tecnologia 3er eso - gva.esisabeldevillena.edu.gva.es/llibre 3 eso tecnologia.pdf · el projecte...

IES ISABEL DE VILLENA DEPARTAMENT DE TECNOLOGIA

TECNOLOGIA 3er ESO

UNITAT 1: MÈTODE DE PROJECTES I VISTES

Procés tecnològicEl procés tecnològic és un mètode de treball sistemàtic que facilita la realització de projectes. Aquest procés es composa d'un conjunt d'etapes seqüencials amb retroalimentacions que seguides sistemàticament faciliten l'obtenció de resultats i la seva adequació als requeriments inicials. Una primera aproximació al procés tecnològic seria la següent:

• Identificar, a partir de l'anàlisi, el problema i les seves necessitats. • Cercar la informació que ens ajudi a obtenir la millor solució. • Projectar i dissenyar les solucions a partir dels plànols i altres documents tècnics inclosos

al projecte tècnic. • Construcció d'un prototipus. • Avaluar tot el procés i rectificar els errors apareguts.

El Projecte tècnicLa fabricació dels objectes d'ús quotidià, els projectes d'enginyeria, les instal·lacions i la majoria dels processos que intervenen en la fabricació o creació de coses són el que s'anomena processos tecnològics. Per la creació dels processos tecnològics s'han de seguir unes etapes molt concretes que es descriuen en un conjunt de documents anomenats el projecte tècnic.

El projecte tècnic és un conjunt de documents tècnics que inclouen la informació indispensable per la construcció d'un objecte. Els documents tècnics que componen el projecte tècnic són quatre:

• La memòria tècnica. • Càlculs. • Estudi econòmic. • Estudi mediambiental. • Annexos. • Els plànols.

• El plec de condicions. • Plec de condicions tècniques. • Plec de condicions econòmiques. • Plec de condicions legals.

• El pressupost econòmic.

És molt important que aquests documents estiguin redactats en un llenguatge tècnic normalitzat, ja qued'aquesta manera a qualsevol persona li resultaran fàcil de comprendre. Per exemple, en aquesta imatge es mostra la descripció d'un concepte dins del pressupost. Fixeu-vos en el llenguatge que utilitza.

http://www.ipsi.cat/apunts/index.php?title=Fitxer:M1T1_01.gif

http://www.ipsi.cat/apunts/index.php?title=Fitxer:M1T1.gif

IES LA MARXADELLA. DEPARTAMENT DE TECNOLOGIA 3ESO. CURS 2013/14

13

1. Introducció

Per expressar com és un objecte, un edifici o una màquina, el més convenient és representar-lo

gràficament, és a dir, mitjançant un dibuix. El dibuix tècnic mostra com és un objecte de la forma més

precisa i clara possible. Per això comprén una sèrie de normes que permeten que aquests dibuixos siguen

comprensibles per a tots aquells que les coneguen.

2. Escales

Una escala indica la proporció entre les mides d'un objecte i el dibuix que el representa.

La manera més intuïtiva de dibuixar un objecte és fer-lo amb les dimensions que realment té. Quan es fa

així es diu que es dibuixa a escala natural. Tanmateix, sovint els objectes són massa grans per poder-los

representar en un paper amb la seua grandària real, com ocorreria si volguérem dibuixar un autobús, o

massa menuts per poder distingir les seues parts en un dibuix amb les mides reals, com seria el cas d'un

microxip. En eixos casos cal ampliar o reduir les mides amb les quals es dibuixa l'objecte. Per a mantindre

la proporcionalitat és necessari reduir o ampliar totes les mides d'un objecte en la mateixa proporció.

Aquesta proporció és diu escala.

Quan es dibuixa un plànol cal indicar l'escala que s'ha utilitzat. Això es pot fer de dues formes: amb una

escala gràfica o amb una escala numèrica. L'escala gràfica sol utilitzar-se en plànols geogràfics i mostra

un segment junt amb la mesura real equivalent.

L'escala numèrica és la més emprada en plànols de projectes i es representa amb dues xifres:

MIDA DEL DIBUIX: MIDA REAL EQUIVALENT

Per exemple, l'escala 1:5 és aquella en què 1 unitat del dibuix (1cm, 1mm, 1m) representa 5 unitats de

l'objecte real (5cm, 5mm, 5m respectivament).


14

Escales de reducció: són les escales utilitzades quan un objecte es representa amb un dibuix de

mides menors a les reals. Per exemple: un autobús.

(Exemples d'escales de reducció: 1:2 1:3 1:5 1:10 1/10 1:50 1:100)

Escales d'ampliació: són les utilitzades quan un objecte es representa amb un dibuix de mides

majors a les reals. Per exemple: un caragol.

(Exemples d'escales d'ampliació: 2:1 3:1 5:1 10:1 20:1 50:1)


15

Escala natural: és l'escala utilitzada quan es representa un objecte amb un dibuix amb les mides

reals i s'indica 1:1.

Activitat 1. De quina mida dibuixaries la planta d'un edifici de 20mx30m a E1:100?

Activitat 2. Dibuixa el teu llapis a E2:1.

Activitat 3. Tria l’opció correcta.

3. Representació amb vistes

Les vistes són la representació de les cares d'un objecte des de diferents punts de vista.

Les vistes que normalment es representen per a mostrar un objecte són:

ALÇAT: és la vista de front. Sol mostrar la cara més representativa de l'objecte.

PLANTA: és la vista des de dalt. Es dibuixa sota l'alçat i la seua orientació ha de tindre en

compte que la part baixa de l'alçat ha de quedar en la part de baix de la planta.

PERFIL: és la vista des d'un costat. Si es dibuixa el perfil dret aquest se situa a l'esquerra

de l'alçat mentre que si es representa el perfil esquerre es col·loca a la dreta d'aquest.


16

És important tindre en compte que les mides de les vistes han de coincidir: un segment horitzontal ha de

ser igual de llarg quan es representa en l'alçat que quan es fa en la planta.

Activitat 4. Dibuixa a E 1:10 les vistes de l'armari de l'aula.

4. Perspectiva

Dibuixar en perspectiva vol dir representar un objecte tridimensional sobre una superfície plana.

Els dibuixos en perspectiva mostren en una sola figura les tres dimensions de l'objecte.

Quan dibuixem en perspectiva cal definir tres eixos (alçària, amplària i profunditat) . Segons els angles que

formen aquests eixos sobre el paper es distingeixen tres tipus de perspectiva:

PERSPECTIVA CAVALLERA: dos eixos formen 90º entre si (eix vertical per a l'alcària i l'eix

horitzontal per a l'amplària) i el tercer eix (per a la profunditat) forma 45º amb els altres. En l'eix

inclinat s'aplica un coeficient de reducció (normalment de 0,5).


17

PERSPECTIVA ISOMÈTRICA: els tres eixos formen 120º entre si. En aquesta perspectiva no

s’aplica cap coeficient de reducció.


18

5. Acotació

Acotar significa indicar les mides d'un objecte real en un plànol o croquis.

Per a facilitar la comprensió de l'acotació en diferents llocs s'han adoptat una sèrie de normes. Respectant-

les, el plànol guanya claredat i universalitat.

Elements bàsics de l'acotació:

Línies auxiliars de cota: parteixen dels extrems del segment que es pretén acotar i sobreeixen

uns 2 mm de la línia de cota.

Línia de cota: a una distància d'1 cm aproximadament del segment que es vol acotar i paral·lel a

aquest.

Fletxes de cota: en els punts en què la línia de cota toca les línies auxiliars; són negres i agudes.

Xifra de cota: se situa centrada sobre la línia de cota si es tracta d'una acotació horitzontal i a

l'esquerra de la línia de cota si es tracta d'una acotació vertical. La xifra de cota indicarà la mida

real expressada en mm (excepte que s'indique una altra unitat de referència en el plànol), però no

anirà acompanyada del indicador “mm”.


19

Normes bàsiques d'acotació:

No duplicar cotes: si una mida ja està indicada en una part del plànol no es tornarà a acotar.

Respectar la posició de la xifra de cota.

No creuar línies de cota amb línies auxiliars ni amb altres línies de cota.

No acotar dins de la figura dibuixada sempre que es puga evitar. Només si es guanya claredat es

pot acotar dins del dibuix.

Si les fletxes i la xifra de cota no caben entre les línies auxiliars aquestes es poden posar per fora

de l'espai entre les línies auxiliars.


20


21

TEST SOBRE ACOTACIÓ


22

Els Plàstics

Tecnologia Els plàstics

2

Cronologia dels plàstics Els plàstics són un materials molt nous. Els primers descobriments són de finals del segle XIX i els primers usos industrials i comercials de principis del segle XX. Els plàstics en pocs anys han substituït a altres materials com els metalls, la fusta, el vidre, fibres naturals com el cotó o la llana, etc.

