dossier 2 teoric 4 eso electric it at

Departament de Tecnologia de l´IES Can Mas de Ripollet 4t ESO

TEMA1 INSTAL·LACIONS DOMESTIQUES

http://blocs.xtec.cat/tecnocanmas 1

DOSSIER TEORIC DE TECNOLOGIA

TEMA 1

(INSTAL·LACIONS DOMÈSTIQUES)

2. Electricitat i Magnetisme (1)

IES CAN MAS DE RIPOLLET.

4RT CURS.

Nom : …………………………………, Cognoms : …………………………………….

Grup : ………………………, Curs :………………..

Professor/a :………………………………………………




INDEX :

INTRODUCCIÓ :

TEMA 1. INSTAL·LACIONS DOMÈSTIQUES.

• 1_Generació de l’energia

• 2_Electricitat i magnetisme

• 3_Instal·lacions elèctriques de vivenda

• 4_Instal·lacions de calefacció

• 5_Instal·lacions de d’aigua




2. Electricitat i magnetisme

ELECTRICITAT

El corrent elèctric

El moviment de les càrregues elèctriques és el que coneixem com a corrent

elèctric, normalment són electrons però qualsevol càrrega en moviment és un

corrent elèctric, la seva intensitat es mesura en amperes.

Corrent altern i corrent continu

Hi ha dos tipus de corrent elèctric: el corrent continu i el corrent altern.

Tots els aparells elèctrics que connectem a la xarxa elèctrica s'alimenten amb

corrent altern, però molts dels nostres electrodomèstics, com ara el televisor o

l'ordinador, tenen circuits electrònics que funcionen amb corrent continu i a

voltatges relativament petits, per això disposen d'un transformador que

subministra les tensions requerides i circuits rectificadors que converteixen el

corrent altern en corrent continu. Les bateries i piles elèctriques subministren

corrent continu, el corrent continu és essencial per a la indústria electroquímica,

exemples en serien l'obtenció industrial de l'alumini, el magnesi o el coure.

Corrent continu

El corrent continu (CC o DC Direct current) és un tipus de corrent elèctric on el

flux de càrregues elèctriques és constant. El flux de càrregues es produeix a través d'un

conductor, com podria ser un fil metàl·lic, però també es podria establir a través d'un

semiconductor, un aïllant o fins i tot al buit com passa a un tub de raigs catòdics. En

aquest tipus de corrent elèctric les càrregues elèctriques flueixen en la mateixa

direcció, essent un tret característic front el corrent altern.

El valor que caracteritza el corrent continu es el voltatge (Vcc), que romandrà

invariable en el temps.




Corrent altern

El corrent altern (CA o AC, de l'anglès Alternating current) és un tipus de

corrent elèctric que es caracteritza per canviar al llarg del temps, ja sigui en intensitat o

en direcció, a intervals regulars.

El voltatge varia entre els valors màxim i mínim de maner cíclica, el valor del voltatge

és positiu la meitat del temps (semicicle positiu o semiperíode positiu) i negatiu l'altra

meitat. Això significa que la meitat del temps el corrent circula en un sentit, l'altra

meitat de temps en l'altre sentit. La forma més habitual de l'ondulació segueix una

funció trigonomètrica tipus sinus, atès que és la forma més eficient per a transmetre

energia. Tanmateix hi ha certes aplicacions a les que s'utilitzen altres formes d'ona,

coma ara l'ona quadrada o l'ona triangular.

De manera general el corrent elèctric es distribueix en forma de corrent altern a 50 Hz

(50 canvis per segon). Un exemple de corrent altern és el que hi ha als endolls de casa,

de 230 volts i 50 hertzs. Això vol dir que la tensió va de -230*√2 volts a +230*√2 volts i

torna, 50 vegades per segon.




Valor màxim (Vmax): és el valor de cresta al que arriba el corrent altern, pot ser

positiu o negatiu, també se’l coneix como valor de pic (Vp). Per la tensió de la xarxa es

de ± 325 V.

