Unitat 5 (A)

Components circuit elèctric

Corrent elèctric Magnituds elèctriques

Llei d’Ohm Circuits en sèrie

Circuits en paral·lel

Mesura de magnituds

UNITAT 5: MAGNITUDS ELÈCTRIQUES FONAMENTALS

Cristina RodonDepartament de Tecnologia 1/38





Mesura de magnituds



Els àtoms Càrrega elèctrica

El corrent elèctric

Corrent elèctric





Mesura de magnituds



El corrent elèctric

Corrent elèctric

I

t

CORRENT CONTINU: El sentit del corrent no varia amb

el temps ni tampoc el valor de

la Intensitat. (Sempre té un pol

+ i un -)

EL CORRENT ELÈCTRIC

CORRENT ALTERN: el sentit del corrent varia amb el el

temps i el valor de la Intensitat també





Mesura de magnituds



Corrent elèctric

Sentit del corrent continusentit convencional

del corrent

sentit real del corrent





Mesura de magnituds



GENERADOR

CONDUCTOR RECEPTOR

0. Components bàsics d’un circuit elèctric






Mesura de magnituds



Generador

• dóna la Força necessària per impulsar els

electrons i posa el circuit sota tensió (crea un

pol + i un pol – als borns del generador)






Mesura de magnituds



Conductor

• permet el pas del corrent elèctric (és a dir el

pas d’electrons)






Mesura de magnituds



Conductor• Els materials conductors es classifiquen en:

– Conductors: són els materials que deixen passar el corrent

amb facilitat. Exemple: or, plata, coure, alumini i en general, tots

els metalls.

– Aïllants: no permeten el pas del corrent (per tant tenen molta

resistència al pas del corrent)

– Semiconductors: si modifiquem les caracteístiques

químiques (estructura molecular) es poden convertir en

conductors o aïllants. Aquesta propietat s’utilitza en

l’electrònica.






Mesura de magnituds



Receptor

• rep l’energia elèctrica i la transforma en un alter

tipus d’energia (ex. lumínica, de moviment,

calorífica)






Mesura de magnituds



Esquema elèctric bàsic


Circuit elèctric





Mesura de magnituds



Similitud circuit hidràulic i circuit elèctric


Hi ha una bomba que fa circular l’aigua: la succiona

del dipòsit B, i la impulsa cap al dipòsit A, des d’on

cau, tot seguit, damunt el molinet, i el fa girar.

En arribar l’aigua novament al dipòsit B, la bomba la

recull un altre cop, i es torna a iniciar el cicle.

Mentre la bomba tingui energia, l’aigua no pararà

mai de circular, ni el molinet de girar.





Mesura de magnituds



1. Magnituds elèctriques fonamentals

• Entenem per magnitud tot el que es pot mesurar

(ex. en els cotxes es mesura la seva velocitat).

• Les magnituds fonamentals que caracteritzen el

corrent elèctric són:

• Tensió

• Intensitat Elèctrica

• Resistència

Magnituds elèctriques





Mesura de magnituds



La tensió

La magnitud que ens calcula l’energiaamb la qual un generador és capaç

d’impulsar els electrons a través d’un circuit

s’anomena tensió (o f.e.m=forçaelectromotriu.).

1.1. La TENSIÓ (V)

Unitats: Volts






Mesura de magnituds



La intensitat elèctrica és el nombre de càrregues

elèctriques que travessa el circuit per unitat de temps.

1.2. INTENSITAT ELÈCTRICA (I)


Unitats: Ampers

1A= 3,6 trilions d’electrons1s

1

segon





Mesura de magnituds



La resistència elèctrica és la dificultat que ofereixen els

materials al pas del corrent elèctric. La unitat de resistència

és l’ohm (Ω), en honor del científic alemany Georges Simon

Ohm.


1.3. La RESISTÈNCIA (R)

• Tots els elements d’un circuit tenen resistència, però normalment l’aparell receptor és el que en té més.

• Els cables i el generador han de tenir una resistència baixa, que, a efectes pràctics, es considera nul·la.





Mesura de magnituds



La potència és la capacitat que té un receptor de

realitzar la seva funció més intensament i/o amb

més rapidesa, i es mesura en watts.


• Una de les característiques més importants dels receptors

és la seva potència.

• Exemple: un motor més potent que un altre vol dir que

gira més ràpid o que pot suportar esforços més grans.

1.4. La POTÈNCIA (P)





Mesura de magnituds




• La Potència d’un receptor està directament relacionada

amb el voltatge (V) i la Intensitat (I) amb què l’alimenta el

circuit


P= V Potència (P) en Watts

I Voltatge o Tensió (V) en VoltsIntensitat (I) en Ampers





Mesura de magnituds



Exemple 1: Càlcul de PotènciesCalcula la potència d’una estufa que, connectada a una tensió de 220 V, és travessat per un

corrent de 10 A d’intensitat.

Exemple 2: Càlcul de PotènciaCalcula la intensitat que circularà per un circuit que alimenta un motor de 5 500 W connectat a

una tensió de 220 V.



