Recuperación tecno b c - funestecno.files.wordpress.com file4 Actividades a realizar Dossier que ha...

1

TECNOLOGÍA

Recuperación Septiembre 2012 ESO 3ºB y 3ºC

2

Contenidos

Electricitat

1. El corrent elèctric 2. La llei d’Ohm 3. Circuit elèctric 4. Connectant bombetes: en sèrie i en paral·lel 5. Càlculs en circuits 6. Com generar electricitat 7. Efectes del corrent elèctric 8. Potència elèctrica i energia consumida

Energia

1. El mapa de les energies 2. Unitats d’energia 3. Generació, transport i distribució d’energia elèctrica 4. Centrals elèctriques. Fonts d’energia convencionals 5. Energies alternatives Mecanismes i maquines 1. Supermàquines 2. Palanques 3. Politges i polispastos 4. Pla inclinat, tascó i cargol

3

5. Mecanismes de transmissió 6. Les màquines tèrmiques 7. Motors per volar El projecte tecnològic

1. El cicle tecnològic 2. Identificació del problema. Estudi preliminar 3. Exploració de solucions. L’avantprojecte 4. El projecte tècnic formal. La memoria 5. Normalització i simbologia. Els plànols 6. Viabilitat econòmica. El pressupost 7. La direcció de l’obra. Del paper a la realitat 8. Aplicacions informàtiques per als projectes

4

Actividades a realizar Dossier que ha de contener, fichas que se muestran y los todos los ejercicios que figuran en el libro de temas:

Electricitat Energia Mecanismes i maquines El projecte tecnològic

Aplicació de continguts

17. ●● Relaciona les fonts d’energia següents amb el ti-pus d’energia que tenen.

18. ● ● Enumera en quines altres formes d’energia potstransformar l’energia elèctrica. Posa un exemple de mà-quines que facin cada transformació.

19. ●● Classifica en renovables o no renovables les fontsd’energia següents:

• Gas natural • Fusta• Bioalcohol • Petroli• Urani • Carbó• Oli vegetal • Gas metà• Vent • Hidràulica

20. ●●● Una nevera pot servir de calefacció? (Pista: po-sa les mans a la reixeta del darrere.)

21. ●●● Per què quan es perfora un pou de petroli surtun raig de petroli cap amunt?

22. ● ● Com podem fer girar el generador d’una centraltèrmica?

23. ●● Els residus radioactius són un gran problema. Unasolució que es va proposar era llençar-los a l’espai. Creusque això té algun inconvenient? Altres solucions sónemmagatzemar-los en mines o fosses marines. Quinsavantatges i inconvenients dedueixes en aquest cas?

24. ●● Quines transformacions energètiques passen quan:a) Es planxa amb vapor.b) Es renta la roba amb aigua calenta.

25. ●● Quines diferències hi ha entre una central hidràu-lica i una minicentral? Busca’n els avantatges i els in-convenients.

26. ● Indica el recorregut de l’aigua i de l’electricitat demanera ordenada per cadascun dels elements d’unacentral hidràulica.

27. ● ● Per què només es fa servir l’energia geotèrmicaen zones volcàniques?

28. ● Es pot situar una central mareomotriu en qualsevolplatja? Què es necessita?

29. ● Una central hidràulica es pot aturar tancant la comporta d’entrada d’aigua a la turbina. Per engegar-la n’hi ha prou tornant a obrir la comporta. No obstantaixò, una central tèrmica haurà de deixar de cremar com-bustible, i perquè torni a funcionar caldrà dedicar certcombustible a escalfar la caldera fins que ens propor-cioni vapor. Durant la nit es produeix una reducció del consumelèctric d’un país. Quines de les dues centrals esmenta-des apagaries a la nit? Analitza la resta de centrals.Per què?

30. ●● Quin tipus d’energia faries servir per generar elec-tricitat en una nau espacial o en un satèl·lit de comu-nicacions?

Activitats pràctiques

31. ●● Les centrals tèrmiques funcionen amb combusti-bles fòssils com el carbó, el petroli i el gas. El petroli i elgas s’importen de l’exterior perquè el nostre país pràc-ticament no disposa d’aquests recursos. El carbó ve tantde les nostres mines com de la importació. On posariesuna central tèrmica?

32. ●●● Dissenya i dibuixa un vehicle terrestre, aquàtico aeri que funcioni amb alguna font d’energia reno-vable.

24

Activitats

Sol •

Biomassa •

Hidràulica •

Eòlica •

Carbó, gas, petroli •

• Energia radiant (llum)

• Energia química

• Energia mecànica

• Energia tèrmica

• Energia elèctrica

• Nuclear

877531 _ 0006-0029.qxd 18/5/07 13:33 Página 24

33. ● Fixa’t en el ma-pa pluviomètricpeninsular i indi-ca on creus que hiha més centralshidràuliques. Ana-litza també on nose n’instal·lariacap. .

34. ●● En quina zo-na d’Espanya ins-tal·laries centralseòliques? Fixa’ten les velocitatsdel vent que hi haal mapa.

35. ● ● ● Pensa i dissenya una instal·lació que aprofitial màxim l’energia solar.

Anàlisi d’objectes

36. ●● Les torres d’alta tensió disposen d’unes peces enforma de discos o plats col·locats als elements que sub-jecten els cables. Analitza algunes d’aquestes torres iexplica en què es diferencien les unes de les altres. Es-brina per a què serveixen aquestes peces i amb quinmaterial es fabriquen.

Investigació

37. ●● Quan hi ha molta demanda d’electricitat, es pro-dueixen sobrecàrregues en la xarxa que generen falla-des o apagades. Pensa i dedueix què passa si una ciu-tat està sense subministrament elèctric 24 hores.

38. ●● Com que l’energia elèctrica es pot transformar enqualsevol altra forma d’energia i es pot transformar ambfacilitat, és l’energia més utilitzada. Esbrina quins ensón els inconvenients.

39. ● Busca què és una central de bombament i com fun-ciona. Quan consumeix electricitat i quan en genera?Per què?

40. ●● Quin és l’origen de la paraula joule utilitzada coma unitat d’energia?

41. ●● A quina tensió treballen aquests aparells?

42. ● ● Visita la pàgina web de Red Eléctrica Española ibusca els consums d’electricitat del dia (www.ree.es).Quina és l’hora punta de consum d’un dia? En quins me-sos creus que hi ha més consum elèctric? Per què? .

43. ● ● ● Investiga què són el CSN i Enresa. Per fer-hopots entrar a la seva pàgina web:

www.enresa.es i www.csn.es

44. ●●● En medicina, les radiacions emeses pels àtomstenen aplicacions beneficioses. Visita la pàgina del CSNo d’Enresa i busca informació sobre les aplicacions dela radiació.

45. ●● Els residus radioactius no només es produeixen ales centrals nuclears. Busca informació a la pàgina webd’Enresa sobre residus radioactius.

46. ● On es poden instal·lar les centrals hidràuliques?

47. ●●● Abans de fer servir l’energia eòlica per obtenirelectricitat, les persones ja l’utilitzaven per fer altres fun-cions. Digues quatre d’aquests invents i descriu-losbreument.

48. ● Per què creus que hi ha tants molins de vent a laManxa?

49. ●● Investiga quantes mines operatives hi ha a Espa-nya i quantes tones de carbó produeixen a l’any. Creusque és una energia rendible?

25

VELOCITAT DEL VENT(en metres per segon)

De 0 a 2

De 2 a 4

De 4 a 6

Més de 6

Mar Cantàbric

OC

EÀ

AT

LÀN

TIC

OCEÀ ATLÀNTIC

Mar Mediterrani

LITRES PER m2

Menys de 300 mm

Entre 300 i 400 mm

Entre 400 i 600 mm

Entre 600 i 800 mm

Més de 800 mm

OCEÀ ATLÀNTIC

OC

EÀ

AT

LÀN

TIC

Mar Cantàbric

Mar

Mediterrani

Rentadora

Tensió Correntaltern

Correntcontinu

Calculadora

Televisió

Ràdio portàtil

877531 _ 0006-0029.qxd 18/5/07 13:33 Página 25

28 � GUIA TECNOLOGIES TERCER ESO � MATERIAL FOTOCOPIABLE © GRUP PROMOTOR SANTILLANA EDUCACIÓ, SL �

REFORÇ

CORRENT ELÈCTRIC1 FITXA 1

Una de les formes d’energia més utilitzades en el món desenvolupat és l’electricitat. En fem moltesaplicacions, i el seu ús ens resulta imprescindible en una societat com l’actual. També podemconcloure que, com més s’utilitza aquesta energia, més alt és el nivell de vida.

