Principis bàsics de l’ElectricitatT.pptx

Principis bàsics de l’Electricitat

Conceptes Bàsics
Abans de parlar d'electricitat, cal aclarir uns quants conceptes.
Àtom i molècula
Cal dir, primer de tot, que tota la matèria està formada per
partícules. Aquestes partícules es poden anar dividint fins arribar a
obtenir una molècula. La molècula serà la partícula més petita
d'una matèria que podrem obtenir sense que aquesta matèria
perdi la seva identitat.
Aquesta molècula, a la vegada, la podem serà divisible en àtoms.
En un principi es va creure que l'àtom era indivisible (tal com diu el
seu topònim grec: a (no) i tom (partir)), però més tard es va veure
que si es podia fragmentar.

Conceptes Bàsics
Així doncs, l'àtom pot dividir-se en dues parts: el nucli i els
electrons.
El nucli, a la vegada, està format per neutrons i per protons, però
cal saber que neutrons, electrons i protons es poden dividir encara
en unitats més petites que els científics han anomenat “quark”.
Totes les matèries són susceptibles d'intervenir en l'àmbit elèctric.
Hi ha matèries que són conductores de l'electricitat, i d'altres que
no, que anomenem aïllants.

Conceptes Bàsics
Materials d'Aïllants elèctrics
• Cinta de cotó
• Seda
• Fibra de vidre
• Resines sintètiques
• Tela impregnada amb oli
• Paper plastificat
• Cartrons diversos
• Falques de fusta
• Materials plàstics
• Vernissos (eixugats a l'aire o eixugats al forn)
• Tubs impregnats d'oli (macarró)
• Peces sòlides de Ceràmiques i vidres

Conceptes Bàsics
Materials conductors d’electricitat
• Els metalls
• El coure
• l'or
• La Plata
• Alumini
• el grafit,
• les solucions salines
• els plasmes.

Conceptes Bàsics
Quan ajuntem càrregues elèctriques, o sia, electrons i protons,
poden succeir dues coses: o s'atrauen o es repelen. Si les
càrregues són del mateix signe, dos electrons o dos protons, es
repel·liran; i si són de signe oposat un electró i un protó,
s'atrauran.
dues càrregues de signe oposat s'atreuen
dues càrregues del mateix signe, per exemple dues càrregues
positives, es repel·leixen

Conceptes Bàsics
Circuit elèctric
Abans de parlar d'un circuit elèctric, per entendre-ho millor,
vegem com funciona un circuit hidràulic:
Imaginem dos dipòsits amb aigua:

Conceptes Bàsics
Circuit elèctric
Si els unim amb un tub, es crea un corrent d'aigua entre els dos.

Conceptes Bàsics
Circuit elèctric
I aleshores s'igualen els nivells

Conceptes Bàsics
Circuit elèctric
perquè generem un corrent d'aigua que en el moment que
s'igualen, s'atura. Però si posem una bomba d'aigua que
constantment retorni aigua cap al primer dipòsit,
i fem que es mantingui la diferència de nivell, el circuit mai
s'aturarà. Això és el mateix que passa amb la diferència de
potencial.

Corrent elèctric
Podem, doncs, definir el corrent elèctric com el desplaçament
continu de càrregues elèctriques al llarg d'un conductor.
Moviment ordenat dels electrons a través d’un conductor.
Quan els electrons fan un recorregut tancat diem que tenim un
circuit elèctric.
Vegem un esquema d'un circuit elèctric senzill.

Corrent elèctric
Tenim una pila o generador que produeix una diferència de
potencial que circula per un conductor, tal com passava en el
circuit hidràulic amb l'aigua que circulava pel tub.
En un principi, es pensava que el corrent elèctric anava en sentit
des del pol + al pol – (sentit convencional), però ara sabem que no
és així, sinó que el que es mouen són els electrons, i el corrent
circula del pol – al pol + (sentit real).
Partint d'aquest circuit, podem establir una sèrie de conceptes i
magnituds.

Magnituds elèctriques i les seves magnituds
Diferència de potencial o Voltatge o Tensió elèctrica (V)
La diferència de potencial (ddp), també anomenada
força electromotriu (fem) i tensió elèctrica pot definir-se
com l'energia que cal per portar una càrrega elèctrica
d'un punt a un altre. Aquesta magnitud es mesura en
Volts (V). Es pot mesurar amb un Voltímetre.
De forma científica s’anomena Voltatge a l’energia per
unitat de càrrega que porta cada càrrega que circula pel
circuit.

Intensitat de corrent (I)
La intensitat de corrent és la quantitat de càrrega que
travessa una secció d'un conductor per unitat de temps.
Es mesura en Ampere (A). Es mesura amb un
Amperímetre.
Depenent de la quantitat de càrrega que passi pel
conductor, tindrem una o altra intensitat del corrent, i
això dependrà també de la secció del conductor.

Resistència (R)
La resistència, la podem definir-la com la dificultat que
ofereix un circuit elèctric al pas d'un corrent elèctric. Es
mesura en Ohm (Ω). Es mesura amb un Ohmímetre o
Òhmmetre.
El cable conductor del circuit també ofereix una
resistència al pas del corrent, i depèn de la seva llargada,
de la secció i del material del que està fet.

Potència elèctrica (P)
És la quantitat de treball realitzada per un corrent
elèctric. Es mesura en Wats.
És la quantitat d’energia elèctrica que un aparell
transforma en altres tipus d’energia per unitat de temps.

Energia elèctrica (E)
El consum d’energia elèctrica d’un aparell es determina
per:
• La potència elèctrica de l’aparell.
• El temps que està funcionant.
Ho podem expressar amb la fórmula següent:
Energia = Potència * Temps
E = P * t

Components d’un circuit elèctric
En un circuit hi ha almenys un generador (pila) i fils
conductors, però hi podem connectar també altres
elements: làmpades, interruptors, motors,...
Els científics s’han posat d’acord en uns símbols
internacionals amb què es poden representar més
fàcilment els circuits i de forma universal.

