament de les peces mòbils i el calor produïda en la bobina són variables que afecten el rendiment. El rendiment d'un circuit ve donat per la relació que hi ha entre la potència consumida pel receptor i la que subministra el generador. Se sol expressar en tant per cent.

La potència, doncs, és

Tecnologia 2n ESO


13

ENERGIA

Energia és la potència d’un corrent elèctric pel temps que ha estat aplicada (funcionant).

tPE

La unitat de mesura és el watt x hora o w·h. Representa l’energia generada per una potència elèctrica d’un watt quan ha estat aplicada durant una hora. Equivalències: 1 wh = 3.600 J (Joules)

L’EFECTE JOULE: ELS EFECTES TÈRMICS DEL CORRENT

En tots els circuits hi ha un despreniment d'escalfor més o menys gran provocat per la circulació del corrent elèctric. A aquest fenomen se'l coneix amb el nom d'efecte Joule, Tu mateix deus haver notat que els aparell que funcionen amb electricitat s'escalfen si estan molt de temps en funcionament. Aquest fet és normal mentre la intensitat del corrent no ultrapassi uns valors determinats. Ara bé, hi ha aparells elèctrics domèstics i industrials que estan constituïts amb resistències elèctriques en les quals es produeix una forta dissipació d'energia en forma de calor. La funció d'aquest aparells és la de subministrar escalfor: com ara les estufes, planxes, fogons, torradores. En tots aquests casos el seu funcionament es basa en l'efecte Joule. La unitat de mesura de l’energia calorífica generada és la caloria (cal) i es calcula habitualment segons la fórmula de Joule:

tIRQC 224,0

on el temps (t) s’expressa en segons i 0,24 és el factor que converteix els joules en calories.

L'efecte Joule és

Tecnologia 2n ESO


14

QUÉ ÈS UN CURTCIRCUIT? Fixa't en els esquemes que tens a continuació

En l'esquema de la dreta no hi ha receptor i, per tant, el corrent circula a través del cable, que té una resistència molt baixa. En l'altre esquema si que hi ha receptor, però els electrons, a més de passar-hi, també tenen un camí alternatiu a través del cable per retornar a la pila, que també ofereix una resistència molt baixa al pas del corrent. D'acord amb la llei d'Ohm, en ambdós casos, la intensitat serà molt alta, ja que serà el resultat de dividir la tensió per la resistència, i si es divideix un número per una altre molt més baix, el resultat és un número molt alt. La conseqüència de tot plegat és que, en ser la intensitat molt alta, es genera una gran quantitat d'energia calorífica que pot arribar a cremar el cable. Quan això succeeix, es diu que s'ha produït un curtcircuit.

COM PODEM PROTEGIR UN CIRCUIT?

Quan es produeix un curtcircuit la intensitat puja fins a uns valors molt alts com a conseqüència de la baixa resistència del circuit. Aquest fet provoca un augment extraordinari de la temperatura en els elements del circuit afectats, fins al punt podrien

Un curtcircuit és

Tecnologia 2n ESO


15

cremar-se totalment. Ara bé, si col·loquem un dispositiu amb un punt de fusió baix a la sortida del generador i al costat del circuit o aparell que es vulgui protegir, el dispositiu es fondrà abans, ja que notarà l'augment de temperatura provocada per l'excés de circulació d'electrons. En fondre's, obrirà el circuit evitant que pugui passar res més. Aquests dispositius són els fusibles i la seva funció es la d'obrir un circuit en cas d'una pujada forta d'electricitat evitant que es puguin malmetre els seus elements.

Funcionament normal Es produeix un curtcircuit El fusible s’ha fos: el circuit

queda obert

Simbologia

Els fusibles són

Tecnologia 2n ESO


16

Quadre resum de magnituds

Nom Unitat Símbol

R Resistència Ohm I Intensitat Ampere A V Tensió / Voltatge Volts V

P Potència Watts W

Formules més importants

Exercicis

1. Una planxa elèctrica s’alimenta amb un corrent de 8A. Quina quantitat d’electricitat consumeix en 3h?

2. Una làmpada consumeix 1.440 coul. en 2h. Quina intensitat de corrent circula per la làmpada?

3. Un forn elèctric ha gastat 4.400 coul. circulant per ell una intensitat de 5A. Quant temps ha estat encès?

4. Mots encreuats

Horitzontals: 1.- Energia que impulsa les càrregues elèctriques (electrons) a través d'un circuit. 2.- Al revés, dificultat que ofereixen els cossos al pas del corrent elèctric. 3.- Al revés, cos o material que no deixa passar el corrent elèctric. 4.- Al revés, unitat de tensió 5.- Partícula molt petita que conté els electrons.

Tecnologia 2n ESO


17

Verticals: 1.-Corrent que circula en dos sentits alternativament 2.- Cos o material que deixa passar fàcilment el corrent elèctric 3.- Quantitat de càrregues elèctriques que travessen un circuit o un receptor per unitat de temps 4.- En plural, unitat de resistència elèctrica. 5.- Unitat d'intensitat elèctrica.

3

4

2

1 1

2

5

3

4

5

5. Si muntéssim el següent circuit i entremig de les pinces de cocodril hi connectéssim un per un diversos materials, com ara un llapis de fusta, un paper, un cargol metàl·lic, una moneda, una mina de llapis que sigui de carbó de grafit. Sabries dir a simple vista quins d'aquests elements són conductors i quins són aïllants.