Fes una llista d’aparells elèctrics que utilitzes cada dia, diferenciant els de corrent continu i els de correntaltern.

1

Completa la taula escrivint-hi les magnituds bàsiques elèctriques i les seves unitats corresponents.2

QÜESTIONS

CORRENT CONTINU CORRENT ALTERN

MAGNITUDS ELÈCTRIQUES UNITATS SÍMBOLS

FÓRMULES QUE LES RELACIONEN

Llei d’Ohm

Potència elèctrica

Energia elèctrica

877542 _ 0019-0052.qxd 10/7/07 08:56 Página 28

Indica almenys tres aparells en què tenen lloc les transformacions d’energia que s’esmenten:2

29� GUIA TECNOLOGIES TERCER ESO � MATERIAL FOTOCOPIABLE © GRUP PROMOTOR SANTILLANA EDUCACIÓ, SL �

REFORÇ

TIPUS D’ENERGIA I TRANSFORMACIONS1 FITXA 2

Seguint el principi fonamental de l’energia (l’energia ni es crea ni es destrueix, tan sols estransforma), l’aplicarem a uns quants aparells elèctrics. A fi de conèixer-los més bé, analitzarem les diferents transformacions que s’hi produeixen.

En la llista d’aparells que hi ha tot seguit, identifica els tipus d’energia que utilitzen:1

QÜESTIONS

ELÈCTRICA QUÌMICA TÈRMICA LLUMINOSA ACÚSTICA MECÀNICA

Rentadora

Ordinador

TRANSFORMACIONS APARELLS

Energia elèctrica → lluminosa

Energia lluminosa → tèrmica

Energia química → mecànica

Energia elèctrica → mecànica

Energia elèctrica → acústica

Energia mecànica → elèctrica

Energia elèctrica → tèrmica

Timbre

Bombeta

Planxa

Vitroceràmica

Cuina de gas

Altaveu

Caldera de gas

Pila

Assecador

Forn elèctric

Vídeo

877542 _ 0019-0052.qxd 10/7/07 08:56 Página 29

Calcula el consum dels aparells elèctrics de casa teva. Si sabem que el cost aproximat d’1 kWh és de 0,09 €, quins són més barats?

2


AMPLIACIÓ

DISTRIBUCIÓ I CONSUM1 FITXA 6

Un cop generada l’energia, s’ha de transportar als punts de consum.Les companyies elèctriques disposen d’una sèrie de xarxes de distribució capaces de transportar-la,encara que cal evitar sempre els recorreguts llargs a causa de les pèrdues que es produeixen, aixícom també un increment en els costos.

Indica la tensió en les diferents etapes de transport de l’energia elèctrica, des de la generació fins al consum.1

QÜESTIONS

ETAPES TENSIÓ

Generació

Centrals elèctriques

Transport

Subestació transformador d’elevació

Transport línia d’alta tensió

Subestació transformació de distribució

Distribució i consum

Centre de transformació

Habitatges

APARELLS

ELÈCTRICS

TEMPS DE

FUNCIONAMENT (H)

POTÈNCIA ELÈCTRICA

(KW)

COST DIARI

C (€)= P (kW) ⋅ t (h) ⋅0,09 €

kWh

Llum

Microones

Cuina elèctrica

Rentadora

Planxa

Televisor

Frigorífic

Ordinador

877542 _ 0019-0052.qxd 10/7/07 08:56 Página 33


1 CONTINGUTS PER SABER-NE MÉS...

COM FUNCIONEN LES CENTRALS ELÈCTRIQUES? (I)FITXA 20

Interpretar esquemes de centrals. Les centrals tèrmiques proporcionen energia a partir d’un combustible o bé a partir de la llum del sol.

• Retola els elements d’una central tèrmica de combustibles fòssils.

Caldera

Generador

Turbines

Transformador

Cremador

Combustible

Escalfadors

Bombes d’aigua

Torre de refrigeració

Condensador

• Retola ara els elements d’una central tèrmica nuclear.

Reactor

Barresde combustible

Torrede refrigeració

Sala de control

Turbines

Generador

Transformador

Condensador

Bombes d’aigua

• Explica ara com s’utilitza una energia renovable: l’energia solar.

Caldera

Turbina

Generador

Transformador

Mirallsorientables

Bomba

Fonts d’energia (llum)

Transformador

Condensador

• Per què les centrals tèrmiques se situen al costat d’un riu, un llac o el mar? Quin paper tenen, en toteselles, les bombes d’aigua?

• Escriu una llista amb els elements comuns en totes les centrals tèrmiques.

• Quins elements diferencien principalment una central nuclear de les altres centrals tèrmiques?

1

NOM: CURS: DATA:

877542 _ 0019-0052.qxd 10/7/07 08:56 Página 49



COM FUNCIONEN LES CENTRALS ELÈCTRIQUES? (II)FITXA 21

Interpretar esquemes sobre la distribució de l’energia elèctrica. Des que es produeix l’energia elèctrica fins que pot ser consumida a llars o indústries, cal transportar el corrent elèctric.

• Observa l’esquema de la distribució de l’energia elèctrica i assenyala-hi:

On es produeix l’energia elèctrica. Quin tipus de central hi ha representat a l’esquema?

Com es connecta aquesta energia elèctrica amb la xarxa elèctrica.

On s’eleva la tensió del corrent elèctric per minimitzar les pèrduesenergètiques durant el transport.

Quins són els elements necessaris per transportar el corrent elèctric des d’una central fins a una ciutat.

On es redueix el valor de la tensió del corrent perquè el puguin utilitzar les màquines d’una indústria o elselectrodomèstics d’un habitatge.

Observar fotografies. Alguns dels elements que has observat en els esquemes anteriors es poden identificarobservant exteriorment una central elèctrica, però d’altres no.

• Observa les fotografies i indica quin tipus de central elèctrica hi ha representada en cadascuna.

• Completa un quadre amb els elements que hagis identificat en cadascuna de les centrals.

Es veu el generador? I les turbines?

Tenen totes les centrals torres de refrigeració? Per què?

Contaminen el medi ambient les centrals de les fotografies? De quina manera?

2

1

NOM: CURS: DATA:

877542 _ 0019-0052.qxd 10/7/07 08:56 Página 50

56


13. ● Indica per a cada cas cap a on s’inclina la balança:cap a la dreta, cap a l’esquerra o si està en equilibri.

14. ● Quin mecanisme es pot fer servir si haig de pujar unpiano de cua fins a un sisè pis perquè entri per la fines-tra?

15. ● Explica les diferències d’un sistema de transmis-sió per cadena i d’un altre de transmissió per corretja.Quins avantatges i inconvenients té cadascun? Fes undibuix de cada sistema.

16. ● ● Emplena les caselles (buits) amb les parts de lamàquina de vapor del dibuix.

17. ●● Justifica quines d’aquestes màquines són de com-bustió externa i quines de combustió interna.• Locomotora • Cotxe • Olla de pressió


18. ● La grua de la figura necessita aixecar una platafor-ma de sacs de ciment que pesa 5.000 N. El contrapès ésde 10.000 N i està posat a 5 m de la torre. A quina distàn-cia de la torre s’aixecarà la plataforma perquè l’estruc-tura no pateixi?

19. ● Si tinc una força de 500 N, quanta càrrega seré ca-paç de transportar al carretó de la figura?

20. ● Analitza els trens de mecanismes següents i indicaamb una fletxa en quin sentit giren i quin element giramés a poc a poc.

Activitats

10 000 N

5000 N

500 N

1 m

0,4 m

?

5 m ?

a)

b)

c)

d)

e)

f)

877531 _ 0030-0061.qxd 18/5/07 13:38 Página 56

57

21. ●● Perquè el cargol mecànic es mogui, se li ha de do-nar corda per enrotllar l’espiral de la molla. Quan dei-xem anar la clau es desenrotlla i mou els engranatges.

a) Dibuixa amb una fletxa en quin sentit es mou cadaengranatge si la clau ho fa en sentit contrari a lesbusques del rellotge.

b) El cargol es mou endavant o endarrere?c) El cargol es mou més de pressa o més a poc a poc

que la clau?