GENERADORS
Són els encarregats de produir el corrent elèctric.
Els que podeu posar com exemples més comuns són les
piles i les bateries. Tenen normalment dos pols, un de
positiu i un de negatiu.

CABLES
Els cables són els encarregats de connectar entre si els
elements que formen un circuit.
En aquest cas els cables estaran composats per materials
que s’anomenen conductors, es a dir, que posen poca
resistència al pas de la corrent elèctrica. La majoria de
cables estan fets de coure, alumini o plata. Bens que avui
en dia son escassos i per tant tenen un cost elevat.
Aquests cables per no perdre conductivitat estan
recoberts per material aïllant, així ens assegurem que la
corrent no perd intensitat. Els principals materials aïllants
són: plàstics, goma o fusta. Ja que són materials que
posen molta resistència al pas de la corrent elèctrica.

RECEPTORS
Són aquells elements que transformen l’energia elèctrica amb
altres fonts d’energia.
Làmpades: transformen l’energia elèctrica en llum principalment.
Podem trobar una gran varietat de tipus de làmpades, com:
Làmpades incandescents, làmpades fluorescents (tant de alt o baix
consum), Làmpades LED o díodes tipus LED.
Motors: converteixen l’energia elèctrica en moviment.
Normalment això ho trobem en aquells aparells que tenen algun
element mòbil a dintre de la seva construcció. Com per exemple:
ventiladors, rentadores, batedores,...
En obrir un motor observem que conté:
Una Bobina, que és un fil conductor amb moltes voltes.
Uns Imants, que atreuen o repel·leixen la bobina.

ELEMENTS DE CONTROL
Interruptors: permeten controlar el pas del corrent per un circuit.
Polsadors: són elements que, en prémer-los, posen en
funcionament un circuit.
Commutadors: el mateix temps que obren un circuit, en tanquen
un altre.

ELEMENTS DE PROTECCIÓ
Els fusibles protegeixen algun element d’un circuit elèctric. Moltes
vegades això es produeix quan la intensitat que passa per un circuit
augmenta i per evitar que es fonin peces més delicades o cares
posem un fusible que controli aquesta variabilitat de intensitat. Si
augmenta la intensitat suportada primer es fondrà el fusible que
les altres peces i permetrà interrompre la circulació de la corrent
elèctrica.

EFECTES DEL CORRENT ELECTRIC
Com em dit abans la corrent elèctrica ens permet transformar-la
amb altres fonts d’energia. Les fonts que podem obtenir són molts
diverses, però en aquest apartat podem observar una sèrie d’elles.
Energia Elèctrica es transforma en Energia Calorífica: els electrons
en moviment xoquen amb els àtoms del metall de que estan
elaborats els conductors i per això s’escalfen (efecte Joule). Un
exemple clar són les torradores elèctriques.
Energia Elèctrica es transforma en Energia Lluminosa: Si el cable és
molt prim, tal com passa amb el filament d’una làmpada
d’incandescència, aquest s’escalfa tant que emet llum. A partir del
tipus de làmpada que tinguem el consum variarà en gran mesura.

EFECTES DEL CORRENT ELECTRIC
Energia Elèctrica es transforma en Energia Mecànica: si connectem
un motor a una font d’energia elèctrica, el motor gira i es pot usar
per a moltes aplicacions: ventilador, batedora, rentadora,...
Energia Elèctrica es transforma en Energia Química: Aquesta
transformació es du a terme mitjançant un procés anomenat
electròlisi. Per exemple, si posem dos cables en una dissolució que
contingui sulfat de coure, els àtoms de coure es veuen atrets pel
pol negatiu i s’hi van dipositant. Aquest procediment s’utilitza per
platejar, cromar, etc.. i també per obtenir metalls a partir dels
minerals fosos.
Energia Elèctrica es transforma en Energia Magnètica: Si enrotllem
un cable al voltant d’un clau obtenim un imant que funciona
gràcies a l’electricitat. D’aquí prové el nom electroimant. S’utilitza
per construir timbres, grues, ...

Llei d'Ohm
La Llei d'Ohm ve donada per la relació existent entre la diferència
de potencial, la intensitat del corrent i la resistència d'un circuit.
La Llei d'Ohm diu que la intensitat de corrent que circula a través
d'un conductor és directament proporcional a la diferència de
potencial entre els extrems del conductor i inversament
proporcional a la resistència del conductor. Matemàticament, la
Llei d'Ohm s'expressa:
I = V / R
en què:
I Intensitat de corrent. Es mesura en amperes (A).
V Diferència de potencial o voltatge. Es mesura en volts (V).
R Resistència elèctrica del conductor. Es mesura en ohms (Ω).

Llei d'Ohm
La conclusió és senzilla:
• Quan el voltatge es duplica, la intensitat també es duplica.
• Quan el voltatge es triplica, la intensitat també es triplica.
Tot i que la fórmula no és difícil de recordar, hi ha una regla
mnemotècnica coneguda com el Triangle de la Llei d'Ohm que
facilita el seu ús.

Llei d'Ohm
En aquest triangle, només cal tapar la variable que volem calcular i
apareixeran les altres dues variables amb la posició que ocupen en
l'equació que correspongui.