6. Què es pot fer en un circuit per disminuir la intensitat sense modificar la tensió d'alimentació? I per augmentar-la? Raona les teves respostes.

7. Calcula la intensitat que circularà per un receptor de 55 ohms de resistència si s'apliquen 220 volts als seus extrems.

8. Calcula la resistència d'un receptor que aplicar-li 24 volts, deixa passar 2 amperes.

Tecnologia 2n ESO


18

9. Calcula la tensió a què està sotmès un receptor que té 25 ohms de resistència i es travessat per un corrent de 12 amperes d'intensitat.

10. En els circuits següents determina en quins hi ha curtcircuit i en quins no. Raona la teva resposta

11. Fes una relació d'uns quants aparells elèctrics que coneguis, la funció dels quals sigui subministrar escalfor. Indica la potència que tenen.

12. A l'esquerra tens el dibuix d'una llanterna, tallada per la meitat, amb una numeració, relaciona la numeració amb les frases que apareixen en la llista de sota:

a) Transporta el corrent elèctric. b) Permet interrompre o deixar passar el corrent

elèctric c) Converteix el corrent elèctric en llum i calor d) Produeix electricitat e) Posa en contacte la bombeta amb el "camí"

13. Dos cables de coure tenen l'un 5 mm de diàmetre i 100 m de longitud i l'altre 20 mm de diàmetre i 30 m de longitud. Quin d'ells tindrà més resistència elèctrica? Raona

Tecnologia 2n ESO


19

la teva resposta.

14. Perquè els cables conductors porten una coberta aïllant?

15. Un motor elèctric es connecta a 12 volts. Si la seva resistència és de 48 ohms, calcula la intensitat que el travessarà i la seva potència.

16. Un motor elèctric de 3 kW és travessat per un corrent de 7,89A. Calcula la tensió amb què està alimentat i la seva resistència.

17. En la placa de característiques d'una estufa es llegeix: 2000W / 220V. Calcula la resistència elèctrica de l'estufa.

18. Calcula la tensió a què està sotmès un receptor que és travessat per un corrent de 35 amperes d'Intensitat i té 50 Ohms de resistència.

Tecnologia 2n ESO


20

19. Calcula la potència en d'una estufa connectada a 125 Volts i travessada per un corrent de 15 Amperes d'intensitat.

20. La Potència d'un aparell és de 7'26 kW i la tensió a la que està sotmès és de 660 V. Calcula la resistència.

21. Calcula la intensitat que circula per un receptor de 15 Ohms de resistència si apliquem una tensió de 300 Volts als extrems.

22. A quina tensió està sotmès un aparell que té una potència de 5000 Watts i hi circula una intensitat de 25 Amperes.

23. La Potència d'un aparell és de 24'2 kW i la seva intensitat es de 110 A. Calcula la resistència.

Tecnologia 2n ESO


21

24. Tenim una bombeta de 220 Volts de tensió i 440 Watts de Potència. Calculeu la

intensitat que la recorre.

25. Tenim un receptor de 25 Ohms de resistència i es travessat per un corrent de 12 Amperes d'intensitat. Calculeu la tensió

26. Calcula la intensitat que circula per un receptor de 900 Volts de tensió i 15 Ohms de resistència.

27. Quina és la resistència d'un aparell de 3200 Watts de Potència i 160 Volts de Tensió.

28. Tenim una bombeta de 2640 Watts de Potència i 12 Amperes d'intensitat. Calculeu la tensió.

29. Calculeu la tensió d'un receptor de 12 Ohms de resistència i 2 Amperes d’intensitat. 30. Tenim un receptor travessat per 50 Amperes d'intensitat i 1050 Volts de tensió.

Quina es la resistència? 31. Calculeu la resistència d'un aparell de 2400 Watts de Potència i 20 Amperes

d'intensitat. 32. Un forn elèctric té una resistència de 12,7Ω i el connectem a una tensió de 127V.

Trobeu la intensitat que consumeix, la potència, i l’energia gastada en 2h. de funcionament.

33. Trobeu el calor generat per un forn elèctric de 3.600w de potència, en 2h de funcionament.

34. Trobeu la potència d’una estufa que, a fi de mantenir calenta una habitació, dóna 2.160kcal per hora.

Tecnologia 2n ESO


22

COM ENTRA L’ELECTRICITAT A CASA?

LA CONNEXIÓ DE SERVEI La introducció del corrent dins de la casa es fa mitjançant fils conductors que connecten la xarxa de distribució exterior, que pot ser aèria o subterrània, amb una caixa que està situada en l’edifici i que té elements de protecció. Aquests fils conductors s’anomenen connexió de servei. (1, en el dibuix de la dreta).

La xarxa de distribució està formada per quatre conductors: tres s’anomenen fases i es designen amb les sigles R, S i T, i un s’anomena neutre i es designa amb la lletra N. D’aquests quatre conductors, només dos arriben a cada habitatge: una fase i un neutre.

