Unitat 04. ELECTRICITAT I LLEI D'OHM
Unitat 04. ELECTRICITAT I LLEI D'OHM
Embedded Files
1. El circuit elèctric
1. El circuit elèctric
El desplaçament de les càrregues elèctriques negatives (electrons) a través d'elements conductors produeix un corrent elèctric. Perquè el corrent elèctric pugui circular, els diferents elements han d'estar connectats entre si formant un circuit elèctric.
Un circuit elèctric és un conjunt d'elements connectats entre si que formen un camí tancat de manera que el corrent elèctric hi pot circular.
En el circuit de la figura de sota a la dreta, la pila (generador) s'encarrega de subministrar l'energia necessària per impulsar les càrregues elèctriques. Aquestes càrregues surten d'un terminal de la pila i arriben a l'altre a través dels cables de connexió (conductors), la bombeta (receptor), que emetrà llum, i el motor (receptor), que girarà.
El corrent elèctric que circula a través dels components d'un circuit pot ser de dos tipus:
a) Corrent continu (CC): les càrregues elèctriques circulen sempre en el mateix sentit. És el cas de les piles o les bateries.
b) Corrent altern (CA): la circulació de les càrregues elèctriques canvia de sentit cinquanta vegades per segon. Aquest és el tipus de corrent que tenim a casa.
1.1. Els components d'un circuit elèctric
1.1. Els components d'un circuit elèctric
Els elements o components mínims necessaris per muntar un circuit elèctric senzill són: un generador, els conductors i un receptor.
Hi ha dos tipus més de components que es fan servir per controlar i protegir els circuits:
Dispositius de control. Permeten obrir o tancar el circuit a voluntat. Els més comuns són els interruptors, els commutadors i els polsadors.
Dispositius de protecció. Eviten que els components del circuit pateixin danys. Els més habituals són els fusibles.
1.2. La representació gràfica d'un circuit
1.2. La representació gràfica d'un circuit
Per fer la representació gràfica d'un circuit utilitzem un esquema, en què cadascun dels components té assignat un símbol. En la taula següent es mostren alguns d'aquests símbols:
1.3. Tipus de connexió
1.3. Tipus de connexió
Els receptors que formen part d'un circuit elèctric poden estar connectats de diferents maneres:
Connexió en sèrie. Quan en un circuit els diferents receptors estan situats l'un a continuació de l'altre de manera que hi circula el mateix corrent elèctric, diem que estan connectats en sèrie.
Connexió en paral·lel o derivació. Els diferents receptors d'un circuit estan connectats en paral·lel quan cadascun està connectat al pol positiu i al pol negatiu de la pila, de manera que estan alimentats pel mateix voltatge.
Connexió mixta. Quan en un mateix circuit les connexions dels receptors es fan en sèrie i en paral·lel, diem que el conjunt està en connexió mixta.
2. Magnituds elèctriques bàsiques
2. Magnituds elèctriques bàsiques
Per analitzar l'efecte de la circulació de les càrregues elèctriques pels circuits, s'utilitzen diverses magnituds.
Hi ha tres magnituds elèctriques bàsiques que convé tenir en compte en un circuit elèctric: la tensió o voltatge, la intensitat de corrent i la resistència.
Tensió o voltatge: és l'energia mitjançant la qual les càrregues elèctriques són impulsades des del generador. La unitat de mesura és el volt (V) i el símbol és V.
La tensió es mesura amb un instrument anomenat voltímetre. S'ha de connectar en paral·lel amb els punts del circuit la tensió del qual es vol mesurar.
Intensitat de corrent: també anomenada corrent elèctric, és la quantitat de càrregues elèctriques que passen per un punt qualsevol del circuit en un segon. La unitat de mesura és l'ampere (A) i el símbol és /.
Per mesurar la intensitat de corrent s'utilitza un amperímetre, que s'ha de connectar en sèrie amb els components del circuit, ja que d'aquesta manera el corrent elèctric passa a través seu.