1872 Adolf Bayer descobreix el primer material plàstic a partir del fenol i el formaldehid

1909 Leo Bakelan descobreix la bakelita 1924 polivinil 1928 descobriment del primer material plàstic transparent, el plexiglàs 1929 poliester 1933 polietilè 1934 clorur de polivinil (PVC) 1937 poliuretà 1946 tefló 1950 poliestirè 1953 polietilè

Definició dels plàstics Són uns materials d’origen orgànic (tenen carboni com a element constant), alguns dels quals es poden obtenir de materials naturals (cel·lulosa), però la majoria s’obtenen del petroli i són fàcilment emmotllables amb calor i pressió.

Estructura dels plàstics Estan formats per enormes cadenes que contenen milers de molècules senzilles anomenades monòmers fins a constituir macromolècules anomenades polímers. El procés d’obtenció de polímers s’anomena polimerització.


3

Classificació dels plàstics segons el seu origen Els polímers poden ser:

• Naturals:són els que ja existeixen a la natura (cel·lulosa, cautxú, caseïna de la llet; ...)

• Artificials: obtenció industrial a partir de la transformació de polímers naturals (cel·luloide, fibra vulcanitzada, ...)

• Sintètics: obtenció industrial a partir de primeres matèries que provenen del petroli

Propietats dels plàstics Les propietats i les característiques tècniques més destacables dels plàstics són les següents:

• Lleugeresa: és deguda a la baixa densitat dels plàstics • Capacitat aïllant: tant tèrmica com elèctrica • Resistència química: els permet resistir sense alteració

els agents atmosfèrics i bona part de les substàncies químiques agressives

• Resistència mecànica: acceptable; encara que no assoleix la dels materials metàl·lics

• Versatilitat: possibilitat de modificar algunes propietats d’un tipus de plàstic, afegint-hi substàncies additives, per tal de millorar el seu ús

• Facilitat de fabricació: a causa de la seva facilitat per ser emmotllats i adoptar tot tipus de formes.

Tipus de plàstics Termoplàstics Són els plàstics més utilitzats. Es reblaneixen amb calor i adquireixen formes que es conserven en refredar-se. Es poden fondre i emmotllar diverses vegades.


4

NOM CARACTERÍSTIQUES OBJECTES Polietilè (PELD, PEHD)

Poden ser de densitat baixa o alta

Bosses, embalatges, poals, recipients,...

Polièster saturat (PET)

Sol ser lluent i transparent

Envasos alimentaris, botelles,...

Polivinil (PVC) Presenta resistència química

Canalització,teixits,impermeables, antics discs música

Poliestirè (PS, EPS)

Es fabriquen rígids o expandits (“suro blanc”)

Vaixelles, protecció embalatges,...

D’Ú

S G

ENER

AL

Polipropilè (PP) Dur i flexible que emet un esclafit quan esclafa

Caixes i estoigs amb tapa, envasos d’aliments,...

Poliamida (PA) Conegut com a “niló” Peces maquinària, cordes, teixits impermeables,...

Policarbonats (PC)

Transparència i resistència als cops

Cds, casc de protecció, biberons

Metacrilat (PMMA)

Substitueixen el vidre. També es diuen “plexiglàs”

Parabrises i finestres, fars d’automòbils, mobles

D’A

LTES

PR

ESTA

-CIO

NS

Tefló (PTFE) Resistència química i resistència a les temperatures elevades

Recobriments de paelles, utensilis de laboratori

Termoestables Només es deformen per calor i pressió una sola vegada, i adquireixen una consistència interna que els impedeix deformar-se de nou.


5

NOM CARACTERISTIQUES OBJECTES Fenols (PF) A aquest grup pertany

la “baquelita” Interruptors, endolls, mànecs destris de cuina

Amines (UF, MF) Són resines com ara la urea i la melamina

Estris de cuina, revestiment de mobles de cuina

Resines de poliester (UP)

Moltes vegades es reforcen en fibra de vidre

Dipòsits, embarcacions, piscines, mobles exteriors, teixits

TER

MO

ESTA

BLE

S

Resines epoxi (EP) Se solen reforçar amb fibra de vidre o carboni

Material esportiu, hèlix i ales d’avions, adhesius

Elastòmers

Tenen una gran elasticitat: arriben a deformar-se fins a diverses vegades la seva mida original.

NOM CARACTERISTIQUES OBJECTES

Cautxús Poden ser naturals o sintètics

Pneumàtics, mangueres, articles de goma

Neoprens Tenen una gran resistència química

Corretges, vestits de submarinisme

Poliuretans Es fabriquen amb una densitat i elasticitat molt variables

Goma escuma, recobriments de protecció

ELA

STÒ

MER

S

Silicones Molt estables i resistents a altes i baixes temperatures

Juntes, pròtesis, tubs d’ús médic

Elaboració de peces de plàstic La fabricació de peces de plàstic o resina sempre és en dues fases i normalment realitzada per indústries diferents.

• Primera fase: síntesi del polímer i additius

Actualment la majoria de polímers són sintètics (obtinguts del petroli). El procés d’obtenció rep el nom de polimerització i


6

precisament el grau de polimerització (nombre de monòmers) en depèn la rigidesa del plàstic. En general: més de 70 monòmers → plàstic tou; més de 700 monòmers → plàstic rígid i resistent. Additius:

Substàncies que, afegides en petites proporcions, milloren les propietats dels plàstics i faciliten el procés de formació Càrregues: milloren la resistència mecànica i la tenacitat,

en ocasions redueixen el preu (fibra de vidre o de carboni, talc, serradures de fusta, cotó...)

Plastificants: redueixen la duresa i fragilitat, augmenten la tenacitat i la ductilitat (glicerina, parafina...)

Estabilitzants: milloren la resistència a les radiacions ultraviolades (sol)

Colorants: donen color ja que molts de plàstics són transparents

Ignífugs: retarden la inflamació i propagació de la flama Desemmotllants: faciliten la sortida de la peça.

• Segona fase: conformació de la peça acabada a partir de la matèria

primera de plàstic en forma de grànuls o pols.

FABRICACIÓ AMB TERMOPLÀSTICS

o Emmotllament per injecció: El plàstic, en forma de grànuls, es fon dins un cilindre. Un èmbol empeny la pasta resultant i s’injecta sobre un motlle que donarà la forma a les peces.

o Extrusió:

Un èmbol empeny la pasta de grànuls fosos i es fa passar per un capsal o matriu de sortida; la forma d’aquest darrer element donarà lloc a diferents perfils, tubs o planxes.


7

o Bufatge: Partint d’un cilindre buit de plàstic calent s’introdueix aire a pressió fins que el material s’adapta a les parets del motlle corresponent. Quan el plàstic ja n’ha adquirit la forma, el motlle s’obre i es treu el producte. Aquest procediment s’utilitza per obtenir cossos buits, com ara diferents tipus de botelles i recipients.

o Emmotllament per buit: S’aplica sobre làmines primes de plàstic que, subjectades per les seves vores i reblanides per la calor, s’adaptaran a la forma d’un motlle en fer-se el buit per la succió de l’aire que queda entre el plàstic i el motlle. S’utilitza per fabricar els embalatges de plàstic.


8

FABRICACIÓ AMB TERMOESTABLES

o Emmotllatment per compresió: Els grànuls de plàstic s’introdueixen en motlles en els quals s’escalfen i es comprimeixen; aleshores es produeix el tractament alhora que adquireixen la seva forma definitiva. s’obtenen objectes com ara interruptors, endolls, mànecs d’olla, coberts i taps de botelles.


9

o Emmotllament per impregnació amb resines: Sobre un motlle obert s’estenen capes primes de resina líquida de polièster insaturat a les quals se solen afegir reforços de fibra de vidre o de carboni. Amb aquest procediment es fabriquen dipòsits,embarcacions..

o Plàstics escumats: Els plàstics termoestables (encara que també els termoplàstics i els elastòmers) es poden “escumar” amb aire o agents especials, amb la qual cosa es poden obtenir materials esponjosos i molt lleugers. Els plàstics escumats tenen moltes aplicacions, com ara material per a tapisseria, soles i interiors de calçat, protecció en embalatges, esponges artificials...

