2.circuits elèctrics.tecnosahuquillo.weebly.com/uploads/2/6/3/1/26313636/circuits_prof… ·...

20
2.Circuits elèctrics. 1 1. Introducció 2. Partícules atòmiques 3. Ions 4. Interaccions entre càrregues elèctriques 5. Electricitat i corrent elèctric 6. Circuits elèctrics 8. Símbols, circuits i esquemes elèctrics 9. Esquema de connexions i esquema funcional 10. Magnituds dels circuits elèctrics 11. Connexió de receptors 12. Connexió de generadors

Upload: others

Post on 22-May-2020

4 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: 2.Circuits elèctrics.tecnosahuquillo.weebly.com/uploads/2/6/3/1/26313636/circuits_prof… · Introducció Com em vist al tema ... elèctrica pot ser positiva o negativa, es mesura

2.Circuits elèctrics.

1

1. Introducció

2. Partícules atòmiques

3. Ions

4. Interaccions entre càrregues

elèctriques

5. Electricitat i corrent elèctric

6. Circuits elèctrics

8. Símbols, circuits i esquemes elèctrics

9. Esquema de connexions i esquema funcional

10. Magnituds dels circuits elèctrics

11. Connexió de receptors

12. Connexió de generadors

Page 2: 2.Circuits elèctrics.tecnosahuquillo.weebly.com/uploads/2/6/3/1/26313636/circuits_prof… · Introducció Com em vist al tema ... elèctrica pot ser positiva o negativa, es mesura

2.Circuits elèctrics.

2

Partícula Massa Càrrega elèctrica

Protó 1,673·10-27 kg + 1,602·10-19 C

Neutró 1,675·10-27 kg 0 C

Electró 9,108·10-31 kg - 1,602·10-19 C

Àtom de carboni neutre: 6 protons i 6

electrons

Àtom de carboni amb càrrega

positiva: ha perdut un electró. 6

protons i 5 electrons

Àtom de carboni amb càrrega

negativa: ha guanyat un electró. 6

protons i 7 electrons

1. Introducció Com em vist al tema anterior la vertadera utilitat de l’energia elèctrica és la seua capacitat per a convertir-se

en altres formes d’energia mitjançant els receptors elèctrics. Ara bé, per a fer funcionar aquestos es necessari acoblar-los a un circuit elèctric, així que en aquest tema estudiarem com són i com funcionen els circuits elèctrics.

2. Partícules atòmiques La matèria està composta per àtoms. Així mateix els

àtoms estan compostos per altres partícules. Entre les moltes que formen els àtoms, les que ens interessen per a explicar els fenòmens elèctrics són els protons, els neutrons i els electrons. Aquestes s’organitzen per a formar els àtoms de la forma següent: els protons i els neutrons estan junts i formen el nucli i els electrons giren al voltant del nucli formant els orbitals.

Una característica fonamental d’aquestes partícules és que tenen càrrega elèctrica segons puguem veure al quadre següent:

Com es veu la càrrega

elèctrica pot ser positiva o negativa, es mesura en coulomb (C) i té el mateix valor absolut per al protó i per a l’electró. Com es pot veure la càrrega elèctrica d’aquestes dues partícules es baix, ja que es necessiten 1,6 trilions de

protons o electrons per a tenir un coulomb.

Es estat normal els àtoms són elèctricament neutres, és a dir tenen el mateix nombre de protons que d’electrons. Per a què un àtom quede carregat de forma negativa ha de guanyar un electró. Ara bé per a que un àtom quede carregat positivament no pot perdre un protó, sinó perdre un electró.

Page 3: 2.Circuits elèctrics.tecnosahuquillo.weebly.com/uploads/2/6/3/1/26313636/circuits_prof… · Introducció Com em vist al tema ... elèctrica pot ser positiva o negativa, es mesura

2.Circuits elèctrics.

3

Anió de liti (3): 3 protons i 4 electrons Catió de liti (3): 3 protons i 2 electrons

3. Ions Quan un àtom perd o guanya un electró, encara que continua sent el mateix element de la Taula Periòdica,

ara reben el nom d’ions. Així quan un àtom queda amb càrrega postiva s’anomena ió positiu o catió, i quan queda carregat negativament ió negatiu o anió.

