Embedded Files
Introducció
Introducció
Devers l’any 600 aC Tales de Milet ja descrivia el fenomen que apareixia quan es fregava l’ambre, que era capaç d’atreure alguns petits objectes. Sabies que “ambre” en grec es diu “elektron”, et sona? Vol dir que la paraula “electricitat” per descriure aquest tipus de fenòmens no es va utilitzar fins el 1600.
Durant molt temps els fenòmens elèctrics només es varen utilitzar per mostrar com a rareses en fires i circs.
A finals del segle XIX comença la expansió d’aquest tipus d’energia degut principalment a la seva facilitat de generació, transport i transformació. El problema actual és el seu emmagatzematge.
I com es això de l'electricitat? Recordem que la matèria està formada per molècules, i aquestes alhora estan formades per àtoms. A més dins aquests àtoms hi ha tres tipus de partícules:
Protons. Amb càrrega positiva (+).
Electrons. Amb càrrega negativa (-).
Neutrons. Sense càrrega.
Si hi ha el mateix nombre d’electrons que de protons, cosa bastant habitual, es diu que la càrrega de l’àtom és neutra. En cas que en predomini un dels dos la càrrega serà negativa o positiva, els electrons de més enfora del nucli es poden alliberar de l’atracció d’aquest. En aquest cas s’anomenen electrons lliures.
Presentació. (Circuits elèctrics)
http://www.educaplus.org/play-64-Circuitos-el%C3%A9ctricos.html
Què és l'electricitat
Què és l'electricitat
L'electricitat és un fenomen físic originat per càrregues elèctriques estàtiques o en moviment i per la seva interacció.Quan una càrrega es troba en repòs produeix forces sobre altres situades en el seu entorn.
Si la càrrega es desplaça produeix també forces magnètiques.
L'electricitat està present en algunes partícules subatòmiques. La partícula fonamental més lleugera que duu càrrega elèctrica és l'electró, que transporta una unitat de càrrega.
Els àtoms en circumstàncies normals contenen electrons, i sovint els que estan més allunyats del nucli (orbitals electrònics de la capa de valència) es desprenen amb molta facilitat passant a la banda de conducció. En algunes substàncies, com els metalls, proliferen els electrons lliures. D'aquesta manera un cos queda carregat elèctricament gràcies a la reordenació dels electrons.
Teoria de bandes.
http://ca.wikipedia.org/wiki/Teoria_de_bandes#Conceptes_b.C3.A0sics
Materials i conductivitat elèctrica
Materials i conductivitat elèctrica
Podem classificar els materials en quant a la seua capacitat de conducció elèctrica.
Conductors
Conductors
A les substàncies que permeten aquest desplaçament de càrregues se les anomena conductores. Els conductors més emprats són el coure, l’alumini, l’acer, el bronze, l’or i la plata.
En el cas dels circuits elèctrics només es fan servir el coure a baixa tensió i l'alumini a les línies de transport i distribució d'alta tensió. La plata s'utilitza per recobrir els contactes de relés de potències i voltatges elevades. L'or es fa servir per recobrir els contactes de connectors de senyals de baixa tensió (micròfons, equips HiFi,,,) La resta de metalls esmentats abans no es fan servir industrialment malgrat les seues propietats conductores.
Classificació dels cables conductors
Aïllants
Aïllants
A les substàncies que posen dificultats al pas de corrent se les anomena substàncies aïllants. Les substàncies aïllants més freqüents són:
Sòlides: vidre, porcellana, paper, fusta, plàstic, seda, mica, amiant i cautxú.
Líquides: olis, alcohols, asfalts, ceres i parafina.
Gasoses: aire.
Semiconductors
Semiconductors
També hi ha uns altres elements anomenats semiconductors, que condueixen o no depenent de determinades condicions que podem controlar elèctricament. Aquests són principalment el silici (Si) i el germani (Ge), els veurem en profunditat en estudiar l'electrònica.
Càrrega elèctrica
Càrrega elèctrica
La càrrega elèctrica (habitualment representada com Q) és un propietat dels cossos. Totes les partícules conegudes tenen càrregues elèctriques que són múltiples enters de la càrrega de l'electró e-. La càrrega elèctrica pot ser negativa o positiva. La matèria elèctricament carregada és influenciada pels camps electromagnètics i, al seu torn, també produeix camps electromagnètics. La interacció entre una càrrega en moviment i un camp electromagnètic és l'origen de la força electromagnètica que és una de les quatre forces fonamentals de la natura.