Llei d'Ohm
Vegem com aplicar la llei en un circuit senzill:
Si sabem que el voltatge de l'alimentació elèctrica és de 12 volts i
la resistència del circuit és de 10 ohms (l'ohm és la unitat de
resistència elèctrica i es representa per la lletra grega Ω), aplicant
la Llei d'Ohm:
I = V / R = 12v / 10Ω = 1,2 Amperios

Associació de resistències
Les resistències es poden connectar entre si de manera que el
valor de la resistència del conjunt sigui diferent a el de les
resistències associades. Es diu resistència equivalent a aquella
resistència única que equival a les associades i pot, per tant,
substituir-les sense que per això es produeixi cap modificació en el
circuit.
Hi ha tres tipus d'associació:
• Associació en sèrie
• Associació en paral·lel
• Associació de forma mixta.

Associació en sèrie:
• Els elements del circuit es connecten l’un rere l’altre, com en
una fila.
• Circula la mateixa intensitat de corrent per tots els elements del
circuit.
• El voltatge proporcionat per la pila es reparteix entre els
receptors ( p. ex. Si connectem tres bombetes en sèrie a una pila
de 4,5 V. A cadascuna li correspon només 1,5 V. Així que llueixen
molt poc).
• Si es fon una bombeta o la desconnectem, les altres deixen de
lluir.

Associació en paral·lel:
• Els elements del circuit es connecten en diferents branques:
cada receptor està connectat al pol positiu i al pol negatiu de la
pila.
• El voltatge entre els extrems de cada receptor és el mateix: el
que proporciona la pila.
• La intensitat que surt de la pila es reparteix entre les diferents
branques del circuit (p. Ex. Si connectem tres bombetes en
paral·lel, cadascuna d’elles està en contacte amb els pols de la
pila. Com que la pila és de 4,5 V. Totes llueixen molt.).
• Si es fon una bombeta o la desconnectem, les altres continuen
lluint.

Avantatges i desavantatges de la connexió en paral·lel i
en sèrie
Avantatges de la connexió en sèrie:
Un circuit en sèrie és un circuit on només hi ha un
camí des de la font de tensió (corrent) o a través de
tots els elements del circuit, fins a tornar de nou a la
font.
Desavantatges de la connexió en sèrie:
En sèrie fas servir la mitat del cable però si un
component falla s'obre el circuit i s'atura. Si connectes
moltes llums en sèrie i una d'elles es crema, s'obre el
circuit i totes les altres s'apaguen.

Avantatges de la connexió en paral·lel:
L'avantatge d'un circuit en paral·lel és que et manté el
voltatge igual en totes les càrregues, com a casa teva, tots els
contactes on connectes la TV, assecadora, el forn,
l'ordinador, estan en paral·lel i tots adquireixen o reben el
mateix voltatge.
Desavantatges de la connexió en paral·lel:
Quan s'afegeixen branques a un circuit en paral·lel, la tensió
s'iguala a través de tot el circuit, és a dir, el flux de corrent ha
de canviar per compensar. Això té un efecte en cadena a la
resistència del circuit en el seu conjunt i resulta una menor
resistència del circuit a més resistències que s'agreguin a ell.
L'única manera d'augmentar la resistència és afegir més
resistències en sèrie entre ells i les branques existents.

Càlculs en circuits en Sèrie, Paral·lel i Mixtes
Associació en sèrie
És la que resulta d'unir l'extrem d'una resistència amb el principi de la següent.
La resistència total equivalent a l'associació en sèrie, és igual a la suma de totes i
cadascuna de les resistències associades:
Rt = R1 + R2 + R3
El circuit sèrie, o amb receptors en sèrie, és aquell que té connectats els
receptors en cadena un a continuació de l'altre. En un circuit sèrie, la intensitat
que recorre tots els elements és la mateixa.
Les característiques de tot circuit sèrie són:
• La intensitat és la mateixa en tots els receptors, i coincideix amb la intensitat
total I que recorre el circuit, ja que només hi ha un camí per al pas dels
electrons.
• El voltatge total V és igual a la suma de les caigudes de tensió en cadascun
dels receptors. Per tant, el voltatge total proporcionat pel generador es
reparteix entre tots els elements connectats en sèrie al circuit.

Exemple de circuit en sèrie
Sigui el circuit de la figura següent:

a) Calcula la resistència equivalent del circuit. (Sol: 20 Ω)
En aquest cas, a l'estar les dues resistències associades
en sèrie, la resistència equivalent del circuit serà igual a la
suma de les resistències associades:
Req = R1 + R2 = 5 + 15 = 20 Ω
b) Calcula la intensitat I del corrent que travessa el circuit.
(Sol: 0,5 A)
La intensitat que travessa el circuit, tenint en compte la
llei d'Ohm, serà igual a:
I = V / Req = 10/20 = 0,5 A

c) Calcula la diferència de potencial en els extrems del
generador. (Sol: 10V)
La diferència de potencial en extrems del generador serà,
en aquest cas, de:
V = 10 V
També podem calcular la diferència de potencial en
extrems del generador com el producte de la intensitat
subministrada pel generador al circuit per la resistència
equivalent del circuit:
V = I · Req = 0,5 · 20 = 10 V

d) Calcula la diferència de potencial en extrems de
cadascuna de les resistències i el valor de la intensitat
que les travessa. (Sol: V1 = 2,5V, V2 = 7,5V, I1 = 0,5A, I2 =
0,5A)
En aquest cas, al tractar-se d'un circuit sèrie, la intensitat
que travessa cadascuna de les resistències és la mateixa
que la intensitat que travessa el circuit:
I1 = I2 = I = 0,5 A
La diferència de potencial en extrems de cadascuna de
les resistències, es calcularà aplicant la llei d'Ohm a
cadascuna de les resistències:
V1 = I1 · R1 = 0,5 · 5 = 2,5 V
V2 = I2 · R2 = 0,5 · 15 = 7,5 V

Associació en paral·lel
És la que resulta d'unir diverses resistències de tal manera que
tinguin els seus extrems connectats a punts comuns.
La resistència total serà ara igual a la inversa de la suma de les
inverses de les resistències associades:
(1 / Rt) = (1 / R1) + (1 / R2) + (1 / R3)
El circuit paral·lel, o amb receptors en paral·lel, és aquell que té els
receptors connectats de tal manera que tenen els seus extrems
connectats a punts comuns. En un circuit paral·lel, tots els
elements estan sotmesos a la mateixa diferència de potencial.
Les característiques de tot circuit paral·lel són:
• La intensitat total I que recorre el circuit és igual a la suma de les
intensitats que travessen cadascun dels receptors.
• El voltatge serà el mateix en tots els receptors, i coincidirà amb
el voltatge en extrems del generador V, ja que la diferència de
potencial és la mateixa per estar tots els elements connectats
entre els mateixos punts.