La potència de l’estufa serà:P = V • I = 220 V • 10 A = 2 200 W = 2,2 kW

P = V • I , d’on I = P / VPer tant, la intensitat que passarà pel motor és:

I = 5 500W / 220V = 25A





Mesura de magnituds




• Classe de corrent

• Voltatge

• Potència

Comptabilitat dels elements d’un circuit





Mesura de magnituds



La intensitat del corrent elèctric que circula per

un circuit és directament proporcional a la tensióque hi apliquem i inversament proporcional a la

resistència que ofereix.

Lleid’Ohm

2. La Llei d’Ohm• En un circuit elèctric, les tres magnituds bàsiques (tensió, intensitat i

resistència) estan íntimament relacionades entre si. Aquesta relació

es coneix com la llei d’Ohm

I= V Intensitat (I) en AmpersR Voltatge o Tensió (V) en Volts

Resistència (R) en Ohms (Ω).





Mesura de magnituds



Exemple 1: Aplicació de la llei D’ohm.

Determina la intensitat que circularà per un receptor de 10 Ω de resistència si

el connectem a un generador que subministra una tensió de 24 V.

Aplicant la llei d’Ohm, tenim que: 24

2,410

VVI AR

= = =Ω

Lleid’Ohm

2. La Llei d’Ohm





Mesura de magnituds



3. Circuits en sèrie i circuits en paral·lel

• Fins ara hem vist circuits alimentats per un generador en

els quals funciona un sol receptor a la vegada. Però hi ha

circuits que disposen de diferents receptors alimentats per un generador o més d’un.

• Aquests elements poden estar connectats de maneres

diferents: connexió en sèrie, connexió en paral·lel o derivació, i connexió mixta.

•La manera de connectar els diferents elements en un circuit

té molta importància ja que afecta les característiques elèctriques del circuit.

Circuitsen sèrie





Mesura de magnituds



3.1. Circuits en sèrie

•Quan en un circuit els diferents

elements estan connectats un darrere l’altre diem que estan connectats en

sèrie.

La pila, l’interruptor i la làmpada

estan connectats en sèrie.

Connexió en sèrie de receptors•En un circuit que alimenta més d’un receptor, els receptors que estan en sèrie estan connectats un a continuació de l’altre.

làmpara fosa

Característiques receptors connectats en sèrie:

a)

Per tant, si es desconnecta un receptor, el circuit queda obert,

s’interromp el corrent i deixen de funcionar tots els receptors

IT

I1 I2 I3

No funciona cap

làmpada perquè

circuit queda obert

IT=I1=I2=I3

Circuitsen sèrie





Mesura de magnituds



3.1. Circuits en sèrieConnexió en sèrie de receptors

làmpara fosa

Característiques receptors connectats en sèrie:

a) IT=I1=I2=I3b) La tensió del generador es reparteix entre els receptors de manera

directament proporcional a la seva resistència.

VT=V1+V2+V3

VTV1 V2 V3

Circuitsen sèrie





Mesura de magnituds



Circuits en sèrie: Aplicacions

La connexió de receptors en sèrie no té aplicació pràctica, excepte en la connexió de

resistències en els circuits electrònics i en algunes instal·lacions molt concretes, com la

d’algunes garlandes de bombetes de colors de l’arbre de Nadal.


Circuitsen sèrie





Mesura de magnituds



Connexió de piles en sèrie

• Es connecten una darrere l’altra, tenint en

compte la polaritat, de manera que el pol

negatiu d’una pila es connecta al positiu de

la següent, i així successivament. Al final,

queden dos pols lliures, als quals es connecten

els borns del circuit que cal alimentar.

9V

+


Circuitsen sèrie





Mesura de magnituds



Connexió de piles en sèrie

9V+ •La tensió subministrada al circuit serà la suma de

cadascuna de les piles.

•Per tant, podem concloure que la connexió de

piles en sèrie es fa servir per augmentar la tensió

que cal subministrar a un circuit.

• Exemple: pila de petaca

Cal tenir en compte!

En la connexió de piles:

a) Es recomana fer servir piles de les mateixes característiques elèctriques.

b) No és recomanable substituir parcialment les piles d’un receptor portàtil; quan es canvien, s’han de canviar totes.


VT=VPILA1+VPILA2+VPILA3+…

Circuitsen sèrie





Mesura de magnituds



Quan en un circuit hi ha elements que es connecten de manera que a partir d’un punt de connexió

el corrent es reparteix entre aquests elements i es torna a unir a la sortida, diem que aquests

elements estan connectats en paral·lel.

4,5V

4,5V

Si els elements tenen polaritat, com és el cas de les piles,

cal connectar per una banda tots els pols positius i per

l’altra tots els negatius.

R

N

220 VLa instal·lació elèctrica d’un

edifici (per exemple, la de la teva

escola) està formada per

diferents circuits que han de

funcionar independentment, és a

dir, connectats en paral·lel.


3.2. Connexió en paral·lel o derivació





Mesura de magnituds



Connexió en paral·lel de receptors

En un circuit que alimenta dos o més receptors, aquests receptors estan connectats en paral·lel

si el corrent es reparteix entre tots ells, de manera que es pot tancar el circuit per cadascun dels receptors.

làmpara fosa

Característiques dels receptors connectats en paral·lel:

a) Quan per qualsevol anomalia deixa de funcionar un dels receptors, els altres continuen funcionant.