22. ● ● ● Observa el sistema de transmissió de la figura i respon les preguntes:

a) Com es diu el sistema format per 1 i 2.b) Com es diu el sistema format per 3 i 4.c) Si 1 gira a la dreta, indica amb una fletxa en quina

direcció gira cada element.d) Si 1 fa 6 voltes, quantes voltes fa 2?e) Si 3 gira a 90 min-1 i fa 10 cm, quina velocitat té 4 si fa

2 cm de diàmetre?f) Calcula la relació de transmissió entre 1 i 4.

23. ● Encercla les respostes correctes:

a) A té més / igual / menys força que B.b) B té més / igual / menys força que C.

c) C té més / igual / menys força que D.d) D té més / igual / menys força que A.

24. ●● En quines fases són els cilindres de la il·lustració?• Admissió • Explosió• Compressió • Escapament

25. ● ● Descriu les diferències entre el motor d’un auto-mòbil i el d’una moto.

Activitats pràctiques

26. ● Indica la força que cal fer en cadascun dels casossegüents:

27. ● ● En un sistema de transmissió per engranatges,l’engranatge A, que té 200 dents, gira a 5 voltes per mi-nut i mou B, que té 100 dents.a) Fes un dibuix del sistema.b) A quina velocitat angular gira B?c) Quin engranatge té més força en el seu eix?

28. ● ● Si vull empènyer un cotxe que pesa 8.000 N peruna pujada que té 100 m de longitud i 1 m d’altura, po-dré fer-ho si empenyo amb una força de 300 N?

1

2

3

4

AC

B

D

100 N

6000 N600 N400 N

1 m 2 m 0,5 m 3 m

? ?

??

877531 _ 0030-0061.qxd 18/5/07 13:38 Página 57


AVALUACIÓ

AVALUACIÓ2 FITXA 5

Per treure un queixal cal fer una força de 980 N.La dentista utilitza unes tenalles que tenen unmànec de 15 cm. La distància entre l’extrem deles tenalles i el punt de suport és de 3 cm.

a) Fes un dibuix de les tenalles amb les mides.Quin tipus de mecanisme és?

b) Quina força haurà de fer la dentista per treureel queixal?

c) Si la infermera exerceix una força de 100 N, po-drà treure el queixal?

Tenint en compte el sistema de transmissió de lafigura, determina:

a) El sentit de gir de la roda D, si A gira en sentithorari.

b) La velocitat de gir de cada roda si A gira a 40 rpm.

c) La relació de transmissió total del sistema. Ésun sistema reductor o multiplicador?

Calcula la força que cal fer per aixecar el pes delsmecanismes següents.

Emplena els buits de la taula:

Enumera diversos mecanismes de transforma-ció de moviments, explica com funcionen, fesun dibuix i posa un exemple d’una màquina ons’utilitzin.

5

4

3

2

1

NOM: CURS: DATA:

Mecanismesque hi

apareixenFunció

Altresmàquines amb

aquestsmecanismes

Dibuixos

Aranyaespanta-intrusosdel llibre de text

Espremedora

Dutxa

a)

b)

A

A B

B

C

C

D

D

1000 N

1000 N

2 m6 5

4 m6 5

c)

d)

1000 N

1000 N

2 m6 5

4 m6 5

877542 _ 0053-0084.qxd 10/7/07 08:59 Página 64


AVALUACIÓ

AUTOAVALUACIÓ2 FITXA 6

Una palanca és una màquina simple...

a) ... que serveix per aixecar molt pes fent po-ca força.

b) ... formada per tres elements que són deprimer, segon i tercer grau.

c) ... que té avantatge mecànic quan és de ter-cer grau.

Una politja:

a) És una roda que té una ranura per on es re-dueix la força.

b) Es combina amb tres més per formar un po-lispast.

c) Redueix la força que cal aplicar per aixecarun pes.

La transmissió per engranatges:

a) Utilitza una corretja que transmet el movi-ment d’un pinyó a l’altre.

b) Consta d’una roda caterina i una cadena.

c) Els engranatges són rodes que tenen dentsen tot el seu perímetre.

Quan un engranatge A va acoblat a un altre B:

a) A gira en el mateix sentit que B.

b) A gira al doble de velocitat si B té la meitatde dents que A.

c) A sempre és l’engranatge que té més forçaen el seu eix.

En la transmissió de corretja:

a) Les dues politges giren en el mateix sentit,si la corretja està encreuada.

b) Les dues politges giren a la mateixa veloci-tat, si tenen la mateixa mida.

c) Les politges transmeten la mateixa força,encara que tinguin mides diferents.

En un sistema de cargol sense fi i roda:

a) La roda és l’element motriu, i el cargol, elconduït.

b) Es transforma el moviment circular en lineal.

c) Es transmet un moviment circular entre ei-xos perpendiculars.

La realitat de transmissió:

a) És multiplicadora quan la velocitat de l’ele-ment conduït és més gran que la de l’elementmotriu.

b) És reductora quan la velocitat de l’element con-duït és més gran que la de l’element motriu.

c) És multiplicadora quan la velocitat es mul-tiplica d’un element a l’altre.

Dins el cilindre d’una màquina de vapor es troba:

a) El pistó.

b) Les vàlvules.

c) El cigonyal.

Una moto està funcionant a 3.000 rpm. Això sig-nifica que:

a) Les rodes de la moto giren 3.000 vegadesper minut.

b) El pistó puja i baixa 3.000 vegades per minut.

c) És impossible que faci tantes revolucionsen un minut.

Una moto de «500» significa que:

a) Forçant al màxim el motor, la moto pot arri-bar a assolir una velocitat de 500 km/h.

b) Té una massa de 500 kg.

c) La capacitat dels seus cilindres en total ésde 500 cm3.

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

NOM: CURS: DATA:

877542 _ 0053-0084.qxd 10/7/07 08:59 Página 66



ELS MECANISMESFITXA 10

Identificar les funcions de les rodes dentades i de fricció. Les rodes dentades i les rodes de fricció tenenfuncions idèntiques. Les rodes dentades posseeixen uns sortints, anomenats dents, que asseguren un boncontacte entre elles, i les rodes de fricció es recolzen directament l’una sobre l’altra.

• Les rodes de fricció i les rodes dentades transmeten moviments de gir. De la roda que transmet el moviment en diem roda conductora, i de la que rep el moviment, roda conduïda.

• Observa en la il·lustració que, tant en el cas de les rodes de fricció com en el de les rodes dentades, els sentits de gir són inversos. Així doncs, una de les funcions de les rodes és la de la inversiódel moviment de gir.

• Una altra funció de les rodes és la de variar la velocitat de gir.

Si la roda conduïda és més petita que la roda conductora, la velocitat transmesa és més gran.

Si la roda conduïda és més grossa que la roda conductora, la velocitat transmesa és més petita.

Diferenciar les funcions del cargol sense fi i del pinyó. Tots dos mecanismes són un cas particular de rodes dentades.

• Observa la il·lustració:

• Quan gira el cargol sense fi, que és la roda conductora, fa girar la corona, però en un eix perpendicular.

• A més, la velocitat de gir de la corona és sempre inferior a la del cargol. Així doncs, és un mecanismereductor de velocitat.

2

1

NOM: CURS: DATA:

Les rodes de fricció transmeten elmoviment directament.

Les rodes dentades incorporensortints anomenats dents perassegurar-ne la unió. De la roda petita en diem pinyó, i de la gran,simplement roda.

Cargol sense fi

Eix motor

Corona

30

877542 _ 0053-0084.qxd 10/7/07 08:59 Página 73



SÍNTESI DE MECANISMESFITXA 11

1. Completa el mapa de conceptes següent.1

Completa les definicions següents.2

NOM: CURS: DATA:

com a:

com a:

com a:

Les rodes i les de fricciótransmeten moviments transformant-ne

o .

Si la roda conductora és més grossa que la conduïda, lavelocitat de gir d’aquesta és . Si la rodaconductora és que la roda ,la velocitat de gir disminueix.

El cargol sense fi és format pel

i la . El cargol sense fi transforma un moviment de en un altre moviment de , en eixos

és sempre de la velocitat.

El pinyó-cremallera transforma el moviment de

del pinyó en moviment de la cremallera.

La lleva, quan gira, transmet al un moviment

alternant.

La unió biela-manovella transforma un moviment lineal

de en un moviment de .

mecànics

acumulenenergia

transmeten

transformen

electrònics

hidràulics

OPERADORS

MECANISMES

877542 _ 0053-0084.qxd 10/7/07 08:59 Página 76


• El mecanisme biela-manovella transforma un moviment de gir en un moviment de vaivé, o al contrari.