Els plàstics i el medi ambient El mateix que passa amb altres materials, els plàstics, una vegada utilitzats, passen a formar part dels residus sòlids urbans, els quals han de ser tractats de manera adequada per tal d’evitar-ne l’impacte mediambiental. Aquests residus provenen de sectors comercials, domèstics i de restes voluminosos (cotxes, embarcacions,...). Quina pot ser la destinació final dels plàstics rebutjats?:

• Dipositar-los en abocadors: encara que siguin materials inertes, romanen inalterats durant milers d’anys, alteren el paisatge, i creen capes impermeables que perjudiquen el sòl. Per tant aquesta opció no és gens aconsellable.

• Incinerar-los de manera controlada: encara que s’obté energia tèrmica aprofitable, alhora s’alliberen gasos a l’atmòsfera que poden ser nocius. L’inconvenient es pot reduir instal·lant filtres a la sortida de les ximeneies dels forns d’incineració, tot i que no es tracta d’una solució óptima.

• Reciclar-los: es poden reciclar tots els termoplàstics. Però abans els plàstics procedents dels residus sòlids urbans s’han de sotmetre prèviament a un “procés de selecció i de separació”. Desprès s’aplica un “reciclatge mecànic” a fi d’obtenir plàstic en forma de grànuls.


10

Treball amb plàstics

Mesurar i traçar: flexòmetre, llapis, regles, escaires, compàs, punxó, ...

Plegament i doblegament (conformació): plegadora de plàstics, doblegadora de plàstics i altres com bufador de gas, eixugador, ...

Tallament: estisores, cúter, talladora de porexpan, i serradura: xerrac,

arc de serra, serra de vogir manual o elèctrica

Trepatge: barrina (manual) i trepant portàtil o de columna (elèctric)

Encolada (unions fixes): coles termofusibles amb pistola, adhesius instantanis (cianocrilat), adhesius per plàstics rígids (poliuretà) i adhesiu especial per a porexpan (neoprè)

Cargolament (unions desmuntables): perns, femelles i dinerets.


11


23

TEMA 2 – MÀQUINES I MECANISMES

ÍNDEX

1. Introducció

2. Components d’una màquina

3. Mecanismes. Definició i classificació.

4. Mecanismes de transmissió.

4.1. Transmissió de moviment lineal.

4.2. Transmissió de moviment circular. Relació de transmissió.

5. Mecanismes de transformació.

5.1. De moviment circular a rectilini.

5.2. De moviment circular a lineal alternatiu.


24

1. Introducció

Vivim envoltats de màquines i aparells: cotxes, rellotges, televisors, rentadores, telèfons mòbils,

etc. En totes elles, des de les més simples, com un obridor, fins a les més complexes, com un

robot, es produeix una transformació d’energia.

Les màquines són aparells que redueixen l’esforç i el temps necessari per a fer un treball.

Les màquines simples són les que desenvolupen el seu treball en un únic pas.

2. Components de les màquines

Les màquines poden arribar a ser molt complexes. No obstant això en la majoria d’elles podem

trobar els elements següents:

Estructura. Conjunt d'elements que protegeixen a la resta dels components i serveixen

de suport per a col·locar-los.

Motor. Dispositiu que s'encarrega de transformar qualsevol forma d'energia en energia

mecànica. Els més habituals són els elèctrics i els tèrmics.

Mecanismes. Són els elements que transmeten i transformen les forces i els moviments.

Circuits. Els components a través de què es transporta la matèria o l'energia d'un lloc a

un altre de la màquina

Actuadors. Són els elements que fan l’acció desitjada final.

Dispositius de comandament. Són els que permeten governar la màquina perquè

funcione correctament.

Algunes màquines no tenen algun d'estos elements i altres, les anomenades màquines

automàtiques, incorporen a més a més:

Automatismes. Són elements capaços d'executar alguna seqüència d'operacions sense cap

intervenció manual.

Sistema de control. És el dispositiu que regula el funcionament dels automatismes.


25

Activitat 1. Completa l’esquema de funcionament d’una màquina

Treball

Activitat 2. Enumerar i identificar els elements que componen les següents màquines.

2. Mecanismes. Definició i classificació.

Si observem el nostre entorn, comprovarem que estem envoltats de màquines que es mouen,

bicicleta, balancí del parc, corriola, grua… Què fa possible el moviment d’aquests objectes?

En tots els exemples es necessita un element motriu o motor que origina el moviment. El

moviment produït pel motor es transforma o transmet a través dels mecanismes als elements

receptors o conduïts.

MOTOR RECEPTOR o ACTUADOR MECANISMES

INFORMACIÓ


26

Els mecanismes són elements destinats a transmetre i transformar forces i moviments

des d’un element motor a un element receptor. En esta transmissió és possible:

Augmentar o disminuir la velocitat, la qual cosa va associada amb una disminució o

augment de la força transmesa.

Variar l’angle de l’eix de gir.

Canviar de sentit.

Canviar el tipus de moviment (rectilini, circular, lineal alternatiu)

Activitat 3. Observa la màquina de guerra inventada per Leonardo de Vinci. Aprofitava per a

rebutjar els atacs enemics per una muralla. Contesta:

a) Augmenta o disminueix la velocitat?

b) Varia l’angle de l’eix de gir del mecanisme?

c) Canvia el sentit de gir?

d) Varia el tipus de moviment?

e) Cóm podries augmentar la velocitat de les pales?

Activitat 4. Identifica en les següents màquines l’element motor, l’element receptor i el tipus de

moviment de cadascú d’ells. Digues si hi ha canvi del tipus de moviment.


27

Classificació dels mecanismes. Segons la funció que desenvolupen:

Mecanismes de transmissió

Transmeten el moviment, la força i la potència del motor al receptor. El receptor conserva el

mateix tipus de moviment que el motor. Poden variar el sentit i/o la velocitat (la potència

associada). Poden ser de dos tipus: de transmissió de moviment lineal i de moviment

circular.

Mecanismes de transformació de moviment.

Canvien el tipus de moviment del motor en altre que interessa en el receptor. Poden ser de

transformació de circular a lineal o de circular a lineal alternatiu.

3. Mecanismes de transmissió.

3.1. Transmissió de moviment lineal.

A partir del moviment rectilini del motor, produeixen el moviment rectilini en el receptor.

La palanca

La palanca és una barra rígida que oscil·la sobre un punt de recolzament o fulcre.

En totes les palanques es poden diferenciar els següents elements:

- Resistència (R): la càrrega o la força que s’ha de

vèncer.

- Potència (P): la força aplicada.

- Fulcre (F o ∆): punt de recolzament.

- Braç de la potència (BP): distància entre el fulcre

i el punt on s’aplica la força.

- Braç de la resistència (BR): la distància entre el fulcre i el lloc on es troba la resistència.

Una palanca es troba en equilibri quan es compleix:

Llei de la palanca: R x BR = P x BP

La força que s’ha d’aplicar per a vèncer una càrrega és: P = R x ( BR/BP )

Poden donar-se els següents casos:


28

o BP = BR P = R no hi ha guany mecànic, necessitem per vèncer

la resistència la mateixa força que si no utilitzarem la palanca, però segur que serà més

còmode amb ella.

o BP < BR P > R hem de fer més força per moure la càrrega que

sense la palanca.

o BP > BR P < R hi ha guany mecànic, per tant amb una força

menuda podem moure una càrrega molt gran!

Les palanques es classifiquen, segons la posició relativa entre resistència, potència i fulcre, en

tres classes:

Palanques de primer gènere: el fulcre es troba

entre la potència i la resistència. Exemples:

tisores, alicates. Pot haver o no guany mecànic.

Palanques de segon gènere: la resistència es

troba entre el fulcre i la potència. Exemples: el

carretó de mà, el trencanous. En este tipus de

palanca sempre hi ha guany mecànic

Palanques de tercer gènere: la potència

es troba entre el fulcre i la resistència. Mai

proporcionen un guany mecànic.

S’utilitzen per a vèncer forces menudes.

Exemples: pinces, canya de pescar.

Activitat 5. Identifica el gènere de les següents palanques.


29

Activitat 6. Indica cap a on s’inclina la balança o si està en equilibri. Raona la resposta

Activitat 7. Calcula la força que cal exercir per a alçar una càrrega de 48N amb aquest carretó.

De quin gènere és la palanca?

1.5 m 0.5m

La politja .

La politja o corriola és una màquina simple formada per

una roda que gira al voltant d’un eix accionada per una

corda o corretja. Pot ser de dos tipus:

o Politja fixa: la seua posició no varia mentre gira.

No genera cap avantatge en l’aplicació de les

forces (P = R) però sí que fa més còmode el fet

de moure càrregues perquè ens ajudem amb en

nostre pes.

o Politja mòbil: s’anomena així al conjunt format per

una politja fixa i una altra mòbil. Aquesta última es


30

pot desplaçar verticalment i sobre ella es col·loca

la càrrega que cal moure. Hi ha guany mecànic

(P =R/2).

