Tecnologies 2n ESO Electricitat i magnetisme

1. Unitat 7: L’ELECTRICITAT I
EL MAGNETISME
Josep Ramon i Serra
Curs 2009-2010
TECNOLOGIA ESO

2. L’Electricitat és el moviment de les càrregues elèctriques
Què és una càrrega elèctrica? On es troben?
1. La càrrega elèctrica més petita és l’electró.
2. Els electrons es troben dins del àtoms.
3. Els àtoms són els elements que formen els materials.
Tipus de materials
1. Conductors (metalls)  Facilitat per deixar passar els electrons.
2. Aïllants (plàstics, fusta)  Molta dificultat per conduir electrons.
3. Semiconductors (silici)  Condueixen segons condicions.
7.1. L’ELECTRICITAT

3. EL CORRENT i el CIRCUIT ELÈCTRIC
Corrent elèctric
És la circulació de càrregues elèctriques dintre d’un circuit elèctric
EL CORRENT I EL CIRCUIT ELÈCTRIC

4. EL CORRENT i el CIRCUIT ELÈCTRIC
Circuit elèctric
És el conjunt d’elements on s’aplica el corrent elèctric i està format pels següents
components mínims:
1. Generador o pila
2. Conductor o cable elèctric
3. Receptor o bombeta
4. Altres o elements de control
EL CORRENT I EL CIRCUIT ELÈCTRIC

5. COMPONENTS DEL CIRCUIT ELÈCTRIC (1/7)
1. Pila o generador elèctric
És l’element del circuit elèctric que fa que
els electrons o càrregues negatives surtin
del terminal negatiu i arribin al terminal
positiu
SEMBLANT A UNA BOMBA D’AIGUA
Simbologia

6. COMPONENTS DEL CIRCUIT ELÈCTRIC (2/7)
2. Conductor o cable elèctric
És l’element del circuit elèctric per on circulen els electrons o càrregues
negatives i ens connecta tots els altres elements del circuit.
Si el cable estigués tallat, el circuit estaria obert, sense circulació de
càrregues.
SEMBLANT A UNA CANONADA D’AIGUA
Simbologia

7. COMPONENTS DEL CIRCUIT ELÈCTRIC (3/7)
3. Receptors
Són tots els elements del circuit elèctric on nosaltres gaudim de l’energia
elèctrica, per exemple:
• Màquines i electrodomèstics (alimentació d’un motor elèctric)
• Motors (transformació de moviment)
• Bombetes i resistències (il·luminació)
SEMBLANT A UNA NÒRIA d’un molí fariner D’AIGUA
Simbologia
BOMBETA BRUNZIDOR MOTOR CC
RESISTÈNCIA

8. COMPONENTS DEL CIRCUIT ELÈCTRIC (4/7)
4. Altres elements (ELEMENTS DE CONTROL)
4.1. Polsador: Ens obre o ens tanca el circuit elèctric mentre pressionem el
botó. N’hi ha de dos tipus; normalment tancat (NT) i normalment obert (NO).
Polsador NT  a l’inici deixa passar el corrent, mentre polsem s’obre el
circuit i tallem el pas del corrent elèctric.
Exemple: El polsador de les portes de cotxe o nevera és un polsador NT.
Polsador NO  a l’inici no deixa passar el corrent, mentre polsem es
tanca el circuit i es deixa passar el corrent elèctric. Al deixar de polsar, es
torna a la situació inicial.
Exemple: El timbre de casa nostra és un polsador normalment obert.
Simbologia
POLSADOR (NO) POLSADOR (NT)

9. COMPONENTS DEL CIRCUIT ELÈCTRIC (5/7)
4.2. Interruptor: Ens obre o ens tanca el circuit elèctric permanentment.
Interruptor NT  l’accionem i ens obre el circuit, per tant talla el
corrent elèctric.
Interruptor NO  l’accionem i ens tanca el circuit, per tant passa el
corrent elèctric.
Exemple: L’interruptor de casa nostra per encendre el llum és NO
Simbologia
Interruptor Monopolar

10. COMPONENTS DEL CIRCUIT ELÈCTRIC (6/7)
4.3. Commutador: És un interruptor amb tres terminals (a, b i c), en lloc de
dos, que ens permet desviar el corrent des d’a cap a b o des d’a cap a c.
Exemple: El commutador del dormitori d’una casa per encendre el llum des
de dos llocs distanciats.
Simbologia
COMMUTADOR

11. COMPONENTS DEL CIRCUIT ELÈCTRIC (7/7)
4.4. Commutador de creuament: És un interruptor amb quatre terminals
exteriors (a, b, c i d).
Interiorment, està composat de dos commutadors (sis terminals) que es
mouen amb el mateix botó.
• En la posició 1 posa en contacte el terminal a amb el terminal d, i per
separat, el terminal c amb el terminal b.
• En la posició 2 el terminal a fa contacte amb el terminal b, i per separat,
el terminal c amb el terminal d.
Simbologia
COMMUTADOR DE
CREUAMENT