4. Interaccions entre càrregues elèctriques La característica principal de les càrregues elèctriques són les interaccions que es produexien entre elles

quan s’acosten cossos carregats elècricament. Si acostem dos cossos carregats, bé positivament, bé negativament els dos apareixen forces que fan que els cossos se separen (forces de repulsió). Tanmateix si els dos cossos es carreguen un positivament i l’altre negativament, les forces resultants fan que les càrregues s’aproximen.

Aquestos fenòmens d’atracció i de repulsió són fonamentals en les reaccions químiques i per tant expliquen el que passa en les reaccions químiques on intervé l’electricitat com són els processos de càrrega i descàrrega en piles i acumuladors.

Les interaccions entre cossos carregats elèctricament fou estudiat per Charles Coulomb, i en honor a ell se li ha donat a la unitat de càrrega elèctrica del Sistema Internacional el nom de coulomb (C).

PENSA. Si entre càrregues elèctriques de signe contrari apareixen forces d’atracció, significa que un

protó i un electró s’atrauen, i per tant l’electró hauria de quedar-se apegat al protó i no quedar-se a certa distància. Per què creus que l’electró no es queda apegat al protó?

Dades:

- massa protó: - massa electró: - distància: 25 pm

Page 4: 2.Circuits elèctrics.tecnosahuquillo.weebly.com/uploads/2/6/3/1/26313636/circuits_prof… · Introducció Com em vist al tema ... elèctrica pot ser positiva o negativa, es mesura

2.Circuits elèctrics.

4

5. Electricitat i corrent elèctric Encara que el nostre objectiu és conèixer de quina forma puguem utilitzar l’electricitat, les màquines que la

transformen en altres formes d’energia i les màquines que la produeixen, si que és convenient donar-li una ullada a la teoria que explica l’existència i la transmissió de l’electricitat.

La teoria acceptada és la dels “electrons lliures”, i es basa en què els electrons de les capes més exteriors dels àtoms són atrets amb menys força pels protons del nucli (aquesta força varia de forma inversament proporcional amb el quadrat de la distància entre les càrregues). Si d’alguna forma puguem “arrancar” suficients electrons d’un nombre gran d’àtoms i “conduir-los” de forma ordenada tindrem un corrent elèctric. El més important és el fet que els electrons lliures són portadors d’una energia que és la que transformarem en calor, moviment, magnetisme, etc. Però la pregunta és: com puguem aconseguir arrancar-li a un àtom un electró?.

Com hem vist abans un electró deixarà el seu àtom quan la força centrífuga, deguda a la rotació de l’electró, siga superior a la força d’atracció electrostatica entre el protó i l’electró. Per tant el que hem de fer és augmentar la velocitat de rotació d’aquest, i açò es por fer proporcionant-li energia a l’àtom i per tant a l’electró. Doncs bé, segons el procediment utilitzat per a proporcionar energia a l’àtom tindrem les diferents màquines que produexien electricitat o generadors.

Com exemple tenim els generadors fotovoltaics, en aquestos l’energia de la llum, en forma de fotons, fa augmentar l’energia dels electrons del silici monocristal·lí (material utilitzat per a fabricar les cèl·lules solars) i així generar electrons lliures per a convertir-los en corrent elèctric.

PENSA. Quan accionem un interruptor d’una bombeta observem que no hi ha retard apreciable entre el

moment d’accionar-lo i el moment que la bombeta fa llum, per tant cal preguntar-se, a quina velocitat es

desplacen els electrons?

Velocitat dels electrons en un cable.

En absència de camp elèctric els electrons es mouen en direccions aleatòries a través del conductor amb

una velocitat mitjana de 106 m/s (la velocitat de la llum són 38 m/s). Ara bé la velocitat neta dels electrons

serà nula, doncs cada electró es mou en una direcció diferent.