• Així doncs, té dos possibles esquemes de funcionament, que serien:

Moviment de gir BIELA

Moviment de vaivé

Reconèixer noms de mecanismes. Identifica vuit mecanismes a la sopa de lletres.

Fer esquemes de funcionament de mecanismes. Completa els següents esquemes de funcionament de diferents mecanismes:

• Exemple:

6

5

NOM: CURS: DATA:

C Z A V A N E D A C

R O T X S I N F I M

E Y R I T A G Y H A

M N R O S U R T L N

A I O R N T A U S O

L P R A L A N A T V

L E V A L L A T R E

E S Q R E E T M P L

R A P U A I G L A L

A R T I R B E R T A

BIELA

BIELA

RODA DENTADAMoviment de gir Mov. de gir a distinta velocitat

RODA DE FRICCIÓ Moviment

Moviment de gir Gir en eix perpendicular

PINYÓMoviment de gir Moviment

Moviment de gir Moviment lineal alternatiu

BIELA-MANOVELLAMoviment


ELS MECANISMESFITXA 10 (Continuació)

Moviment de vaivé

Moviment de gir

877542 _ 0053-0084.qxd 10/7/07 08:59 Página 75



ELS MECANISMESFITXA 10 (Continuació)

• Observa aquesta altra il·lustració:

• El pinyó fa un moviment de gir. Quan engrana amb la cremallera, aquesta fa un desplaçament lineal.

• Així doncs, el mecanisme pinyó-corona transforma un moviment de gir en un moviment lineal.

Completa les frases següents.

La diferència entre el cargol sense fi i el pinyó-corona és que en el cargol sense fi es transforma unmoviment en un altre moviment de , però en un eixi de velocitat.

En el pinyó-corona es transforma un moviment en un moviment .

Identificar les funcions de la lleva i de la biela-manovella. Tots dos mecanismes tenen la funció de transformar moviments de gir en moviments lineals alternatius o, el que és el mateix, movimentsde vaivé.

• La lleva és una roda de forma ovoide que quan gira empeny una peça, anomenada seguidor,que fa un moviment alternant.

• L’esquema de funcionament és el següent:

Moviment circular

• Observa en la figura que entre la lleva i el seguidor cal incloure una molla per aconseguir que tots dosestiguin sempre en contacte.

4

3

NOM: CURS: DATA:

Relació de transmissió en elmecanisme pinyó-cremallera.Com més gran sigui l’anglegirat pel pinyó, més gran seràla distància recorreguda perla cremallera.

α

d

d =α ⋅ π ⋅ R

180

Seguidor Rodaboja

Lleva

d1 2

r R

LLEVA Moviment lineal alternant

877542 _ 0053-0084.qxd 10/7/07 08:59 Página 74

Contenido del libro de 2º ELECTRICIDAD

92

En aquesta unitat…

• Comprovaràs que hi hacàrregues elèctriquesen tots els cossos.

• Aprendràs a connectarbombetes en sèrie i enparal·lel.

• Coneixeràs els efectes delcorrent elèctric i analitzaràsalguns aparells quel’utilitzen.

• Avaluaràs els avantatgesi inconvenients deconnectar els componentselèctrics en sèrie i enparal·lel.

• Avaluaràs el consumelèctric de diversosaparells.

PLA DE TREBALL

5 Electricitat

L’agost de 2003 Nova Yorkva sofrir una apagada

general. Imagina’t elcaos: gent atrapada als

ascensors, als túnels delmetro, sense aigua…, les

bombes i les depuradoresdeixen de funcionar…

Com seria la nostravida sense electricitat?

917000 _ 0092-0117.qxd 4/3/08 20:56 Página 92

Si t’hi fixes atentament, veuràs que al teu voltant hi ha moltes coses que depenen directamento indirectament de l’electricitat. En aquesta unitat aprendràs moltes coses interessants i pràc-tiques per a la teva vida quotidiana.

Per començar, observa i respon

93

1. Observa els dos muntatges i raona la respostaque creguis que és correcta:a) La pila A és més nova.b) Són iguals, però la A s’acabarà abans.c) Les bombetes són diferents.

3. Dibuixa al teu quadern com creus que ésl’interior d’una bombeta i on han de tocar elscables perquè produeixi llum si no disposes decasquet.

2. Els aparells següents usen energia elèctrica.En quin tipus d’energia la transformen?• Espremedora de taronges. • Timbre.• Lector de CD. • Ventilador.• Cuina elèctrica. • Làmpada.

4. Assenyala en la taula si funcionen el motor i leslàmpades en les situacions següents:

A

B

1 2

Motor

A tancatB obert

A obertB tancat

A tancatB tancat

Làmpada 1

Làmpada 2

ACTIVITAT: com fer circuits elèctrics1

A

B

917000 _ 0092-0117.qxd 4/3/08 20:56 Página 93

94

El corrent elèctric

La matèria que ens envolta (el bolígraf, l’aire, l’aigua, el menjar, etc.) estàformada per càrregues elèctriques positives i negatives. Les càrregues elèc-triques negatives s’anomenen electrons.

1

Si poguéssim veure a escala atòmica el que està passant, observaríemalguna cosa semblant al que mostra la figura.

Les piles solen ser d’1,5 V, 4,5 V o 9 V.

El filament de la bombeta, com que és més prim, té més resistènciaque el cable, per la qual cosa els electrons s’«amunteguen» en passar-hi. En aquesta zona s’eleva la temperatura del conductor.

Magnituds elèctriques

Voltatge o tensió elèctrica: V

Si disposem de dos dipòsits d’aigua situats a diferent altura, l’aiguapot circular per una canonada des del més alt cap al més baix. En elspols d’una pila passa una cosa semblant, l’un té més energia que l’al-tre (més potencial) i posa els electrons en moviment. El voltatge me-sura aquesta energia per unitat de càrrega, per tant:

L’ampere és una unitat molt gran, que equival al pas de 6,24 · 1018 elec-trons per segon.

Intensitat: I

Resistència: R

Per aquest circuit circulauna intensitat de 0,2 A,que equival a 1,25 · 1018

electrons cada segon.

� �

Quan es connecten els cables a la pila, els electrons sónatrets pel pol positiu de la pila i es mouen cap a aquest pol,xocant amb els àtoms del cable.

El corrent elèctric és el moviment dels electrons a través d’unconductor.

El voltatge és l’energia per unitat de càrrega que fa que les unitatscirculin pel circuit. Es mesura en volts, V.

La intensitat és la quantitat de càrrega que passa pel conductor en unsegon. Es mesura en amperes, A.

La resistència mesura l’oposició que presenten els conductors al pasdel corrent. Es mesura en ohms, �.

917000 _ 0092-0117.qxd 4/3/08 20:56 Página 94

95

Per arribar a formular la llei, Ohm va haver de realitzar tota una sèriede mesures. Més endavant aprendrem a mesurar les magnituds i aaprofundir en aquesta llei. Mentrestant, la taula següent mostra dadesobtingudes aplicant la llei d’Ohm.

A més, si dividim el voltatge entre la intensitat, V/I, en tots tres casosens dóna el mateix resultat, que representa la resistència. Per això, lallei d’Ohm se sol escriure com:

La conclusió és senzilla:

Quan el voltatge es duplica, la intensitat també es duplica.

Quan el voltatge es triplica, la intensitat també es triplica.

�V

I� � R

1,5

3,0

4,5

0,1

0,2

0,3

1,5/0,1 � 15

3,0/0,2 � 15

4,5/0,3 � 15

La llei d’Ohm2

Obre una pila de petaca. Observaràs que hiha tres piles connectades, cada una deles quals és d’1,5 V. Si les connectessuccessivament a una bombeta,veuràs que, com més voltatge, mésllum; és a dir, hi circula més intensitat.En aquesta observació tan lògica es basala llei d’Ohm.

Conductors i aïllants

El cable de coure que hem usat al cir-cuit anterior condueix molt bé l’elec-tricitat; és a dir, deixa passar fàcil-ment els electrons pel seu interior,però, i amb altres materials? Doncs,uns sí i d’altres no!

Els que deixen passar el corrent elèc-tric amb facilitat s’anomenen con-ductors, i els que no, aïllants.

Voltatge, en volts (V)

Resistència,en ohms (�)

Intensitat,en amperes (A)

ACTIVITATS

1. ●● S’encendran les bombetes del dibuix o no? Explica’n el motiu.

2. ● Amb quins materials s’haurien de fabricar els objectes següents?

a) Mànec de tornavís.

b) Recobriment de cables.

c) Sola de sabates d’electricistes.