S’anomena polispast a un nombre parell de

politges, la meitat fixes i l’altra meitat mòbils. Com

més politges mòbils tinga el polispast menor serà

la força requerida per a alçar una càrrega.

Activitat 8. Indica la força necessària per moure un pes de 100N

3.2. Transmissió de moviment circular.

Transmeten el moviment circular d’un motor a altres parts d’una màquina.

Manovella. És una barra colzada què,

accionada manualment, transmet

moviment de rotació a un eix i als

elements units solidàriament a ell.

Rodes de fregament. La roda motriu arrossega a la roda conduïda pel fregament entre elles que

s’aconsegueix al fer certa pressió una sobre l’altra.

Les rodes de fregament poden ser cilíndriques,

còniques o esfèriques. Si hi ha un nombre parell de

rodes s’inverteix el sentit de gir i si el nombre és no

parell es conserva.


31

No transmeten grans potències, perquè poden lliscar una sobre l’altra i es desgasten amb

facilitat. Per això s’utilitzen per a transmetre potències menudes entre eixos que estan

relativament prop.

Activitat 9. Investiga de què material es fan les rodes de fregament. Per què?

Politges i corretges.

La transmissió es produeix entre dues politges què es troben sobre eixos separats una certa

distància i estan unides per una corretja tancada, de manera que quan gira una arrossega a

l’altra.

Corretja plana: conserva el sentit de gir Corretja creuada: inverteix el sentit de gir

La transmissió es produeix per fregament entre la politja i la corretja. Per això s’utilitza per

transmetre potències menudes ja que si no patinaria.

Transmeten moviment de gir entre eixos paral·lels o creuats.

Les corretges no s’han de muntar massa tenses (les corretges es desgasten ràpidament) ni

massa fluixes perquè patinen damunt les politges. Les corretges poden ser planes, rodones

trapezoïdals o dentades.

És el sistema de transmissió de moviment circular més fàcil i barat de fabricar, per això s’utilitza

sempre que és possible.

Engranatges

Són peces dentades que transmeten moviment circular entre eixos per l’embranzida de les dents

d’una peça sobre l’altra.

Classificació:

Segons la forma de l’engranatge:

o Cilíndrics transmeten moviment entre eixos paral·lels.


32

o Cònics transmetent moviment de rotació entre eixos que es creuen formant un angle

entre 0º i180º

Segons la forma de les dents:

o Dents rectes

o Dents helicoïdals

o Dents en V

Segons on se situen les dents: externs i interns.

Un nombre parell d’engranatges inverteix el sentit de gir del motor i nombre no parell el conserva.

.........................................

........................................

.................................. ..........................

......

.......................... ...........................................


33

Cargol sense fi-corona

Transmet el moviment circular entre dos eixos que es creuen perpendicularment a l’espai.

o Cada volta del cargol sense fi fa

avançar una, dos o tres dents la corona,

depenent del nombre d’helicoïdals del

cargol.

o El caragol fa girar a la corona però mai

a l’inrevés.

o Permet obtenir moviment circular de

poca velocitat i molta força, muntant un

cargol sense fi en l’eix motor. És el

sistema més reductor.

Tots els engranatges transmeten sense patinar grans potències entre eixos relativament pròxims.

Pinyons i cadenes.

La transmissió per cadena es realitza

mitjançant un parell de rodes dentades

situades a certa distància i unides per una

cadena que encaixa en les dents de les

rodes, de manera que la roda motriu

arrossega la conduïda .

Transmet grans potències sense patinar.

Per evitar que la cadena se`n puga eixir de

les rodes dentades ha de mantenir-se

tensa.

Activitat 10. Indica amb una fletxa el sentit de gir dels diferents elements.


34

Variació de velocitats en mecanismes de transmissió de moviment circular.

Els mecanismes de transmissió circular no soles s’encarreguen de transmetre el moviment i la

força, sinó també de canviar o regular la velocitat del moviment transmés.

Transmissió simple: el moviment es transmet directament entre dos eixos.

Relació de transmissió (i) : i = N1 /N2

Sent: N2 nº de voltes (rpm) de l’element conduït o receptor i N1 nº de voltes de l’element motor

(rpm)

La relació de transmissió pot ser:

- i > 1 (N1 > N2) l’element motor gira més ràpid que l’element receptor. El sistema

s’anomena reductor.

- i < 1 (N1 < N2) l’element receptor gira més ràpid que l’element motor. El sistema

s’anomena multiplicador:

- i = 1 (N1 = N2) el sistema no modifica la velocitat.

Per a rodes de fregament i politges amb corretges:

sent D2 diàmetre de l’element conduït i D1 diàmetre de l’ element motor.

Per a engranatges, pinyons i cadenes:

sent z2 nº de dents de l’element conduït i z1 nº de dents de l’element motor.

Transmissió composta: és la que es realitza entre més de dos eixos de transmissió.

Per a rodes de fregament, politges i corretges

sent Di diàmetre de la roda i.


35

Per a engranatges i pinyons amb cadenes

sent zi nº de dents de la roda i.

Activitat 11. Si tenim un motor que gira a 1000 rpm amb una politja de 50 cm acoblada al seu

eix i unida, mitjançant una corretja, a una politja de 10 cm.

a) Quina és la relació de transmissió?

b) Què velocitat té la politja conduïda?

c) És un sistema multiplicador o reductor?

Activitat 12. Indica el sentit de gir, si la politja de l’esquerra girara en el sentit de les agulles del

rellotge. Indica també si són reductors o multiplicadors


36

Activitat 13. Un motor gira a 500rpm amb una politja de 20 cm de diàmetre acoblada al seu eix i

està unida, mitjançant una corretja, a una politja de 60cm de diàmetre.

a) Quina és la relació de transmissió?

b) Què velocitat té la politja conduïda?

c) És un sistema multiplicador o reductor?

Activitat14. En un engranatge la roda motriu gira a 40 rpm i la roda conduïda a 120 rpm. Calcula

la relació de transmissió i el nombre de dents de la roda motriu si la conduïda té 10. És

multiplicador?

Activitat 15. El motor d’un cotxe de joguina gira a 3000rpm. Sabries dir a què velocitat giraran

les rodes, tenint en compte que el mecanisme és el de la figura?

Activitat 16. Calcula la relació de transmissió i la velocitat de la corona del sistema

4. Mecanismes de transformació.

Transformen el moviment de rotació de l’element motor en el tipus de moviment que interessa

en l’element receptor.

4.1. Transformació de moviment circular a rectilini.

El sentit del moviment rectilini depén del sentit del moviment de gir.


37

Caragol-Femella. Està format per un caragol i una femella. En

alguns casos el caragol al girar fa que es desplace

longitudinalment la femella, sempre i quan ésta no puga girar, com

per exemple en el pegament de barra o en el compàs. En altres

casos pot estar fixa la femella i és el caragol el que té un

moviment rectilini a la vegada que gira sobre si mateix, per

exemple en el caragol de banc i els tamborets del taller .

Pinyó-cremallera. Està format per una roda dentada (pinyó) que engrana amb una barra

dentada (cremallera). Es poden donar dos casos:

- El pinyó gira en una posició fixa i produeix un moviment rectilini en la cremallera.

Exemple: direcció d’un cotxe.

- La cremallera està fixa i el pinyó al girar es va desplaçant longitudinalment sobre

ella. Exemple: tren de cremallera.

4.2. De moviment circular a lineal alternatiu.

El sentit del moviment rectilini no depén del sentit del moviment de gir sinó que fa un moviment

de vaivé què es repeteix mentre l’altre element gira.

Sistema biela-manovella. Està format per un element que

gira anomenat manovella (pot ser una roda o una barra) i

per una biela, què és una barra rígida articulada en un

extrem amb la manovella i en l’altre amb un element (èmbol)

que ha d’estar guiat per descriure un moviment alternatiu. És

un mecanisme reversible. Exemples: la màquina de cosir i en

els trens antics.


38

Cigonyal. Està format per diversos sistemes biela-manovella en un eix comú. És un mecanisme

reversible. Exemples: Motor d’explosió i cavallets de la fira.

Lleva. És un element què gira i què pot tenir qualsevol forma en funció de l’efecte que es vol

produir sobre el seguidor. Aquest és un element guiat que recolza sobre la lleva i fa un

moviment lineal alternatiu.

Excèntrica. És una roda que gira al voltant d’un eix que no

passa pel seu centre. Produeix un moviment alternatiu en el

seguidor.