Unitats: En el sistema internacional (SI) la unitat de càrrega elèctrica és el coulomb (C). El seu valor és aproximadament, 1 C = 6,24 x 1018 cops la càrrega de l'electró.
La quantitat de càrrega elèctrica es pot mesurar directament amb un electroscopi o indirectament amb un galvanòmetre.
Simulació: El signe de les càrregues.
Dues càrregues d'igual signe es repel·len, i dues càrregues de signe oposat s'atreuen. Per convenció, hom considera que l'electró té càrrega negativa.
La càrrega elèctrica dels objectes és la suma de la càrrega elèctrica del conjunt de les seves partícules, habitualment la càrrega elèctrica és nul·la, atès que a cada àtom el nombre d'electrons és igual al nombre de protons i, per tant les càrregues respectives s'anul·len.
Un cos és neutre perquè té el mateix nombre de protons i d'electrons. Un cos es carrega perquè guanya o perd electrons. Si en perd la seva càrrega és positiva (té més protons que electrons). En canvi, si guanya electrons la seva càrrega és negativa (té més electrons que protons)
El corrent elèctric o Intensitat (I)
El corrent elèctric o Intensitat (I)
L’estat habitual dels materials és sense càrrega elèctrica. Per això si un material està carregat té tendència a deixar anar aquesta càrrega a la primera oportunitat. Això provoca un moviment d’electrons des del material que en té de excés al que no en tengui tants.
Aquest moviment d'electrons anomenat corrent elèctric, es defineix com el flux o moviment de càrregues elèctriques, normalment a través d'un cable o qualsevol altre material conductor. El corrent elèctric consisteix en el desplaçament dels electrons situats en òrbites més allunyades dels nuclis dels àtoms de que estan formades les substàncies. Es diu corrent elèctric, al pas ordenat d'electrons a través d'un material conductor.
La unitat de mesura per al corrent elèctric en el Sistema Internacional d'Unitats (SI) és l'ampere (simbolitzat com a A), que equival al flux d'un coulomb de càrrega per segon, una mesura, doncs, de la quantitat de càrrega per unitat de temps. Aquesta magnitud física s'acostuma a simbolitzar com a I. El corrent elèctric, es pot mesurar directament utilitzant un amperímetre o de manera indirecta mitjançant la detecció del camp magnètic generat pel corrent a mesurar amb sensors d'efecte Hall o amb bobines de Rogowski.
Sentits de circulació del corrent elèctric
Sentits de circulació del corrent elèctric
Durant l'inici de la història de l'electricitat es va definir el sentit del corrent elèctric com la direcció del flux de les càrregues positives, és a dir, les càrregues que es movien del pol positiu al pol negatiu. En aquell moment encara no es coneixia l'estructura dels àtoms i no es podia imaginar que als conductors sòlids les càrregues positives són fortament lligades als nuclis dels àtoms i, per tant, no pot haver cap tipus de flux de càrregues positives en aquest tipus de materials.
Per aquesta raó històrica aquest sentit continua essent utilitzat avui dia i rep el nom de sentit convencional de circulació del corrent elèctric establert des del pol positiu de la batería (ànode) al pol negatiu (càtode).
El sentit real del corrent és el sentit del moviment de les càrregues elèctriques lliures. En el cas dels conductors metàl·lics les càrregues que constitueixen el flux del corrent són els electrons lliures, per tant aquest moviment és en direcció contrària al del sentit convencional.
Tipus de corrent elèctric
Tipus de corrent elèctric
Pot ser que aquests electrons passin sempre en la mateixa direcció (corrent continu) o que canviïn el sentit de pas i fins i tot que variï la quantitat d'electrons que passen cada vegada (corrent altern).
Segons sigui el receptor que volem alimentar hem d'utilitzar una o una altra. La conversió de corrent altern en continu o viceversa és molt fàcil amb els sistemes electrònics actuals.
La immensa majoria d'aparells electrònics utilitzen el corrent continu ja que han de controlar el pas dels electrons d'una manera molt selectiva.
