Embedded Files
1. L'estructura de la matèria
1. L'estructura de la matèria
La matèria és tot allò que té massa i que, per tant, ocupa volum.
Des de fa molts anys, una de les grans preocupacions dels científics ha estat poder conèixer la constitució de la matèria per poder arribar a predir-ne el comportament. Els avenços experimentals i teòrics del segle XX ens han permès conèixer-ne millor l’estructura interna. Així, sabem que tota matèria està formada per un conjunt d’àtoms que, al seu torn, estan constituïts per les anomenades partícules subatòmiques, que són els electrons, els protons i els neutrons. En aquests àtoms que formen la matèria hi podem distingir dues parts:
El nucli. És la part central de l’àtom i n’ocupa una part molt petita. A l'interior hi trobem els protons i els neutrons.
L'escorça. És la part exterior de l'àtom i n'ocupa la major part del volum. En aquesta part hi ha els electrons, que es mouen a una gran velocitat al voltant del nucli.
2. Pèrdua o guany d'electrons
2. Pèrdua o guany d'electrons
Hem de destacar que la càrrega elèctrica d'un àtom es nul·la perquè com que té el mateix nombre de protons que d'electrons, té el mateix nombre de càrregues positives que negatives. Amb tot, però, hi ha excepcions que cal tenir en compte:
En algunes situacions, els àtoms poden perdre o guanyar electrons i quedar carregats. Aquests àtoms s'anomenen ions.
Quan un àtom perd un electró o diversos, queda carregat positivament i rep el nom de catió; de manera contrària, quan un àtom guanya un electró o diversos, queda carregat negativament i aleshores rep el nom d'anió.
La circulació d'electrons d'un àtom a un altre àtom és el fenomen que coneixem com electricitat.
3. Materials conductors i materials aïllants
3. Materials conductors i materials aïllants
En la matèria hi ha electrons que es poden moure, però no es mouen de la mateixa manera per tots els materials:
Materials conductors: són els que tenen electrons que es poden moure amb facilitat per l'interior del material. En general, tots els metalls són bons conductors.
Materials aïllants: són els que tenen els electrons molt lligats a l'àtom al qual pertanyen, de manera que no es poden moure amb facilitat. Alguns exemples aïllants són la fusta, el plàstic, el vidre, etc.
4. El corrent elèctric
La matèria que ens envolta (el bolígraf, l'aire, l'aigua, el menjar, etc.) està formada per càrregues elèctriques positives i negatives. Les càrregues elèctriques negatives s'anomenen electrons.
El corrent elèctric és el moviment dels electrons a través d'un conductor.
Si poguéssim veure a escala atòmica el que està passant, observaríem alguna cosa semblant al que mostra la figura.
1 Quan es connecten els cables a la pila, els electrons són atrets pel pol positiu de la pila i es mouen cap a aquest pol, xocant amb els àtoms del cable.
2 Per aquest circuit circula una intensitat de 0,2 A, que equival a 1,25 · 1018 electrons cada segon.
4.1 El sentit de la intensitat.
És molt freqüent senyalar el sentit de la intensitat amb una fletxa. Per estrany que pugui semblar, aquest sentit no es correspon al sentit de circulació dels electrons.
El sentit de la intensitat que s’assigna de manera convencional als circuits és sempre oposat al sentit del moviment real dels electrons.
4.2. Corrent continu / Corrent altern
En els circuits que hem vist fins ara, el corrent sempre té el mateix sentit i la mateixa intensitat. Aquest tipus de corrent s’anomena corrent continu (CC).
Existeix un tipus de corrent on la intensitat (i, per tant, la circulació dels electrons) va canviant de sentit. Aquest tipus de corrent s’anomena corrent altern (CA).
Corrent continu
Corrent altern
Els principals generadors de corrent continu són la pila, les bateries o els acumuladors, les plaques solars fotovoltaiques i les dinamos.
La majoria de generació de corrent continu és a voltatges baixos: 1,5V, 3V, 9V
En el corrent continu no canvia la seva polaritat, per tant els electrons circulen sempre en el mateix sentit.
Els principals generadors de corrent altern són els alternadors. Els alternadors són els responsables de produir la majoria del corrent elèctric que consumim. Ho fan transformant l’energia mecànica de les turbines de les centrals elèctriques en energia elèctrica.
És important saber que el subministrament elèctric a les nostres llars arriba en forma de corrent altern, a un voltatge de 230V
El corrent altern de les nostres llars té una freqüència de 50 Hz. Això vol dir que el sentit d'aquest corrent canvia 50 cops per segon.
5. Magnituds elèctriques
5.1. Voltatge o tensió elèctrica: V
El voltatge és l'energia per unitat de càrrega que fa que les unitats circulin pel circuit. Es mesura en volts, V. També rep el nom de potencial o tensió.
Les piles solen ser d'1,5 V, 4,5 V o 9 V.
5.2. Intensitat o corrent elèctric: I
La intensitat és la quantitat de càrrega (o electrons) que passa pel conductor en un segon. Es mesura en amperes, A. També rep el nom de corrent elèctric.
L'ampere és una unitat molt gran, que equival al pas de 6,24 · 1018 electrons per segon.
5.3. Resistència: R
La resistència mesura l'oposició que presenten els conductors al pas del corrent. Es mesura en ohms, Ω.
El filament de la bombeta, com que és més prim, té més resistència que el cable, per la qual cosa els electrons s'«amunteguen» en passar-hi. En aquesta zona s'eleva la temperatura del conductor.
6. La llei d'Ohm
La llei d'Ohm ens dona la relació entre aquestes tres magnituds, segons com les combinem podrem tenir tres fórmules diferents, tot i que les tres provenen d'una mateixa fórmula:
7. Potència elèctrica
7. Potència elèctrica
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.
La potència (P) ens indica l'energia elèctrica que es consumeix en la unitat de temps. Es mesura en watts (W) o en kilowatts (1 kW = 1.000 W).
Per calcular la potència cal multiplicar el voltatge per la intensitat, aquesta relació s'anomena llei de la potència o llei de Watt, i igual que amb la llei d'Ohm segons com es combinen tenim tres fórmules diferents: P = V · I
En un circuit elèctric, amb el valor de voltatge de la pila i el valor de resistència de l'aparell receptor (bombeta o motor) podrem calcular el corrent que circula i la potència elèctrica que dissipa aquest aparell receptor:
En un circuit elèctric, amb el valor de voltatge de la pila i el valor de resistència de l'aparell receptor (bombeta o motor) podrem calcular el corrent que circula i la potència elèctrica que dissipa aquest aparell receptor:
8. Energia elèctrica consumida
8. Energia elèctrica consumida
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 aproximadament 0,1 euros.
Energia (kWh) = potència (kW) · temps (hores)
És molt senzill calcular la despesa de qualsevol aparell. Vegem-ne un exemple:
Page updated
Report abuse