Activitat 17. En la següent taula, indica el nom dels mecanismes i digues si són de transmissió o

de transformació.

Activitat 18. Realitza el test de mecanismes següent.


39


40


41

Links:

http://www.juntadeandalucia.es/averroes/html/adjuntos/2007/10/10/0021/index.html

http://ntic.educacion.es//w3/eos/MaterialesEducativos/mem2005/mecanica_basica/index.html

http://clic.xtec.cat/db/jclicApplet.jsp?project=http://clic.xtec.net/projects/mecanism/jclic/mecanism.j

clic.zip&lang=es&title=Los+mecanismos

http://www.aulatecnologia.com/ESO/SEGUNDO/teoria/mecanismos/mecanismos.htm

http://www.librosvivos.net/smtc/homeTC.asp?TemaClave=1123

http://www.technologystudent.com/cams/camdex.htm

http://www.juntadeandalucia.es/averroes/html/adjuntos/2007/10/10/0021/index.html

http://ntic.educacion.es/w3/eos/MaterialesEducativos/mem2005/mecanica_basica/index.html

http://clic.xtec.cat/db/jclicApplet.jsp?project=http://clic.xtec.net/projects/mecanism/jclic/mecanism.jclic.zip&lang=es&title=Los+mecanismos

http://clic.xtec.cat/db/jclicApplet.jsp?project=http://clic.xtec.net/projects/mecanism/jclic/mecanism.jclic.zip&lang=es&title=Los+mecanismos

http://www.aulatecnologia.com/ESO/SEGUNDO/teoria/mecanismos/mecanismos.htm

http://www.librosvivos.net/smtc/homeTC.asp?TemaClave=1123

http://www.technologystudent.com/cams/camdex.htm


42

TEMA 3- ELECTRICITAT

ÍNDEX

1. Introducció

2. Magnituds bàsiques de l’electricitat. Llei d’Ohm

3. Potència elèctrica

4. Energia elèctrica

5. Corrent continu i corrent altern

6. Aparells de mesura

7. Circuits en sèrie de receptors

8. Circuits en paral·lel de receptors

9. Circuits mixtos de receptors

10. Electromagnetisme. Electroimants. Aplicacions dels

electroimants


43

1. Introducció

L’electricitat és una de les formes d’energia més utilitzades per l’ésser humà.. Amb ella

il·luminem el nostre habitatge, fem funcionar els nostres electrodomèstics, mitjans de transport,

màquines, etc.

L’èxit de l’electricitat com a font d’energia es troba en la facilitat per a obtenir-la, transportar-la i

transformar-la en altres tipus d’energia (llum, moviment, so, calor).

La matèria està formada per àtoms, que posseeixen nucli i escorça. En el nucli es troben els

protons (partícules amb càrrega positiva) i els neutrons (partícules sense càrrega elèctrica). En

l’escorça es troben els electrons (partícules amb càrrega negativa) movent-se al voltant del

nucli.

El corrent elèctric és el moviment dels electrons al llarg d’un material conductor.

El camí per on es desplacen els electrons s’anomena circuit elèctric. Els elements d’un circuit

elèctric són els generadors, receptors, conductors, elements de control i elements de

protecció.

2. Magnituds bàsiques de l’electricitat. Llei d’Ohm

Les tres magnituds bàsiques de l’electricitat són el voltatge, la resistència i la intensitat de

corrent.

Voltatge (V) : També s’anomena tensió o diferència de potencial entre dos punts (ddp) d’un

circuit. El voltatge es mesura en volts (V).

-

- -

-

-

-


44

La tensió elèctrica és l’energia amb què un generador impulsa els electrons que circulen per un

circuit elèctric.

Els generadors elèctrics són els dispositius que mantenen la tensió entre els seus borns i tenen

com a funció subministrar corrent elèctric al circuit.

Resistència elèctrica (R): La resistència elèctrica es mesura en ohms (Ω)

La resistència elèctrica és l’oposició d’un material al pas del corrent elèctric.

La resistència d’un conductor depén de la resistivitat (ρ), longitud i secció del conductor.

On R es mesura en Ω, L en m., S en m2 i ρ en Ω·m

Intensitat del corrent elèctric (I): La intensitat de corrent elèctric es mesura en amperes (A)

La intensitat de corrent elèctric és la quantitat de càrrega elèctrica que circula per la secció d’un

conductor en un segon.

On I es mesura en amperes (A), Q en coulombs (C) i t en segons (s).

1 C = 6,25. 10 18 e-

Llei d’Ohm: La intensitat que travessa un conductor és directament proporcional a la diferència

de potencial entre els extrems i inversament proporcional a la resistència del conductor.

On R es mesura en ohms (Ω), I en amperes (A) i V en volts (V).

3. Potència elèctrica

La potència és l’energia que subministra un generador o consumeix un receptor en la unitat de

temps.


45

On P es la potència elèctrica expressada en watts (W), E es l’energia expressada en Joules (J) i t

el temps en segons (s). V és la tensió expressada volts (V) i I la intensitat de corrent elèctric

expressada en amperes (A).

4. Energia elèctrica

L’energia elèctrica és la forma d’energia present en el corrent elèctric. Depén de la potència de

l’aparell i del temps que estiga en funcionament.

L’energia elèctrica és la potència consumida per la unitat de temps:

E = P· T = V·I ·t

On E s’expressa en Joules (J), P en watts (W), V en volts (V), I en amperes (A) i t en segons (s).

L’energia en el sistema internacional s’expressa en Joules (J), 1 J= 1 W·s

L’aparell que mesura l’energia elèctrica és el comptador elèctric. Generalment aquest aparell

mesura l’energia en kilowatt-hora (KWh).

5. Corrent continu i corrent altern

Segons el sentit del corrent en un circuit podem distingir dos tipus de corrent: corrent continu

(CC) o corrent altern (CA).

Corrent continu:

El corrent continu sempre va en el mateix sentit, el qual s’ha establert per conveni des del born

positiu al negatiu del generador de corrent continu (encara que el sentit real dels electrons és del

negatiu al positiu).

Sentit convencional

Sentit real


46

El voltatge en corrent continu és constant i, normalment, de pocs volts. La intensitat en corrent

continu també és constant.

Els generadors de corrent continu són les piles, bateries o dinamos.

Els aparells portàtils, com els reproductors de música, telèfons mòbils, ordinadors portàtils, eines

elèctriques, etc., funcionen amb corrent continu. Alguns aparells connectats a la xarxa elèctrica

també funcionen amb corrent continu i en eixe cas tenen una font d’alimentació interna que

transforma el corrent altern de la xarxa en continu. És el cas dels ordinadors, els halògens i altres

aparells.

Corrent altern:

El corrent altern no va sempre en el mateix sentit. Els electrons canvien de sentit de circulació un

nombre constant de vegades cada segon. A Europa, el corrent altern varia 50 vegades cada

segon per la qual cosa es diu que té una freqüència de 50 hertzs (Hz).

El voltatge en corrent altern no és constant i arriba a valors de centenars de volts. La intensitat

en corrent altern tampoc és constant. El voltatge i la intensitat en corrent altern varien amb forma

sinusoïdal com indica la següent gràfica:

t

t

V

I

t

V


47

S’anomena tensió eficaç d’un corrent altern el valor de la tensió que hauria de tenir un corrent

continu perquè ambdós produïren la mateixa energia. A Europa la tensió eficaç és de 230 V.

Els generadors de corrent altern s’anomenen alternadors.

Els aparells que funcionen amb corrent altern són els electrodomèstics (rentadora, nevera, etc.) i

circuits d’il·luminació.

6. Aparells de mesura

Aquests aparells es poden usar tant en corrent continu com altern.

Els aparells de mesura més comuns són:

Amperímetre: Serveix per a mesurar la intensitat. Es connecta en sèrie amb l’element en què

es vol mesurar la intensitat. Símbol:

Voltímetre: Serveix per a mesurar la tensió. Es connecta en paral·lel amb l’element en què es

vol mesurar la tensió. Símbol:

Ohmímetre: Serveix per a mesurar la resistència. Es posa en paral·lel amb l’element del què

es vol mesurar la resistència i sense tensió. Símbol:

El polímetre, també anomenat multímetre o tester, serveix per a mesurar la tensió, resistència i

intensitat de corrent.

L’aparell que mesura la potència elèctrica és el watímetre.