La diferència entre una i l’altre és fàcil de veure. En l’explicació del significat de tensió, hem destacat que aquesta és la diferència de potencial entre dos punts: un punt és el fil conductor fase i l’altre és el fil conductor neutre. El neutre té un potencial de 0V i la fase té un potencial de 125 o 220 V, en funció de la xarxa exterior. El més normal és que la tensió o diferència de potencial entre la fase i el neutre sigui 220V, que sol ser la tensió que tenim dins de casa. Cal destacar que el potencial de 0V del neutre coincideix amb el potencial del terra. D’això deduïm que, si amb un voltímetre mesuréssim la tensió entre la fase i el terra, indicaria 220V i, si féssim el mateix entre el neutre i el terra, indicaria 0V. Encara que en els habitatges hi ha només una de les fases i el neutre, hi ha llocs on es fa un gran consum de corrent, com ara tallers, bars, locals comercials, indústries, etc. En aquests llocs s’entren les tres fases i el neutre. El primer cas s’anomena xarxa monofàsica (d’una fase) i el segon, xarxa trifàsica. Recorda que el tipus de corrent que ens arriba a casa a través de la xarxa és corrent altern.

Tecnologia 2n ESO


23

ELS FUSIBLES I EL COMPTADOR Els fusibles són els primers elements que es troben els conductors procedents de la caixa de protecció. La seva missió es protegir els elements més importants de la instal·lació. A l’habitatge entren dos fils, però el fusible només es col·loca a la fase, ja que, quan aquesta queda tallada, no arriba tensió a cap punt de la casa. A continuació dels fusibles hi ha el comptador, que ens indica el consum del corrent. L’encarregat de la companyia elèctrica llegeix al comptador l’energia que hem consumit durant un període determinat (normalment dos mesos) per anotar-la al rebut de la llum. Quan l’entrada de corrent correspon a un bloc de pisos, el més habitual és que els comptadors estiguin centralitzats en algun espai de l’edifici, com ara el portal o una habitació específica. Tant en un cas com en l’altre, les caixes que contenen els comptadors són transparents i tenen portes precintades, ja que d’aquesta manera els comptadors no es poden manipular i es poden llegir sense necessitat d’obrir-les.

Comptador Comptadors centralitzats

Tecnologia 2n ESO


24

EL QUADRE DE COMANDAMENT I PROTECCIÓ

Immediatament a continuació del comptador, hi ha el quadre de comandament i protecció, que consta de tres elements: l’interruptor de control de potència (ICP), l’interruptor diferencial (ID) i els petits interruptors automàtics (PIA).

L’interruptor de control de potència, també anomenat interruptor magnetotèrmic, és automàtic i provoca l’obertura instantània de la instal·lació com a mesura de protecció contra grans quantitats de corrent (sobrecàrregues o curtcircuits). També té una segona missió, que consisteix en la desconnexió de la instal·lació quan l’usuari consumeix més energia que la contractada. Per evitar la manipulació d’aquest element, la caixa que el conté està precintada per la companyia subministradora.

L’interruptor diferencial és un aparell que provoca l’obertura automàtica de la instal·lació quan detecta una fuita de corrent en l’habitatge. El cos humà pot ser la causa de la fuita de corrent, ja que pot conduir corrent, és a dir, electrocutar-se. Gràcies a l’interruptor diferencial, el perill d’electrocució queda minimitzat. Una característica molt important d’aquest aparell és la sensibilitat. La sensibilitat de l’interruptor diferencial és la intensitat mínima de fuita amb la qual desconnecta la instal·lació.

Finalment, els petits interruptors automàtics són dispositius de protecció contra sobrecàrregues i curtcircuits. La seva missió és la protecció de cadascun dels diferents circuits que componen la instal·lació interior de l’habitatge. El seu nombre depèn de les dimensions de l’habitatge.

Quadre de comandament i protecció

Tecnologia 2n ESO


25

LA PRESA DE TERRA Fins ara hem descrit diferents elements protectors: els fusibles, l’interruptor magnetotèrmic i l’interruptor diferencial. Només el darrer element protegeix contra el perill que suposa el fet que el corrent passi a través de les persones. Però, perquè l’interruptor diferencial desconnecti, primerament cal que es produeixi la fuita de corrent. Doncs be, la presa de terra és l’element que evita que el corrent passi a través de les persones quan hi ha una fuita en un element o electrodomèstic de la instal·lació. La protecció de posada a terra és la unió, mitjançant conductors, de totes les parts metàl·liques d’una instal·lació no destinades a la conducció del corrent (carcassa de rentadores, calefactors, estufes, etc.) amb una derivació final a terra. Ara tractarem del funcionament de la presa de terra. Si un element connectat a la instal·lació, com ara una estufa, te un contacte defectuós i es comunica amb la carcassa pot passar el següent:

Sense presa de terra, el corrent de fuita pot passar pel cos de les persones i les pot electrocutar.

Amb presa de terra, el corrent se’n va pel fil de presa de terra, que és més bon conductor que el cos d’una persona.

La connexió dels fils de presa de terra amb el terra se sol fer amb javelines de coure clavades en llocs humits.

Connexió a terra

Tecnologia 2n ESO


26

CIRCUITS INTERIORS El corrent dins de l’habitatge està distribuït en diversos circuits, de manera que cadascun està connectat a un PIA. El nombre de circuits dependrà del que els electricistes anomenen grau d’electrificació. El grau d’electrificació determina la capacitat i la qualitat de la instal·lació i, per tant, condiciona el nivell de confort. Hi ha quatre graus d’electrificació: mínim, mitjà, elevat i especial. En fem servir un o un altre segons la superfície de l’habitatge i la potència que vulguem contractar a la companyia subministradora. A partir d’aquí, obtindrem el nombre de circuits de l’habitatge.