Exemple de circuit Paral·lel

a) Calcula la resistència equivalent del circuit. (Sol: 3,75 Ω)
En aquest cas, a l'estar les dues resistències associades en paral·lel,
la resistència equivalent del circuit (aplicant la fórmula per al càlcul
de la resistència equivalent de diverses resistències en paral·lel),
serà igual a:
(1 / Req) = (1 / R1) + (1 / R2) = (1/5) + (1/15) = (3/15) + (1/15) = (4/15)
es buida Req, i s'obté:
Req = 15/4 = 3,75 Ω
b) Calcula la intensitat I del corrent que travessa el circuit. (Sol:
2,67 A)
La intensitat que travessa el circuit, tenint en compte la llei d'Ohm,
serà igual a:
I = V / Req = 10 / 3,75 = 2,67 A

c) Calcula la diferència de potencial en els extrems del generador.
(Sol: 10V)
La diferència de potencial en extrems del generador serà, en
aquest cas, de:
V = 10 V
També podem calcular la diferència de potencial en extrems del
generador com el producte de la intensitat subministrada pel
generador al circuit per la resistència equivalent del circuit:
V = I · Req = 2,67 · 3,75 = 10 V

d) Calcula la diferència de potencial en extrems de cadascuna de
les resistències i el valor de la intensitat que les travessa. (Sol: V1 =
10V, V2 = 10V, I1 = 2A, I2 = 0,67A)
En aquest cas, al tractar-se d'un circuit paral·lel, la diferència de
potencial en els extrems de cadascuna de les resistències és la
mateixa, i coincideix amb la diferència de potencial en extrems del
generador:
V1 = V2 = V = 10 V
La intensitat que travessa cadascuna de les resistències, es
calcularà aplicant la llei d'Ohm a cadascuna de les resistències:
I1 = V1 / R1 = 10/5 = 2 Als
I2 = V2 / R2 = 10/15 = 0,67 A
Nota: Es pot observar que la suma de les intensitats que travessen
cadascuna de les resistències coincideix amb la intensitat total
subministrada pel generador al circuit.

Associació Mixta
És una combinació de les dues anteriors. La resistència equivalent
s'obté, associant les que estiguin en sèrie, i les que estiguin en
paral·lel.
Un circuit mixt és un circuit en el qual part dels elements estan
associats en sèrie i part en paral·lel. Per realitzar càlculs en aquests
circuits, es fa un estudi dels mateixos, veient que parts estan
associades en sèrie i en paral·lel, per després anar analitzant i
simplificant per separat.

Exemple circuit Mixta

a) Calcula la resistència equivalent del circuit. (Sol: 13,75 Ω)
En aquest cas, es té un circuit mixt format per dues resistències en
paral·lel (R2 i R3) associades amb una resistència en sèrie (R1). Per tant,
per calcular la resistència equivalent del circuit, caldrà calcular la
resistència equivalent (R23) de les dues resistències en paral·lel (R2 i R3) i
posteriorment calcular la resistència equivalent (Req) de les dues
resistències en sèrie (R1 i R23).
La resistència equivalent de les dues resistències en paral·lel (aplicant la
fórmula per al càlcul de la resistència equivalent de diverses resistències
en paral·lel) serà:
(1 / R23) = (1 / R1) + (1 / R2) = (1/5) + (1/15) = (3/15) + (1/15) = (4/15)
es buida R23, i s'obté que la resistència equivalent de R2 i R3 és igual a:
R23 = 15/4 = 3,75 Ω
La resistència equivalent del circuit serà igual a la suma de les resistències
associades en sèrie:
Req = R1 + R23 = 10 + 3,75 = 13,75 Ω

b) Calcula la intensitat I del corrent que travessa el circuit. (Sol:
0,73 A)
La intensitat que travessa el circuit, tenint en compte la llei d'Ohm,
serà igual a:
I = V / Req = 10 / 13,75 = 0,73 A
c) Calcula la diferència de potencial en els extrems del generador.
(Sol: 10V)
La diferència de potencial en extrems del generador serà, en
aquest cas, de:
V = 10 V
També podem calcular la diferència de potencial en extrems del
generador com el producte de la intensitat subministrada pel
generador al circuit per la resistència equivalent del circuit:
V = I · Req = 2,67 · 3,75 = 10 V

7,3V, V2 = 2,7V, V3 = 2,7V, I1 = 0,73A, I2 = 0,54A, I3 = 0,18A)
En aquest cas, com la resistència R1 està en sèrie al circuit, la
intensitat que la travessa ha de ser la mateixa que la intensitat
subministrada pel generador; és a dir:
I1 = I = 0,73 A
La diferència de potencial en extrems de la resistència R1 es
calcularà mitjançant la llei d'Ohm:
V1 = I1 · R1 = 0,73 · 10 = 7,3 V