Si apliquem una diferència de potencial al conductor, creant un camp elèctric, la velocitat neta dels electrons

no serà nula, però si molt reduïda a causa del xoc dels electrons lliures amb els àtoms del material del qual

està fet el conductor. Aquestos electrons tardaran (encara que depén de la intensitat del corrent elèctric) una

mitjana de 8 hores en recòrrer 1 metre de conductor.

Segurament et preguntaràs: aleshores per què s’il·lumina una bombeta en el mateis instant que s’acciona

l’interruptor. Per a la resposta puguem recurrir al conegut com “símil elèctric”, en qual es compara el

comportament del corrent elèctric amb el comportament d’una conducció d’aigua. Així imagina’t qu el cable

és una mànega per a regar, i que els electrons són l’aigua. Si la manega està buida, l’aigua tardarà un

determinat temps en anar des de l’aixeta fins a l’altre extrem. Però la propera vegada que òbrigues l’aixeta, la

mànega estarà plena i no tardarà res en eixir aigua per la punta de la mànega. Doncs amb els electrons

passa el mateix, amb la diferència que el conductor sempre estarà ple d’electrons.

Page 5: 2.Circuits elèctrics.tecnosahuquillo.weebly.com/uploads/2/6/3/1/26313636/circuits_prof… · Introducció Com em vist al tema ... elèctrica pot ser positiva o negativa, es mesura

2.Circuits elèctrics.

5

Circuit tancat la bombeta fa llum

Circuit obert la bombeta no fa llum

6. Circuits elèctrics Puguem definir un circuit elèctric com un “cami tancat” perquè puguen circular els electrons. Hem

d’entendre cami tancat aquell que ix del generador i torna al generador.

Segons aquesta definició tenim que els circuits elèctrics poden estar en dos estats: circuit tancat és el que permet als electrons completar el circuit, és a dir eixir del generador i tornar al generador, o circuit obert que és aquell que en algun punt està desconnectat i per tant no permet que els electrons circulen.

7. Components dels circuits elèctrics Per a què un circuit siga funcional necessitem disposar d’una sèrie de components que ens permetran

convertir l’energia elèctrica en altres formes d’energia.

Generador. És el dispositiu que proporciona energia al circuit en forma de càrregues elèctriques. Els generadors poden ser:

Receptors. És el dispositiu que transforma l’energia elèctrica en altres formes d’energia, calor, moviment, llum etc. Els receptors poden ser:

Piles i acumuladors

Cèl·lules solars

Dinamos i alternadors

Estufa

Motors elèctrics

Bombetes

Page 6: 2.Circuits elèctrics.tecnosahuquillo.weebly.com/uploads/2/6/3/1/26313636/circuits_prof… · Introducció Com em vist al tema ... elèctrica pot ser positiva o negativa, es mesura

2.Circuits elèctrics.

6

Interruptor

Commutador

Polsador

Motor

Dispositius de regulació i control. Són els aparells que permeten controlar el funcionament del circuit. Poden ser:

Cables. Estableixen el camí per als electrons. Estan fabricats amb coure o alumini i poden portar o no recobriment aïllant. Poden ser:

8. Símbols, circuits i esquemes elèctrics Per a comprendre i muntar els circuits elèctrics es imprescindible fer una representació gràfica del mateix.

Ara bé, si cada vegada que dibuixem un circuit hem de fer una representació realista dels components, la tasca de dibuix seria laboriosa i complicada. Per solucionar-ho es va adoptar la representació simbòlica dels circuits, en la qual cada component queda identificat per un símbol fàcil de recordar i ràpid de dibuixar, així la representació de circuits, ara anomenats esquemes, és molt fàcil de fer. Hi ha símbols per a tots els components elèctrics però nosaltres sols estudiarem els més utilitzats.

Interruptor, commutadors i polsadors

Interruptors magnetotèrmics

Fusibles

Cables d’alta tensió

Cables multipolars

Cables de baixa tensió

Page 7: 2.Circuits elèctrics.tecnosahuquillo.weebly.com/uploads/2/6/3/1/26313636/circuits_prof… · Introducció Com em vist al tema ... elèctrica pot ser positiva o negativa, es mesura

2.Circuits elèctrics.