Grau d’electrificació

Superfície (m2) Potència

contractada (kW) Nombre de

circuits

Mínim Fins a 80 2,2 2

Mitjà Fins a 150 3,3 o 4,4 4

Elevat Fins a 200 5,5 ; 6,6 o 8,8 6

Especial - 11 o 13,8 10

El grau d’electrificació condiciona a l’hora de fer la instal·lació. Per exemple, en un habitatge de 80 m2 o menys podrem tenir l’electrificació mínima, la qual permetrà contractar 2,2 kW de potència. D’aquesta manera, podrem utilitzar l’enllumenat, la rentadora sense escalfador elèctric d’aigua, la nevera, la planxa, la ràdio, el televisor i petits aparells electrodomèstics amb una previsió total de demanda màxima de 3.000 W. Tot això es distribuirà en dues línies independents. Per tant, el quadre de comandament i protecció disposarà de dos PIA.

La contractació d’una determinada potència determina totes les característiques de la instal·lació: les intensitats de l’ICP, del diferencial i dels PIA, i les seccions dels conductors i dels tubs que els contenen.

Distribució en habitatges de fins a 80 m2

Tecnologia 2n ESO


27

CIRCUITS BÀSICS Els circuits més usuals dins de l’habitatge són interruptors que poden comandar una o diverses bombetes, endolls, un timbre i punts de llum commutat. Moltes vegades per representar instal·lacions elèctriques s’utilitzen uns esquemes anomenats unifilars perquè estan constituïts d’un sol fil. D’aquesta manera, es facilita la comprensió de les instal·lacions. Però a la pràctica els circuits són més complicats a causa de la gran quantitat de cables que poden passar per un mateix tub. Per exemple, imagina que l’habitació de la figura té un interruptor i una bombeta.

Esquema unifilar Esquema pràctic

Per fer la instal·lació representada a l’esquema pràctic anterior, només cal seguir l’esquema funcional:

Es connecta un cable entre la fase R i l’interruptor.

Es connecta un cable entre l’interruptor i la bombeta.

Es connecta un cable entre la bombeta i el neutre N. En un circuit o instal·lació el neutre és el que va a parar al receptor. Si arribés la fase, quan obríssim el circuit el receptor estaria a 220 V i entre la fase i el terra hi podria haver una descàrrega. Tot seguit tens els esquemes unifilars d’altres elements

Circuit en paral·lel

Esquema d’un timbre

Tecnologia 2n ESO


28

Esquema d’un endoll i un interruptor

Esquema d’un llum commutat

Exercicis 1. Dibuixa els fusibles i el comptador de casa teva o els de la figura dels

comptadors centralitzats. Indica tots els elements que hi figuren.

2. Un endoll sol tenir dos forats i dos enclavaments metàl·lics que encaixen perfectament amb les clavilles. Per què?

3. Quins graus d’electrificació pot tenir un pis de 160 m2? Quines potències es poden contractar? Quants circuits hi pot haver?

4. En un habitatge de 80 m2 , de quant ha de ser l’ICP: 5, 7’5, 10 o 15 A?

Tecnologia 2n ESO


29

LA FACTURA DE LA LLUM

Tecnologia 2n ESO


30

ELECTRODOMÈSTICS DE CUINA POTÈNCIA MÉS

HABITUAL EN Watt

Batedora 150 - 200

Cafetera de filtre 220 - 500

Cafetera exprés 750

Campana extractora 130

Congelador 300

Ganivet elèctric 100

Espremedora 60

Fregidora 2000

Forn 2000

Rentaplats 3000

Liquadora 160

Forn de microones 600

Graella 2500

Sandvitxera 1000

Torradora 1100

Iogurtera 25

ALTRES APARELLS DOMÈSTICS I PERSONALS

Aire condicionat 5000

Aspiradora 1000

Carregador de piles 10

Disc compacte, mòbil, mp3 30

Dutxa (amb termo elèctric) 3000 – 6000

Rentadora 2500

Maquineta d’afaitar 16

Modelador de cabell 250 – 500

Ordinador personal 30

Planxa 1250

Assecador de cabell 1000 – 2500

Televisor 2500

Ventilador 75

Vídeo, DVD 110

EINES ELÈCTRIQUES I MECÀNIQUES

Barbacoa elèctrica 3000

Portes de garatge 100

Polidora 250

Serra 250

Trepant 150 – 500

APARELLS DE CALEFACCIÓ

Termo elèctric 1000

Ventilador amb aire calent 2000 – 3000

Convector 1000 - 2500

Tecnologia 2n ESO


31

COM ES GENERA?

Els generadors són els responsables de subministrar l'energia elèctrica als circuits. Els més usuals són les piles i les bateries. Però, a les instal·lacions elèctriques de casa, els generadors són les centrals elèctriques, que ens fan arribar l'energia a través de línies elèctriques, a l'extrem final es troben els terminals o borns de connexió, que es on nosaltres endollem els aparells.

Fent un símil amb un salt d’aigua podríem dir que la diferència d'altura entre dos punts provoca la circulació de l'aigua del de més altura al de menys altura. En electricitat, la circulació d'electrons és provocada per una diferència de potencial.

Perquè l'aigua recuperi l'altura perduda, cal utilitzar una bomba. En electricitat, per tal de mantenir la diferència de potencial, cal un generador.