ASSAIG: llei d’Ohm

917000 _ 0092-0117.qxd 4/3/08 20:56 Página 95

96

Circuit elèctric

Els científics s’han posat d’acord en uns símbols internacionals ambels quals es poden representar els circuits més fàcilment i de formauniversal.

3

Generadors• Piles• Bateries• Dinamo

Generen electricitat.Transformen l’energia químicaen energia elèctrica. Tenen unpol positiu i un pol negatiu.

Cables de connexió• Coure• Alumini

Serveixen per unir els elementsdel circuit. Estan aïllats ambplàstic o amb vernís.

Receptors• Làmpades• Resistències• Motors• Timbres

Transformen energia elèctrica enaltres formes d’energia (llum,calor…).

Elementos de protecció• Fusibles

Protegeixen els receptors. Si hicircula massa corrent, s’escalfentant que es fonen i s’interromp elpas de l’electricitat.

Elements de maniobra• Polsadors• Interruptors• Commutadors

Permeten controlar el circuit(encendre’l i apagar-lo).

Làmpada

Resistència

Motor

Fusible

FUNCIÓELEMENTSSÍMBOLS� �

� �

Cable

Pila

Interruptor

Timbre

M

917000 _ 0092-0117.qxd 4/3/08 20:56 Página 96

97

Circuit elèctric: generadors

Bàsicament, hi ha tres tipus de generadors de corrent elèctric: les pi-les, les bateries i les dinamos. Aquest curs estudiarem principalmentles piles.

Les piles són una font d’energia elèctrica lleugera i segura. Només tenenel problema que s’esgoten i, al contrari que les bateries, no es podenrecarregar. Resulten molt útils per a aparells de poca potència, com lesllanternes, reproductors de CD, càmeres de fotos, aparells de ràdio, etc.

Circuit elèctric: receptors

Les làmpades

Les làmpades o bombetes transformen en llum el corrent elèctric que se’lssubministra. El problema és que només un 15 o un 25 % d’aquest correntes converteix en llum, la resta es dissipa (perd) en forma de calor.

Si ens hi fixem atentament, veiem que la part que s’il·lumina és un con-ductor molt fi: el filament.

Quan es fa més estret el conductor, els electrons xoquen més sovint ambels àtoms del filament, cosa que provoca que s’escalfi a més de 3.000 ºC.A aquestes temperatures, la majoria dels metalls es fonen. Per aixòs’utilitza el tungstè, ja que el punt de fusió és 3.200 ºC.

Les bombetes duen gravat el voltatge a quècal connectar-les. Si es connecta a unvoltatge molt superior, hi passa mésintensitat i es fon el filament.

Pila i bateria. Les bateries es podenrecarregar; les piles, no.

Les làmpades o bombetes transformen l’energia elèctrica en altresformes d’energia.

ACTIVITATS

3. ●●● Una làmpada de «baix consum» té un rendiment del 60 %. Què significa?Quanta energia elèctrica es transforma en llum? Què li passa a la resta?

4. ●● Té sentit la famosa frase «s’ha fos la bombeta»? Per què?

Les bombetes contenen un gas noble, l’argó, que no reacciona amb res.Què passaria si no el portessin? Fes l’assaig següent:

1. Envolta una bombeta de llanterna de 3 V amb un drap.

2. Trenca l’ampolla de vidre amb molta cura perquè no es trenqui elfilament.

3. Connecta-la a una pila de 4,5 V.

4. Què li passa? Per què? El filament, quan s’escalfa,reacciona amb l’oxigen

de l’aire i crema.

ASSAIG: experiment amb una bombeta

917000 _ 0092-0117.qxd 4/3/08 20:56 Página 97

98

Els motors

S’utilitzen en gran quantitat d’aparells: rentadores, batedores, trepants,ventiladors, etc.

Si obrim un motor, observem que conté una bobina, que és un fil con-ductor fi enrotllat amb moltes voltes, i uns imants.

Bàsicament, el funcionament d’un motor és el següent: quan passa elec-tricitat per la bobina, es comporta com un imant i és atreta per l’imantfix que la fa girar.

Amb un palet de plàstic, tres xinxetes, cinc metresde cable fi (0,3 mm) i un parell d’imants, pots fabricarun petit motor.Fes una bobina amb el cable. Com que està esmaltatamb un vernís, n’hauràs de llimar els extrems. Uneix-losa les escombretes (dues xapetes de metall doblegadessobre l’eix) amb dues volanderes de silicona.

Els imants han d’estar enganxats pel mateix pol,perquè no s’anul·lin entre si. Col·loca els imants al mésa prop possible de la bobina i connecta els cables a lapila. Dóna-li una petita empenta i… a girar! Si no n’hi ha prou amb una pila de petaca, utilitza unabateria recarregable com la del mòbil.

Circuit elèctric: elements de protecció

Fusibles

Són elements que protegeixen els aparells quan hi ha pujades inespera-des de tensió.

El funcionament és molt senzill. Per exemple, si l’aparell que volemprotegir no pot suportar una intensitat més gran de 0,5 A, interca-lem en el circuit un fusible que es fongui a aquesta intensitat.Si augmenta la intensitat per sobre d’aquest valor, el fusible s’escalfatant que es fon, i així s’interromp el pas del corrent elèctric.D’aquesta forma, el fusible es fon protegint així l’aparell. Només cal-drà que canviem el fusible.

Un fusible consta d’un filament molt fique suporta una intensitat determinada.

cableslligats de labobina a lesescombretes

cable a la pila

volanderesde plàstic

escombreta

Els motors transformen l’energia elèctrica en moviment (energiacinètica).

SEGURETAT

Els motors que utilitzes al taller han deser de poca potència perquè funcioninamb les piles. Si connectem un motorde rentadora a una pila de 9 V, nogirarà, ja que necessita 220 V.No connectis mai un motor del taller aun endoll de casa teva. És molt perillós.

ASSAIG: construeix un petit motor

917000 _ 0092-0117.qxd 4/3/08 20:56 Página 98

ACTIVITATS

5. ●● Compra un interruptor en una ferreteria, obre’l i dibuixa’l.Explica’n el funcionament.

6. ●●● Obre una llanterna de petaca i observa com, en lliscarl’interruptor, es tanca el circuit i s’encén la bombeta.

99

Circuit elèctric: elements de maniobra

Interruptors

Serveixen per tancar o obrir el circuit. N’hi ha de molts tipus.

Commutadors

En ocasions resulten molt útils, ja que al mateix temps que obren uncircuit, en tanquen un altre.

En tocar la xapa metàl·lica a A, s’apaga la bombeta i funciona el mo-tor. Si es gira cap a B, deixa de funcionar el motor i s’encén el llum.

En lliscar, una xapa fa contacte amb unaaltra i tanca el circuit.

Quan li donem la volta, la bala d’acer caui desconnecta el circuit.

Aquest és molt pràctic. Ambunes xinxetes i un clip pots obriri tancar diversos circuits.

Doblega un clip i enganxa un extrema la base amb goma d’enganxartermofusible. Clava-hi una xinxeta,subjecta els cables i… a prémer!

Per detectar «intrusos»a la teva habitació.L’escuma s’aixafa i els cables es posen en contacte i tanquen el circuit, per la qual cosa sonaràl’alarma. Quan es treu el peu, el circuit es torna a obrir i deixa de sonar.

Polsadors

Són elements que, en prémer-los, tanquen el circuit i el posen en funcio-nament. Porten una molla o alguna cosa elàstica, de manera que quanes deixen anar desconnecten el circuit.

A més dels de molla, com el timbre de casa teva, hi ha aquests altres mésoriginals.

xapa metàl·lica

escuma

B A

917000 _ 0092-0117.qxd 4/3/08 20:56 Página 99

100

Connectant bombetes:en sèrie i en paral·lel

Fins ara hem estudiat circuits amb un sol receptor, una sola bombeta omotor, però moltes vegades necessitem connectar diverses bombetes,o una bombeta i un motor.

Com els hem de connectar quan n’hi ha més d’un? Segons el que necessi-tem, podem triar bàsicament dos tipus de connexió, en sèrie o en paral·lel.

4

SÈRIE

Característiques Característiques

PARAL·LEL

• Els elements es col·loquende forma que cada un estàconnectat al pol positiu i alpol negatiu de la pila.

• Tots disposen del mateixvoltatge de la pila.

Si connectem tres bombetesen paral·lel, cada una estàen contacte amb els polsde la pila. Com que la pilaté 4,5 volts, totes llueixenmolt.