7

Generador

Bombeta

Resistor

Brunzidor

Circuit de connexions

Esquema

Una vegada coneguts els símbols elèctrics més importants s’utilitzen per a representar els circuits en compte de fer la representació realista dels circuits.

En el circuit de connexions es dibuixen els components en un posició relativa a la real i els cables es dibuixen amb línies corbes que van de terminal a terminal dels components.

No es poden fer connexions en mitat d’un cable.

En l’esquema els components es representen mitjançant símbols i els cables són línies rectes, bé verticals bé horitzontals.

Als esquemes si es poden fer connexions en mig d’un cable.

Page 8: 2.Circuits elèctrics.tecnosahuquillo.weebly.com/uploads/2/6/3/1/26313636/circuits_prof… · Introducció Com em vist al tema ... elèctrica pot ser positiva o negativa, es mesura

2.Circuits elèctrics.

8

Esquema de connexions

Esquema funcional

9. Esquema de connexions i esquema funcional Hi ha dues formes bàsiques de dibuixar els esquemes, el de connexions i el funcional. Al primer els

components es dibuixen en la posició relativa real que ocupen i després es col·loquen els cables. Tanmateix quan l’esquema es complica, a causa del gran nombre de components, es més convenient recurrir als esquemes funcionals, en aquestos els components es dibuixen sobre línies verticals (que seran els cables) d’aquesta forma es poden evitar molts creuaments de cables que compliquen la comprensió de l’esquema. Una línia horitzontal superior representa al cable d’alimentació i una línia horitzontal inferior el cable de retornEn aquestos esquemes el és més important és comprendre com funciona el circuit per a poder muntar-lo en la realitat. Una qüestió fonamental en els esquemes funcionals és la identificació dels cables.

La diferència es pot observar en els esquemes següents que representen la instal·lació elèctrica d’un automòbil

Exemple 1: Disposem d’una premsa accionada per un motor elèctric, que com element de seguretat disposa de dos polsadors per accionar-lo, així com cada polsador està col·locat a un costat de la màquina s’ha d’accionar amb una mà diferent i per tant la premsa no pot atrapar les mans del treballador. Com dispositius avisadors disposa d’una bombeta intermitent i un brunzidor. Dibuixa l’esquema de connexions i l’esquema funcional.

Page 9: 2.Circuits elèctrics.tecnosahuquillo.weebly.com/uploads/2/6/3/1/26313636/circuits_prof… · Introducció Com em vist al tema ... elèctrica pot ser positiva o negativa, es mesura

2.Circuits elèctrics.

9

Esquema de connexions

Esquema funcional

Esquema de representa l’enunciat.

10. Magnituds dels circuits elèctrics En el funcionament dels circuits elèctrics intervenen quatre magnituds fonamentals, la tensió, la intensitat

del corrent elèctric, la resistència elèctrica i la potència. La relació entre les tres primeres fou descoberta per George Simon Ohm en 1821 i es coneix com llei d’Ohm i s’utilitza per realitzar càlculs sobre els circuits elèctrics.

Tensió, voltatge o diferència de potencial (ddp). La podriem definir com la “força” que impulsa als electrons a circular pel circuit.

La tensió sempre es mesura entre dos punts del circuit i indica la diferència de càrregues elèctriques (diferència de potencial) entre eixos dos punts, per això sempre parlarem de si hi ha o no hi ha tensió entre dos punts.

El voltatge o tensió es representa per U, es mesura en volt (V) i l’aparell que la mesura s’anomena voltímetre.

El valor de la tensió indica la quantitat de càrrega elèctrica (d’electrons) que podrà circular pel circuit i com a valors de referència puguem indicar:

Tensions de piles i acumuladors: 1,5 V a 9 V Circuits de baixa tensió: 12 V o 24 V Tensions domèstiques o industrials: 230 V o 400 V Tensió per al transport d’electricitat (línies d’alta tensió): 20 kV a 400 kV

Page 10: 2.Circuits elèctrics.tecnosahuquillo.weebly.com/uploads/2/6/3/1/26313636/circuits_prof… · Introducció Com em vist al tema ... elèctrica pot ser positiva o negativa, es mesura

2.Circuits elèctrics.