7,3V, V2 = 2,7V, V3 = 2,7V, I1 = 0,73A, I2 = 0,54A, I3 = 0,18A)
En el cas de les resistències R2 i R3, al tractar-se d'una associació
en paral·lel, la diferència de potencial en els extrems de cadascuna
de les resistències és la mateixa, i coincideix amb la diferència
entre la diferència de potencial subministrada pel generador i la
diferència de potencial en extrems de la resistència R1:
V23 = V - V1 = 10 - 7,3 = 2,7 V
V2 = V3 = V23 = 2,7 V
La intensitat que travessa cadascuna de les resistències R2 i R3, es
I2 = V2 / R2 = 2,7 / 5 = 0,54 A
I3 = V3 / R3 = 2,7 / 15 = 0,18 A

7,3V, V2 = 2,7V, V3 = 2,7V, I1 = 0,73A, I2 = 0,54A, I3 = 0,18A)
En aquest cas, al tractar-se d'un circuit paral·lel, la diferència de
potencial en els extrems de cadascuna de les resistències és la
mateixa, i coincideix amb la diferència de potencial en extrems del
generador:
V1 = V2 = V = 10 V
La intensitat que travessa cadascuna de les resistències, es
I1 = V1 / R1 = 10 · 5 = 2 A
I2 = V2 / R2 = 10/15 = 0,67 A
Nota: Es pot observar que la suma de les intensitats que travessen
cadascuna de les resistències coincideix amb la intensitat total
subministrada pel generador al circuit.

Potència elèctrica (W) i Consum energètic (E)
Si a un determinat cos li apliquem una font d'alimentació (és a dir li
apliquem un Voltatge) es produirà dins el cos una certa corrent
elèctric. Aquest corrent serà major o menor depenent de la
resistència de el cos. Aquest consum de corrent fa que la font
aquest lliurant una certa potència elèctrica; o dit d'una altra
manera el cos aquesta consumint determinada quantitat de
potència. Aquesta potència es mesura en Watt. Per exemple un
llum elèctrica de 40 Watt consumeix 40 watt de potència elèctrica.
Per calcular la potència s'ha de multiplicar el voltatge aplicat pel
corrent que travessa a el cos. És a dir:
P = V * I
MOLT IMPORTANT tenir en compte un altre factor que completa la
definició del circuit i els valors de les seves resistències. Estic
parlant de la potència elèctrica consumida en el circuit, que en el
cas de les resistències es transforma íntegrament en calor.

Per tant:
W (watts) = V (volts) x I (ampers)
Així, per exemple, al circuit més senzill del primer exemple, la
potència de la resistència ha de ser de al menys:
W = V x I = 12v x 1,2A = 120 W

Per tant, partint de la Llei d'Ohm,
aleshores tenim que:
i com que
tenim que:

Consum energètic (E)
Els aparells elèctrics quan estan funcionant generen un consum d'energia
elèctrica en funció de la potència que tinguin i del temps que estiguin en
funcionament. A Espanya, el consum d'energia elèctrica es comptabilitza
mitjançant un dispositiu precintat que s'instal·la en els accessos a
l'habitatge, denominat comptador, i que cada dos mesos revisa un
empleat de la companyia subministradora de l'electricitat anotant el
consum realitzat en aquest període. El quilowatt hora (kWh) és la unitat
d'energia en la qual es factura normalment el consum domèstic o
industrial d'electricitat. Equival a l'energia consumida per un aparell
elèctric la potència del qual fos un quilowatt (kW) i estigués funcionant
durant una hora.
E=P (W) x t (s)=Joules (J)
Una forma pràctica de calcular el consum energètic dels dispositius en el
sector de la industria és emprar la fórmula de l’energia posant la potència
en KW i el temps en hores.
E=P (KW) x t (h)=KWh

CORRENT CONTINUA I CORRENT ALTERNA
L'electricitat és un tipus d'energia transmesa pel moviment
d'electrons a través d'un material que permet el flux d'electrons en
el seu interior, és a dir, un material conductor.
Es distingeixen dos tipus de corrent, continu (DC) i alterna (AC). La
diferència entre ambdues és com es mouen els electrons dins el
material.
En el corrent continu es mouen en un sol sentit i en el corrent
altern es van alternant dos sentits.
Corrent continu: el flux del corrent elèctric es dóna en un sol sentit.
Des d'un pol a un altre. Generalment es designa amb les sigles DC,
de l'anglès Direct Current.
Corrent altern: el flux elèctric es dóna en dos sentits, alternant l'un
i l'altre. Se sol designar amb les sigles AC, de l'anglès Alternating
Current.
La majoria de xarxes elèctriques actuals utilitzen corrent altern,
mentre que les bateries, piles i dinamos generen corrent continu.

Transformadors de corrent altern i continu
Els transformadors són utilitzats en tot circuit elèctric que necessiti
ajustar la tensió del corrent elèctric que flueix per ell, ja sigui un
ajust a l'alça o a la baixa.
Per exemple, una central elèctrica produeix electricitat amb un
voltatge molt alt perquè pugui viatjar a grans distàncies, i es regula a
la baixa en transformadors propers a la destinació final (llars,
empreses, etc.) fins a la tensió adequada per al seu consum.
Pregunta al teu barri, segur que hi ha un transformador a prop que
controla el voltatge del corrent altern que arriba a casa teva.
El corrent també es pot transformar de corrent altern a corrent
continu i viceversa a través d'un adaptador o inversor del voltatge,
similar als que s'utilitzen en els carregadors de bateria d'un
ordinador portàtil o del telèfon intel·ligent. El carregador es
connecta a la xarxa domèstica, que utilitza corrent altern, i és
transformada en corrent continu abans d'arribar a el dispositiu.