PILES I ACUMULADORS Hi ha una sèrie d'aparells elèctrics d'ús domèstic i de poc consum que funcionen per mitja de piles seques: calculadores, ràdios, llanternes,etc. En el terreny industrial i de serveis hi ha muntatges elèctrics de més consum en què no es poden usar les piles seques a causa de la seva poca capacitat d'emmagatzemar energia. Això dona lloc a l'ús dels acumuladors, que tenen la possibilitat de recarregar-se i subministrar més energia. S'utilitzen en alarmes, llums d'emergència, arrancada de motors de cotxe. Les piles solen contenir materials i productes tòxics. Per tant, un cop utilitzades, cal no llençar-les a les escombraries, ja que anirien a parar a un abocador on aquestes substàncies es filtrarien en el terreny contaminant-lo seriosament. Per evitar això existeixen contenidors especials on dipositar les piles i bateries en desús, que després són recollides i portades a indústries encarregades de reciclar els materials.

Pila Bateria Generador en general

Qui va inventar les piles?

L’any 1800 Alessandro Volta va publicar els detalls de la primera bateria. Aquesta pila produïa electricitat a partir de la reacció química entre determinades solucions i elèctrodes de metall. La pila que va idear Volta consistia en discs de cinc i plata o coure separats per un tros de tela amarada en un àcid dèbil o en una solució salina. L’electricitat fluïa per un cable que unia el disc superior amb l’inferior.

Tecnologia 2n ESO


32

Altres científics van millorar el disseny amb altres materials. Per exemple la pila de Daniell que va ser la primera font fiable d’electricitat. Produïa un voltatge estable durant un temps determinat. La pila tenia un elèctrode de coure, submergit en una solució de sulfat de coure, i un elèctrode de cinc en àcid sulfúric. Els líquids estaven separats per un recipient porós.

Podem fabricar la nostra pròpia pila amb materials corrents? Com?

INFORME

Explica el procés que ha seguit el mestre?

Explica que ha succeït i perquè

Fes un esquema del muntatge.

Informació piles: http://www.edu365.cat/aulanet/comfuncionen/data/batt0m.htm

http://www.edu365.cat/aulanet/comfuncionen/data/batt0m.htm

Tecnologia 2n ESO


33

EN QUÈ ES TRANSFORMA?

THOMAS ALVA EDISON Durant el segle XIX, desprès de la revolució industrial, les ciutats del món occidental van començar a créixer en població i en riquesa. Quan es feia fosc, les cases i els carrers s’il·luminaven, i tot s’omplia de llum. Però era una llum que s’obtenia amb una dèbil flama de gas, que no il·luminava prou i que a més sempre existia el perill que es produís una fuita o un incendi. Era evident que es necessitava alguna cosa millor per fer llum a les nits. Més d’un s’imaginava que la solució es podia trobar en l’electricitat, era sabut que si es feia passar corrent elèctric per uns cables metàl·lics, aquests s’escalfaven. Seria possible escalfar-los fins que s’arribés a la incandescència i poder-los usar per fer llum? Durant els primers 75 anys del segle XIX, més de 30 inventors van provar-ho, però tots van fracassar. L’any 1878 Thomas Alva Edison, va anunciar que ho intentaria. La noticia es va propagar ràpidament i les accions del gas d’enllumenat van baixar a les borses de Nova York i Londres. La credibilitat d’Edison era molt alta ja que acabava de fer parlar a una màquina, feia relativament poc que havia inventat el fonògraf. 10 anys abans, Edison havia patentat el seu primer invent –un dispositiu per a registrar mecànicament els vots del Congrés-, creia que així s’abreujarien els tràmits legislatius. Un dels diputats li va dir, que des del congrés no hi havia cap desig d’accelerar els tràmits i que les votacions lentes eren una necessitat política. A partir de llavors Edison va decidir no inventar res sense estar segur que es necessitava. Al 1876 va muntar un laboratori a Menlo Park, New Jersey, que no era res més que una fàbrica d’invents. Tenia previst treure un invent cada deu dies. Per això es va envoltar de col·laboradors, ajudants, mecànics,... que l’ajudaven en la seva empresa de invents per encàrrec. Abans de morir va patentar més de mil invents. Els invents més coneguts van ser el millorament del telèfon que el va convertir en un aparell realment útil, el fonògraf, i altres que com a tals no van ser tan importants però que van obrir camí, facilitant més endavant la invenció del cinematògraf, o en el camp de l’electrònica. Per tot això, no es estrany que a l’anunciar que inventaria un llum elèctric, tothom el va creure. Però li va costar més del que s’esperava, i desprès de molts i molts experiments va trobar el que buscava, un filament que es tornés incandescent amb el pas dels electrons, i no era cap metall, sinó un simple fil de cotó carbonitzat; era un fi filament de carboni. El 21 d’octubre de 1879, Edison va muntar un d’aquests filaments en una bombeta, la va connectar i va il·luminar durant 40 hores seguides sense interrupció. Per cap d’any, el carrer principal de Menlo Park es va il·luminar elèctricament com a demostració pública. Periodistes de tot el món van acudir-hi per fer ressò de l’esdeveniment.

Tecnologia 2n ESO


34

Edison va ser un home pràctic que volia transformar descobriments teòrics en aparells pràctics. Però no són els seus invents el que hem d’agrair a Edison, si no la seva manera de fer i de treballar. Abans d’ell, la gent creia que els invents eren cops de sort. Edison va demostrar que un invent no era qüestió de fortuna o de ments extraordinàries. Segons ell, el geni es un 1% d’inspiració i 99% de treball intel·lectual. Inventar exigia treballar dur i pensar persistentment. És així com la gent es va anar habituant a que els invents i els perfeccionaments cada dia fossin més freqüents. I avui dia ja estem avesats aquest progrés material, imparable, progressiu i inevitable.