IT

I1

I2

I1

I2

IT=I1+I2





Mesura de magnituds



Connexió en paral·lel de receptors

En un circuit que alimenta dos o més receptors, aquests receptors estan connectats en paral·lel

si el corrent es reparteix entre tots ells, de manera que es pot tancar el circuit per cadascun dels receptors.

làmpara fosa

a) Cada receptor rep la mateixa tensió, que és la del generador.



VT=V1=V2

Rumia...

Saps quina és la tensió

que haurà de tenir cada

receptor?

4,5 V VT=

V1V2





Mesura de magnituds



Connexió en paral·lel: aplicacionsEn la majoria de les instal·lacions elèctriques, els receptors es connecten en paral·lel, perquè així

tots funcionen a la mateixa tensió. Si un falla, els altres continuen funcionant.



R

N

220 V





Mesura de magnituds



Connexió de piles en paral·lel

Si connectem dues o més piles de manera que unim tots els pols positius per una banda i tots els pols negatius per l’altra, les

haurem connectat en paral·lel. La tensió d’alimentació del circuit serà la d’una pila (recorda que per fer agrupacions, les piles han de

ser de les mateixes característiques), però el corrent que consumeix el circuit el subministren entre totes; per tant, podem dir

que:

4,5V

4,5V

En un circuit alimentat per una associació de piles en paral·lel,

augmenta l’autonomia de les piles, ja que l’energia consumida pel circuit la subministren entre totes a parts iguals.



4,5 V

4,5 V





Mesura de magnituds



En l’esquema següent, les làmpades 2 i 3 estan connectades en paral·lel i la làmpada 1 està en

sèrie amb elles; aquest tipus de connexió s’anomena connexió mixta.

1 2 3

1

2

3

La connexió mixta de receptors

només s’utilitza en la connexió

de resistències en els circuits

electrònics.

També es fa servir per augmentar la tensió d’alimentació i

la durada de les piles. Per exemple, en l’associació de

piles de la figura, les piles en sèrie de cada branca ens

proporcionen més tensió, i la intensitat la subministren

entre les dues branques en paral·lel.

Perquè funcionin correctament, cal que el valor de la

tensió o f.e.m. (força electromotriu) de cada branca

sigui el mateix.

3.3. Connexió mixta (sèrie - paral·lel)


Circuitsen sèrie





Mesura de magnituds



4. Mesura de magnituds elèctriquesQuan facis els muntatges dels circuits

elèctrics, és probable que, per alimentar-los,

utilitzis una font d’alimentació igual que la

de la fotografia o semblant. Aquesta font

porta incorporats dos aparells de mesura, un per saber la tensió, i l’altre per saber la

intensitat del CC que subministra al circuit.

Hi ha aparells de mesura per a qualsevol de les

magnituds del circuit elèctric: voltímetres per saber la

tensió, amperímetres per mesurar la intensitat,

ohmímetres per a la resistència, wattímetres per a la

potència…

Els aparells de mesura poden ser analògics o

digitals. En els primers, el valor de la lectura el dóna

una agulla que es desplaça sobre una escala

graduada. En els digitals, s’indica amb nombres que

apareixen en un display o pantalla, igual que en les

calculadores.

Mesura de Magnituds





Mesura de magnituds



4.1. Voltímetre

Per mesurar la tensiós’utilitzen els voltímetres. El

voltímetre és un aparell que té

dues pinces o terminals que

s’han de posar en contacte

entre els dos punts del circuit.V

0

1

32

4 56

7

8

V

Hi ha voltímetres per a CC i

voltímetres per a CA.

V

Mesura de Magnituds





Mesura de magnituds



4.2. Amperímetre

Per mesurar la intensitat que travessa

un circuit es fa servir l’amperímetre.

Aquest aparell s’intercala enmig del

circuit, connectat en sèrie, i s’efectua la

mesura quan el circuit està tancat o en

funcionament.

A

100

200300

400

500

A mA

A

IT

Mesura de Magnituds





Mesura de magnituds



4.3. OhmímetreS’utilitza per mesurar la resistència elèctrica d’un circuit, d’un receptor o d’un

resistor.

Per mesurar la

resistència cal

desconnectar-la.

No pot haver-hi

tensió

Mesura de Magnituds





Mesura de magnituds



4.4. Multímetre o polímetre

• Per mesurar tensions, intensitats i resistències existeix un aparell que té integrada les 3 funcions (entre d’altres): multímetre o polímetre, també

conegut amb el nom de tèster.

• Els multímetres solen tenir diverses escales per a cadascuna de les magnituds que es volen mesurar, i poden utilitzar-se tant en circuits de CC com de CA. N’hi ha d’analògics i de digitals.

• Els multímetres no tenen un símbol específic, sinó que en els circuits es representa la funció que

fan, com per exemple la de voltímetre, amperímetre,

etc.

Mesura de Magnituds

Unitat 5 (A)

Technology

Transcript of Unitat 5 (A)