Valor instantani (Vi): és el valor que toma el corrent en un moment determinat. Es

calcula a partir de la fórmula:

Vi = Vmax * sen (ωt).

On ωt es l’angle en el que desitgem obtindre el valor instantani

ω = 2π * 50Hz = 100Hz = 314,16 rad/s

Valor eficaç (Vef): Es el valor de corrent continu pel que devem substituir la corrent

alterna

per que produïsca el mateix efecte. Es calcula amb la fórmula:

Vef = Vmax / √2

Per a la corrent de la red es de 230 V.

Període (T): Es el temps que tria en produir-se un cicle complert de la corrent.

Correspon amb

360º. Para la corrent de red es de 20 ms.

La freqüència (F): Es el número de cicles complets que es produeixen en 1 segon. Es

calcula amb la fórmula:

F = 1/T

Per a la corrent de la red es de 50 Hz.




Magnituds elèctriques.

La carrega Eléctrica (q) d´ un cos expressa el excés o defecte d´electrons que hi ha en

els seus àtoms. La seva unitat es el Coulomb (C). 1 Coulomb equival a 6,25 x1018

electrons.

L´ intensitat (I), es la quantitat de carrega elèctrica que circul·la per un conductor en

una unitat detemps.

I = q /t

Les unitats son: Ampers = Coulombs /segons

Per que els electrons es desplacen per un conductor es necessària una diferencia de

potencial o força electromotriu (V) entre els seus extrems La seva unitat es el Volt.

Això s’aconsegueix connectant carregues de diferent signe en els seus extrems.

La resistència elèctrica (R) és una mesura del grau d'oposició que oposa un objecte al

pas del corrent elèctric. La unitat del Sistema Internacional d'Unitats per a la

resistència elèctrica és l'ohm, que se simbolitza amb la lletra grega omega majúscula

(Ω).

Qualsevol objecte físic és una mena de resistència. La majoria dels metalls són

conductors i tenen una baixa resistència al flux elèctric. El cos humà, un tros de plàstic,

o fins i tot el buit, tenen una resistència que es pot mesurar. Els materials que tenen

una gran resistència s'anomenen aïllants.

Submúltiple Símbol Equivalència en Volts

Megavolt MV 1 MV = 10 6 V

Quilovolt KV 1 KV= 10 3

V

Mil·livolt mV 1 mV = 10 -3

V

Microvolt µV 1 µV = 10 -6

V

1 = Amplitud,

2 = Amplitud cresta a cresta,

3 = Amplitud eficaç,

4 = Període (T)




La fórmula que calcula la resistència d’una barra o d’un fil es:

R = ρ L

S

R és la resistència de l'objecte, mesurada en ohms

ρ (lletra grega rho) és la resistivitat elèctrica del material, mesurada en (ohm x metre).

L és la longitud del element, es mesura en ( Ω *mm2

)

m

S és la secció del element, es mesura ( mm2

)

La resistivitat ( ρ) és una mesura de la capacitat del material d'oposar-se al flux del

corrent elèctric. La propietat intrínseca del material, cada material té la seva pròpia,

indica la dificultat que troben els electrons al seu pas.

Material Resistivitat Unitats

Plata 0,01 Ω mm2

m

Coure 0,0172 Ω mm2

m

Or 0,024 Ω mm2

m

Alumini 0,0283 Ω mm2

m

Ferro 0,1 Ω mm2

m

Estany 0,139 Ω mm2

m

Mercuri 0,942 Ω mm2

m

fusta De 108x106 a 1014x10

6

Ω mm2

m

vidre

1.010.000.000 Ω mm2

m

La plata és clarament el millor conductor de l'electricitat.

La llei d'Ohm descriu la relació entre la intensitat i la tensió en un corrent elèctric: la

diferència de potencial (V) és directament proporcional a la intensitat de corrent (I) i a

la resistència (R).

