Electrotècnia
    1.5.- Circuit elèctric 

    Un circuit elèctric  bàsic es forma amb un generador ,un receptor i un conductor. Encara que també hi poden haver aparells de comandament.

    · Un generador és aquell aparell que transforma el treball en energia elèctrica o en un altre tipus d’energia. Un generador pot ser una pila.

    · Un receptor elèctric és aquell aparell que transforma l’energia elèctrica en una altra. Fa tot el contrari que el generador. Un exemple pot ser una làmpada o un motor.

    · Un conductor elèctric és aquell material que no doni resistència al pas del corrent elèctric i que tampoc hi hagi diferencia de potencial entre els seus costats quan circuli el corrent.

    Els aparells de comandament permeten conduir els circuits. Els tres més utilitzats i més importants són els interruptors, els polsadors i els commutadors.
     

    • El corrent elèctric. Intensitat.
    El corrent elèctric sorgeix a causa de la propietat dels cossos que tendeixen a neutralitzar-se elèctricament.
    Si unim a través d’un cable conductor dos cossos, l’un positiu i l’altre negatiu, circularan electrons fins que els dos cossos obtinguin el mateix potencial.
    Per tant el corrent elèctric serà la circulació d’electrons que passen pel conductor.
    Quan posem un conductor dins d’un camp elèctric els electrons s’alteren i el que fan és repel·lir els que tenen al seu costat i així successivament fins que arriben a l’altre costat del conductor.
     
      • Sentit del corrent elèctric
        Els electrons surten del pol negatiu del generador i arriben al pol positiu, aquest sentit se li diu sentit real. Però a la pràctica s’utilitza el sentit convencional que és precisament el sentit contrari. Aquest sentit el va escollir Michael Faraday abans de conèixer que el corrent era el moviment dels electrons i no pas dels protons (que és el que pensava ell).
      • Intensitat del corrent elèctric
        La intensitat del corrent elèctric (I) és la quantitat de carrega que passa per una secció transversal d’un cable conductor en segons.

        La intensitat es mesura en ampers (A)

    I = Q/t
    Q = Càrrega elèctrica  [C] (Coulombs)
    I = Intensitat elèctrica [A] (Ampers)
    T = Temps [s] (Segons)
      • Diferent tipus de corrent elèctric
        Hi ha dos tipus de corrents elèctrics, el corrent continu i el corrent altern.
        En el corrent continu el flux de càrregues és constant i no canvia de sentit.
        En el corrent altern el sentit del flux es alternatiu.
    • Generadors
    El generador elèctric és una màquina que transforma l’energia hidràulica, tèrmica, nuclear, eòlica... en energia elèctrica mantenint la diferencia de potencial.
     
      • La fem i la diferència de potencial
        La força electromotriu (fem) d’un generador és el treball entre la càrrega que el creua.
        La unitat de la força electromotriu (fem) o la tensió és el volt (v).

        E (fem) = W/Q

        1Volt = 1Joule/1Coulomb

        La fem és la que causa el moviment de les càrregues del generador i la diferència de potencial és la que causa el moviment de les càrregues en la resta del circuit.
         
      • Generació de la força electromotriu
        Per provocar energia es necessita algun tipus d’energia que obligui que les càrregues es moguin. Hi ha sis sistemes:
          • Per reaccions químiques: Un exemple d’aquestes són les piles i les bateries que contenen electròlit i unes plaques submergides en ell i que en contacte succeeix una reacció química.
          • Per inducció electromagnètica: Es basa en el principi de Faraday i consisteix en moure un conductor elèctric dins d’un camp magnètic creat per un imant.
          • Per efecte piezoelèctric: En el quars cristal·litzat o en la turmalina succeeix que amb les seves dues cares oposades donen una diferència de potencial quan se les fa un esforç mecànic.
          • Per acció de la llum: En el liti, el cesi, el seleni o el silici si se’ls  dona radiació de llum solar es desprenen electrons dels seus àtoms i es crea una diferencia de potencial entre les seves capes. Això és el principi de les cèl·lules fotovoltaiques.
          • Per efecte d’un parell termoelèctric: Si, per exemple, s’uneixen dos fils de coure i constatà fortament i s’escalfa la unió es crea una ddp. Això es fa servir per mesurar temperatures.
          • Per fregament: Un exemple senzill és el del regle i els papers que s’atrauen quan el regle ha estat fregat al jersei. Hi ha generadors de Van der Graff que utilitzen aquest mètode i es poden obtenir tensions superiors a un milió de volts.
    • Els receptors. La resistència elèctrica
    Els receptors són els encarregats de transformar l’ energia elèctrica que reben en energia útil. No tots els conductors i receptors deixen passar l’ energia elèctrica a traves deu amb la mateixa facilitat, això s’ anomena resistència elèctrica.
     
