El circuit elèctric: el camí tancat del corrent
Dossier+ Laboratori PhET: mesuresQuè és el corrent elèctric i per què necessita un camí tancat.
Les quatre peces d'un circuit, el corrent continu i altern, la tensió i la intensitat.
El laboratori al simulador: muntes, mesures i apuntes dades.
Aquest dossier es fa sencer amb el que hi ha a les pàgines. Necessites llapis, regle, goma i calculadora. A l'hora 2, a l'aula d'informàtica, faràs servir el simulador i apuntaràs les mesures en aquest mateix dossier.
Què és el corrent elèctric
El corrent elèctric és el moviment ordenat de càrregues elèctriques. Dins dels cables de metall, aquestes càrregues són electrons, partícules minúscules que ja hi són, dins del metall. La pila no «fabrica» electrons: els empeny perquè es moguin tots alhora.
Perquè els electrons es moguin cal una condició: el circuit ha de ser un camí tancat, un bucle sense cap forat. Si el camí s'obre en un sol punt (un cable tallat, un interruptor obert), el corrent s'atura a tot el circuit, encara que el forat sigui d'un mil·límetre.
Les quatre peces de tot circuit
| Peça | Què fa | Exemples |
|---|---|---|
| Generador | Dona l'empenta (la tensió) que mou els electrons | Pila, bateria, xarxa de 230 V |
| Conductors | Porten el corrent d'una peça a l'altra | Cables de coure amb aïllant |
| Receptor | Transforma l'energia elèctrica en una altra cosa útil | Bombeta (llum), estufa (calor), motor (moviment) |
| Element de control | Obre o tanca el camí | Interruptor, polsador |
Sense generador, conductors i receptor no hi ha circuit. L'element de control serveix per obrir-lo i tancar-lo quan vols.
Corrent continu i corrent altern
- Corrent continu (DC): el de les piles i les bateries. Té un pol + i un pol −, i els electrons van sempre en el mateix sentit. El carregador del mòbil també en dona: a la sortida hi posa «5 V» i el símbol ⎓.
- Corrent altern (AC): el dels endolls de casa. A Europa és de 230 V i 50 Hz: el sentit canvia 50 vegades cada segon (símbol ∿). Els electrons no viatgen des de la central fins a casa teva: van endavant i endarrere al seu lloc, i l'energia arriba igualment, com una onada.
Tensió i intensitat
- La tensió (V, en volts) és l'empenta que dona el generador als electrons. És com la pressió que fa córrer l'aigua per una canonada.
- La intensitat (I, en amperes) és quanta càrrega passa per un punt del circuit cada segon. És com el cabal de l'aigua.
| Magnitud | Lletra | Unitat | Aparell que la mesura | Com es connecta |
|---|---|---|---|---|
| Tensió | V | volt (V) | Voltímetre | En paral·lel: toca els dos extrems de la peça |
| Intensitat | I | ampere (A) | Amperímetre | En sèrie: intercalat dins del camí |
Si connectes un amperímetre en paral·lel, fa de drecera: el corrent passa tot per ell i es produeix un curtcircuit. L'amperímetre sempre va intercalat dins del camí.
A casa el corrent és de 230 V: pot provocar cremades i aturar el cor. Regles que no es negocien:
- Abans de tocar cap mecanisme, es talla el corrent al quadre elèctric.
- Es comprova sempre que no hi ha tensió, amb un aparell de mesura.
- Qualsevol modificació de la instal·lació la fa un instal·lador autoritzat. Tu aprens a dissenyar-la, no a cablejar-la.
En un circuit amb una pila de 9 V, uns cables de coure, un interruptor i una bombeta, escriu quin paper fa cada element: generador, conductor, receptor o element de control.
| Element | Paper al circuit |
|---|---|
| Pila de 9 V | |
| Cables de coure | |
| Interruptor | |
| Bombeta |
Marca V (vertader) o F (fals).
| Frase | V / F |
|---|---|
| Si es trenca un cable, la bombeta s'apaga. | |
| Amb l'interruptor obert, hi passa corrent igualment. | |
| Un tall d'un mil·límetre atura tot el corrent del circuit. | |
| La bombeta s'encén encara que el circuit no estigui tancat. |
Escriu DC o AC al costat de cada font. Després, escriu la tensió i la freqüència de la xarxa de casa.
| Font | DC / AC |
|---|---|
| Pila d'una llanterna | |
| Endoll del menjador | |
| Bateria del patinet elèctric | |
| Sortida del carregador del mòbil (5 V) |
Tensió de la xarxa de casa: Freqüència:
Vols saber la tensió d'una bombeta i la intensitat que la travessa. Escriu quin aparell fas servir a cada cas i com el connectes (en sèrie o en paral·lel).
| Què mesures | Aparell | Com es connecta |
|---|---|---|
| Tensió de la bombeta | ||
| Intensitat que hi passa |
Per lliurar
Al final de l'hora 1 fas el qüestionari en paper i el lliures. El dossier te l'endus a l'aula d'informàtica i el lliures al final de l'hora 2.
| On | Què lliures |
|---|---|
| Al final de l'hora 1 | El qüestionari en paper. |
| Al final de l'hora 2 | Aquest dossier, amb els exercicis 1 a 4, la fitxa de laboratori i la conclusió. |
| Al final del dossier | El diari d'aprenentatge. |
Avui l'hora 2 es fa a l'aula d'informàtica amb el simulador PhET «Circuit Construction Kit: DC» (kit de construcció de circuits de corrent continu). És el laboratori del bloc: aquí mesures i apuntes dades de veritat.
Material: un ordinador amb el simulador, aquest dossier i llapis.
Pas a pas
- Munta el circuitPosa una pila, una bombeta, un interruptor i els cables que calgui per tancar el camí.
- Tanca l'interruptorObserva els punts blaus (els electrons) movent-se en bucle i la bombeta encesa.
- Obre l'interruptorTorna a mirar els electrons i la bombeta. Apunta-ho a la taula.
- Talla el camíSelecciona una unió entre dos cables i separa-la (icona de les tisores). Comprova què passa amb un tall mínim.
- MesuraTorna a tancar el circuit. Mesura la tensió de la bombeta amb el voltímetre (les dues puntes als dos extrems de la bombeta) i la intensitat amb l'amperímetre que s'intercala al camí, com una peça més.
- Canvia la tensióSelecciona la pila i canvia-li la tensió. Per a cada valor, apunta la intensitat i com fa llum la bombeta.
Fitxa de laboratori
| Mesura o observació | Resultat |
|---|---|
| Tensió de la bombeta (V) | |
| Intensitat del circuit (A) | |
| Què passa en obrir l'interruptor | |
| Què passa en tallar el camí |
| Tensió de la pila | Intensitat (A) | Com fa llum la bombeta |
|---|---|---|
| 4,5 V | ||
| 9 V | ||
| 18 V |
Mira la segona taula. Què passa amb la intensitat quan dobles la tensió de la pila? Fes servir els teus números.
Afegeix una segona bombeta igual al mateix camí (en sèrie). Com fan llum les dues? Què passa si en treus una? Ho veuràs a fons la setmana vinent.
El diari d'aprenentatge
Respon amb les teves paraules. Si no saps com començar, escriu primer què has fet i després què t'ha costat.