Es descriu mitjançant la fórmula:

I = V/R

Submúltiple Símbol Equivalència en Ohms

Megaohm MΩ 1 MΩ = 10 6 Ω

Quilowatt KΩ 1 KΩ = 10 3

Ω

Mil·liwatt mΩ 1 mΩ = 10 -3

Ω

Microohm µΩ 1 µΩ = 10 -6

Ω

Submúltiple Símbol Equivalència en Ampers

Mil·liampere mA 1mA = 10 -3

A

Microampere µA 1mA = 10-6

µA




L´Intensitat es mesura en Ampers (A)

La tensió es mesura en Volts (V)

La resistència es mesura en ohms (Ω)

V = R x I R = V / I

La Potencia elèctrica que pot desenvolupar un receptor elèctric es pot calcular amb la

formula:

P = V x I

P, és la potencia en Watts (W)

V, és el voltatge en Volts (V)

I, és l’intensitat en Ampers (I)

Potencia en corrent altern: Quan parlem de corrent altern els valor de tensió i intensitat han de ser els valors

eficaços. Pef = Vef x I ef

Si ens ajudem de la llei d’ohm, podem expressar la potencia en funció d’altes

paràmetres.

P = V x I P = V2 / R

I = V/R

On la potencia depèn del voltatge al quadrat i de la inversa de la resistència del

receptor.

Un altra forma d’expressar-ho és:

P = V x I P = I 2 x R

V = I x R On la potencia depèn del corrent al quadrat que circula per el receptor i de la

resistència.

Quan tenim un receptor connectat durant un cert temps i volem conèixer l’energia que consumeix utilitzarem la formula:

E = P x t

E, és l’energia que consumeix en Joules (J)

P, és la potència en Watts (W)

t, és el temps en segons (s)

Submúltiple Símbol Equivalència en Watts

Mega watt MW 1MW = 10 6 W

Quilowatt KW 1KW = 10 3

W

Mil·liwatt mW 1mW = 10 -3

W




Com els joules son una unitat molt petita, normalment l’energia s’expressa en KW·h

(Kilowatt hora) unitat que no pertany al sistema internacional.

Tindrem en compte que la Potencia estarà expressada en KW i el temps en hores.

Circuits elèctrics bàsics:

Circuit sèrie

Un circuit sèrie, es aquell que té connectats els seus receptors un a continuació del

altre.

Es caracteritza per:

La resistència total del circuit és la suma de las resistències que lo componen.

R T = R1+ R2

La corrent que circula és la mateixa per tots els elements.

IT = I1 = I 2

La força electromotriu generada pel generador es reparteix entre els distints elements.

V = V1 +V2

Com a conclusió podem dir que es pot observar que al repartir la tensió entre les

bombetes n’hi ha una disminució de la lluminositat de cada una d’elles. Si una de les

bombetes falla el circuit s’interromp i deixen de lluir les dues bombetes.

Exemple:

El circuit sèrie del costat té una tensió de 230V i unes resistències de

260Ω i 330Ω.

Calcula els valors del circuit?

Solució:

Resistència Total R total = R1 + R2 = 260Ω + 330Ω = 590Ω

Corrent Total I total = Vt / Rt = 230V / 590Ω = 0,3898A

Corrent que circula per cada element It = I1 = I2 = 0,3898A

La tensió de cada element V1 = R1 x I1 = 260Ω x 0,3898A = 101,35V

V2 = R2 x I2 = 330Ω x 0,3898A = 128,64V

Comprovem: V1 + V2 = 101,35V + 128,64V = 229,99V




Circuit paral·lel

Un circuit paral·lel, es aquell que té connectats els terminals dels seus receptors entre

ells.

Es caracteritza per:

La resistència total del circuit és la suma de les inverses de les resistències que lo

componen.

1 = 1 + 1 RT R1 R2

Una altra forma d’expressar la resistència quant son dos elements és:

RT = R1 x R 2

R1 + R 2

La corrent total es reparteix entre tots els elements.