10

Intensitat del corrent elèctric. Es defineix com la quantitat de càrrega elèctrica que travessa un punt d’un conductor en un segon.

La intensitat que circula entre dos punts està en relació directa amb la tensió existent entre eixos dos punts.

La intensitat es representa per I, es mesura en ampere (A) i l’aparell que la mesura s’anomena amperímetre.

Alguns valors de referència d’intensitats poden ser:

Bombeta: 0,26 A Ordinador: 1 A Estufa: 5 A Placa de cocció: 30 A Locomotora elèctrica: 250 A Electrolisi de l’alumini: 10 000 A

Com hem vist al tema anterior la circulació de la intensitat per un cable provoca en aquest un augment de la temperatura per efecte Joule. Aquest augment depén de forma directa de la intensitat que circula i de la resistència que presenta el cable. Per a evitar que el cable s’escalfe de forma perillosa s’estableixen unes intensitats màximes per mm2 de secció. Aquest valor no es fixe i depén de les condicions de funcionament dels cables. Per a les instal·lacions domèstiques puguem considerar un corrent de 5 a 8 A/mm2 , aquesta dada ens aprofita per a poder calcular la secció (i per tant el diàmetre) que ha de tenir un cable per a poder suportar el pas d’una intensitat determinada.

Llei d’Ohm i resistència elèctrica. George Simon Ohm al 1821 en el transcurs dels seus treballs sobre l’electricitat va trobar que entre els valors de la tensió i la intensitat en un circuit hi havia una relació constant que ell va anomenar resistència elèctrica. Per això a aquesta relació se la coneix com llei d’Ohm.

Ohm va muntar el circuit de la figura i va anar anotant en una columna els valors de la tensió proporcionats per la pila de tensió variable i en una altra columna els valors de la intensitat. Dels valors d’aquesta graella va trobar que si dividia cada tensió entre el corresponent valor de la intensitat sempres donava el mateix valor.

Si a k li donem el nom de resistència elèctrica tenim,

,

aquesta equació també pot presentar-se d’altres dues formes,

, o

.

La resistència elècrica és mesura en ohm i el símbol de la unitat és

Page 11: 2.Circuits elèctrics.tecnosahuquillo.weebly.com/uploads/2/6/3/1/26313636/circuits_prof… · Introducció Com em vist al tema ... elèctrica pot ser positiva o negativa, es mesura

2.Circuits elèctrics.

11

Exemple 2: En els circuits següents calcula en cada cas el corrent que circula.

Per resoldre els problemes d’electricitat s’ha de seguir un procediment molt concret i definit que inclou els passos següents:

1. Dibuixar l’esquema del circuit de descriu l’enunciat col·locant totes les dades incluides les intensitats.

2. Escriure totes les dades, tant les conegudes com les que hi ha que calcular.. 3. Col·locar l’equació que anem a utilitzar i aïllar la incògnita. 4. Substituir les dades pels valors corresponents, aquestes han d’anar seguides per la seua unitat. 5. Efectuar el càlcul i donar la solució

a)

b)

b)

c)

Dades:

U=5 V

R=5 W

I=?

Dades:

U=5 V

R=0 W

I=?

Dades:

U=5 V

R= W

I=?

Page 12: 2.Circuits elèctrics.tecnosahuquillo.weebly.com/uploads/2/6/3/1/26313636/circuits_prof… · Introducció Com em vist al tema ... elèctrica pot ser positiva o negativa, es mesura

2.Circuits elèctrics.