• Si es fon una bombeta, o ladesconnectem, les altrescontinuen lluint.

Això és lògic, ja que les altresdues continuen connectadesals pols de la pila.

• Es reparteixen el voltatge de la pila entre ells.

Així, per exemple, si connectem tres bom-betes en sèrie a una pilade 4,5 volts, a cada unali corresponen només1,5 volts, per la qual cosallueixen molt poc.

• Si una bombeta es fon, o la desconnectem, les altresdeixen de lluir.

Això és lògic, ja que el circuits’interromp i no hi passa elcorrent.

• Es connecten els receptors(làmpades, motors,timbres, etc.),l’un a conti-nuació del’altre.

917000 _ 0092-0117.qxd 4/3/08 20:56 Página 100

101

És avantatjosa la connexió en paral·lel?

Si connectem cinc bombetes a la pila, observem amb sorpresa que lluei-xen igual que si en posem una de sola. Ja hem explicat que en part éslògic, perquè cada una està connectada als pols de la pila, peròsembla increïble. On és el «truc»? Doncs que la pila s’esgotaràcinc vegades abans.

Així doncs, no hi ha avantatge. El principi de conservacióde l’energia no falla.

En caure, l’aigua mou l’hèlix(bombeta). Només «il·lumina»una «bombeta» però duraràmés que quan n’hi ha cinc.

Totes les hèlixs giren igual, peròel nivell de l’aigua baixarà abans,igual que el potencial de la pila.Per tant, s’esgotarà abans.

C

A

B

C

A

B

Ho explicarem amb un símil hidràulic, en el qual elsdipòsits d’aigua representen els pols de la pila; l’aigua,el corrent, i les hèlixs, les bombetes.

1. Aquest és un circuit mixt. Les làmpades A i B estan en paral·lel, i totes duesen conjunt en sèrie amb la C.

• Si traiem la C, deixa de circular corrent i no llueixen ni la A ni la B.

• Si suprimim la A, continuaran lluint la C i la B en sèrie.

EXEMPLE RESOLT

917000 _ 0092-0117.qxd 4/3/08 20:56 Página 101

102

Càlculs en circuits

Per comprendre i realitzar càlculs en els circuits elèctrics és imprescin-dible recordar la llei d’Ohm.

Matemàticament també s’acompleix que: R � �V

I�; I � �

V

R� .

Circuits en sèrie

Un circuit en sèrie té tots els elements connectats l’un a continuació del’altre, com en cadena, de manera que per tots hi circula el mateix cor-rent elèctric.

Els esquemes del dibuix tenen les bombetes connectades en sèrie. Lapila i les bombetes són iguals; no obstant això, llueixen de forma dife-rent: com més intensitat, més lluminositat.

Què està passant? Els electrons flueixen del pol negatiu al pol positiuamb energia que es transforma en llum quan passen per la bombeta.Però quan hi ha més d’una bombeta, l’energia es reparteix de formaproporcional i disminueix la lluminositat.

Piles en sèrie

Per aconseguir més voltatge, es connecta el pol negatiu d’una pila ambel positiu de la següent. El voltatge total és la suma dels voltatges decada una.

Així doncs, amb dues piles en sèrie la bombeta llueix més i el motor esmou a més velocitat.

5

Dues piles subministren el doble d’energia:

V � 4,5 � 4,5 � 9 V

Amb una pila el voltatge és V = 4,5 V,que es reparteix entre la bombetai el motor.

I1 � 2 A

I2 � 1 A

I3 � 0,5 A

4,5 V

4,5 V

I I 2 I 2 I

MM

4,5 V

4,5 V 4,5 V

4,5 V

2,25 �

2,25 � 2,25 �

2,25 � 2,25 � 2,25 � 2,25 �

4,5 V

4,5 V

V2 � I2 � R � 1 A � 2,25 � � 2,25 V

V3 � I3 � R � 0,5 A � 2,25 � � 1,125 V

V1

V2 V2

V3 V3 V3 V3En resum, en la connexió en sèrie:

• El voltatge de la pila es reparteix entre tots els elements.

• Circula la mateixa intensitat per tots els elements.

La llei d’Ohm relaciona voltatge, intensitat i resistència.

V � I � R

Mesura del voltatge en circuits en sèrie.El voltatge és diferent entre els extremsde cada bombeta.

V1 � I1 � R � 2 A � 2,25 � � 4,5 V

917000 _ 0092-0117.qxd 4/3/08 20:56 Página 102

103

Circuits en paral·lel

Un circuit amb connexió en paral·lel té tots els elements connectats a lamateixa tensió; és a dir, un dels terminals al pol positiu i l’altre al polnegatiu de la pila.

El segon i tercer esquemes del marge tenen les bombetes connectadesen paral·lel perquè totes tenen un dels terminals connectat al pol nega-tiu i l’altre al pol positiu. Cada bombeta està en una branca per on cir-cula corrent.

Totes les bombetes llueixen amb la mateixa intensitat perquè tenen elmateix voltatge (4,5 V) i per totes hi circula la mateixa intensitat per-què la resistència és igual.

Per exemple, en aquest cas: I1 � � � 2 A

Circulen 2 A per cada branca; no obstant, la pila que té connectada mésbombetes s’esgota abans, ja que subministra una intensitat més gran.

La pila 3 se gasta antes porque suministra más intensidad

Piles en paral·lel

Es connecten els pols negatius amb els negatiusi els positius amb els positius. El voltatge total ésel mateix d’una sola pila, però el temps que tri-guen a esgotar-se és el triple.

Invertir el gir d’un motor

Si connectem dues piles en paral·lel a un motor segons l’esquema, ambels interruptors podem canviar el sentit del gir del motor.

En resum, en la connexió en paral·lel:

• Tots els elements estan a la mateixa tensió: V � Vpila

• La intensitat es reparteix entre tots els components:

I � I1 � I2 � I3

4,5 V

2,25 �

V

R

En aquest altre circuit,la bombeta i el motorestaran el triple detemps en funciona-ment.

Quan les bombetes estan connectades enparal·lel, el voltatge sempre és el mateix.

Quan tanco 2, la pila B alimenta elmotor, però amb els pols connectatsal revés, de manera que el motor giraa la inversa.

Quan tanco 1, la pila Afa que el motor giri enun sentit segons la po-laritat.

En aquest circuit,la bombeta i el motoresgotaran ràpidamentla pila.

M

M

1

2

A�

�

�

�

B

1

2

A�

�

�

�

B

M

M

4,5 V

4,5 V

4,5 V

4,5 V

4,5 V

4,5 V

4,5 V

I1 � 2 A

I2 � 2 A � 2 A � 4 A

I3 � 4 (2 A) � 8 A

917000 _ 0092-0117.qxd 4/3/08 20:56 Página 103

1. Com subjectar les piles i unir cables.

2. Com pelar els cables i empalmar-los.

Es retorcen els fils perquè no quedin pèls soltsi s’uneixen enrotllant-los l’un sobre l’altre.

De forma «casolana»:es poden fer servirunes tisores per tallarel plàstic amb moltacura (sense malmetreels fils de coure).

De forma «professional»:amb pelacables.

Es retorcen els fils perquè no quedin pèls soltsi es posen als extrems del born. Es cargolaperquè quedin perfectes.

De forma «professional»:subjecta els cables amb

pinces de cocodril i la pila a labase amb claus i gomes.

En la unió entre els cabless’enrotlla la cinta aïllant.

104

1. TREBALLS ELÈCTRICS AL TALLER

PROCEDIMENT

De forma «casolana»: pela els cables,enrotlla’ls als clips i posa’ls als pols.Enganxa la pila a la base ambtermofusible. Utilitza’n poca quantitatper poder canviar la pila quan s’esgoti.

Un consell

Si utilitzes cable de bobinatge, recordaque està cobert amb un vernís transparent.Així, cal cremar els extremso llimar-los perquè facin contacte.

917000 _ 0092-0117.qxd 12/3/08 11:35 Página 104

3. Com connectar els cables i subjectar els motors.

Pela els cables,torça’ls perquè nohi quedin pèls soltsi subjecta’ls a lespestanyes del motor.

Les pestanyes es trenquen amb facilitat.Per evitar-ho, pots doblegar els cables

i subjectar-los amb cinta aïllantsobre el motor.

Has de deixar lliures lesranures de ventilació del motor.

Amb suport de plàsticAquest és un dels més fiables.Enrotlla els cables als cargolsi colla’ls bé.

