1. CIRCUITS ELCTRICS

• Esta presentacin se ha realizado por Virgilio Marco. Profesor de Apoyo alrea Prctica del IES Tiempos Modernosde Zaragoza.[email_address] www.iestiemposmodernos.com
• Traduit: Avell Cap

2. L'ENERGIA NDEX

L'energia elctrica.

3. Circuits i components elctrics. 4. Magnituds elctriques. 5. Mesura de magnituds elctriques. 6. Electromagnetisme. 7. Mquines elctriques. Dinamos i alternadors. 8. Motores elctrics. 9. L'ENERGIA ELCTRICA. Lamatriaest composta permolculesi aquestes pertoms.Elstoms , a la vegada, estan formats per unnucli i una escora . Elnucliconsta de partcules amb activitat elctrica neutra anomenadesneutronsi altres amb crrega elctrica positiva, anomenadesprotons . L'e scoras un espai al voltant del nucli en el que, en diferents capes o rbites, es mouen unes partcules amb crrega elctrica negativa, anomenadeselectrons. ndex L'energiaelctricas la que es produeix en determinades matries pelmoviment, des d'uns toms a altres, dels electrons situats en la capa ms externade l'escora. 10. CIRCUITS I COMPONENTES ELCTRICS I. Elscircuits elctricssn elstrajectes tancatsque recorren els electrons al desplaar-se per efecte de l'energia elctrica per aproduir altres formes de energia o treball . ndex Els circuits elctrics estan formats com mnim per ungenerador , que proporciona l'energia elctrica per a posar en moviment els electrons; unsconductorspels que se mouen aquests electrons; i unreceptoren el que sobt l'energia o el treball til Per a podercontrolar el pasdels electrons pel circuit se installen tambelements de maniobra i control . Els elements deseguretat prevenen dels possibles perillsde l'electricitat. 11. CIRCUITS I COMPONENTES ELCTRICS II. ndex Els elements de maniobra i control s'empren per a interrompre o dirigir el pas de corrent d'electrons, els ms habituals sn: Polsador . Mant tancat el circuit, permetent el pas dels electrons, mentre es mant espitjat. Interruptor . Mant obert o tancat el circuit, fins que tornem a actuar sobre ell. Commutador . Talla el pas del corrent elctric per un circuit a la vegada que el permet per altre.Clau de creuament o commutador de creuament . Creua el recorregut del corrent entre dos circuits, el del circuit un el mena al circuit dos i viceversa. Rel . s un interruptor, activatautomticamentmitjanant elcircuit de control , que obre o tanca variscircuits de treball . 12. CIRCUITS I COMPONENTES ELCTRICS III. ndex Hi ha vries formes de connectar els elements dels circuits elctrics: Circuit srie . Els elements se connecten de manera que el final dun s'uneix al principi del segent. En aquests circuits cada un dels elements est sotms a una tensi diferent i tots ells sn recorreguts per la mateixa intensitat de corrent. Si un dels elements se desconnecta tots els elements queden sense corrent. Circuits parallel . Els elements se connecten de manera que tots els principis s'uneixen en una connexi i els finals en altra, formant aix vries branques. En aquests circuits tots els elements estan sotms a la mateixa tensi i per cada un circula una intensitat de correntdiferent. Si un dels elements se desconnecta els dems segueixen rebent corrent. Circuits mixtos . En aquests circuits unes parts compleixen les condicions dels circuits srie i altres les dels circuits parallel. 13. MAGNITUDS ELCTRIQUES I. ndex Crrega elctrica . Els materials en situaci normal estan neutralitzats elctricament perqu tenen tants protons com electrons, per, en certes circumstancies, poden electritzar-se, s a dir, acumular ms crregues positives o negatives. s la quantitat d'electricitat (crregues elctriques positives o negatives) que se acumula en un cos electritzat. LaCrrega elctrica es mesura en Coulombs . Cada Coulomb equival a 6 250 000 000 000 000 000 electrons. Intensitat . s la quantitat de crrega elctrica que circula per un circuit en un segon. Laintensitat de corrent elctric s mesura en Ampers . 1 Amper s el corrent elctric resultant quan circula per un circuit un Coulomb cada segon. 