12. Exemple: El commutador de creuament en el passadís d’una casa per
encendre el llum des de més de dos llocs distanciats.
Els dels extrems seran commutadors, i els d’entremig commutadors de
creuament.
COMPONENTS DEL CIRCUIT ELÈCTRIC

13. MAGNITUDS ELÈCTRIQUES
Magnitud física:
3 magnituds bàsiques: INTENSITAT, TENSIÓ i RESISTÈNCIA
És tot allò que es pot mesurar
És la quantitat de càrregues elèctriques que
travessen la secció d’un conductor en una
unitat de temps. (També es pot dir que és el
cabal de càrregues que hi circulen)
per valors petits: mil·liamper (mA) i
microamper (µA).
Unitat de mesura en SI: Amper (A)
EL SENTIT DE LA INTENSITAT ÉS DEL (+) AL (-)
EL CONTRARI A LA CIRCULACIÓ REAL DELS ELECTRONS
Aparell de Mesura: Amperímetre
INTENSITAT DE CORRENT ELÈCTRIC

14. MAGNITUDS ELÈCTRIQUES
TENSIÓ ELÈCTRICA O DIFERÈNCIA DE POTENCIAL
És el treball necessari per desplaçar les
càrregues elèctriques d’un terminal a
l’altre del generador. (Seria com la
diferència d’alçada en un pla inclinat)
EL TERMINAL (+) DE LA PILA TÉ MÉS TENSIÓ QUE EL (-)
Si la tensió del (+) = a la tensió del (-), la pila està descarregada.
Volt (V)
Unitat SI:
Aparell de Mesura:
Voltímetre

15. MAGNITUDS ELÈCTRIQUES (3/3)
RESISTÈNCIA
És la dificultat que ofereixen els materials al
pas del corrent elèctric.
(En un circuit d’aigua la resistència seria un
colze, un filtre, una canonada estreta…)
Ohm (Ω)
Unitat SI:
LA RESISTÈNCIA D’AQUEST CIRCUIT ÉS LA BOMBETA I
EL CONDUCTOR. La pila es gasta perquè tenim la resistència.
Aparell de Mesura:
Ohmímetre
La resistència depèn de la naturalesa del
material (coeficient de resistivitat) i de
les seves dimensions (secció).
S
lR .ρ=
Longitud (l en m)
Secció (S en mm2
)
Resistivitat (ρ en mm2·
Ω/m)

16. APLICACIÓ PRÀCTICA  Resistència Conductor
S
lR .ρ=
Calcula la resistència d’un fil de ferro (amb resistivitat ρ(Fe) = 0,1mm2
Ω/m) de
longitud 3 m y secció de 10 mm2
.
Dades Incògnita
Longitud del cable = 3m Resistència
Resistivitat = 0,1mm2
Ω/m
Secció = 10 mm2
==
S
l
R .ρ
=Ω=Ω= 2
2
2
2
10
3./0,1mm
10
3./0,1mm
mm
mm
mm
mm
Ω= 03,0R

17. TIPUS DE CIRCUITS
Segons com es connecten els seus elements:
Circuit en sèrie Circuit en paral·lel Circuit mixt
• Igual intensitat per a
cada receptor.
• La tensió total és la
suma de la tensió a
cada receptor.
• Si s’espatlla un
receptor, la resta
deixa de funcionar.
• Igual tensió a cada receptor.
• La intensitat és la suma de
les intensitats que passen per
cadascun dels receptors.
• Si s’espatlla un receptor, el
circuit segueix funcionant.
Combinació d’un
circuit en sèrie i un
circuit en paral·lel.

18. CIRCUIT EN SÈRIE
CIRCUIT MIXT

19. LLEI D’OHM (1/3)
La LLEI D’OHM ens relaciona les 3 magnituds bàsiques:
Diferència de potencial o tensió (V)
A més V, més I (intensitat), així V i I són directament
proporcionals (i a l’inrevés, també)
Resistència (R)
A més R, menys diferència de potencial, així R i V són
inversament proporcionals
R
VI =
Intensitat (I)  Ampers (A)
Tensió (V)  Volts (V)
Resistència (R)  Ohms (Ω)
IRV .=
I
VR =

20. LLEI DE OHM - Problemes (2/3)
R
VI =
Què intensitat de corrent circula per una làmpada
elèctrica de 400 Ω de resistència quan està
connectada a una xarxa de 220 volts de tensió?
Dades Incognita
Tensió = 220 volts Intensitat
Resistència = 400 Ω
Avolts
R
V
I 55,0
400
220 =
Ω
==
La mateixa làmpada la connectem a 400 V de tensió.
Quina serà ara la intensitat que la travessarà? R
VI =
AI 1=
Què intensitat de corrent circula per una làmpada
elèctrica de 400 Ω de resistència quan està
connectada a una xarxa de 220 volts de tensió?
Dades Incògnita
Tensió = 220 volts Intensitat
Resistència = 400 Ω
Quina intensitat de corrent circula per una làmpada
elèctrica de 400 Ω de resistència quan està
connectada a una xarxa de 220 volts de tensió?

