Conceptes de la electricitat

VOLTATGE:

El Voltatge o la "diferència potencial elèctrica " és una comparació de l'energia que experimenta una càrrega entre dues ubicacions .

Per comprendre aquest concepte de forma més simple , pensem en un material amb una càrrega elèctrica de més electrons del que els seus àtoms poden sostenir ( ionitzat negativament ) i un material que no té electrons ( ionitzat positivament ) .

El voltatge és el diferencial elèctric entre els dos cossos , considerant que si els dos punts estableixen un contacte de flux d'electrons passaria una transferència d'energia d'un punt a l'altre , pel fet que els electrons ( amb càrrega negativa ) són atrets per protons ( amb càrrega positiva ) , i al seu torn , que els electrons són repel·lits entre si per comptar amb la mateixa càrrega .

Els instruments per mesurar el voltatge poden ser els voltímetres ( que mesuren la corrent a través d'una resistència elèctrica fixa ) , els potenciòmetres (que balancegen el voltatge desconegut contra un voltatge conegut en un circuit pont ) i l'oscil·loscopi .

El voltatge de un circuits amb resistències en paral·lel es la mateixa

RESISTÈNCIES:

La resistència elèctrica o resistor és un component electrònic de dos terminals que ofereix resistència al pas del corrent elèctric, d'acord amb la Llei d'Ohm.

 

Una resistència ideal és un component amb una resistència elèctrica que roman constant malgrat el voltatge aplicat o el flux de corrent que recorre aquest dispositiu. Encara que en el "món real" les resistències no poden atansar aquest objectiu perfecte, són dissenyades per oferir poca variació de la seva resistència elèctrica quan són sotmeses a canvis de temperatura o altres factors ambientals. Les resistències són un component molt habitual a qualsevol circuit elèctric i, per tant, el trobem a gairebé tots els aparells electrònics. Els resistors poden estar fets de diferents substàncies i compostos, però també de fil metàl·lic especial, com l'aliatge de níquel-crom, amb un gran resistència eléctrica.

Les resistències en un circuit en paral·lel tenen totes la mateixa diferència de potencial (voltatge). Donat un circuit

 podem calcular la resistència total del circuit (Req):

El corrent que passa a través de les resistències connectades en sèrie és el mateix a totes, però el voltatge és diferent a cada element. La suma de les diferències de potencial als extrems de cada resistor és igual al voltatge total que hi ha entre els extrems del circuit. Donat un circuit en sèrie

podem calcular la seva resistència:

Si tenim un circuit on es combinen resistències en sèrie i en paral·lel és possible subdividir-lo en parts més petites que siguin o d'un tipus o de l'altre. Donat el circuit

podem calcula la seva resitència total:

Tot i que hi ha circuits que no poden ser subdividits d'aquesta manera, a la pràctica es pot considerar que qualsevol valor no estàndard de resistència pot ser obtingut per mitjà de la combinació del valors estàndard en sèrie o en paral·lel.

Depenen del tipus de material que utilitzem per a realitzar el circuit ens ofereix mes o menys resistència per a poder calcular-ho hi ha una taula que ens indica la resistència d’alguns dels elements mes utilitzats:

També per calcular els oms que oposa una resistència a un circuit hi ha un codi de colors que ens ho indica:

INTENSITAT:
El corrent elèctric és la circulació de càrregues elèctriques en un circuit elèctric .

La intensitat de corrent elèctric ( I ) és la quantitat d'electricitat o càrrega elèctrica ( Q ) que circula per un circuit en la unitat de temps ( t ) . Per anomenar la Intensitat s'utilitza la lletra I i la seva unitat és el Ampere ( A ) .

La intensitat de corrent elèctric ve donada per la següent fórmula :

Classes de corrent elèctric .

Bàsicament hi ha dos tipus de corrent elèctric , el corrent continu i el corrent altern .

Corrent Contínua ( CC o DC ) : Circula sempre en el mateix sentit i amb un valor constant . La produeixen dinamos , piles , bateries , acumuladors... Les sigles D.C. vénen de Direct Current en anglès .

tensió alterna:

Corrent Alterna ( CA o AC ) : Circula alternativament en dos sentits , variant al mateix temps el seu valor . La produeixen els generadors de C.A. Les sigles A.C. vénen de Altern Current en anglès .

 

Diferencies entre Corrent continua (CC) i corrent alterna (CA)

LLei de Joule

L'efecte Joule, també anomenat llei de Joule, és la manifestació tèrmica de la resistència elèctrica. Si en un conductor elèctric circula electricitat, part de l'energia cinètica dels electrons es transforma en calor degut al xoc que experimenten els electrons amb les molècules del conductor per on circulen, cosa que fa augmentar la temperatura del conductor. S'anomena així en honor del físic anglès James Prescott Joule.