Què és un inversor de corrent o de voltatge?
Un inversor de corrent, també anomenat inversor de voltatge o
convertidor, és un dispositiu electrònic que transforma Corrent
Continua a Corrent Alterna.
A més de canviar el tipus de corrent, els inversors també modifiquen
el voltatge (tensió elèctrica), de manera que el voltatge d'entrada i
el voltatge de sortida són diferents, per això també es coneixen com
inversors de voltatge.
A continuació veurem com funcionen els inversors de corrent, els
diferents tipus que hi ha i per a què s'utilitzen.

Com funciona un inversor de corrent?
El voltatge en el corrent continu és constant i la càrrega elèctrica
flueix en una sola direcció. Per contra, en el corrent altern la
magnitud i direcció de flux canvia de forma periòdica amb valls i pics
que apareixen a intervals regulars.
L'inversor de corrent utilitza circuits electrònics per fer que el flux
del corrent continu canviï de direcció de forma periòdica
transformant-la en corrent altern.
L'inversor a més empra una sèrie de filtres per fer que aquests
canvis de direcció siguin suaus i regulars perquè puguin ser utilitzats
en els dispositius electrònics domèstics.
La majoria de dispositius electrònics necessiten subministrament de
corrent altern per funcionar ja que, generalment, són fabricats per a
ser connectats a la xarxa elèctrica domèstica, la qual és de corrent
altern.
No obstant això, aquests aparells necessiten que l'electricitat que
reben tingui un voltatge específic, continu i ben regulat.

Capacitat dels inversors de voltatge
La capacitat dels inversors de voltatge es mesura com la quantitat
total de watts (o watts) que poden subministrar.
Com a norma general, s'ha de triar un inversor la capacitat sigui
igual al total de watts requerits per cada un dels aparells que se li
van a connectar més un 50% més perquè pugui suportar possibles
pics de consum.

Tipus d'inversors
La majoria d'inversors de voltatge o de corrent actuals poden
produir corrent altern d'ona quadrada (ona sinusoïdal modificada) o
d'ona sinusoïdal pura.
El corrent continu d'ona quadrada no té uns pics i valls de forma tan
suau com el corrent altern que hi ha a la xarxa elèctrica de les llars,
però és vàlida per a la majoria d'aparells elèctrics. A causa de que es
poden utilitzar i que són molt barats, els inversors d'ona quadrada
amb les comunes.
Els inversors d'ona sinusoïdal pura són força més cars però
produeixen un corrent altern més constant i amb pics i valls més
suaus. Aquest tipus d'inversors són els utilitzats per equips i aparells
més sensibles, per exemple aparells electrònics d'hospital.

El Corrent Contínua s'obté:
• Bateries.
• Acumuladors.
• Cel·les Solars.
El Corrent Alterna s'obté:
• Generació Hidràulica, Termoelèctrica, Eòlica o Nuclear.
• Grups de Llum (Plantes Generadores d'Electricitat).
• Alternadors de Vehicles.

El corrent continu el fan servir aquests objectes que fan servir
bateries o piles.
1- Cel·lulars
2- Filmadores
3- Controls de TV
4- Llanterna
5- Llums de cotxe
6- Càmera fotogràfica
7- Aparells a control remot
8- Calculadores portàtils
9- Ordinadors portàtils

El corrent altern és la que està directament a la presa de corrent.
1- Neveres
2- Carregadors de telèfons
3- Ordinadors de taula
4- Cuines elèctriques
5- Ventiladors
6- Aire condicionat
7- Planxes
8- Equips de sons
9- Impressores
10- Rellotge despertador

ANEM A ANALITZAR COM FUNCIONA LA CORRENT EN UN PC
Primer de tot cal analitzar el dispositiu que permet entrar la corrent
cap a la placa base d’un PC que ens permetrà posar en marxa la
nostre màquina. Aquesta component s’anomena Font d’alimentació
o Font de potència.
En electrònica, la font d'alimentació o font de potència és el
dispositiu que converteix el corrent altern (CA), en una o diverses
corrents continus (CC), que alimenten els diferents circuits de
l'aparell electrònic a què es connecta (ordinador, televisor,
impressora, router, etc.).
Com sabeu, les fonts d'alimentació modernes per a PC funcionen
principalment amb tres voltatges diferents: + 12V, + 5V i + 3,3V. En
aquest article anem a explicar-te per què això és així, i què
component de maquinari de l'ordinador s'utilitza cada un d'ells.

ANEM A ANALITZAR COM FUNCIONA LA CORRENT EN UN PC
Les fonts d'alimentació tenen diversos voltatges diferents pels
requisits elèctrics de cadascun dels components de maquinari d'un
PC, així que ara és el moment de veure quin component utilitza
cadascun dels voltatges, i sobretot per què no s'unifica tot perquè
tot funcioni amb un sol valor de tensió.
+ 12V: processador, targeta gràfica, ventiladors i algunes targetes
d'expansió PCIe. També és el voltatge principal de la placa base, tot i
que ha de passar pels seus propis VRM per regular-lo. En general és
el rail que dóna servei als components de maquinari que tenen
major consum.
+5 V: discs durs mecànics, unitats òptiques, algunes targetes
d'expansió PCIe i USB. Tots els ports USB d'un PC funcionen a 5V, i
això inclou els perifèrics que es connecten a ells.
+ 3,3V: memòria RAM i SSDs en format M.2. A més, tots els sòcols
PCIe també són capaços de proporcionar + 3.3V.

Components Electrònics d’un PC
Bateria: Es tracta d'una font d'electricitat de corrent continu d'un
voltatge específic, que s'utilitza principalment en circuits petits que
no necessiten d'una gran quantitat i potència de corrent. Totes les
plaques base porten una bateria, la qual s'encarrega de mantenir en
funcionament el rellotge de sistema i la memòria de la BIOS fins i tot
quan apagues l'equip. Aquesta bateria pot durar 10 anys o fins i tot
més sense canviar-la.