Amb suport de metall Aquest és més senzill: esconnecten els cables alsdos extrems metàl·lics.

Aquest model és semblant al’anterior. Si connectes els cablesals extrems, la bombeta no llueix;tindràs un curtcircuit i la pilas’esgotarà.

Així sí que estàben connectat.

Amb colad’enganxartermofusible.

Amb claus i gomes. Amb abraçadora. Són moltútils les d’un sol cargol.

4. Com connectar els portalàmpades. Hi ha diversos tipus de portalàmpades.

105

917000 _ 0092-0117.qxd 4/3/08 20:56 Página 105

1. Llima bé una placa de coure, envolta-la ambpaper de filtre i enrotlla-hi cinta de magnesi.

2. Connecta els extrems del coure i del magnesia una làmpada d’1,5 V.

3. Introdueix la pila dins un got amb àcid diluïti veuràs que la làmpada llueix.

Hem convertit l’energia química de la pila enenergia elèctrica.

106

Com generar electricitat

El primer que va aconseguir un corrent elèctric continu va ser Alessan-dro Volta (1745-1827), físic italià que va construir la primera pila.

La pila

Es genera electricitat de forma natural quan dos metalls diferents sesubmergeixen en un líquid conductor.

Per construir una pila calen dos metalls diferents, que són elselèctrodes, i un líquid conductor (aigua salada, un àcid…), que ésl’electròlit.

6

S’utilitzen molt als satèl·lits, a les calculadores i, en general, en llocsaïllats on no arriben les línies elèctriques.

Cèl·lules fotovoltaiques

Una altra manera d’aconseguir electricitat directament és mitjançantun panell fotovoltaic, que consisteix en moltes cèl·lules fotovoltaiquesconnectades entre si. Cada una conté dos tipus de silici diferents. El dedalt, quan hi toca la llum del Sol, allibera electrons que passen als «fo-rats» que té el de baix. Unint tots dos silicis, s’aconsegueix un correntelèctric intern continu, ja que actuen com una pila.

Com que el voltatge de cada cèl·lula és molt petit, se n’uneixen moltesen sèrie formant un panell.

Energia química Energia elèctrica

Energia lluminosa Energia elèctrica

Placa de coure

Cintade magnesi

Paper de filtre

Satèl·litHispasat

ACTIVITATS

7. ● Per què creus que no es poden llençar les piles a les escombraries?

ASSAIG: construeix una pila

917000 _ 0092-0117.qxd 4/3/08 20:56 Página 106

Amb aquest senzill assaig comprovarem l’experiència d’Oersted. 1. Situa el cable damunt la brúixola i connecta els extrems a la pila de

petaca.Què succeeix?

2. Enrotlla un cable al voltant de la brúixola i connecta’l a la pila. Observacom es desvia l’agulla de la brúixola.Quan es desvia més la brúixola, amb una volta de cable o amb diverses?Aquest assaig ens serveix per introduir la idea de bobina.

1. Enrotlla un acetat i enganxa’l amb cinta adhesiva.

2. Enrotlla diversos metres de cable envernissat sobre el tub d’acetat sempreen el mateix sentit. Ja tens una bobina.

3. Pela els extrems dels cables per treure’ls el vernís i que facin un boncontacte, i connecta’ls a un mesurador d’electricitat.

4. Introdueix-hi ràpidament un imant. Què succeeix?

Acabes de generar electricitat amb les teves mans.

107

Hans Christian Oersted(1777-1851)

Michael Faraday(1791-1867)

Inducció. Movent imants

Les piles i els panells fotovoltaics són molt útils, però proporcionen pocaelectricitat. Tanmateix, en les societats desenvolupades utilitzem una enor-me quantitat de kilowatts hora (el kWh és una unitat d’energia elèctrica).Com es generen aquestes quantitats immenses d’electricitat?

Va fer falta la conjunció de dos experiments genials duts a terme per doscientífics, Oersted i Faraday.

L’experiment d’Oersted

Hans Christian Oersted, físic danès, va observar, mitjançant un expe-riment, que l’agulla d’una brúixola propera al corrent elèctric es des-viava. La conclusió és senzilla però sorprenent:

El corrent elèctric que passa per un conductor actua com un imant.

L’experiment de Faraday

Quan Michael Faraday es va assabentar de l’experiment d’Oersted, seli va acudir una idea fantàstica: si el corrent elèctric mou l’agulla d’unabrúixola (imant), generarà electricitat el moviment d’un imant? La res-posta és afirmativa.

Un imant en moviment genera un corrent elèctric.

ASSAIG: un imant molt especial

ASSAIG: movent imants

917000 _ 0092-0117.qxd 4/3/08 20:56 Página 107

108

Electromagnetisme

Després d’analitzar els seus experiments, Faraday va deduir que peraconseguir energia elèctrica calien imants i bobines, i moure, o bé elsimants, o bé les bobines. Per augmentar la quantitat de corrent generada calen:• Imants molt potents.• Bobines amb moltes espires. • Engranatges o multiplicadors de velocitat per moure les bobines

o els imants molt ràpidament.

En aquestes experiències es relacionen l’electricitat i el magnetisme.La ciència que s’ocupa de l’estudi s’anomena electromagnetisme.

Generador d’una gran central

Les grans centrals degeneració elèctrica funcionende manera similar a la llanternaque hem descrit abans, però deforma més gran. La diferènciaconsisteix en que tot és gegantíi que en comptes de moure elsimants a mà els mou l’aigua enles centrals hidroelèctriques, elvent en les eòliques o el vapord’aigua en les tèrmiques.

Aquesta llanterna no té piles, és ungenerador electromagnètic. En prémeramb la mà la palanca A, la colissa B fa girarels engranatges C, que mouen l’imant Dentre les bobines E; d’aquesta manera esgenera el corrent que encén la bombeta.

Vapor que mou la turbina

Turbina

Palanca A

Bobines EEngranatges C

Colissa B

Imant D

Bombeta

Bobines que giren dinsels imants

Correntelèctric

Grans imants

ACTIVITATS

8. ●● Assenyala si les afirmacions següents són certes o falses.

a) Un cable pel qual passa corrent actua com un imant.

b) Un cable pel qual passa corrent només actua com un imant si s’està movent.

c) Si moc la bobina en comptes de l’imant, es produeix corrent elèctric.

Generador electromagnètic

Un generador electromagnètic és un dispositiu que transforma l’energiamecànica en energia elèctrica.

917000 _ 0092-0117.qxd 4/3/08 20:56 Página 108

109

Efectes del corrent elèctric

Al llarg de la unitat hem vist alguns dels efectes del corrent elèctric.En aquesta pàgina els resumim tots.

7

Els electrons en moviment xoquen amb els àtoms del metall del qual estan fets elsconductors i, per això, s’escalfen (efecte Joule).I això és dolent i és bo! És dolent perquè es perd energia als cables. No obstant això,es pot aprofitar en el nostre favor com, per exemple, en les torradores elèctriques.

Si el cable és molt prim, com passa en el filament d’una bombeta, s’escalfatant que emet llum.Malgrat tot, gran part de l’energia es transforma en calor. En una bombetanormal, es dissipa el 80 % de l’energia en forma de calor.

Si connectem un motor a una font d’energia elèctrica, fa voltes i es pot usar per amoltes aplicacions: ventilador, batedora, rentadora, etc.

Aquesta transformació es realitza mitjançant un procés que s’anomenaelectròlisi.Per exemple, si posem dos cables en una dissolució que contingui sulfatde coure, els àtoms de coure es veuen atrets pel pol negatiu i s’hi vandipositant.Aquest procediment s’utilitza per platejar, cromar, etc., i també per obtenirmetalls dels minerals fosos.

Si enrotllem el cable al voltant d’un clau, obtenim un imant que funcionagràcies a l’electricitat i d’aquí en ve el nom, electroimant.S’utilitza per fer timbres, grues, relés, etc.

L’ENERGIAELÈCTRICA

ENERGIACALORÍFICA

es transforma en

L’ENERGIAELÈCTRICA ENERGIA LLUMINOSAes transforma en

L’ENERGIAELÈCTRICA ENERGIA MECÀNICAes transforma en

L’ENERGIAELÈCTRICA ENERGIA QUÍMICA es transforma en

L’ENERGIAELÈCTRICA ENERGIA MAGNÈTICAes transforma en

917000 _ 0092-0117.qxd 4/3/08 20:56 Página 109

110

Potència elèctricai energia consumida

L’ energia elèctrica que es consumeix en els circuits es transforma en llum,moviment, etc. L’ energia que es consumeix en cada segon és la potència.