12

RESISTIVITAT D’ALGUNES SUBSTÀNCIES

(·m)

Alumini………………..2,63·10-8

Carbó…………………3500·10-8

Coure………………....1,72·10-8

Ferro…………………...…10·10-8

Llautó…………………..….7·10-8

Mercuri………………….94·10-8

Plata……………………...47·10-8

Wolframi…………….5,51·10-8

Ambre…………………....5·1014

Sofre………………………....1015

Quars…………………....75·1016

Ebonita………………..1013-1016

Fusta……………….…..108-1011

Mica…………….……..1011-1015

Vidre…………………..1010-1014

Resistència elèctrica. La resistència elèctrica també es pot definir com l’oposició que presenten els materials al pas del corrent elèctric. Aquesta oposició ve donada pels xocs que, els electrons que formen el corrent, tenen amb els àtoms que formen l’estructura dels diferents materials, per tant la propietat de la resistència elèctrica és intrínsica de cada material, i s’anomena resistivitat elèctrica, i en funció d’aquesta es poden classificar en:

Materials aïllants del corrent elèctric: Són aquells que no deixen passar el corrent elèctric. Són aïllants tots els materials no metal·lics, fusta, vidre, cartó, plàstic, ceràmics, etc.

Materials conductors del corrent elèctric: Són aquells que deixen passar el corrent elèctric. Són conductors tots els materials metàl·lics, or, coure, alumni, plom, llautó, plata, etc., tot i que entre aquestos hi ha de millors conductors i de pitjors.

Materials semiconductors: Aquells que són aïllants però que baix determinades condicions de llum, calor, magnetisme, etc. es tornen conductors. Tot el desenvolupament de l’electrònica moderna, cèl·lules solars, transistors, circuits integrats, microprocessadors, etc. tenen com a materials els semiconductors. Un exemple és el silici.

Una derivada de la resistivitat dels materials és la resistència que presenta un cable conductor. Als circuits en els quals treballarem considerarem que les cables no tenen resistència. Però en circuits extensos (emllumenat públic, de distribució, etc) si que és molt important la seua influència i s’ha de tenir en compte. Així si el càlcul de la secció del conductors no es fa de manera correcta, les caigudes de tensió poden ser tant grans que els aparells de la instal·lació no funcionen correctament.

Càlcul de la resistència d’un conductor. La resistència d’un conductor del material del qual està fet, de la seua longitud i de la secció transversal.

Així tenim,

R: resistència en

: resistivitat en ·m

l: longitud del conductor en m

S: secció transversal del conductor en m2

Exemple 3: Calcula la resistència que presenta un cable de 3 000 metres de llarg, que està fet de coure i que té un diàmetres de 1,78 mm

Dades: Atenció a les unitats

l= 3 000 m

=1,72·10-8 ·m

Page 13: 2.Circuits elèctrics.tecnosahuquillo.weebly.com/uploads/2/6/3/1/26313636/circuits_prof… · Introducció Com em vist al tema ... elèctrica pot ser positiva o negativa, es mesura

2.Circuits elèctrics.

13

d=1,78 mm

Energia i potència elèctrica. En electricitat es defineix com energia o treball elèctric pel desplaçament de càrregues elèctrics entre dos punts a diferent tensió.

ara bé, de la definició d’intensitat del corrent tenim,

substituint tenim,

;

com sabem l’energia es mesura en joule (J) però aquesta unitat és molt menuda per a mesurar l’energia elèctrica i per tant s’utilitza el quilovathora (kWh) i que equival,

Si calculem la relació entre l’energia posta en joc i el temps que la utilitzem obtenim la potència elèctrica,

La unitat per a mesurar la potència és el wat (W) i deu el seu nom a James Watt que va fer de la màquina de vapor un artefacte efectiu en el seu funcionament.

Alguns valors de referència de potències són:

5 600 kW

300 kW

0,55 kW (0,75 CV)

110 kW (150 CV)

2 a 7 kW

2 500 W

1 500 W

250 W

650 W

30 W

9 W

Page 14: 2.Circuits elèctrics.tecnosahuquillo.weebly.com/uploads/2/6/3/1/26313636/circuits_prof… · Introducció Com em vist al tema ... elèctrica pot ser positiva o negativa, es mesura

2.Circuits elèctrics.

