circuits de corrent continu
TRANSCRIPT
TECNOLOGIA INDUSTRIAL1 BATXILLERAT
UNITAT 4
CIRCUITS DE CORRENT CONTINU
Naturalesa del corrent elèctric (I)
L’àtom és la part més petita d’un element químic que conserva les seves propietats. Està format per un nucli amb els protons i els neutrons, i
pels electrons, que giren al voltant del nucli a diferents
distàncies, segons el seu nivell energètic.
Àtoms
Estat d’equilibri: nombre d’electrons = nombre de protons. Càrrega negativa: guanyen els electrons. Càrrega positiva: perden els electrons.
La càrrega elèctrica és l’excés o el defecte d’electrons en un cos.
Naturalesa del corrent elèctric (II)
El corrent elèctric és l’excés o el desplaçament ordenat d’electrons a través d’un material.El sentit del corrent elèctric és el sentit en què es desplacen els electrons.
Classes del
corrent
elèctric
Corrent continu (CC): flux d’electrons constant que no canvia de sentit. Corrent altern (CA): flux d'electrons variable que canvia constantment de
sentit. Corrent polsant: flux d'electrons variable que no canvia de sentit.
Propietats elèctriques dels materials en funció de la mobilitat dels electrons: Conductors: or, argent, alumini, coure, etc. Aïllants: plàstic, ceràmica, fusta, etc. Semiconductors: seleni, silici, germani, etc.
El circuit elèctric
Centrals
El circuit elèctric és un conjunt
d’elements actius (que proporcionen
energia) i passius (que dissipen
energia) connectats entre si, de manera
que permeten el pas del corrent elèctric
permanentment perquè existeixi una
transferència d’energia.
Sistemes elèctrics
Un sistema elèctric és el conjunt d’elements actius i passius que, funcionant
conjuntament, realitzen una aplicació elèctrica.
Tipus de
sistemes
elèctrics
Sistemes de potència. Sistemes de control. Sistemes de comunicació. Sistemes de computació.
Magnituds elèctriques (I)
Magnitud Unitat
Quantitat d’electricitat: Q Coulomb: C
Intensitat del corrent elèctric: I
Ampere: A
Força electromotriu o FEM: ε
Volt: V
Tensió, voltatge, diferència de potencial o ddp: V
Volt: V
Resistència elèctrica: R Ohm: Ω
Magnituds elèctriques (II)
Magnitud Unitat
Conductància: G
Siemens: S
Treball elèctric: W Joule: JQuilowatt hora: kW · h 1 kW h = 3.600.000 J
Potència elèctrica: P
Watt: W
Llei d’Ohm
Llei d’Ohm generalitzada en un circuit amb forces electromotrius i forces contraelectromotrius
Llei d’Ohm generalitzada en un circuit amb forces electromotrius i receptors exclusivament resistius
Comportaments dels receptors en un circuit de CC
Circuits amb n resistències en paral·lel
Circuits amb dues resistències en paral·lel
Circuits en paral·lel
Connexió de receptors (I)
Circuits en sèrie
Circuits mixtos
Connexió de receptors (II)
Connexió de receptors (III)
Característiques dels circuits en sèrie
La resistència total o equivalent és igual
a la suma de les resistències parcials. Circula la mateixa intensitat per tot el
circuit. La suma de les tensions parcials és
igual a la tensió total. La potència total és igual a la suma de
les potències parcials.
Característiques dels circuits en paral·lel
La resistència total o equivalent és
sempre menor que la resistència parcial
més petita. La intensitat total del circuit és igual a la
suma de les intensitats parcials. En totes les resistències hi ha la
mateixa tensió. Els corrents estan en relació inversa a
les resistències corresponents. La potència total és igual a la suma de
les potències parcials.
Connexió en sèrie-paral·lel
Connexió en sèrie
Connexió de generadors
Connexió en paral·lel
Resistències
Les resistències o resistors són dispositius utilitzats per introduir una dificultat o una
resistència addicional en un circuit.
Tipus de
resistències
Resistència fixa:
Resistència variable:
Resistència dependent:
Codi de colors de les resistències
Lleis de Kirchhoff
El nus és un punt del circuit on s’uneixen tres branques o més.
La branca és la part del circuit compresa entre dos nusos.
La malla és cada conjunt de branques del circuit que forma un camí tancat, sense
passar dues vegades per la mateixa branca ni pel mateix nus.
Primera llei de Kirchhoff: llei dels nusos o dels corrents.
La suma algebraica dels corrents que arriben a un nus és igual a la suma algebraica
dels corrents que surten del nus.
Segona llei de Kirchhoff: llei de les malles o de les tensions.
En tota malla o tot circuit tancat la suma algebraica
de totes les FEM és igual a la suma algebraica de les
caigudes de tensió.
Resistivitat, conductivitat i resistència
La resistivitat (ρ) és la resistència que ofereix al pas del corrent un conductor d’aquest
material d’1 m de longitud (l) i d’1 m2 de secció (A).
La conductivitat (σ) és la facilitat amb què deixa passar el corrent elèctric un conductor
d’aquest material d’1 m de longitud i d’1 m2 de secció.
La resistència (R) és directament proporcional a la seva longitud, inversament
proporcional a la seva secció i depèn de la seva resistivitat.
Densitat de corrent, caiguda de tensió i secció
La densitat de corrent (J) és la intensitat que circula per
unitat d’àrea o secció del conductor.
La caiguda de tensió o cdt (e) produïda en un conductor és
directament proporcional a la seva resistència i a la intensitat
que hi circula.
Càlcul de la secció dels conductors d’una línia
Llei de Joule
L’efecte Joule és el fenomen que consisteix en la transformació de l’energia elèctrica en
energia tèrmica. Per això, els materials conductors recorreguts per un corrent s’escalfen i
augmenten de temperatura.
Llei de Joule: la quantitat de calor que es
produeix en un conductor, en un receptor o, en
general, en un circuit elèctric és directament
proporcional a la resistència que ofereix al pas
del corrent, al quadrat de la intensitat i al temps
durant el qual circula.
Aparells termoelèctrics que es fonamenten amb l’efecte Joule: Les làmpades incandescents. La soldadura elèctrica per punts, per arc voltaic amb elèctrodes, etc. Els forns d’arc voltaic. Els aparells de calefacció. Els aparells electrodomèstics: planxes, torradores, forns, assecadors, cuines, etc.
Elements de protecció
S’entén per sobreintensitat tota intensitat superior a la nominal In, que és l’assignada
per al funcionament normal del circuit.
Causes de la sobreintensitat
Curtcircuit: connexió de dos punts o més d’un circuit a través d’una resistència de valor
insignificant a causa d’un defecte de l’aïllament o d’una maniobra incorrecta. Sobrecàrrega: condició de funcionament del circuit elèctric sense defecte, que provoca
una sobreintensitat.
Per evitar la
sobreintensitat
Fusibles
Interruptors magnetotèrmics.
Classe g. Classe a. Fusibles G o fusibles miniatura.