Tots els aparells de mesura poden ser analògics o digitals.

http://centros5.pntic.mec.es/ies.de.rivas.vaciamadrid/tecnologia/electrotecnia/www.extremadurasi.org/contenidos_docentes/electro/imagenes/amperimetro.gif

http://search.babylon.com/imageres.php?iu=http://3.bp.blogspot.com/_TN1zV4g379w/SwUz3uXJXrI/AAAAAAAAABk/m5PSvcxX5MU/s320/simbolo+de+un+voltimetro.jpg&ir=http://cuestionariosdetecnologia.blogspot.com/2009_11_01_archive.html&ig=http://t3.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcQg5SSbnTmOtumieobM_muWZ9LiPR7g_7xWuJeQbk7X1SroHD1_21glUsI&h=65&w=93&q=simbolo+voltimetro&babsrc=NT_ss

http://www.electronica-pt.com/imagens/simbolo-ohmimetro.gif


48

7. Circuits en sèrie de receptors

Els receptors en un circuit en sèrie es connecten l’un a continuació de l’altre.

Característiques d’un circuit sèrie:

La intensitat de corrent és la mateixa en totes les resistències.

IT = I1 = I2 = I3 = VT / RT

El voltatge de la pila (VT) és igual a la suma dels voltatges de cada resistència.

VT = V1 + V2 + V3

La resistència total (RT) és igual a la suma de les resistències:

RT = R1 + R2 + R3

8. Circuits en paral·lel de receptors

Els receptors d’un circuit en paral·lel es connecten entre si per un extrem i per l’altre.


49

Característiques d’un circuit paral·lel:

El voltatge és el mateix en totes les resistències i igual al de la pila.

VT = V1 = V2 = V3

La intensitat de corrent que ix de la pila és igual a la suma de les intensitats en cada

una de les resistències.

IT = I1 + I2 + I3 = VT / RT

La resistència total és igual a:

9. Circuits mixtos de receptors

El circuit mixt és una combinació de receptors en sèrie i paral·lel. La connexió més simple és:

Característiques d’un circuit mixt:

La resistència total del circuit és:

La intensitat que circula per la resistència R1 és igual a la intensitat total que ix de la

pila (IT).

La tensió en R1 és: V1 = R1 · I1

La tensió V2 ( tensió en R2) és igual a la tensió V3 (tensió en R3) i igual a:

V2 = V3 = VT – V1


50

La intensitat I2 (intensitat en R2) i la intensitat I3 (intensitat en R3) es calculen aplicant la

llei d’Ohm a cada resistència:

10. Electromagnetisme. Electroimants: aplicacions

ELECTROMAGNETISME:

Christian Oersted es va adonar que si apropava un cable elèctric a una brúixola, l’agulla

d’aquesta (què és un imant) es movia. Amb aquesta experiència es comprova que el corrent

elèctric que circula per un cable és capaç de crear un camp magnètic al seu voltant. Igualment,

un camp magnètic en moviment por induir un corrent elèctric en un conductor. Aquest fenomen

d’interacció entre electricitat i magnetisme s’anomena electromagnetisme.

ELECTROIMANTS:

Una de les aplicacions més freqüents del electromagnetisme són els electroimants. Un

electroimant és un component elèctric que es comporta com un imant quan pel seu interior

circula un corrent elèctric. Està format per una bobina de fil conductor (amb aïllant) enrotllada

al voltant d’un nucli de ferro o acer. Els electroimants tenen un pol Nord (N) i un pol Sud (S) com

els imants permanents, però se’n diferencien en que aquests pols només es manifesten quan

l’electroimant està connectat al corrent elèctric.


51

Un dels avantatges dels electroimants és que es poden controlar variant el corrent que travessa

la bobina:

La polaritat d’un electroimant es pot invertir canviant el sentit de circulació del corrent per

la bobina.

La força del camp magnètic es pot intensificar augmentant la intensitat de corrent per la

bobina.

APLICACIONS DELS ELECTROIMANTS:

Els electroimants tenen molts avantatges respecte als imants permanents: es poden connectar

o desconnectar, es pot canviar la seua polaritat i poden ser més potents.

Les aplicacions més comuns són:

Relé: Serveix per a obrir i tancar els contactes d’un circuit

Motor de corrent continu: Transforma el corrent continu en un moviment de gir.

Dinamo: Transforma el moviment giratori en corrent continu

Motor de corrent altern: Transforma el corrent altern en un moviment de gir.

Alternador: Transforma el moviment giratori en corrent altern.

Timbre: Produeix un so en colpejar el martell en la campana atret per l’electroimant.

Transformador: Serveix per a elevar o reduir la tensió alterna.


52

Activitat 1. Calcula la resistència d’un conductor de coure de longitud 2 m, secció 4 mm2. La

resistivitat del coure és de 1,7·10 -8 Ωm.

Activitat 2. Calcula la intensitat de corrent elèctric que circula per un conductor amb una càrrega

de 5C durant un temps de 10 s.

Activitat 3. Quina intensitat circula per una bombeta de resistència 6 Ω connectada a una pila

de 12 V?

Activitat 4. Calcula:

a) La potència d’un eixugacabells que funciona connectat a la xarxa (230V) i

amb una resistència de 100 Ω.

b) L’energia que consumeix en 30 min.

c) El cost en un mes si el preu de l'energia és 0,1€/kWh.

Activitat 5. Calcula la potència d’un radiador connectat a una tensió de 230 V pel qual circula

una intensitat de 2 A. Quina energia consumeix si el tinc connectat 2 hores?

Activitat 6. Explica la diferència entre corrent continu i corrent altern (amb les gràfiques).

Activitat 7. Indica tres aparells que produïsquen corrent continu i altres tres que hagen de ser

alimentats amb corrent continu.

Activitat 8. Assenyala tres electrodomèstics que s’hagen de connectar directament al corrent

altern.

Activitat 9. Calcula en cada circuit:

a) Resistència total

b) Intensitat total

c) Les tensions i intensitats en cadascuna de les resistències.

Activitat 10. Tenim tres bombetes. una de 100 Ω, una de 180 Ω i una de 240 Ω. En cadascun

dels següents casos dibuixa el circuit que formen connectades a una font d’alimentació de 6 V i

calcula la resistència total del circuit així com la intensitat de corrent que ix de la pila:


53

a) Les tres bombetes es connecten en sèrie.

b) Les tres bombetes es connecten en paral·lel.

c) Les bombetes de 100 i 180 Ω es connecten en sèrie i en paral·lel amb la de 240 Ω.

Activitat 11. Explica les parts d’un electroimant i com funciona. Escriu tres exemples d’aplicació.

Activitat 12. Escriu els avantatges d’un electroimant respecte d’un imant permanent.

Activitat 13. Amb quins aparells es mesura la intensitat, tensió i resistència? Explica com i els

símbols.


54

TEMA 4 : ELECTRÒNICA ANALÒGICA

ÍNDEX

1. Introducció

2. Components electrònics passius

2.1. Resistors

2.2. Bobines

2.3. Condensadors

3. Components electrònics actius

3.1 díodes

3.2 transistors

4. Relé


55

1. Introducció

L’electrònica s’encarrega de controlar la circulació d’electrons, deixant que passen en major o

menor quantitat amb els dispositius electrònics passius o actius.

La major part dels aparells elèctrics d’ús quotidià funcionen de forma automàtica o

semiautomàtica, controlats per circuits electrònics.

En tot sistema electrònic es poden trobar tres tipus d’elements:

Dispositius d’entrada: proporcionen la informació que necessita l’aparell per al seu

funcionament. Exemples: interruptors, resistors variables...

Dispositius de processament: regulen el funcionament de l’aparell a partir de la

informació d’entrada. Exemples: condensadors, díodes, transistors, xips...

Dispositius d’eixida: produeixen els efectes finals. Exemples: díodes LED,

electroimants, motors...

La majoria dels equips electrònics utilitzen per al seu funcionament corrent continu subministrat

per bateries o per fonts d’alimentació internes que converteixen el corrent altern de la xarxa

elèctrica en corrent continu.

2. Components electrònics passius

2.1 Resistors

Els resistors són components que ofereixen resistència al pas del corrent elèctric.

Es classifiquen en resistors fixos i resistors variables.

Resistors fixos:

Són components que ofereixen oposició al pas del corrent elèctric i s’utilitzen per

a regular la seua circulació, com a limitadors de corrent o per a protegir uns altres

components de corrents massa elevats.

Les característiques que defineixen una resistència són:

Valor nominal: mesurat en ohms

Tolerància : són els límits o desviacions establits pel fabricant per assegurar la

seua precisió.

Potència: és el valor màxim (W) al que pot treballar la resistència sense

cremar-se. P = V·I


56

El valor d’aquestes resistències és constant, la seua unitat de mesura és l’ohm (Ω) i

normalment s’identifiquen mitjançant un codi de colors.