14. MAGNITUDS ELCTRIQUES II. ndex Tensi . Es l'energia comunicada a cada una de les crregues elctriques que se mouen en un circuit elctric. Aquesta energia la comunica el generador. La Tensi elctrica tamb s'anomena voltatge i es mesura en volts . Un volt es la tensi necessria per a comunicar una energia dun Joule a cada una de les crregues que formen un Coulomb. Resistncia . Tots els materials, incls els millors conductores, ofereixen alguna dificultat al pas del corrent elctric. Quant major s la resistncia, menor s la intensitat de corrent.La resistncia d'un cos depn de la seva longitud, de la seva secci i del material del que estigui construt.La Resistncia elctrica es mesura en Ohms. 15. MAGNITUDS ELCTRIQUES III. ndex Llei de Ohm . Aquesta Llei estableix la relaci entre la Tensi, o voltatge, la intensitat de corrent i la Resistncia en un circuit elctric.El voltatge i la intensitat de corrent que circula sn directament proporcionals. La intensitat es inversament proporcional a la Resistncia. Las relacions entre V (voltatge), I (intensitat) i R (Resistncia) que la Llei de Ohm estableix se poden veure en el segent triangle. Per a comprovar la veracitat d'aquesta Llei s'utilitza un circuit com el de la segent figura 16. MAGNITUDS ELCTRIQUES IV. ndex Energia elctrica . LEnergia que podem obtenir a partir del corrent elctric depn de la intensitat, el voltatge i el temps queestigui circulant el corrent.es mesura en Joules. E = V x I x t Potncia elctrica . La Potncia es l'Energia que se produeix en cada unitat de temps. Per tant, sil'Energia elctrica s E = V x I x t, quan dividim aquesta expressi pel temps t, obtenim: P = V x I La Potncia elctrica es mesura en watts . Podem apreciar la Potncia elctrica consumida per un receptor elctric per la seva major o menor illuminaci, n de voltes, quantitat de calor produt, etc. 10 watts 5 watts 17. MESURA DE MAGNITUDS ELCTRIQUES I. ndex Mesura de la Tensi . La Tensi es mesura amb elvoltmetreque s un aparell amb una escala graduada, elvalor de lectura del qual se pot variar, i dos cables. Un dels cables s vermell i l'altre negre. El vermell es connecta al pol positiu de la Tensi que volem mesurar i el negre al negatiu. El voltmetrese colloca en parallelamb l'element la Tensi de la qual anem a mesurar. Per a mesurar tensions s'ha de tenir en compte: 1. Si el corrent que anem a mesurar s continua o alterna. Cada una requereix un voltmetre diferent. 2. Assabentar-nos de que la Tensi a mesurar no s major de la que pot mesurar l'aparell. Desprs, comenar a mesurar amb l'escala de major capacitat de lectura per a evitar que l'aparell treballi forat. 3. Connectar sempre les puntes dels cables de mesura en parallel amb l'element la Tensi de la qual desitgem mesurar. 18. MESURA DE MAGNITUDS ELCTRIQUES II. ndex Mesura de la intensitat . La intensitat es mesura amb l' ampermetreque s un aparell amb una escala graduada, el valor de lectura del qual es pot variar, i dos cables. Un dels cables es vermell i l'altre negre. El vermell se connecta al pol positiu del corrent que volem mesurar i el negre al negatiu. Lampermetrees colloca en srieamb l'element la intensitat de la qual anem a mesurar. Per a mesurar intensitats s'ha de tenir en compte: 1. Si el corrent que anem a mesurar s continua o alterna. Cada una requereix un ampermetre diferent. 2. Assabentar-nos de que la intensitat a mesurar no s major de la que pot mesurar l'aparell. Desprs, comenar a mesurar amb l'escala de major capacitat de lectura per a evitar que l'aparell treball i forat. 3. Connectar sempre les puntes dels cables de mesura en srie amb l'element la intensitat de la qual desitgem mesurar. No collocar mai les puntes d'ampermetre directament a els borns d'un endoll o a una pila o altre tipus de generador. 19. MESURA DE MAGNITUDS ELCTRIQUES III. ndex Mesura de la Resistncia . La Resistncia es mesura amb l ohmimetreque s un aparell amb una escala graduada, el valor de lectura del qual es pot variar, i dos cables. Lohmimetrese colloca en parallelamb l'element la resistncia de la qual anem a mesurar.Per a mesurar la resistnciad'un element ens assabentarem de que aquest elementestigui desconnectat del circuit,del contrari obtenim una mesura errnia i podrem malmetre l'aparell. Mesures amb el polmetre . La Tensi, la intensitat i la Resistncia se poden mesurar amb un polmetre que pot ser usat per a totes elles segons com se connecta. Per a usar-lo hi ha que seleccionar en l'aparell la funci que desitgem que compleixi i tenir en compte les precaucions que hem assenyalat per a realitzar cada una de les mesures. Voltmetre Ampermetre 20. ELECTROMAGNETISME I. ndex El magnetismes la propietat que presenten certs cossos en estat natural deatreure al ferro . Lespai en el que saprecien els efectes d'un imant s'anomenacamp magntic . Aquest camp presenta dos pols anomenats pol Nord i pol Sud. Els camps magntics tenen distintes formes i se representen amb unes lnies imaginries anomenadeslnies de fora . Electromagnetisme . Lascorrents elctriques creena la seva voltantcamps magntics . Elscamps magntics creen corrents elctriquesen els conductors que es mouen en el seu interior segons un fenomen anomenatinducci electromagntica . 