IT = I1 + I 2

La força electromotriu generada pel generador arriba per igual a tots els el elements.

V = V1 = V2

Com a conclusió podem dir que es pot observar que la tensió entre les bombetes és la

mateixa i tenen la mateixa lluminositat de cada una d’elles. Si una de les bombetes

falla l’altra bombeta continua lluint amb normalitat.

Exemple:

El circuit sèrie del costat té una tensió de 230V i unes resistències de 260Ω i

330Ω.


Solució:

Resistència Total R total = RT = R1 x R 2 = 260Ω x 330Ω = 145,42Ω

R1 + R 2 260Ω + 330Ω

Corrent Total I total = Vt / Rt = 230V / 145,42Ω = 1,58A

La tensió de cada element Vt = V1 = V2 = 230V

Corrent que circula per cada element

I1= V1 / R1 = 230V / 260Ω = 0,885 A

I2 = V2 / R2 = 230V / 330Ω = 0,697 A

Comprovem: I1 + I2 = 0,885 A + 0,697 A = 1,582A




Circuit mixte

Un circuit mixte, es aquell que té elements en sèrie i en paral·lel.

La corrent total de les bombetes en paral·lel.

Ip = I2 + I 3

La diferencia de potencial en les dues bombetes en paral·lel.

Vp = V1 = V2

El esquema resultant del càlcul seria el següent, on Rp és la resistència equivalent a R2 i

R3.

La bombeta 1 està en sèrie amb la resistència equivalent del paral·lel.

La resistència total del circuit serà:

R T = R1+ Rp

El corrent que circula es el mateix pels dos elements:

IT = I1 = I p

La força electromotriu generada pel generador es reparteix entre els distints elements:

VT = V1 + V p

Les bombetes 2 i 3 estan connectades en paral·lel i a la vegada les dues

en sèrie amb la 1.

El circuit uneix les característiques dels dos circuits, sèrie i paral·lel,

per lo que es té que resoldre per parts, en primer lloc es resolen els

elements que es troben en paral·lel i desprès resolem els que estan en

sèrie.

Les bombetes 2 i 3 estan en paral·lel per tant:

La resistència total de les bombetes serà:

Rp = R2 x R 3 R2 + R 3




Exemple:

El circuit mixte anterior té una tensió de 230V i unes resistències de 260Ω, 330Ω i 130 Ω.


Solució:

Resistència paral·lel R paral·lel = Rp = R2 x R3= 330Ω x 130Ω = 93,26Ω

R2 + R3 330Ω + 130Ω

Resistència total R total = R p + R1 = 93,26Ω + 260Ω = 353,26Ω

Corrent Total I total = Vt / Rt = 230V / 353,26Ω = 0,65A

La tensió de cada element

V1 = R1 x I1 = 260Ω x 0,65 A = 169V

Vp= Rp x Ip =93,26x 0,65A = 60,62V

Vp= V1 = V2 = 60,62V

Corrent que circula per cada element

I2 = V2 / R2 = 60,62V / 330Ω = 0,184 A

I3= V3 / R3 = 60,62V / 130Ω = 0,466 A

Comprovem: Ip = I1 + I2 = 0,184 A + 0,466 A = 0,65A




Mesura de magnituds elèctriques:

A demes de calcular teòricament les magnituds elèctriques d´un circuit poden verificar-

les físicament. Per realitzar les mesures utilitzem diferents tipus d’instruments de

mesura.

El voltímetre El voltímetre mesura la diferència de potencial entre dos punts del circuit. Disposa

d'una resistència elèctrica interna molt elevada, pel que és necessari connectar-lo en

paral·lel, de manera que tot just circuli corrent elèctric a través d'ell (observem

l'esquema). Si es connecta en sèrie, augmenta la resistència elèctrica de tot el circuit,

impedint que circuli el corrent, amb el que no mesuraria absolutament res.