Per a potències inferiors a 2 W solen ser de carbó o pel·lícula metàl·lica (el seu valor

s’indica a través d’anells de colors amb un codi) i per a potències majors són

bobinades (el seu valor s’indica directament sobre la resistència).

El símbol de la resistència és:


57

Exemples d’ús de resistors fixos:


58

Resistors variables:

Són aquells la resistència dels quals canvia quan varia algun paràmetre físic (llum,

temperatura,...), o bé es pot modificar a voluntat manualment (potenciòmetres).

Potenciòmetres o resistències ajustables: Permeten canviar el valor de la seua

resistència manualment entre zero i un valor màxim que s’indica en l’encapsulatge.

Quan es varia amb una ferramenta s’anomenen resistors ajustables i quan disposa

d’un cursor per a variar-la s’anomena potenciòmetre. S’utilitzen com a resistors

ajustables o com a reguladors de corrent i tensió. Normalment tenen tres terminals

(el central és el cursor i s’alterna amb un dels extrems) . El seu símbol és:

Resistors dependents: La seua resistència varia en funció del paràmetre de què

depenen. Tenim els següents tipus:


59

Resistor depenent de la llum (LDR): La seua resistència disminueix en

augmentar la llum que reben. S’utilitzen com a detectors o sensors en els

sistemes de control (per exemple l’encesa automàtica d’un fanal). El seu

símbol és:

Exemple de LDR:

http://search.babylon.com/imageres.php?iu=http://4.bp.blogspot.com/-juQzfUzl0HY/TctHsPULDAI/AAAAAAAAADE/eHcgMNvyTTA/s1600/SIMBOLO+LDR.jpg&ir=http://et3-g5-2011.blogspot.com/2011/05/ejercicio-n19-tp-n1.html&ig=http://t1.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcRxySgOxBeCV-EHkNmioYMvmNindNQpPQoixzBiEKre7gYdtBs2a21cQYON&h=268&w=586&q=simbolo+ldr&babsrc=NT_ss

http://search.babylon.com/imageres.php?iu=http://www.simbologia-electronica.com/imagenes/resistencias_resistores/fotoresistor_LDR_4.gif&ir=http://www.simbologia-electronica.com/simbolos_electronicos/simbolos_resistencias_electricas.htm&ig=http://t1.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcSXJUTxxdp8QZhWUYrW3UIdz9SimPw1LSPK4asQX3sW3ZTeU1utuJ6VBw&h=61&w=74&q=simbolo+ldr&babsrc=NT_ss


60

Resistor depenent de la temperatura: També anomenats termistors. La

seua resistència varia amb la temperatura. S’utilitzen en els termòstats i

sensors de temperatura. Poden ser de dos tipus:

NTC (Resistor de coeficient de temperatura negatiu): La seua

resistència disminueix en augmentar la temperatura i viceversa. El seu

símbol és:

http://search.babylon.com/imageres.php?iu=http://www.lu1dma.com.ar/grupooeste/Semiconductores_archivos/ntc.gif&ir=http://www.lu1dma.com.ar/grupooeste/semiconductores.htm&ig=http://t2.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcTY5-RcTkmKgtK3s0DWzds5MDQVeMTY_dJ7gNl-7BtYeXkrYz3norPHzA&h=43&w=89&q=simbolo+ntc&babsrc=NT_ss

http://search.babylon.com/imageres.php?iu=http://www.jestineyong.com/wp-content/uploads/2008/05/ntc-thermistor.jpg&ir=http://www.jestineyong.com/ntc-thermistor/&ig=http://t0.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcTx33RkZCYmXuHSUQCKoS0_6EoKo9-fhlBVW7WE1YEeyLIeidIW6_DSIs8&h=380&w=286&q=ntc&babsrc=NT_ss


61

PTC (Resistor de coeficient de temperatura positiu): La seua resistència

augmenta en augmentar la temperatura i viceversa. El seu símbol és:

Exemple de NTC:

http://search.babylon.com/imageres.php?iu=http://4.bp.blogspot.com/-qrcQuKsWn-E/TWecs1tvz9I/AAAAAAAAAAk/6v4qAQvvWXA/s320/SIMBOLO+PTC.gif&ir=http://bloglaura7.blogspot.com/2011/02/termistores-ptc-y-ntc.html&ig=http://t2.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcTyJBIHK-QR3owNCxUc3yk821GUZpdbnzB7-nPXPMsky11JkYV_HKaAG10&h=42&w=88&q=simbolo+ptc&babsrc=NT_ss

http://search.babylon.com/imageres.php?iu=http://ayudaelectronica.com/wp-content/uploads/2009/05/ptc-resistor.jpg&ir=http://ayudaelectronica.com/que-es-un-termistor/&ig=http://t2.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcR-e9Hm3O5O_HM0_kalxKZMTPWKl-P8VdSPArV8dcLKpem0ls09vJsUuoU&h=230&w=261&q=resistencia+ptc&babsrc=NT_ss


62

Resistor depenent del voltatge (VDR): També s’anomenen varistors. La

seua resistència disminueix en augmentar el voltatge. S’utilitzen com a

estabilitzadors o limitadors de tensió. El seu símbol és:

2.2. Bobines

És un component passiu que emmagatzema energia en forma de camp magnètic. El seu símbol

és:

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Inductor.svg?uselang=es

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Electronic_component_inductors.jpg?uselang=es


63

2.3. Condensadors

El condensador és un component format per dues plaques conductores, anomenades armadura,

separades per un material aïllant (aire, paper, plàstic, mica) anomenat dielèctric.

La funció del condensador és emmagatzemar càrrega elèctrica.

La característica principal d’un condensador és la capacitat (C), que indica la relació entre la

càrrega elèctrica emmagatzemada (Q) i la tensió aplicada (V): C = Q / V

En el SI la càrrega elèctrica Q es mesura en coulombs (C), la tensió en volts (V) i la capacitat

en farads (F), però és una unitat enorme, per la qual cosa se solen usar submúltiples:

Microfarad: F= 10-6 F

Nanofarad: nF= 10-9 F

Picofarad: pF= 10-12 F

Tipus de condensadors:

Condensadors fixos: Mantenen constant la seua polaritat i capacitat. S’utilitzen

com a filtres o com a temporitzadors. N’hi ha dos tipus:

Polaritzats o electrolítics: Presenten una polaritat que cal respectar. Són

de major capacitat.

No polaritzats: No tenen polaritat, dóna igual com es connecten. Són de

menor capacitat.

Condensadors variables: Estan formats per plaques que es desplacen en girar

un cursor per a canviar-ne la capacitat. S’utilitzen, entre altres coses, com a

sintonitzadors de ràdio.

Fixos no polaritzats Fixos polaritzats Variables


64

Càrrega i descàrrega d’un condensador:

Els condensadors són capaços d’acumular energia durant el procés de càrrega i alliberar-la

durant la descàrrega. La durada d’aquest procés vé determinada per la capacitat del

condensador i la resistència del circuit. Per això els condensadors poden actuar com a

temporitzadors (mantenir un llum encés durant un temps o limitar el temps de funcionament

d’un motor). Per entendre el funcionament d’un condensador com a temporitzador hem

d’estudiar la càrrega i descàrrega d’un condensador:

Càrrega d’un condensador: A partir del següent circuit anem a estudiar la càrrega

d’un condensador i el temps de càrrega:


65

Quan tenim el commutador en la posició de la figura (connectat a la pila), el

condensador es carrega, mentre circula un corrent a través de la resistència R1.

Arribat el moment en què el condensador està totalment carregat (té el mateix

voltatge que la pila), aquest actua com a un interruptor obert i no deixa passar

corrent a través de R1. El temps de càrrega d’un condensador es calcula a partir de

la fórmula: t càrrega = 5·R1·C ( R s’expressa en Ω, C en F i el t càrrega en s.)

Descàrrega d’un condensador: En canviar la posició del commutador (connectat a

la resistència R2), com indica el següent circuit, el condensador es descarrega a

través de la resistència R2, mentre circula un corrent elèctric a través de R2. Quan el

condensador està totalment descarregat, actua com a un interruptor obert i no deixa

passar el corrent elèctric. El temps de descàrrega d’un condensador es calcula a

partir de la fórmula: t descàrrega = 5·R2·C ( R s’expressa en Ω, C en F i el t càrrega en

s.)


66

Activitat 1: Calcula el temps que tardarà en carregar-se un condensador de 4700 μF què

està en sèrie amb una resistència de 1000 Ω.

Activitat 2: Quant de temps lluirà una bombeta que es connecta al condensador de

l’exercici anterior una vegada carregat si la bombeta té una resistència de 200 Ω?

