01. Electricitat

Introducció

    Al llarg dels temps s'han utilitzat diferents formes d'energia: eòlica, hidràulica, calorífica ... però avui dia l’energia més utilitzada és l'elèctrica ja que és fàcil de generar, transportar i transformar en altres formes d'energia: lluminosa, mecànica, química, sonora, magnètica, calorífica ...

    Cal destacar que l'electricitat no genera residus, fum ni soroll malgrat que presenta un greu inconvenient, que no es pot emmagatzemar en grans quantitats. L'energia elèctrica està present a pràcticament tots els àmbits de la nostra societat: a les indústries, habitatges, xarxes de comunicació ... Cada dia hi ha més aparells que funcionen elèctricament i es pot dir que la nostra societat actual no podria viure sense l'electricitat.

Currículum

Continguts

• Magnituds i simbologia elèctriques.

• Elements del circuit elèctric.

• Llei d’Ohm i conductivitat dels materials.

• Tipus de circuits: en sèrie, en paral·lel i mixt. 

• Identificació dels components elèctrics bàsics i la seua simbologia normalitzada.

• Muntatge de circuits elèctrics senzills.

• Mesures amb el polímetre: voltatge, intensitat i resistència en AC i DC.

• Mesures de seguretat amb riscs elèctrics.

Criteris d'avaluació

• Utilitzar el polímetre per mesurar: voltatge, intensitat i resistència.

• Experimentar amb instruments de mesura i obtenir les magnituds elèctriques bàsiques.

• Dissenyar i simular circuits elèctrics.

• Representar circuits elèctrics utilitzant la simbologia adequada.

• Muntar circuits elèctrics amb operadors elementals: sèrie, paral·lel i mixt.

• Treballar complint les normes de seguretat a l'aula taller.

Estàndards d'aprenentatge avaluables

• Utilitza correctament el polímetre per mesurar: voltatge, intensitat i resistència en circuits de corrent altern i continu.

• Mesura el període i l'amplitud del corrent altern mitjançant un simulador d'oscil·loscopi.

• Utilitza les magnituds elèctriques bàsiques i els seus múltiples i submúltiples per resoldre problemes.

• Dissenya circuits elèctrics bàsics fent servir programari específic de simulació i simbologia adequada.

• Munta circuits elèctrics bàsics emprant bombetes, brunzidors, motors, bateries i connectors.

• Contrasta els resultats analítics calculats dels circuits proposats amb els valors mesurats a la seua simulació i muntatge.

Índex de continguts

1. Introducció i currículum

2. Electricitat: magnituds i lleis

   • Introducció històrica i model atòmic.

   • Els materials i la seua conductivitat elèctrica.

   • La càrrega elèctrica (q, e-).

   • El corrent elèctric i la Intensitat de corrent (I).

   • Magnituds elèctriques: voltatge, intensitat i resistència.

   • La Llei d'Ohm. (V=R·I)

   • Potència i energia elèctriques: (P=V·I)

3. Circuits elèctrics i mesures amb multímetre

   • Tipus de circuits elèctrics: sèrie, paral·lel i mixt.

   • Associació de generadors: sèrie i paral:lel.

   • Aparells de mesura: polímetre, multímetre o tester.

   • Voltímetre, amperímetre i òhmmetre.

   • Resolució i precisió

4. Activitats i referències

   • 1. 4 Activitats (lliurament obligatori)

        1. 4.1 Pràctiques informàtiques de simulació

           1. 4.1.1 Pràctica 1

           2. 4.1.2 Pràctica 2

           3. 4.1.3 Pràctica3

           4. 4.1.4 Recursos necessaris

        2. 4.2 Activitats teòriques

        3. 4.3 Pràctiques de taller

     2. 5 Activitats d'ampliació (voluntàries)

• • • 1. 5.1 Activitatsinteractives

      2. 5.2 Activitats per implementar al simulador.

4. • 3. 6 Per aprendre més...

     4. 7 Referències

Activitats (lliurament obligatori)

Pràctiques informàtiques de simulació

Pràctica 1

• Simulació amb l'oscil·loscopi virtual. Estableix 3 ones diferents amb l'oscil·loscopi virtual i mesura el seus paràmetres característics: V màx, T, Vpp, i Vef. Anota al teu quadern de tecnologia per a cada una de les 3 ones generades el següent:

1. Dibuixa una retícula tal i com es veu la pantalla de l'oscil·loscopi a l'ordinador.

2. Dibuixa l'ona a mesurar en cada cas, respectant les proporcions respecte als quadres de l'oscil·loscopi.

3. Indica l'ajust d'amplitud que vares fer,

4. Indica l'ajust de la base de temps.

5. Mesura l'amplitud (voltatge).

6. Mesura el període (temps).

7. Calcula a partir de l'amplitud de la ona: Voltatge pic a pic, Voltatge màxim, Voltatge mitjà el Valor eficaç.

8. Calcula la freqüència a partir del període.

9. feis una impressió de pantalla una vegada hagis fet les 3 simulacions i penja-la a l'activitat corresponent de Google Classroom.

NOTA: A aquesta unitat tens indicades les fórmules que relacionen les magnituds anteriors.