Per calcular la potència cal multiplicar el voltatge per la intensitat:

P � V � I

Per exemple, si el teu lector de CD és de 6 W, significa que en cada se-gon es consumeixen 6 J d’energia.

La potència (P) ens indica l’energia elèctrica que es consumeix en launitat de temps. Es mesura en watts (W) o en kilowatts (1 kW = 1.000 W).

8LA POTÈNCIA A CASA TEVA

V(Volts)

I(Amperes)

P � V � I(Watts)

Làmpada 230 0,43 230 � 0,43 � 100

Televisió 230 1,3 230 � 1,3 � 300

Rentadora 230 0,65 230 � 0,65 � 1.500

Serra devogir

Trepant 230

230

4,35

2,61

230 � 4,35 � 1.000

230 � 2,61 � 600

�

1,5 kW

230 V

I � 0,34 A

2 h

2. La làmpada del teu estudi es connecta a 230 V i circula unaintensitat pel filament de 0,34 A. Quina potència consumeix?

Està connectada a 230 V, per tant:P � V � I →

→ P � 230 V � 0,34 A � 78,2 W

3. Si la rentadora té una potència de 1.500 W i el rentat dura 2 hores,haurà consumit:

1,5 kW � 2 h � 3 kWhCom que cada kWh costa 0,1 €, el consum de la rentadora serà:

3 kWh � 0,1 €/kWh � 0,3 €

ACTIVITATS

9. ●● Esbrina quina potència té el teu equip de música i calcula quant et costamantenir-lo engegat durant 3 hores. Creus que augmentaria la despesa siapugessis el volum?

Quant costa l’electricitat?

L’ energia en el Sistema Internacional (SI) d’unitats es mesura en joules(J) però en el cas de l’energia elèctrica s’utilitza més el kilowatt hora(kWh). En l’actualitat, un kWh costa a Catalunya aproximadament0,1 euros.

Energia (kWh) � potència (kW) � temps (hores)

És molt senzill calcular la despesa de qualsevol aparell. Vegem-neun exemple:

�

EXEMPLE RESOLT

EXEMPLE RESOLT

917000 _ 0092-0117.qxd 4/3/08 20:56 Página 110

111

Vocabulari de la unitat• Bobina: conjunt d’espires de coure. És el resultat d’en-

rotllar un cable de coure al voltant d’un cilindre buit.

• Connexió en paral·lel: cadascun dels receptors es con-necta al pol positiu i al pol negatiu de la pila o del gene-rador.

• Connexió en sèrie: es connecta el pol positiu d’un re-ceptor al negatiu del següent.

• Commutador: element d’un circuit que, en obrir un cir-cuit, en tanca un altre.

• Electrostàtica: estudi dels efectes entre càrregues elèc-triques en repòs.

• Generador electromagnètic: dispositiu que transfor-ma energia mecànica en energia elèctrica i que està com-post per bobina i imants.

• Inducció: fenomen de generació d’electricitat. Es dónaen el moviment relatiu de bobines i imants.

• Intensitat: és la quantitat de càrrega que passa pel con-ductor en un segon.

• Kilowatt hora (kWh): unitat d’energia elèctrica. Indi-ca l’energia consumida per un aparell d’1 kW durantuna hora.

• Motor elèctric: aparell que transforma l’energia elèctri-ca en energia mecànica.

• Ohm: unitat de resistència.

• Potència: és la magnitud que mesura l’energia elèctri-ca consumida per unitat de temps. La unitat de potèn-cia és el watt (W), encara que, en ser una unitat molt pe-tita, s’utilitza més el kW (1.000 kW).

• Resistència: mesura l’oposició que presenten els con-ductors al pas del corrent.

• Watt (W): és la unitat de potència elèctrica. Indical’energia generada o consumida cada segon.

• Voltatge: és l’energia per unitat de càrrega.

ResumELECTRICITAT

corrent elèctric efectes del corrent

en sèrie en paral·lel

elements tipus deconnexions

receptors

generadors

motors

elements de protecció

elements de maniobra

energia mecànica

energia lluminosa

energia calorífica

energia química

energia magnètica

llei d’Ohm

circuits elèctrics

regeix elfuncionament de

917000 _ 0092-0117.qxd 4/3/08 20:56 Página 111

112


10. ●●● Si connectem un fil metàl·lic entre els dos polsd’una pila, el fil s’escalfa molt. Per què passa això?

11. ●● Uneix amb fletxes.

I • • Voltatge • • V

V • • Intensitat • • �

R • • Resistència • • A

12. ●●● Per què es posa incandescent el filament d’unabombeta?

13. ●●● Assenyala si les afirmacions següents són cer-tes o falses:a) La resistència es mesura en amperes. b) Una bombeta transforma l’energia elèctrica només

en energia lluminosa.c) Els fusibles protegeixen els aparells si hi ha una pu-

jada de tensió.d) Una expressió matemàtica de la llei d’Ohm és:

I �

e) Si poso dues bombetes en paral·lel, llueixen menysque si les connecto en sèrie.

Aplicacions pràctiques

14. ● Quins d’aquests muntatges estan en sèrie i quinsen paral·lel?

15. ● ● Assenyala en la taula si funcionen el motor i leslàmpades en les situacions següents::

16. ●●● En el circuit, cada bateria subministra 1,5 V.Quina intensitat circularà per la làmpada A? I per la B?

17. ●●● Disposem d’una pila de 9 V i diverses bombetesde 3 V. Si connectem una bombeta a la pila, es fon.Quantes bombetes hem de connectar i de quina ma-nera?

18. ●●● Contesta breument, raonant la resposta. Per quèles bombetes tenen…a) … un filament molt fi? b) … un gas inert a l’interior? c) … un aïllant entre la rosca i la base?

19. ●●● Dissenya un circuit que encengui un llum si al-gú obre la porta del teu dormitori de nit.

20. ● Dibuixa el símbol corresponent a: a) Una pila. d) Un commutador.b) Una làmpada. e) Un motor.c) Un fusible. f) Un interruptor.

VR

Activitats

A

B

1 2

Motor

A tancatB obert

A obertB tancat

A tancatB tancat

Làmpada 1

Làmpada 2

A

A

B 2 �

4 �

B C

917000 _ 0092-0117.qxd 4/3/08 20:56 Página 112

Polsador del timbre

Làmina de metallelàstica

Cargol decontacte

Armadura deferro dolç

Percutor

Campana

Electroimant

113


21. ●●● Quin efecte elèctric s’utilitza en cadascund’aquests aparells? a) Planxa de vapor.b) Batedora.c) Grua electroimant.d) Estufa.e) Rentadora.f ) Assecadora.g) Cafetera.h) Aspiradora.i ) Bombeta.j ) Torradora.k) Ventilador.l ) Forn.

Problemes

22. ●●● Una pila molt comuna és la de 9 V. Quantes pilesde 3 V deu tenir dins? Com deuen estar connectades?

23. ● ● Una planxa de 22 � es connecta a la xarxa de220 V. Quina intensitat circula per la seva resistència?

24. ● Com puc obtenir electricitat amb un tros de metallde coure i un altre de metall magnesi?

25. ● Relaciona cada científic amb el seu invent. Faraday • • PilaVolta • • Desvia la brúixola amb corrent.Oersted • • Genera corrent amb un imant.

26. ●●● Observa l’assaig de la fotografia i contesta:a) Quins elements hi apareixen?b) Què està passant?c) Què es pot mesurar amb el regle?

27. ●● Calcula quant costa veure una pel·lícula de dueshores en un televisor de 300 W. (Dada: 0,1 €/kWh).

28. ●● Si una consola de joc és de 50 W i estàs ju-gant mitja hora, quant et costa l’electricitat con-sumida?

29. ●●● Explica com funciona el sistema del dibuix.

30. ●●● Calcula quant es gasta en electricitat amb totsels electrodomèstics encesos.

Born

Planxa 2000 W

1h 30 min

Rentaplats1500 W30 min

Aspiradora2000 W30 min

Forn1200 W

2 h

Halogen300 W

3 h

2 tubs fluorescents40 W4 h

Ordinador200 W30 min

917000 _ 0092-0117.qxd 12/3/08 11:35 Página 113

Recuperación tecno b c - funestecno.files.wordpress.com file4 Actividades a realizar Dossier que ha...

Documents

Transcript of Recuperación tecno b c - funestecno.files.wordpress.com file4 Actividades a realizar Dossier que ha...