ELS RECEPTORS

Per exemple: un motor elèctric transforma l'energia elèctrica en energia mecànica que s'obté amb la rotació del seu eix. Els receptors constitueixen la resistència més elevada dins un circuit. Hem de tenir en compte, que a l'hora de connectar un receptor a un generador, la tensió del generador, s'ha de correspondre amb la que el receptor pot suportar. Així, una bombeta de 12V ha d'anar connectada a una pila o bateria de 12V. Si es connecta a una tensió superior es pot malmetre, i si és inferior no farà prou llum.

ELS RECEPTORS MÉS USUALS

- LÀMPADES D’INCANDESCÈNCIA Informació bombeta: http://www.edu365.cat/aulanet/comfuncionen/data/lite0m.htm

Els aparells receptors són

Les làmpades d'incandescència o bombetes

Tecnologia 2n ESO


35

Làmpada

Timbre

Brunzidor

Motor

- LÀMPADES FLUORESCENTS

Tecnologia 2n ESO


36

Les làmpades fluorescents per funcionar necessiten:

- La reactància: limita el corrent i crea un pic de tensió necessari per poder encendre el llum

- L’encebador: està tancat quan el tub està apagat, permet el pas del corrent pels elèctrodes, de manera que aquests es caldegen i permeten emetre electrons i encendre el tub.

Els tubs fluorescents són de vidre revestits per una capa interior amb una substància que conté fòsfor. A l’interior del tub hi ha un gas inert (que no reacciona ni intervé) i vapor de mercuri. Als extrems del tub hi ha els elèctrodes (filaments de tungstè). Aquests elèctrodes al rebre l’energia de l’encebador es caldegen i emeten electrons. Els electrons viatgen per dins del tub i en xocar contra un àtom de mercuri desprenen energia que es captada pels àtoms de fòsfor que desprenen un fotó de llum visible. Una diferència notable entre aquests dos sistemes d'enllumenat és el rendiment. Les bombetes requereixen un consum elèctric elevat per la quantitat de llum emesa. Aproximadament un 90% de l'energia consumida es transforma en energia calorífica. Les làmpades de baix consum que dissipen només el 20% de l'energia en forma de calor. Es a dir, tenen un rendiment molt més elevat.

- LÀMPADES HALOGENES Existeixen altres tipus de làmpades com poden ser les halògenes (que substitueixen el vidre d’una làmpada d’incandescència per quars que suporta millor l’escalfor cosa que permet làmpades de menor tamany i amb una vida útil superior), les de vapor de mercuri o les de vapor de sodi.

- LAMPADES COMPACTES FLUORESCENTS La làmpada compacta fluorescent és una versió de menor tamany d’un tub fluorescent, s’ha millorat el rendiment gràcies a la substitució dels encebadors tradicionals per uns de tipus electrònic.

- ELS MOTORS

Els motors elèctrics tenen una gran varietat d'aplicacions. La seva funció és generar moviment a partir de l'electricitat. Ens els trobem a casa en molts electrodomèstics: batedores, màquines d'afaitar, aspiradores, etc. I també en la industria per moure una nombrosa quantitat de màquines

ANALISI D’UNA LÀMPADA

Tecnologia 2n ESO


37

Tecnologia 2n ESO


38

ANALISI D’OBJECTES

Fitxa tècnica Nom de l’objecte: Productor: (Fabricant)

Característiques externes Descripció de la forma: Color:

Característiques d’ús

Ergonomia: Funció i utilitat: Funcionament i facilitat d’ús: Parts constitutives: Risc i precaucions:

Característiques de fabricació

Tècniques utilitzades en la fabricació: Procés de fabricació:

Característiques tècniques

Materials: Energia: Consum:

Costos econòmics i ambientals

Cost: Toxicitat: Reciclatge de materials:

Entorn social

Història i procedència: Evolució:

Exercicis

1. Utilitzant la simbologia adient, dibuixa els esquemes de dos circuits, un amb un generador que alimenti un motor, i un altre amb una bateria que alimenti un brunzidor.

2. Quina nevera refredarà més ràpidament una mateixa quantitat d'aliments: una de 240 watts o una de 360 watts? Raona la teva resposta.

Tecnologia 2n ESO


39

3. Si tenim una bombeta de 220V/40W i una de 220V/100W, quina de les dues farà més llum? Raona la teva resposta.

4. A la placa de característiques d'un forn elèctric, s'hi llegeix: 220V/12A. Calcula la seva potència en watts i en kilowatts.

5. Calcula la intensitat en amperes que circularan per una estufa de 3.600 watts connectada a 220 volts.

6. Calcula el rendiment d'un circuit en el qual el generador subministra 1500W i el receptor en consumeix 1250W

7. Dibuixa l'esquema d'un circuit protegit amb un fusible on a través d'una bateria s'alimenti un motor elèctric.

Tecnologia 2n ESO


40

COM DISSENYEM ELS NOSTRES CIRCUITS?

LES TAULES DE LA VERITAT

Les taules de la 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 representen 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 l'esquema i la taula de la veritat següent:

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

Com a exemple realitzarem la taula de la veritat a partir del circuit representat en l'esquema següent: c) Assignarem una lletra a cada aparell de comandament i una altra a cada receptor.

Col·locarem les lletres que representin els aparells de comandament 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.

d) 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.