14

Magnitut Símbol Nom i símbol unitat Aparell de mesura

Tensió U volt (V) voltímetre

Intensitat I ampere (A) amperímetre

Resistència R ohm () òhmetre

Energia E quilovathora (kWh) comptador d’energia

Potència P watt (W) vatímetre

Quadre resum de les magnituds i les seues unitats:

Exemple 4: Calcula quan costarà el funcionament al cap de dos mesos d’una torradora de pà que té una potència de 1 250 W, i que funciona 35 minuts al dia, si el preu de l’energia és de 12 c€/kWh.

Abans de començar a operar amb les dades és necessari que estiguen en les unitats

correctes i que aquestes siguen coherents.

Dades:

Potència=1 250 W=1,25 kW

Temps=35 minuts al dia (dos mesos),

Preu energia=12 c€=0,12 €/kWh

35 h=43,75 kWh

11. Connexió de receptors Quan hi ha que connectar més d’un receptor en un circuit elèctric hi ha, bàsicament tres formes diferents,

en sèrie, en paral·lel i una combinació de les dues anomenat circuit mixte.

Cada circuit presenta unes característiques diferents en quan al seu funcionament i característiques elèctriques

Page 15: 2.Circuits elèctrics.tecnosahuquillo.weebly.com/uploads/2/6/3/1/26313636/circuits_prof… · Introducció Com em vist al tema ... elèctrica pot ser positiva o negativa, es mesura

2.Circuits elèctrics.

15

11.1. Connexió en sèrie.

Aquest circuit presenta dues característiques bàsiques de funcionament:

a) Només hi ha un camí per al corrent el’ectric, per tant només hi ha una intensitat i és la mateixa que circula per tots els receptors.

b) La tensió del generador es reparteix entre tots els receptors del circuit, açò es coneix com “caiguda de tensió”.

Aplicant la llei d’Ohm tenim,

; ;

igualant i simplificant I, ens queda:

equació que ens permet calcular la resistència equivalent en un cirucuit sèrie.

Exemple 5: Tenim tres resistors de 10 ohms, 20 ohms i 30 ohms que estan connectats en sèrie a un generador de 24 volts. Calcula:

a) La resistència total o equivalent del circuit. b) La intensitat que recorre el circuit. c) La caiguda de tensió de cada resistor. d) La potència que dissipa cada resistor.

dades:

U=24 V

R1=10 W

R2=20 W

R3=30 W

a) RT=?

b) I=?

c) UR1=?; UR2=?; UR3=?

d) PR1=?; PR2=?; PR3=?

Page 16: 2.Circuits elèctrics.tecnosahuquillo.weebly.com/uploads/2/6/3/1/26313636/circuits_prof… · Introducció Com em vist al tema ... elèctrica pot ser positiva o negativa, es mesura

2.Circuits elèctrics.

16

11.2. Connexió en paral·lel.

Aquest circuit presenta les característiques següents:

a) Tots els receptors treballen a la mateixa tensió.

b) La suma de les intensitats que circulen per cada receptor és igual a la intensitat que proporciona el generador

Aplicant la llei d’Ohm tenim,

;

;

igualant

i simplificant U, ens queda:

equació que ens permet calcular la resistència equivalent en un cirucuit paral·lel.

Una altra forma de presentar-se aquesta equació és:

Exemple 6: Tenim tres resistors de 10 ohms, 20 ohms i 30 ohms que estan connectats en paral·lel a un generador de 24 volts. Calcula:

a) La resistència total o equivalent del circuit. b) La intensitat que recorre el circuit, i la que recorre cada resistor. c) La potència que dissipa cada resistor.

dades:

U=24 V

R1=10 W

R2=20 W

R3=30 W

Page 17: 2.Circuits elèctrics.tecnosahuquillo.weebly.com/uploads/2/6/3/1/26313636/circuits_prof… · Introducció Com em vist al tema ... elèctrica pot ser positiva o negativa, es mesura

2.Circuits elèctrics.

17

a) RT=?

b) I=?

+

c) PR1=?; PR2=?; PR3=?

11.3. Connexió mixta.

Aquest circuit té un funcionament mescla dels dos anteriors i per tant l’explicarem amb un exemple.