Els sòlids tenen generalment una estructura cristal·lina, en què els àtoms o molècules ocupen els vèrtexs de les cel·les unitàries, i de vegades també el centre de la cel·la o de les seves cares. Quan el cristall és sotmès a una diferència de potencial (ddp), els electrons són impulsats pel camp elèctric a través del sòlid, havent de travessar en el seu recorregut la densa xarxa d'àtoms que el forma. En el seu camí, els electrons xoquen amb aquests àtoms perdent part de la seva energia cinètica (velocitat) que és cedida en forma de calor.

Aquest efecte fou definit de la següent manera:

La quantitat d'energia calorífica produïda per un corrent elèctric és directament proporcional al quadrat de la intensitat del corrent, al temps que aquesta circula pel conductor i a la resistència que oposa aquest conductor al pas del corrent.

Matemàticament:

Q=I2×R×t

on:

Q = Energia calorífica produïda pel corrent

I = Intensitat del corrent que circula

R = Resistència elèctrica del conductor

t = Temps

On les magnituds han d'estar expressades un mateix sistema d'unitats. Així, si expressem la intensitat en ampers (A), la resistència en ohms i el temps en segons, obtenim la calor produïda en joules (J).

En aquest efecte es basa el funcionament de diferents electrodomèstics com per exemple els forns, les torradores, les calefaccions elèctriques i alguns aparells usats industrialment, en què l'efecte buscat és precisament la calor que desprèn el conductor degut al pas del corrent. Les bombetes també es basen aquest fenomen per escalfar elfilament fins que produeix llum per incandescència. En la gran majoria de les aplicacions, però, és un efecte indesitjat i la raó per la què els aparells elèctrics i electrònics (com l'ordinador des del que llegiu això) necessiten dissipadors, més un o més ventiladors que foragitin l'escalfor generada, evitant així l'escalfament excessiu dels diferents components i/o dispositius.

Lleis de Kirchhoff

Lleis dels nodes

Aquesta llei també s'anomena llei de Kirchhoff del corrent, llei dels nusos o primera llei de Kirchhoff. El principi de conservació de lacàrrega elèctrica implica que en qualsevol punt d'un circuit elèctric on la densitat de càrrega no canvia amb el temps, la suma dels corrents que flueixen cap a aquest punt és igual a la suma de corrents que ixen en aquest punt.

Una densitat de càrrega canviant en el temps significaria l'acumulació d'una càrrega neta positiva o negativa, que típicament no pot passar d'una manera significant per la magnitud de les forces electrostàtiques: l'augment de la càrrega faria que les forces de repulsió dispersessin les càrregues.

Tanmateix, un augment de la càrrega pot donar-se en un condensador, on la càrrega es distribueix per unes làmines paral·leles, amb una separació física en el circuit que evita que les acumulacions de càrregues positives o negatives en aquestes dues làmines es toquessin i s'anul·lessin. En aquest cas, la suma dels corrents que flueixen cap a una làmina del condensador no és zero, sinó que més aviat seria igual a la velocitat d'acumulació de la càrrega. Així i tot, si el corrent de desplaçament dD/dt

s'inclou, la llei dels nodes de Kirchhoff es torna a complir (Açò sols és necessari si hom vol aplicar la llei dins del condensador. En l'anàlisi de circuits els condensadors solen tractar-se com un tot, i en eixe cas el corrent ordinari es manté, ja que la càrrega és sempre zero.)

Més tècnicament, la llei de Kirchhoff del corrent pot trobar-se agafant la divergència de la llei d'Ampère amb la correcció de Maxwell i combinant-la amb la llei de Gauss, obtenint:

∇⋅J=−∇⋅∂D∂t=−∂ρ∂t

Esta és simplement l'equació de la conservació de càrrega (en forma d'integral diu que el corrent que flueix cap a fora d'una superfície és igual a la velocitat de pèrdua de càrrega en l'interior d'un volum tancat). La llei del corrent de Kirchhoff és igual a l'afirmació que la divergència del corrent és zero, cert si ρ no varia amb el temps, o sempre cert si el desplaçament del corrent s'inclou en J.