3. Components actius

Els components actius poden amplificar o atenuar els senyals. Estan fabricats amb

materials semiconductors (silici, germani o arsenur de gal·li). Els més importants són els

díodes i els transistors.

3.1. Díodes

Estan compostos per dos materials semiconductors, un del tipus N (amb un excés

d’electrons) i un altre del tipus P (amb un defecte d’electrons). La unió d’aquests dos

materials forma un díode. El terminal unit al material tipus N s’anomena càtode o terminal

negatiu (K) i el terminal unit al material tipus P s’anomena ànode o terminal positiu (A).

Els díodes són components actius que condueixen el corrent elèctric en un sentit i el

bloquegen en el contrari.

Tipus P Tipus N +

Ànode

_

Càtode


67

El símbol d’un díode és:

Els díodes poden treballar en polarització directa o polarització inversa:

En polarització directa el díode actua com un interruptor tancat i en polarització inversa

com un interruptor obert:

Tipus de díodes segons la seua funció:

Díodes ordinaris:

Es poden utilitzar com a rectificadors per convertir el corrent altern

en corrent continu. També per protegir components.

- cátodo

+ ánodo

Ànode

+

Càtode

_

El corrent únicament circularà quan

l’ànode estiga connectat al + de la

font d’energia i el càtode al -. En

aquest cas es diu que el díode està

connectat en polarització directa.


68

Díodes LED (díode emissor de llum):

Emeten llum quan el corrent els travessa. S’utilitzen com a

indicadors visuals i en displays. Els LED funcionen normalment a 2 V i 10 mA. Per

obtenir la tensió correcta en aquest, en un circuit es connectarà una resistència en

sèrie amb ell.

Exemple:

Díodes zener:

És un díode que funciona polaritzat inversament.

S’utilitza com a estabilitzador de tensió per mantenir la tensió fixa en alguns

components.

3.2. Transistor

Calcula la resistència de limitació que hem de

posar en sèrie amb el LED per a protegir-lo,

sabent: VD = 2V ID = 10mA

RS = (Vcc – VD) / ID = (5 – 2) / 10.10 -3 = 300 Ω

Els transistors són components electrònics actius, de tres terminals, pensats per a

controlar la conducció entre dos d’ells a través de l’altre.

http://search.babylon.com/imageres.php?iu=http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/3/30/Simbolo_Electrico_diodo_LED.svg/150px-Simbolo_Electrico_diodo_LED.svg.png&ir=http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Simbolo_Electrico_diodo_LED.svg&ig=http://t0.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcSNued0jpfEmaBRavC6UUC0CfEQ9Nt7KQ2W8cZEyjdBlzkz1NtRDdiG-g&h=63&w=150&q=simbolo+diodo+led&babsrc=NT_ss

http://search.babylon.com/imageres.php?iu=http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/5/50/+-_of_Led.svg/200px-+-_of_Led.svg.png&ir=http://pt.wikipedia.org/wiki/Diodo_emissor_de_luz&ig=http://t0.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcSI9rM0O16fHQ4itDnIDkjFGi4MBgpgjdbILJMvftmVuyTMV5m5uPd6ww&h=453&w=200&q=diodo+led&babsrc=NT_ss


69

Els transistors estan formats per tres terminals: emissor (E), base (B) i col·lector (C). Els

transistors bipolars són els més habituals i poden adoptar dues possibles configuracions: NPN,

PNP.

Funcionament d’un transistor:

Els transistors poden funcionar de tres formes diferents: en activa (com a amplificador), en tall

(quan per ell no passa corrent) i en saturació (quan per ell passa el corrent màxim).

En els circuits els transistors es poden comportar com a interruptors o com a amplificadors de

corrent.

Símbol dels transistors

NPN i PNP


70

Transistor com a interruptor:

Transistor com a amplificador:

Quan per la base del transistor circula un xicotet corrent elèctric, el corrent del col·lector a

l’emissor és molt major.

La relació entre el corrent de la base i el corrent del col·lector s’anomena guany o amplificació

(β): β = IC / IB

Exemples:

Quan en un transistor no existeix corrent en la

base, el transistor funciona en tall i es

comporta com un interruptor obert.

Quan arriba a la base una quantitat de corrent

suficient, el transistor funciona en saturació i

es comporta com un interruptor tancat. El

corrent entre el col·lector i l’emissor és el

màxim.

DETECTOR DE LLUM

Sense llum, la resistència de la LDR és

molt gran, no passa corrent per la base

del transistor, tampoc del col·lector a

l’emissor. El relé no s’activa i el motor no

funciona.

Amb llum, la resistència de la LDR és

molt xicoteta, passa corrent per la base

del transistor, passa un corrent major del

col·lector a l’emissor. El relé s’activa i el

motor funciona.


71

4. Relé

Els relés permeten obrir o tancar circuits elèctrics sense la intervenció humana.

El relé està format per :

Un electroimant el qual pot ser activat per un corrent quan s’alimenta amb un voltatge.

Uns contactes els quals es mouen controlats per l’electroimant. Segons el nombre de

contactes el relé funciona com a diferents elements de maniobra:

Símbol d’un relé de 2 contactes:

DETECTOR DE CALOR

Si la temperatura és alta, la resistència

del NTC és xicoteta. Per tant passa

corrent per la base del transistor i passa

un corrent major del col·lector a

l’emissor. El LED s’encén.

Si la temperatura és baixa, la resistència

del NTC és gran. Per tant no passa

corrent per la base del transistor i

tampoc del col·lector a l’emissor. El LED

no s’encén.

Un relé és un interruptor automàtic controlat per l’electricitat.

2 contactes: interruptor

3 contactes: commutador

simple

6 contactes: commutador doble


72

Funcionament d’un relé:


73

Els relés serveixen per a controlar altres circuits. En una instal·lació amb relé tenim dos circuits:

el circuit de control (amb l’electroimant del relé i la font d’alimentació) i el circuit a controlar o

de potència (amb els contactes).


74

Exemple d’un circuit amb relé: control d’una bombeta


75

Les aplicacions més importants dels relés són:

- Automatismes (porta automàtica, semàfor, ascensor)

- Control de motors elèctrics industrials

- Els primers ordinadors funcionaven amb relés.

Exemples d’aplicació:


76

Activitat 1. Identifica la resistència nominal i la tolerància dels resistors següents:

a) Roig, groc, taronja, or.

b) Marró, negre, marró, plata.

c) Verd, gris, negre, marró.

d) Blanc, blau, roig, or.

Activitat 2. Determina el codi de colors que correspondria als resistors següents:

a) 330 Ω ± 1% b) 16 KΩ ± 5%

c) 20 MΩ ± 10% d) 47 Ω ± 2%

Activitat 3. Dels condensadors següents: C1 = 330 μF ; C2 = 2 mF

a) Quin tarda més en carregar-se amb una resistència Rc= 500 Ω?.

b) Quina càrrega aconsegueixen amb una pila de 9 V?.

Activitat 4. Completa la taula de càrrega y descàrrega del condensador a partir de la gràfica:

0 1 2 3 4 5 6 t

9V


77

Temps Posició del commutador Condensador

0-1

1-2

2-3

3-4

4-5

5-6

Activitat 5. A partir del circuit amb condensador de la figura:

a) Calcula quant de temps tardarà en carregar-se i quina càrrega assolirà el

condensador.

b) Quina resistència caldrà posar perquè es carregue en 10 segons? Quina càrrega

aconseguirà?

Activitat 7. Els LED funcionen amb 2V i 10 mA. Calcula la resistència de protecció que cal

interposar per a encendre el LED de la figura:

R


78

Activitat 8. Indica quines bombetes s’encendran quan es tanque l’interruptor. Raona la resposta.

Activitat 9. Completa el text següent:

Un transistor pot treballar de tres formes:

1- Transistor en tall: El transistor treballa com un interruptor ……………..

2- Transistor en activa: El transistor treballa com un ……………………................... Quan

circula un xicotet corrent per la ………........………., circula un gran corrent pel

………...............………. i el ……………............……….

3- Transistor en saturació: El transistor treballa com un interruptor……........…………….

Activitat 10. Calcula la intensitat del col·lector d’un transistor de guany 200, quan per la base del

transistor circula una intensitat de 0,01 A.

Activitat 11. Explica el funcionament dels següents circuits i indica el nom dels components

electrònics de cadascun:


79

Activitat 12. Què és un relé? Quines són les seues parts i per a què s’utilitza? Explica el

funcionament del següent circuit :

tecnologia 3er eso - gva.esisabeldevillena.edu.gva.es/llibre 3 eso tecnologia.pdf · el projecte...

Documents