Exemple 7:

Dades:

U=24 V

R1=10 W

R2=20 W

R3=30 W

El procediment de càlcul és molt similar i inclou els passos següents:

a) Càlcul de la resistència equivalent. Tenim que R2 i R3 estan en paral·lel entre elles i en sèrie

amb R1, per tant,

b) Es calcula la intensitat total que subministra el generador,

Page 18: 2.Circuits elèctrics.tecnosahuquillo.weebly.com/uploads/2/6/3/1/26313636/circuits_prof… · Introducció Com em vist al tema ... elèctrica pot ser positiva o negativa, es mesura

2.Circuits elèctrics.

18

c) Es calcula les tensions de treball dels resistors,

és molt important determinar quines tensions parcials hi ha al circuit, així tenim que la

tensió del generador es reparteix entre R1 i el conjunt de R2 i R3.

puguem comprovar que: +

d) Ara es poden calcular les intensitats que recorren els resistors R2 i R3,

Puguem comprovar que:

e) Finalment es poden calcular les potències de cada resistor,

Puguem fer una comprovació final que es comprovar si la suma de les potències és igual a la

potència total,

Page 19: 2.Circuits elèctrics.tecnosahuquillo.weebly.com/uploads/2/6/3/1/26313636/circuits_prof… · Introducció Com em vist al tema ... elèctrica pot ser positiva o negativa, es mesura

2.Circuits elèctrics.

19

12. Connexió de generadors Les característiques que ens interessen per a connectar generadors són la tensió i la capacitat. Així quan

necessitem tensions diferents de les que ens poden proporcionar les piles o acumuladors puguem recurrir a connectar diverses piles entre si. Segons el tipus de connexions que fem obtenim dos muntatges bàsics.

15.1. Connexió en sèrie. Es connecta el pol positiu d’una pila al negatiu d’una altra, quedant lliures dos terminals, un positiu i un altre negatiu que seran als quals es connecta el circuit exterior.

Presenta les característiques següents:

La tensió final és la suma de les tensions de cada pila. Aquestes poden tenir tensions diferents.

La capacitat del muntatge és la de la pila amb menor capacitat

Exemple 8: Realitza les connexions necessàries per a connectar en sèrie tres piles de 2 V/1 200 mAh, 3,5 V/800 mAh i 7 V/500 mAh

dades:

U1=2 V; C1=1 200 mAh

U2=3,5 V; C2=800 mAh

U3=7 V; C3=500 mAh

15.2. Connexió en paral·lel. Es connecten tots els pols positius per una banda i tots els negatius per una altra.

Presenta les característiques següents:

Totes les piles han de tenir la mateixa tensió, per tant la tensió del muntatge serà la d’una pila.

La capacitat del muntatge és la suma de les capacitat de cada pila.

U=U1+U2

U1

U2

U=U1=U2

U2

U1

U=U1+U2+U3

Page 20: 2.Circuits elèctrics.tecnosahuquillo.weebly.com/uploads/2/6/3/1/26313636/circuits_prof… · Introducció Com em vist al tema ... elèctrica pot ser positiva o negativa, es mesura

2.Circuits elèctrics.

20

Exemple 9: Realitza les connexions necessàries per a connectar en paral·lel tres piles de 2 V/1 200 mAh, 2 V/800 mAh i 2 V/500 mAh

dades:

U1=2 V; C1=1 200 mAh

U2=2 V; C2=800 mAh

U3=2; C3=500 mAh

Exemple 10: Segons l’esquema determina les característiques finals del muntatge dels generadors.

dades:

Activitats finals:

Funcionament de circuits: I, II, III

Anàlisi de circuits: I, II, III, IV

Esquemes i circuits

Muntatge de circuits: I, II

Problemes d’electricitat: 0, 1, 2

Problemes de classe: 1, 2, 3

Connexió en sèrie

US=6 V+9 V+3V=18 V

CS=0,5 Ah< 2,5 Ah <50 Ah=0,5 Ah

Connexió en paral·lel

U=18 V+18 V=18 V

C=0,5 Ah+ 2,5 Ah=2,5 Ah