Llei de les malles

Aquesta llei també s'anomena llei del voltatge de Kirchhoff o segona llei de Kirchhoff. El principi de conservació de l'energia implica que la suma algebraica (amb signe) de totes les diferències de potencials al voltant d'un circuit ha de ser zero. D'altra forma, seria possible construir una màquina de moviment perpetu on passés un corrent en cercle al voltant del circuit. Aquesta llei té una subtilesa en la seua interpretació, donat que en presència d'un camp

magnètic canviant el corrent elèctric no és conservatiu i per tant no pot definir un potencial escalar magnètic pur, la integral de línia del camp elèctric al voltant del circuit no és zero. De forma equivalent, l'energia és transferida del camp magnètic al corrent (o a l'inrevés). Per a "arreglar" la llei de les malles en aquest cas, s'associa una caiguda de potencial efectiva oforça electromotriu (fem) a la inductància del circuit, exactament igual a la quantitat per la que la integral de línia del camp elèctric no és zero per la llei d'inducció de Faraday.

POLÍMETRE, TESTER, MULTÍMETRO

És un aparell tècnic molt versàtil, que es basa en la utilització d'un instrument de mesura (un galvanòmetre molt sensible). Per poder mesurar cada una de les magnituds elèctriques, aquest galvanòmetre s'ha de completar amb un determinat circuit elèctric, que dependrà de dues característiques del galvanòmetre: la resistència interna (Ri) i la inversa de la sensibilitat. Aquesta última és la intensitat que, aplicada directament als borns del galvanòmetre, fa que l'agulla arribi al fons de l'escala. A part del galvanòmetre, el polímetre també consta d'altres elements: L'escala múltiple, per la qual es desplaça una agulla que permet llegir els valors de les diferents magnituds en els diferents marges de mesura. Un commutador que permet canviar la funció del polímetre perquè actiu com ha mesurador en totes les seves versions i marges de mesura. Dos o més borns elèctrics permeten connectar el polímetre als circuits o components exteriors els quals els seus valors s'intenten mesurar. Els borns d'accés solen tenir colors per facilitar la correcció de les connexions exteriors. Quan es mesura en CC (corrent continu), sol ser de color vermell, la de major potencial (o potencial +) i la de color negre sol ser la de menor potencial ( o potencial -)

La majoria porta com a mínim un amperímetre, un voltímetre i un òhmmetre. Altres funcions disponibles en algunes unitats són:

1.   Un comprovador de continuïtat, que xiula quan hi ha conducció elèctrica entre les dues sondes.

2.   Representació en pantalla digital (en comptes d'una escala analògica) de la magnitud que s'està mesurant.

3.   Un amplificador per percebre voltatges i corrents menuts i elevats resistències.

4.   Mesura d'inductàncies i capacitàncies. Ajuda a comprovar els components, sobretot als tècnics que han d'elaborar i reparar equips.

5.   Comprovador de díodes i transistors. Especialment popular entre els reparadors d'equips.

6.   Escales de temperatura per a termoacobladors estàndard. Permet connectar sondes de temperàtura (generalment resistències de platí) i calibrar l'escala ràpidament.

7.   Un oscil·lador de freqüència mitjana, un detector i un amplificador d'ones amb altaveu, per a fer diagnosi i ajustos en circuits de ràdio. Açò sol ser un estàndard en bastants models russos. És un substitut prou barat i compacte d'un oscil·loscopi. Permet escoltar el senyal en comptes de veure'l.

8.   Un oscil·loscopi de velocitat de mostreig per sobre del milió de mostres per segon. Està implantant-se en els polímetres de gamma mitjana controlats per ordinador, o fins i tot els polímetres dins de l'ordinador.

9.   Comprovador telefònic.

10. Comprovador de circuits d'automoció.

11. Emmagatzematge dels voltatges màxim i mìnim.

Llei D'Ohm

La llei d'Ohm estableix que el corrent que travessa un circuit elèctric és directament proporcional a la diferència de potencial que hi ha entre els seus extrems i inversament proporcional a la resistència del circuit.

En termes matemàtics la llei s'expressa per mitjà de l'equació:

on V és la caiguda de voltatge o diferència de potencial i I és el corrent. L'equació dóna com a resultat la constant de proporcionalitat R, que és la resistència elèctrica del circuit.

Per a components com les resistències la llei es compleix per un gran interval de valors de corrent i voltatge, però en depassar certs límits es perd la proporcionalitat directa per efecte de la temperatura dissipada pel circuit per efecte Joule

Al Sistema Internacional d'Unitats la unitat utilitzada pel corrent és l'ampere (simbolitzat com A), per la diferència de potencial és el volt (simbolitzat com V) i per a la resistència s'utilitza l'ohm (simbolitzat Ω).

Aquesta lle

El Corrent Continu (CC o DC Direct Corrent)

El corrent continu (CC o DC Direct corrent) és un tipus de corrent elèctric on el sentit de circulació del flux de càrregues elèctriques no varia. 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'unsemiconductor, 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 sempre en el mateix sentit, essent un tret característic front el corrent altern. Un sinònim en desús de corrent continu és corrent galvànic.