      • La resistència elèctrica
      La resistència elèctrica (R) és l’ oposició que presenten els diferents conductors al pas de corrent elèctric.

      La resistència d’ un conductor depèn:

        • La naturalesa o  estructura atòmica del conductor, que s’ expressa amb una constant anomenada resistivitat (r) pròpia de cada material.
        •  La longitud (l), com més llarg és el conductor més gran es la resistència a traves seu.
        • La secció (s), l’ augment de la secció facilita el pas dels electrons i per tant disminuïm la resistència.


      La formula de la resistència elèctrica d'un conductor és:

      R = r·l/S
      R = resistència elèctrica [W]
      r = resistivitat elèctrica [Wmm2/m] [Wm]
      l = longitud del conductor [m]
      S = secció del conductor [mm2] [m2]
      El material més utilitzat es el coure ja que presenta una baixa resistivitat, és molt dúctil i és un dels materials més econòmics.
      Amb l’ experimentació s’ ha observat que la resistivitat d’ un material també depèn de la temperatura. En els conductors metàl·lics la resistivitat augmenta  amb més temperatura i es determina per l’ expressió:

      r(T) = r(20º C) (1 + a (T – 20ºC))

      • Diferents tipus de resistors
      Els resistors són components especialment dissenyats per oferir una determinada resistència al pas elèctric.
      En l’ electrònica s’ utilitzen per distribuir adequadament la tensió i el corrent en diferents parts del circuit. En l’ electricitat s’ utilitza per transformar l’ energia elèctrica en calorífica, com en les estufes, i de les làmpades incandescents.
      • Conductància i conductivitat
      La conductància (G) és la magnitud inversa a la resistència, ja que defineix la facilitat que té un conductor al pas del corrent elèctric.
      La conductivitat () és la magnitud inversa a la resistivitat i representa l’ amplitud d’ un material per a la conducció del corrent elèctric.
    • Efectes de l’electricitat
    El corrent elèctric a traves dels conductors pot produir els efectes següents:
      • Efecte calorífic: el pas de corrent per un conductor, aquest s’ escalfa. Un exemple seria en les làmpades d’ incandescència, estufes, forns elèctrics, etc.
      • Efecte magnètic: el corrent a traves d’ un conductor crea un camp magnètic, és el principi de funcionament dels motors elèctrics.
      • Efecte lluminós: és produeix en les làmpades fluorescents i de descarrega, que consisteix a produir radiacions lluminoses per mitjà  de la descarrega elèctrica a traves de gasos com el argó o el neo. Aquest efecte també es produeix en les làmpades d’ incandescència per l’ efecte calorífic.
      • Efecte químic: el pas d’ un corrent per un electròlit produeix reaccions químiques.
      • Efectes fisiològics: el pas de corrent elèctric pel cos humà pot produir lesions que poden causar la mort.

     
      ACTIVITATS
    17.- Calcula la càrrega elèctrica transportada per un corrent de 5 A durant 1 minut.

    18.- Què significa que el corrent elèctric en un punt del circuit és de 2 A?

    19.- Calcula la resistència elèctrica que presenta una part d’una instal·lació realitzada amb un conductor de coure d’1,5 mm2 de secció i 28 m de longitud, si a  causa d’una sobrecàrrega elèctrica aquesta s’escalfa a una temperatura de 70ºC.

    20.- Calcula la intensitat de corrent que circula per un circuit si en 4h 30 minuts hi ha passat 48600 C.

    21.- Es vol construir, amb fil de constatà de 0,1 mm2 de secció, un resistor d’ 1,5 W. Calcula la longitud necessària de fil per a la seva fabricació.

    22.- Un resistor està fabricat amb fil de nicrom de 0,15 mm2 enrotllat sobre un cilindre de 0,4 mm de diàmetre. Calcula la seva resistència elèctrica si el resistor està format per 30 voltes de fil.

    Respostes