No obstant això la major part de la producció i transport del corrent és altern, així com els electromoméstics habituals per la qual cosa s'ha de transformar el corrent altern en continu
.
Corrent continu.
El corrent continu es pot obtenir per mitjà de mètodes químics, com ho fan les piles i bateries, per mètodes mecànics com ho fa una dinamo, o per altres mètodes, fotovoltaic, parell tèrmic, etc.
Per tractar-se d'un valor de tensió que roman constant en el temps, dificulta la interrupció de la mateixa quan els valors són elevats, per la qual cosa s'utilitza en aparells de molt baixa tensió, fins a 24 Volts.
El valor que caracteritza al corrent continu és el voltatge (Vcc), que roman invariant en el temps.
L'aparell que converteix el corrent altern en corrent continu es diu font d'alimentació. Una de les seves aplicacions és carregar els telèfons mòbils.
Corrent altern.
El corrent altern es pot obtenir per mètodes mecànics com ho fa un alternador, o per conversió del corrent continu en altern, l'aparell que fa això es diu inversor.
Es tracta d'un valor de tensió que varia constantment en el temps, prenent valors positius, zero i negatius.
Un avantatge del corrent altern és que en cada cicle el valor de la tensió passa per zero, i això facilita la desconnexió dels aparells.
Altres avantatges davant el corrent continu són:
Permet augmentar o disminuir el voltatge per mitjà de transformadors.
Es transporta a grans distàncies amb poca pèrdua d'energia.
És possible convertir-la en corrent continu amb facilitat.
Els valors que caracteritzen al corrent altern són:Valor màxim (Vmax).
És el valor de cresta que assoleix el corrent altern, pot ser positiu o negatiu, també se li coneix com a valor de pic (Vp). Per a la tensió de la xarxa és de ± 325 V.Valor pic a pic (VPP).
Diferència entre els pics màxim i mínim d'una ona. El seu valor es calcula amb la fórmula:
VPP = 2·VMÀX
Valor instantani (Vi):
És el valor que pren el corrent en un moment determinat. Es calcula a partir de la fórmula:
On w t és l'angle en què volem obtenir el valor instantani.
Valor eficaç (Vef).
És el valor d'un corrent rigorosament constant (corrent continu) que en circular per una determinada resistència òhmica pura produeix els mateixos efectes calorífics (igual potència dissipada) que aquesta corrent variable (corrent altern). També s'anomena VRMS (RMS significa Valor Quadràtic Mitjà de l'anglès Root Mean Square). Es calcula amb la fórmula:
Per a la corrent de la xarxa és de 230 V.
Valor mitjà (Vmitjà)
Valor de l'àrea que forma amb l'eix d'abscisses partit pel seu període. El valor mitjà es pot interpretar com el component de contínua de l'oscil·lació sinusoïdal i serà el valor de voltage de corrent continu que obtindrem en rectificar i filtrar un corrent altern sinusoidal.
L'àrea es considera positiva si està per sobre de l'eix d'abscisses i negativa si està per sota. Com en un senyal sinusoïdal el semicicle positiu és idèntic al negatiu, el seu valor mitjà és nul en el cas del corrent altern. Per això el valor mitjà d'una oscil·lació sinusoïdal es refereix a un semicicle.
Mitjançant el càlcul integral es pot demostrar que la seva expressió és la següent:
Període (T).
És el temps que triga a produir-se un cicle complet del corrent. Correspon amb 360 º. Per a la freqüència de xarxa a Espanya f = 50 Hz, el període corresponent és de 20 ms.
Freqüència (f).
És el nombre de cicles complets que es produeixen en 1 segon. Es calcula amb la fórmula:
f = 1 / T
Magnitud elèctriques
Magnitud elèctriques
Càrrega elèctrica (q).
Càrrega elèctrica (q).
La càrrega elèctrica d'un cos expressa l'excés o defecte d'electrons que hi ha en els seus àtoms. La seva unitat és el Coulomb (C). 1 Coulomb equival a 6,25 x10 18 electrons.
Intensitat (I).
Intensitat (I).
La intensitat, és la quantitat de càrrega elèctrica que circula per un conductor en una unitat de temps.
I = q / t
Les unitats són:
Ampers = Coulombs / segon
Voltatge (V).