Resistència elèctrica: és la dificultat que ofereixen els elements del circuit al pas del corrent elèctric. La unitat de mesura és l'ohm (2) i el símbol és R.
La resistència elèctrica d'un receptor es pot determinar amb un aparell anomenat ohmímetre. Per fer-ho, cal desconnectar l'element que es vol mesurar.
La llei d'Ohm
La llei d'Ohm
El físic alemany Georg Simon Ohm (1789-1854).
A principis del segle XIX, el físic alemany Georg Simon Ohm va estudiar la relació que hi havia entre les magnituds elèctriques bàsiques. Aquesta relació es coneix amb el nom de llei d'Ohm i diu:
La intensitat de corrent elèctric que circula per un circuit és directament proporcional a la tensió aplicada i inversament proporcional a la resistència del circuit.
La llei d'Ohm es pot formalitzar mitjançant l'expressió matemàtica següent:
Comprovació de la Llei d'Ohm
Comprovació de la Llei d'Ohm
Mitjançant un muntatge senzill, com el que es representa a la fotografia, podrem comprovar experimentalment la llei d'Ohm.
Col·loca un clip en cadascun dels extrems dels tres cables per facilitar la connexió als components del circuit. (Opcionalment, les connexions entre els cables i els clips es poden soldar.)
Col·loca una mina de portamines sobre el full de paper i subjecta'n els extrems amb una franja estreta de cinta adhesiva.
Fes el muntatge de la fotografia i tanca el circuit posant en contacte els dos clips lliures. Observa si la bombeta s'il·lumina.
Mantenint fix un dels clips en un extrem de la mina (no cobert per l'aïllant), separa l'altre clip desplaçant-lo sobre la barra de grafit. Observa el nivell de lluminositat de la bombeta quan els clips fan contacte en punts propers de la mina (poca resistència elèctrica) i quan s'allunyen l'un de l'altre (més resistència elèctrica).
Per tant, analitzant l'expressió de la llei d'Ohm i atès que quan es fa aquesta experiència la tensió de la pila és constant (4,5 V), podem dir:
a) En un circuit, quan la resistència elèctrica és petita, la intensitat de corrent (nivell d'il·luminació de la bombeta) és
b) En un circuit, quan la resistència elèctrica és gran, la intensitat de corrent (nivell d'il·luminació de la bombeta) és
c) Si accidentalment es trenqués la mina, què passaria al circuit?
d) Dibuixa l'esquema del circuit.
++ RECURSOS
++ RECURSOS
Entra al web i fes clic a Simulations on line.
Entra al web i fes clic a Simulations on line.
Pots començar amb el kit de construcció de circuits i triar l'idioma. Aquí podràs implementar circuits senzills, comprovar com funcionen, visualitzar-ne el diagrama esquemàtic o mesurar el valor de les magnituds elèctriques bàsiques.
Després, activa la llei d'Ohm. Si una de les magnituds és constant, a mesura que vagis variant una de les altres dues, podràs comprovar què passa amb la tercera magnitud.
Entra a l'experiència de Faraday (creació d'un corrent elèctric a partir del desplaçament d'un camp magnètic) i podràs observar la creació d'un corrent elèctric amb el desplaçament de l'imant a les proximitats d'un solenoide.
També pots simular el funcionament d'un generador, la variació de la resistència d'un conductor segons la seva naturalesa i les seves dimensions, etc.
¡Explora con un kit de electrónica! Construye circuitos con resistencias, bombillas ideales no-Óhmicas, fusibles, baterías e interruptores. Determina si objetos de la vida diaria son conductores o aislantes y realiza mediciones con el amperímetro y el voltímetro de manera realista. Ve el circuito como un diagrama esquemático, o cambia a una vista realista.phet.colorado.edu/es/simulations/circuit-construction-kit-dcPage updated
Report abuse