21. ELECTROMAGNETISME II. ndex Las bobines,tamb anomenadessolenoides , consisteixen en un fil conductor enrotllat pel qual se fa circular una corrent elctric. En el interior de la bobina se troba lo que s'anomenanucli , que pot estar ocupat per un objecte construt amb material frric o simplement amb aire. Quan circula elcorrent elctric la bobina crea un camp magntic en el seu interior i al seu voltant.Electroimants . El camp magntic creat per les bobines saprofita en els electroimants, els quals noms tenen efectes magntics mentre sn travessats pel corrent elctric, per a snimants temporals .Els electroimants se apliquen en moltes ocasiones: timbres, rels, motores elctrics 22. MQUINES ELCTRIQUES. DINAMOS I ALTERNADORS I. ndex Corrent continu i corrent altern.L'electricitat que emprem pot circular enun sol sentit sempre , com succeeix amb la que produeixen les piles o les bateries, llavors s'anomenacorrent continu . Tamb pot circularcanviant constantment de sentit , com la dels endolls de les cases, llavors parlem decorrent altern . Lalternador .s una mquina que produeix corrent elctric alterna . Est format per una bobina que gira en el interior del camp magntic d'un imant.Cada mitja volta que dona la bobina el corrent elctric que es crea canvia de sentit . En els extrems de la bobina hi ha connectats uns anells anomenatsdelgues , les quals se troben en contacte amb lesescombretesque recullen l'electricitat i permeten que la bobina pugui girar lliurement. 23. MQUINES ELCTRIQUES. DINAMOS I ALTERNADORS II. ndex La dinamo .s una mquina que produeix corrent elctric continua . Com lalternador est formada per una bobina que gira en el interior del camp magntic d'un imant.El corrent que se produeix al girar la bobina se recull en uncollectoren el que se troben lesdelguesque ocupen lesdues meitatsi estanseparadesentre s. De aquest manerasevita que el corrent elctric creada canvi de sentiti tamb que senredin els cables. De les delgues el corrent passa a lesescombretes , les qualstoquen noms a una de les delguesi daqu a la resta del circuit. 24. MOTORS ELCTRICS I. ndex El motor elctricrep unaentradadenergia elctrica en laplaca de bornsi entrega unasortidade energiamecnicaenel eix . Se composade una part fixa i altra mbil formades por: L estator : partfixadel motor unida a la carcassa. En lestator normalment se situa l inductorquecrea el camp magnticque dona lloc a la fora que produeix el moviment. Linductor pot estar format per electroimants amb bobines o per imants naturals.Elrotor : partmbilque gira dins o voltant del estator. En el rotor, en general, se troba elindutformat per una o msbobines que girenper efecte de la fora magntica originada pl'inductor. A msdaquestes parts, el motorconsta de: elcollector,encarregat de portar corrent a les bobines, que en alguns casos est trencat en duesdelgues ; i lesescombretesque transmeten el corrent des de la font denergia elctrica exterior al collector. Aquestator. Inductor Rotor. Inducci Delgues 25. MOTORS ELCTRICS II. ndex El funcionamentd'un motor amb linductor format per un imant fix collocat en lestator i lindut format per una bobina collocada en el rotor seria com segueix: 1.Quan circula corrent per la bobina que forma el rotor es crea un camp magntic amb un pol N i un pol S. Aquests pols es repelleixen amb el pol N i el pol S de limant que forma el estator. La repulsi fa que el rotor comena a moure-se i inicia el gir. 2.Mentre gira el rotor les escombretes fan contacte amb el collector fins que el gir del collector posa en contacte amb les escombretes les ranures allants que hi ha entre les delgues. Llavors no hi ha corrent en la bobina del indut, per segueix girant per la inrcia. 26. MOTORS ELCTRICS III. ndex 3.Quan seguim girant el collector les escombretes tornen a tocar a les delgues, per ara la que estava a l'esquerra est a la dreta i viceversa. Per aquest motiu el corrent del pol positiu del generador exterior arriba a la delga a la que abans arribava el pol negatiu. El camp magntic indut en el rotor s contrari al que se creava abans i aix saconsegueix que tingui altra vegada els pols collocats en una posici en la que se repelleixen amb els pols de l'imant fix. 4.El gir continua fins que les escombretes tornen a coincidir amb les ranures i desprs, per la inrcia, amb les delgues en la mateixa posici que en el pas 1, amb lo que se repeteix tot el cicle .