Voltatge (V).
Perquè els electrons es desplacin per un conductor cal una diferència de potencial o força electromotriu (V) entre els seus extrems. La seva unitat és el Volt. Això s'aconsegueix connectant càrregues de signe en els seus extrems.
Resistència elèctrica (R).
Resistència elèctrica (R).
No tots els cossos permeten que passin els electrons amb la mateixa facilitat.
La resistència, és la dificultat que oposa un cos al pas dels electrons. La seva unitat és l'Ohm (Ω), i depèn del material del cos, i de les seves dimensions. Quan el seu valor és alt diem que un material és aïllant, si per contra és petita diem que és conductor. La fórmula que calcula la resistència d'una barra o d'un fil és
On:
R és el valor de la resistència en ohms (Ω)
ρ és la resistivitat del material (Ω·mm2/m)
L la longitud de l'element. (m)
S la secció de l'element. (mm2)
La resistivitat (ρ) és una propietat intrínseca de cada material, cada material té la seva, indica la dificultat que troben els electrons al seu pas.
Relació entre les magnituds, Llei d'Ohm.
Relació entre les magnituds, Llei d'Ohm.
A principis del segle XIX, Georg Simon Ohm va descobrir la relació que existia entre el corrent, la tensió i la resistència dels circuits elèctrics i el va enunciar amb l'anomenada Llei d'Ohm , de la següent manera:
La Intensitat que circula per un circuit és proporcional a la tensió que apliquem en ell i inversament proporcional a la resistència que s'oposa a aquest corrent. Això s'expressa amb la fórmula:
On la I es mesura en Ampers, la V en Volts i la R en Ohms.
Llei d'Ohm (Simulació Educa+)
Potència i energia elèctrica.
Potència i energia elèctrica.
La potència elèctrica que pot desenvolupar un receptor elèctric es pot calcular amb la fórmula:
On:
P és la potència en watts (W).
V és el voltatge en volts (V).
I és la intensitat en ampers (A).
Ara bé, quan es tracta de corrent altern els valors de voltatge i intensitat han de ser els eficaços.
Pef = Vef · Ief
Si ens ajudem de la Llei d'Ohm, podem expressar la potència en funció d'altres paràmetres.
On la potència depèn del voltatge al quadrat i de la inversa de la resistència del receptor, o bé:
On la potència depèn del corrent al quadrat que circula pel receptor i de la resistència.
Llei d'Ohm i potència elèctrica (Simulació Educa+)
http://www.educaplus.org/play-328-Ley-de-Ohm-y-potencia-el%C3%A9ctrica.html
La resistència és un característica constructiva, que fa als receptors capaços de lliurar més o menys potència. Però depenent de la tensió que apliquem a aquest receptor el valor de la potència variarà.
Perquè s'entengui millor que és la potència, podem pensar en una bombeta que té una potència de 25 W llueix poc, ja que presenta una resistència elevada, R=2116 Ω , mentre que una bombeta de 100 W, presenta una resistència de 529 Ω, i per tant llueix molt més, ja que el corrent que la travessarà serà major que al cas anterior. La quantitat que lluirà cadascuna d'elles dependrà de la tensió que li apliquem en els seus extrems. Si la tensió augmenta per dalt de la nominal, la bombeta es destruirà per sobrecàrrega com si fos un fusible.
Però quan tenim el receptor connectat durant un temps el que necessitem conèixer és l'energia que consumeix. La fórmula que el calcula és:
On:
E és l'energia en Julis (J).
P és la potència en watts (W).
t és el temps en segons (s).
En el cas de corrent altern es faran servir els valors eficaços.
Com els julis (J) són una unitat molt petita normalment l'energia s'expressa en kW h (quilo watts hora) unitat que no pertany al Sistema Internacional.
Aprenem a comunicar
Aprenem a comunicar
Cerca informació a Internet sobre la batalla del corrent elèctric.
Feis un article sobre aquesta batalla de entre 150 i 200 paraules. Recorda estructurar-lo d'acord al següent esquema:
Títol.
Introducció.
Cos de l'article.
Conclusió
Utilitza almenys 3 URL diferents per la seua elaboració, indicant al text de quin d'ells has estret la informació.
Page updated
Google Sites
Report abuse