Resistència : Una resistència és un element que augmenta la
resistència d'un circuit a el pas de l'electricitat. El seu objectiu
principal d'això és reduir el flux d'electricitat en un circuit amb
diversos fins que varien en cada tipus de circuit. Les resistències
vénen en diferents formes i mides per adaptar-se a totes les
necessitats d'ús. Generalment, les resistències més grans poden
manejar més potència elèctrica, encara que això no sempre és així, i
també existeixen les resistències variables, que poden tenir el seu
ajustar girant una perilla o un altre dispositiu. Aquestes de vegades
es diuen potenciòmetres.

Condensador: Un condensador és un element fet de dues plaques
conductores amb un aïllant que se situa entre elles per evitar que es
toquin. Quan s'aplica un corrent continu a través d'un condensador,
la càrrega positiva s'acumula en una placa i la càrrega negativa
s'acumula en l'altra, aquesta càrrega acumulada romandrà fins que
el condensador es descarregui. Quan s'aplica un corrent altern a
través del condensador, carregarà una placa de forma positiva i
l'altra de forma negativa quan el voltatge sigui positiu; quan el
voltatge s'inverteix en la segona meitat del cicle, el capacitor
alliberarà el que va carregar prèviament, i després de carregar en la
direcció oposada, és a dir que la placa que s'havia carregat de forma
positiva es carregarà ara de forma negativa i viceversa. Això es
repeteix per a cada cicle del corrent altern.

Inductor: Un inductor és essencialment una bobina de filferro que crea un camp
magnètic quan el corrent flueix a través d'ell. Quan el corrent flueix a través d'un
inductor, es crea un camp magnètic, i l'inductor emmagatzema aquesta energia
magnètica fins que sigui alliberada. Mentre que un condensador emmagatzema
voltatge com a energia elèctrica, un inductor emmagatzema corrent com a
energia magnètica. Per tant, un condensador s'oposa a un canvi en el voltatge
d'un circuit, mentre que un inductor s'oposa a un canvi en el seu corrent. Això fa
que els condensadors bloquegin el corrent continu i deixin passar el corrent
altern, mentre que els inductors fan el contrari. La potència d'un inductor es
mesura en Henrys (H). Els inductors poden tenir un nucli d'aire en el mitjà de les
seves espirals o un nucli ferrós. El nucli de ferro augmenta el valor d'inductància,
que també es veu afectat pel material utilitzat en el cable i el nombre de voltes a
la bobina. Alguns nuclis de inductors tenen forma recta, i altres són cercles
tancats anomenats toroides. Aquest últim tipus d'inductor és altament eficient
perquè la forma tancada és propícia per crear un camp magnètic més fort. Els
inductors s'utilitzen en tot tipus de circuits electrònics, particularment en
combinació amb resistències i condensadors.

Transformador: Un transformador és un inductor amb un nucli de ferro que té
dues longituds de cable enrotllades al voltant d'ell en lloc d'un. Les dues bobines
de cable no es connecten elèctricament, i normalment estan connectades a
diferents circuits. Es tracta d'un dels components més importants en el món de
l'energia, i s'utilitza per canviar un voltatge de CA a un altre voltatge de CA. Quan
una bobina és travessada per un corrent, s'estableix un camp magnètic
proporcional a el nombre de voltes a la bobina. Aquest principi també funciona al
revés: si crea un camp magnètic en una bobina, s'induirà un corrent en ell,
proporcional a el nombre de voltes de la bobina. Un transformador amb més
voltes en la seva bobina primària que a la secundària reduirà la tensió i es diu
transformador reductor. Un amb més voltes en el secundari que el primari es diu
transformador elevador.

Díode / LED: Un díode és un dispositiu fet de material semiconductor, que
restringeix el flux de corrent en un circuit en una sola direcció, gràcies a això
bloquejarà la major part de qualsevol corrent que intenti anar contra el flux en un
cable. Els díodes tenen una multitud d'usos, per exemple, sovint es fan servir en
circuits que converteixen el corrent altern en corrent continu, ja que poden
bloquejar el pas de la meitat del corrent altern. Una variant del díode comú és el
díode emissor de llum o LED, aquests són els tipus de díodes més coneguts i
comunament trobats, ja que s'usen en tot, des teclats fins a discos durs i controls
remots de televisió.

Fusible: Un fusible és un dispositiu dissenyat per protegir altres components de el
dany accidental a causa del corrent excessiva que flueix a través d'ells. Cada tipus
de fusible està dissenyat per a una quantitat específica de corrent. Mentre el
corrent en el circuit es mantingui per sota d'aquest valor, el fusible passa el
corrent amb poca oposició. Per contra, si el corrent s'eleva per sobre de la
classificació del fusible, a causa d'un mal funcionament d'algun tipus o un
curtcircuit, el fusible es "fondrà" i desconnectarà el circuit.

Que hem de tenir en compte amb un Portàtil
Quan parlem d’un portàtil a nivell de corrent elèctric hem de mirar
sempre dos components essencials:
El Carregador de corrent: es el dispositiu que ens permetrà donar
corrent a l’ordinador i a més a més ens permetrà carregar
d’electricitat la bateria del portàtil. Com estarà endollada a una
toma de corrent, és l’element que em permetrà convertir la corrent
alterna amb corrent continu.
La Bateria: com hem dit moltes de vegades als apartats anteriors
una bateria utilitza sempre corrent continu (CC).
Però una cosa que hem de tenir clara que moltes vegades una de les
peces que sens pot extraviar o més be espatllar és el carregador de
corrent. Moltes vegades aconseguir un carregador original pot ser
difícil o molt car. A llavors, compra’m carregadors universals, la
majoria van perfectament però hem de tenir en compte les
especificacions que necessita al nostre portàtil.