21. LLEI DE OHM – Problemes (3/3)
Quina resistència té una làmpada quan apliquem
una intensitat d’1 A i està connectada a una xarxa
de 220 volts de tensió?
Dades Incògnita
Tensió = 220 volts Resistència
Intensitat = 1 A
Ω=== 220
1
220
A
volts
I
V
R
I
VR =
Quina caiguda de tensió ocasionarà una resistència
de 200 Ω si li fem passar una intensitat de 0,1 A?
IRV .=
Dades Incògnita
Resistència = 200 Ω Tensió
Intensitat = 0,1 A
VAIRV 201,0.200. =Ω==

22. POTENCIA i ENERGIA ELÈCTRICA (1/3)
La potència elèctrica és la capacitat d’un receptor per
transformar energia en un temps determinat.
IVP .=
R
VP
2
=2.IRP =
L’energia elèctrica és el producte de la potència pel
temps de funcionament.
UNITATS en SI: mW (miliwatt) W (watt) kW (kilowatt)
tPE .= UNITATS en SI: kWh (kilowatt per hora)
(tal com surt en el rebut de la llum)

23. EXERCICIS POTÈNCIA (2/3)
Una làmpada, dintre d’un circuit, té una caiguda de
tensió de 4,5 V i per ella hi passa una intensitat de 0,5
W. Digues quina potència dissipa aquesta làmpada.
Determina la resistència d’una bombeta de 100 W de
potència si la connectem a una tensió de 220 V?
IVP .=
Dades Incògnita
Tensió = 4,5 volts Potència
Intensitat = 0,5 Ampers
WAVIVP 25,25,0.5,4. ===
R
VP
2
=
Dades Incògnita
Potència = 100 W Resistència
Tensió = 220 V
Ω===→= 484
100
222022
P
V
R
R
V
P

24. EXERCICIS ENERGIA ELÈCTRICA (3/3)
Calcula l’energia consumida per una làmpada de
2,25 W i que està funcionant durant 2 hores. tPE .=
Dades Incògnita
Potència = 2,25 W Energia
Temps = 2 hores
kWhWhhWtPE 0045,05,42.25,2. ====

25. 7.2. EL MAGNETISME
El MAGNETISME és la propietat d’un mineral (magnetita)
que atreu el ferro. A aquest material se l’anomena imant i
a la força que exerceix, magnetisme.
(Veure vídeo: http://dfists.ua.es/experiencias_de_fisica/index09.html)
Aplicació antiga: brúixoles senzilles per orientar-se.
Propietats dels imants
1.- Tenen dos pols: Sud (S) i Nord (N).
2.- Les línies de camp (o força) van de N a S.
http://micro.magnet.fsu.edu/electromag/java/magneticlines/index.html
3.- Dos pols iguals es repel·len i dos pols diferents s’atrauen.
4.- Si partim un imant, ens en surten dos d’iguals.
5.- Exerceixen força a distància (força magnètica). (Travessen cossos)

26. ELECTROMAGNETISME
L’ELECTROMAGNETISME és la part de la física que
estudia l’acció del corrent elèctric sobre els imants i la
d’aquests sobre el corrent elèctric.
Creació d’un camp magnètic a partir d’un camp elèctric:
Si fem circular un corrent continu a través d’un conductor,
s’obté un camp magnètic.
Aplicació:
1.- Solenoide  espires separades. radi<longitud
2.- Bobina  espires molt juntes. radi>longitud (ràdio)
3.- Electroimant  corrent elèctric circulant per una bobina.
Es potencia el camp afegint un nucli de ferro a l’interior.
Elements que funcionen amb electroimants:
Panys automàtics, Brunzidors i Timbres, Altaveus i Auriculars,
Contactors, Relés, Motors elèctrics.

27. Al fer circular un corrent per un fil conductor es crea
un camp magnètic amb les línies de força circular.
ELECTROMAGNETISME

28. Si fem circular un corrent continu a través dels fils
enrotllats, aconseguim que per l’interior de
l’enrotllament es generi un camp magnètic, on un
extrem serà el Nord(N) i l’altre el Sud (S).
Al modificar el sentit del corrent s’intercanvia el N
pel S.
ELECTROMAGNETISME

29. Podem muntar un electroimant enrotllant un fil de
coure esmaltat a un nucli de metall que contingui
ferro i el connectem als extrems d’una pila.
ES POT FER UN IMANT AMB CORRENT
ALTERN?
ELECTROMAGNETISME

30. ELECTROMAGNETISME
Creació d’un corrent elèctric a partir del desplaçament
d’un camp magnètic
Tenim un solenoide i fem passar per dins un imant, així es
crea un corrent (induït) que circula per les espires.
Vídeo interessant de magnetisme:
http://iesfgcza.educa.aragon.es/depart/fisicaquimica/fisicasegundo/videosmagnetismo.ht
ml

31. EL MOTOR ELÈCTRIC
El MOTOR és la màquina que transforma l’energia
elèctrica en energia mecànica (de moviment).
Parts d’un MOTOR ELÈCTRIC: Estator, Rotor,
Escombretes i Col·lector.