Pràctica 2

• Utilitzant un simulador dissenya els circuits del 5 al 8 i el 10 dels problemes d'electricitat, simula els resultats i comprova'n els teus càlculs analítics. Per a mesurar les magnituds col·loca Voltímetres i Amperímetres als elements del circuit. Penja l'arxiu generat al Google Classroom.

Pràctica3

• Pràctiques amb Crocodile Clip. Dibuixa al teu quadern de tecnologia els diferents circuits simulats a les pràctiques i anota els resultats obtinguts així com la resposta a les diferents qüestions.

• Amb la informació recollida al teu quadern, genera un document amb les teues respostes i penja'l al Google Classroom.

Recursos necessaris

• Simulador CircuitLab

  • https://www.circuitlab.com/

  • Exemples CircuitLab.

• Enllaços per descarregar el simulador Crocodile Clip per treballar a casa.

  • http://iesparearques.net/tecnoweb/index.php?option=com_phocadownload&view=category&download=3:cocodrile-clips&id=1:software&Itemid=53

  • http://ieshlanz.com/tecnologia/index.php/8-pagina-principal/8-descargar-crocodile-clips-v3-5

• Yenka és l'evolució del simulador crocodile Clip. Té llicència lliure per ús particular dels estudiants.

  • http://www.yenka.com/technology/

• Simuladors d'oscil·loscopi

  • Osciloscopi virtual. (per Celestí Capell)

  • Oscil·loscopi virtual amb tutorial. (Animació Java de la UPV)

• Com mesurar amb l'oscil·loscopi.

  • http://pendientedemigracion.ucm.es/info/electron/laboratorio/instrumentos/osc/osc_5.html

Activitats teòriques

1. Qüestionari de repàs d'electricitat.

2. Problemes electricitat. Resol analíticament aquest problemes que simularàs a la pràctica 2 per comprovar els resultats.

3. Activitats de repàs. Activitat de caire voluntari. Es recomana fer-les per reforçar coneixements i destreses amb els problemes.

Pràctiques de taller

1. Pràctica resistència interna bateria.

Activitats d'ampliació (voluntàries)

Activitatsinteractives

• • http://www.petervaldivia.com/potatoes/electricidad.htm

Activitats per implementar al simulador.

1. Munta el circuit més simple per encendre una làmpada.

   • Quins elements has empleat?

2. Munta un circuit a l'habitatge en el que mitjançant dos claus encenem dos làmpades simultàniament.

   • Quines claus has fet servir?

   • Com has connectat les làmpades?

3. Munta un circuit a l'habitatge en el que mitjançant tres claus encenem dos làmpades simultàniament.

   • Quin tipus de clau afegiràs?

4. Munta un circuit amb dues resistències en sèrie.

Per aprendre més...

• Pàgina amb activitats interactives.

  • Càlculs amb la llei d'Ohm (Xtec).

• Unitat didàctica habitatges.

  • Instalacions elèctriques als habitatges (Edu365.cat).

• Càlculs aproximats dels valors eficaços i mitjans d'una forma d'ona. (Per quan arribis a la Universitat)

  • http://www.tecnicaindustrial.es/tiadmin/numeros/31/40/a40.pdf

• L'oscil·loscopi (Com funciona)

  • http://rabfis15.uco.es/lvct/tutorial/22/ayuda/introduccion.htm

  • http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/movimiento/osciloscopio/osciloscopio.htm

• Construir un oscil·loscopi virtual (Adquirirint els senyals per l'USB)

  • http://www.taringa.net/posts/hazlo-tu-mismo/5572890/Osciloscopio-virtual-muy-simple-y-por-puerto-USB.html

• Teoria de la conducció (UPC Falcultat de Física)

  • dfen.upc.edu/docencia/fib/fisica/transparencies/teoriaconduccio.pps

• Model de conducció elèctrica (UPC)

  • www-fen.upc.es/wfib/docencia/f/matdid/transparencies/conduccio.pdf

Referències

• Apunts d'electricitat. (IES Santanyí)

  • http://www.iessantanyi.cat/tecnologia/3eso/tecno3.electricitat.pdf

• Electricitat i magnetisme. (Antonio Bueno)

  • http://www.portaleso.com/portaleso/trabajos/tecnologia/ele.yelectro/unidad_3_magnetismo_v1_c.pdf

• Fonaments matemàtics i fisico-químics per entendre millor l'electricitat. (Aurelio Gllardo)

  • http://www.portaleso.com/portaleso/trabajos/tecnologia/ele.yelectro/apuntes_primera_evaluacion_cuarto.pdf

• Corrent elèctric (IES Pere Alsiu i Torrent)

  • https://sites.google.com/site/alsiusfq/home/3r-eso/t4-l-electricitat/3-circuits-el

• Càrrega elèctrica. (IES Pere Alsiu i Torrent)

  • https://sites.google.com/site/alsiusfq/home/3r-eso/t4-l-electricitat/2-carrega-electrica

• L'oscil·loscopi.

  • http://pendientedemigracion.ucm.es/centros/cont/descargas/documento14637.pdf

• Executar programari amb wine

  • http://hatteras.wordpress.com/2008/02/21/instalar-y-ejecutar-programas-exe-windows-en-linux-con-wine/