El primer que hem de tenir en compte al cercar un de nou és la
quantitat de Watts (W) que necessitem. Podem comprar l'adaptador
amb els mateixos watts que l'original, encara que si el comprem
amb més watts, no farà malbé el portàtil i a l'anar menys forçat
l'adaptador, probablement ens duri més temps. 'En cap cas hem de
comprar-ne un de menys Watts !!
Potència en Watts = volts de sortida x ampers de sortida.
W = V x A
O veurem amb un exemple
Aquí podem veure que aquest adaptador d'HP té una sortida de
18,5 V i 3,5 Ampers, de manera que 18,5 x 3,5 = 65 W de potència.

Al mirar la potència (W) d'un carregador universal, cal tenir en compte que
els watts de l'adaptador han estat calculats amb els seus volts i ampers
màxims de sortida i això, potser no sigui exactament el que busquem.
Abans de decidir-nos per un adaptador o un altre, hem de mirar el nostre
portàtil i veure quina necessitat tenim. El primer és veure que el
carregador tingui com a opció els volts que necessitem. En cas que
necessitem 19,4V i el carregador tingui 19,0V el podrem fer servir
perfectament.
El segon són els ampers de sortida. Tenint en compte el nostre voltatge,
mai hem de comprar un adaptador de menys ampers dels especificats pel
fabricant. En el cas de la fotografia anterior, on el fabricant especifica 3,5A,
mai haurem de comprar menys de 3,5A per a la sortida de 18,5V, però sí
que podem superar els 3,5A. És recomanable superar aquesta quantitat, ja
que si el portàtil necessita 3,5A i nosaltres tenim un adaptador de 4A, el
portàtil només agafarà 3,5 pel que el carregador treballarà àmpliament i
ens durarà més.

Aparells que Mesuren Magnituds Elèctriques
Els mesuraments elèctriques són els mètodes, dispositius i càlculs usats
per mesurar quantitats elèctriques. El mesurament de quantitats
elèctriques pot fer-se al mesurar paràmetres elèctrics d'un sistema. Usant
transductors, propietats físiques com la temperatura, pressió, flux, força, i
moltes altres poden convertir-se en senyals elèctrics, que poden ser
convenientment registrades i mesures.
Es denominen instruments de mesuraments elèctrics a tots els dispositius
que s'utilitzen per mesurar les magnituds elèctriques i assegurar així el
bon funcionament de les instal·lacions i màquines elèctriques. La majoria
són aparells portàtils de mà i s'utilitzen per al muntatge; hi ha altres
instruments que són convertidors de mesura i altres mètodes d'ajuda al
mesurament, l'anàlisi i la revisió. L'obtenció de dades cobra cada vegada
més importància en l'àmbit industrial, professional i privat. Es demanen,
sobretot, instruments de mesura pràctics, que operin d'una manera ràpida
i precís i que ofereixin resultats durant el mesurament.

Hi ha molts tipus d'instruments diferents sent els més destacats els
amperímetres, voltímetres, óhmetros, multímetres i oscil·loscopis.
• Galvanòmetre: Els galvanòmetres són aparells que s'empren per
indicar el pas de corrent elèctric per un circuit i per a la mesura
precisa de la seva intensitat. Solen estar basats en els efectes
magnètics o tèrmics causats pel pas del corrent.
• Amperímetres: Un amperímetre és un instrument que serveix per
mesurar la intensitat de corrent que està circulant per un circuit
elèctric.
• Voltímetres: Un voltímetre és un instrument que serveix per
mesurar la diferència de potencial o voltatge entre dos punts
d'un circuit elèctric tancat però alhora obert als pols. Els
voltímetres es classifiquen pel seu funcionament mecànic.

• Òhmmetre: Un òhmmetre o ohmímetre és un instrument per
mesurar la resistència elèctrica. El disseny d'un òhmmetre es
compon d'una petita bateria per aplicar un voltatge a la
resistència sota mesura, per després mitjançant un galvanòmetre
mesurar el corrent que circula a través de la resistència.
• Polímetre: Un multímetre, anomenat també polímetre o tester,
és un instrument que ofereix la possibilitat de mesurar diferents
magnituds en el mateix aparell. Les més comunes són les de
voltímetre, amperímetre i òhmmetre. És utilitzat freqüentment
pel personal tècnic en tota la gamma d'electrònica i electricitat.
• Oscil·loscopi: S'anomena oscil·loscopi a un instrument de mesura
electrònic per a la representació gràfica de senyals elèctrics que
poden variar en el temps, que permet visualitzar fenòmens
transitoris així com formes d'ones en circuits elèctrics i
electrònics i mitjançant la seva anàlisi es pot diagnosticar amb
facilitat quins són els problemes del funcionament d'un
determinat circuit.

• Analitzador d'espectre: Un analitzador d'espectre és un equip de
mesurament electrònic que permet visualitzar en una pantalla els
components espectrals dels senyals presents en l'entrada, podent
provenir aquestes de qualsevol tipus d'ones elèctriques,
mecàniques, acústiques, òptiques o electromagnètiques, però
que han de ser convertides a elèctriques amb el transductor
respectiu.
• Monitors d'energia: Són mesuradors, en temps real, de diferents
paràmetres elèctrics. Permeten tenir la lectura instantània de
magnituds com intensitat de corrent per fase, tensions de fase i
tensions de línia, diferents valors de potències elèctriques, factor
de potència, freqüència, etc.

Principis bàsics de l’ElectricitatT.pptx

More Related Content

Similar to Principis bàsics de l’ElectricitatT.pptx

Recently uploaded

Principis bàsics de l’ElectricitatT.pptx