L'amperímetre mesura el corrent elèctric que passa a través d'un circuit; per tant, cal

connectar-lo en sèrie, és a dir, intercalant l'aparell de mesura al circuit. Aquest aparell

de mesura disposa d'una resistència interna molt petita, ja que no ha d'augmentar la

resistència elèctrica del circuit. Si es connectés en paral·lel, passaria a través d'ell una

intensitat de corrent molt alta, que destruiria l'aparell de mesura, al disposar de molt

poca resistència. Cal anar amb compte al connectar els borns de l'aparell de mesura als

terminals adequats segons la polaritat del circuit. En cas de col·locar-los al contrari,

l'agulla marcadora intentaria amidar en sentit contrari al de l'escala. En aquest cas

caldria desconnectar ràpidament l'aparell de mesura i col·locar els borns en la seva

posició de polaritat correcta. En els aparells de mesura digitals apareixerà un signe

negatiu en la pantalla si s'han connectat els borns al revés




L’òhmmetre

A diferència dels dos aparells anteriors, aquest instrument de mesura duu una pila

incorporada per a fer passar un petit corrent per l'element (o associació d'elements)

en el qual es vol amidar la resistència elèctrica. Per tant, mai s'ha d'amidar la

resistència en un element quan està circulant corrent per ell, cal desconnectar-lo del

circuit primer, i realitzar la mesura amb l’òhmmetre a continuació.

El polímetre és un aparell de mesura que reuneix els tres anteriors, amperímetre,

voltímetre i óhmete. Disposa de les entrades suficients per a connectar un circuit i

efectuar una mesura d'intensitat, de tensió o de resistència. Quan es mideix alguna de

les anteriors magnituds, s'ha d'anar amb compte al connectar els borns del circuit en

els terminals adequats, ja que s'han de seguir les mateixes normes de seguretat que

s'han comentat anteriorment per a l'amperímetre, el voltímetre i el óhmetro,

respectivament.

Mesura de resistència. La resistència, R, mesura l'oposició que presenten els conductors al pas del corrent.

S'amida en ohms (Ω). El filament de la bombeta té més resistència que el cable, perquè

és més fi i en ell s'acumulen els electrons. Per a amidar la resistència, hem d'assegurar-

nos que els components que es vagin a amidar no tinguin voltatge. Els desconnectem i

procedim així:

1.Comprovar que en el polímetre està seleccionada el corrent que volem mesurar en el

nostre exemple corrent continu, DC. Connectem la clavilla negra en COM i la vermella

en V Ω Hz.

2.Posem el selector en Ω, en el valor més alt al principi. Baixem l'escala fins que

desaparegui el 1 de l'esquerra.




Mesura d’intensitat L´intensitat, I, és la quantitat de càrrega que passa pel conductor en un segon. Es

mesura en ampers (A). L'amper és una unitat molt gran. Un amper equival al pas de

6,24 . 1018 electrons per segon. Per mesurar la intensitat:

1. Vam comprovar que en el polímetro està seleccionada el tipus de corrent que volem

mesurar, en el cas del exemple, corrent continu, DC. Connectem la clavilla negra en

COM i la vermella en A .

2. Posem el selector en A.

Mesura de tensió El voltatge, V, és l'energia per unitat de càrrega que fa que les càrregues circulin pel

circuit. Es mesura en volts (V). Aquesta energia la proporciona la pila o l’alternador i es

reparteix entre els diferents elements del circuit. Per a mesurar el voltatge:

1. Comprovar que en el polímetre està seleccionat el corrent continu, DC. Connectem

la clavilla negra en COM i la vermella en V Ω Hz.

2. Situem el selector (roda) en la zona de mesura de voltatge en contínua V en 20 V . Si

surt un «1» en l'esquerra de la pantalla, és que hi ha sobrecàrrega. Pugem l'escala.

dossier 2 teoric 4 eso electric it at

Documents