Exercicis

Tecnologia 2n ESO


41

1.- Realitza la taula de la veritat dels esquemes següents.

2.- Realitza la taula de la veritat dels següents esquemes

Tecnologia 2n ESO


42

Exercicis 3.- Has de fer funcionar un aparell a 6 Volts de tensió i disposes de piles d'1,5V. Explica com ho pots solucionar. 4.- Has de connectar dues làmpades de 110 volts i la tensió de la qual disposes és de 220. Com ho pots fer 5.- Es volen connectar 36 bombetes de 6 volts per il·luminar un arbre de Nadal. Quina és la tensió necessària per connectar-les en sèrie? I en derivació?

Tecnologia 2n ESO


43

6.-Com estan connectades les dues bombetes d'aquestes figures?

7.- Dissenya i descriu un circuit per poder accionar des de tres habitacions diferents un brunzidor situat a la cuina. 8.- Dissenya un circuit a través del qual puguis encendre i apagar dues bombetes de 110 volts des de dos llocs indistintament, tenint en compte que disposes d'una tensió de 220 volts. 9.- Explica la forma de connexió dels elements que es relacionen en l'esquema següent:

1 i 4 2, 3 i 4 5, 6 i 7 4 i 6 7 i 4 9 i 8

Tecnologia 2n ESO


44

10.- D'acord amb les situacions que tot seguit et presento, quina forma de connexió triaries per a aquests aparells, en sèrie, paral·lel o mixta?

Connexió d'una làmpada de sobretaula a la instal·lació

Connexió d'una pila a una bombeta

Connexió de tres bombetes de 12V per poder-los connectar a 36V.

Connexió d'una rentadora a la instal·lació elèctrica.

11.- Dibuixa l'esquema d'un circuit mitjançant el qual es pugui accionar un brunzidor des de quatre llocs diferents. 12.- Dibuixa l'esquema d'un circuit que permeti accionar des d'un punt tres bombetes de 12V simultàniament partint d'una tensió d'alimentació també de 12 volts. 13.- Dissenya un circuit que et permeti accionar tres bombetes de 12V i 15W simultàniament per mitjà d'un interruptor, tenint en compte que la tensió d'alimentació de la qual disposes és de 24V. 14.- Disposes de dues bombetes de 9 volts i d'un interruptor i quatre piles de 4,5 volts. Dibuixa l'esquema d'un circuit en què les bombetes quedin connectades simultàniament en accionar l'interruptor i funcionin a la tensió que els correspon.

Tecnologia 2n ESO


45

Taller

Tecnologia 2n ESO


46

INFORME

1. Materials utilitzats. Explicar la funció dels materials. 2. Eines utilitzades. 3. Procediment seguit.

Explicació per punts del procés que s’ha seguit per realitzar l’activitat. Si s’han fet càlculs cal especificar-los

4. Risc i precaucions que s’han pres o que s’han de prendre. 5. Dibuix

Tecnologia 2n ESO


47

COM ES REPARA UN ENDOLL? Aquesta pràctica consisteix en tres parts.

1. Primer heu de desmuntar un endoll per connectar-lo a un cable. 2. Heu de connectar dos cables amb una regleta de connexió. 3. Al final, un cop el mestre ho ha valorat, s’ha de tornar a desmuntar.

Per evitar accidents i curtcircuits heu de procurar que de les connexions no en surtin fils de coure. Heu de pelar els cables tan arran com pugueu.

Realitzeu l’informe de la pràctica

Tecnologia 2n ESO


48

Tecnologia 2n ESO


49

COM PODEM CONNECTAR ELS DIFERENTS ELEMENTS? Realitza els següents muntatges:

a) Circuit sèrie b) Circuit paral·lel

Es poden construir interruptors i commutadors a partir de materials molt diversos. Fixa’t bé en aquestes figures: Qüestions:

1. Observa els dos circuits que has muntat. Quines bombetes llueixen més? Explica el perquè.

2. Que passaria si una de les bombetes es fongués? 3. Pensa diferents aplicacions per a circuits en sèrie i en paral·lel.

Realitzeu l’informe de la pràctica. A l’informe has d’incloure les respostes a les qüestions 1, 2 i 3 plantejades anteriorment.

Tecnologia 2n ESO


50

Tecnologia 2n ESO


51

COM ES PODEN MESURAR LES MAGNITUDS? Els professionals de l’electricitat i de l’electrònica utilitzen uns aparells anomenats multímetres per mesurar les diferents magnituds del corrent elèctric. Ara vosaltres utilitzareu un multímetre per a realitzar les mesures corresponents als circuits que vareu muntar en la pràctica anterior. Heu de seguir les instruccions que us anirà indicant el mestre per tal de mesurar la tensió i la intensitat de cada una de les bombetes i de la pila. Els multímetres són aparells de precisió i per això cal anar amb compte quan els utilitzem, ja que si no en tenim cura es poden malmetre i deixar de funcionar correctament. Abans de començar us recomanem que seguiu un ordre i que marqueu cada una de les bombetes dels circuits. Primer de tot, heu de tenir en compte que la tensió sempre s’ha de mesurar en paral·lel i la intensitat sèrie. Ompliu la taula amb els valors de les tensions i les intensitats mesurades.

a) Feu un esquema de circuit en sèrie i circuit en paral·lel b) Observant la taula, quina relació hi ha entre les tensions de les bombetes i

la tensió de la pila. I quina relació hi ha entre les intensitats de les bombetes i la intensitat de la pila.

c) A partir de la llei d’Ohm, calcula la resistència de cada una de les bombetes i de les piles

Circuit en sèrie

Tensió Intensitat Resistència

Bombeta 1

Bombeta 2

Bombeta 3

Pila

Conclusions:

Esquema circuit en sèrie

Tecnologia 2n ESO


52

Formules: Paral·lel


Bombeta 1

Bombeta 2

Bombeta 3

Pila

Conclusions: Formules: QUE PASSA SI CONNECTEM LES PILES EN SÈRIE O EN PARAL·LEL?

Esquema circuit en paral·lel

Tecnologia 2n ESO


53

Si connectem dues piles en paral·lel, quina serà la tensió resultant? I si les connectem en paral·lel? Mesura la tensió de dues piles per separat. Connecta-les en sèrie i mesura la seva tensió Ara connecta-les en paral·lel i mesura’n la tensió. A partir del que has observat redacta unes conclusions Exercici

a) Feu un esquema de circuit en sèrie i circuit en paral·lel b) Posa les unitats de tensió i intensitat a les caselles corresponents c) A partir de les conclusions que vareu extreure la setmana passada

completeu les taules següents omplint les caselles de tensió i intensitat de la pila.

d) Calcula la resistència de cada una de les bombetes i de les piles e) Segueixen alguna relació les resistències de les bombetes i la de la pila?

Quina? f) Troba una formula per calcular la resistència de la pila a partir de les

resistències de les bombetes.

Tecnologia 2n ESO


54

Circuit en sèrie


Bombeta 1 1,5 2,25

Bombeta 2 1,5 2,25

Bombeta 3 1,5 2,25

Pila

Formula: Paral·lel


Bombeta 1 4,5 0,9

Bombeta 2 4,5 0,9

Bombeta 3 4,5 0,9

Pila

Formula:

Esquema circuit en sèrie

Esquema circuit en paral·lel

Tecnologia 2n ESO


55

COM ES GOVERNA UN CIRCUIT?

Els aparells de comandament

Els aparells de comandament són elements presents en qualsevol circuit o instal·lació i serveixen per poder-los governar. Actualment hi ha infinitat de models en el mercat. La diferència d'aspecte, accionament i posicions només té importància per l'estètica del circuit on va el comandament. Sempre hi ha una posició d'inici o repòs (0) amb un clic canvies la posició i acciones (1) el comandament . Ara treballareu en grup i observareu 4 circuits muntats en un panell. Per a cada un d’ells haureu de fixar-vos en els següents punts: Quantes entrades i quantes sortides de cada un d’ells? Quantes posicions? Com funcionen? Ompliu les taules amb les vostres observacions. CIRCUIT 1

Nom del comandament

Nº entrades Nº Sortides Esquema

Posicions

Funcionament

Tecnologia 2n ESO


56

CIRCUIT 2

Nom del comandament


Posicions

Funcionament

CIRCUIT 3

Nom del comandament


Posicions

Funcionament

Tecnologia 2n ESO


57

CIRCUIT 4

Nom del comandament


Posicions

Funcionament

Altres commutadors

El commutador de creuament

Aquest commutador té dues entrades i dues sortides. Per tant disposa de 4 borns de connexió.

En la primera posició 0 (esquerra) posa en contacte l'entrada 1 amb la sortida 1 i l'entrada 2 amb la sortida 2. En la segona posició 1 (dreta) posa en contacte l'entrada 1 amb la sortida 2 i l'entrada 2 amb la sortida 1, és a dir, s'encreuen les entrades i les sortides.

Tecnologia 2n ESO


58

Els selectors

Els selectors 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.

Exercicis

1.- Fes una breu llista de diferents circuits que coneguis en els quals intervinguin interruptors, polsadors NO i polsadors NT. Indica la funció de cada circuit. 2.- Quan obres la porta de la nevera o del cotxe, s’encén el llum de l'interior. Podries descriure quin aparell de comandament executa aquesta funció? Dibuixa l'esquema del circuit corresponent. 3.- Anomena quatre aparells que portin un selector i explica la funció que hi realitza 4.- Dissenya un circuit que et permeti encendre un llum vermell i que en accionar un comandament, s'apagui i, simultàniament, se n'encengui un de verd. Tingues en compte que en un moment determinat s'ha de poder desconnectar tot.

Tecnologia 2n ESO


59

COM ES POT ENCENDRE I APAGAR UNA BOMBETA DES DE DOS LLOCS DIFERENTS? Combinant dos commutadors es pot aconseguir encendre i apagar una bombeta des de dos llocs diferents. Així, en entrar a la teva habitació encens el llum des de l'entrada i l'apagues des de la tauleta de nit. Construeix un circuit com el següent i observa que succeeix. En acabar has de realitzar un informe com el del model i hi has d’incloure les teves conclusions. Per ampliar: Com es pot fer per encendre i apagar una bombeta des de tres llocs diferents?

Tecnologia 2n ESO


60

Tecnologia 2n ESO


61

COM FUNCIONA UN COMMUTADOR DE CREUAMENT? Aquest commutador l’acoblem a un motor i observem que succeeix. Has de realitzar un informe amb les observacions i explicant el perquè.

Tecnologia 2n ESO


62

Tecnologia 2n ESO


63

PROJECTE FINAL:

MUNTATGE DELS CIRCUITS D’UN HABITATGE 1r circuit 2n circuit 3r circuit

introducció a l'electricitat

Documents