APUNTS

Llei d'Ohm

Tensió o voltatge (Volts V). Intensitat o corrent elèctric (Ampers A) (moviment d'electrons). Resistència (Ohms Ω) (resistència al pas del corrent).

𝐼(𝐴) =𝑉(𝑣)

𝑅(Ω)

Potència (Watts W)

𝑃(𝑤) = 𝑉(𝑣) · 𝐼(𝐴) 𝐼 = 𝑃𝑉

= 100𝑊220𝑉

= 0,5𝐴

Circuit en sèrie

EXEMPLE: 𝑅𝑇 = 𝑅1 + 𝑅2 + 𝑅3 𝑅𝑇 = 2 + 3 + 5=10Ω

𝐼𝑅1 = 𝐼𝑅2 = 𝐼𝑅3 = 𝐼 = 𝑉𝑅𝑇

𝐼 = 1010

= 𝟏𝑨

𝑉𝑅1 = 𝐼𝑅1 · 𝑅1 𝑉𝑅1 = 1 · 2 = 𝟐𝑽 𝑉𝑅2 = 𝐼𝑅2 · 𝑅2 𝑉𝑅2 = 1 · 3 = 𝟑𝑽 𝑉𝑅3 = 𝐼𝑅3 · 𝑅3 𝑉𝑅3 = 1 · 5 = 𝟓𝑽

Circuit en paral·lel

𝑅𝑇 = 11𝑅1+ 1𝑅2+ 1𝑅3

𝐼 = 𝐼𝑅1 + 𝐼𝑅2 + 𝐼𝑅3 / 𝐼 = 𝑉𝑅𝑇

𝑉 = 𝑉𝑅1 = 𝑉𝑅2 = 𝑉𝑅3

EXEMPLE:

𝑅𝑇 = 118+

18+

14

=2Ω

𝐼𝑅1 =𝑉𝑅1

=108

= 𝟏,𝟐𝟓𝑨

𝐼𝑅2 =𝑉𝑅2

=108

= 𝟏,𝟐𝟓𝑨

𝐼𝑅3 =𝑉𝑅3

=104

= 𝟐,𝟓𝑨

𝐼 =𝑉𝑅𝑇

=102

= 𝟓𝑨

𝐼 = 1,25 + 1,25 + 2,5 = 𝟓𝑨

És una combinació de circuit en paral·lel i en sèrie. Circuit mixt

𝑅𝑇 = 𝑅1 + 𝑅𝐴𝐵

𝑅𝐴𝐵 =1

1𝑅2

+ 1𝑅3

𝐼 =𝑉𝑅𝑇

𝐼𝑅1 = 𝐼𝐴𝐵 = 𝐼

𝑉𝐴𝐵 = 𝐼𝐴𝐵 · 𝑅𝐴𝐵

𝐼𝑅2 = 𝑉𝐴𝐵𝑅2

𝐼𝑅3 = 𝑉𝐴𝐵𝑅3

𝑉𝑅1 = 𝐼𝑅1 · 𝑅1 EXEMPLE: 𝑅𝑇 = 6 + 4 =10Ω

𝑅𝐴𝐵 = 118+

18

=4Ω

𝐼 =1010

= 𝟏𝑨

𝐼𝑅1 = 𝟏𝑨 𝑉𝐴𝐵 = 1 · 4 = 𝟒𝑽

𝐼𝑅2 = 48

= 𝟎,𝟓𝑨 𝐼𝑅3 = 48

= 𝟎,𝟓𝑨 𝑉𝑅1 = 1 · 6 = 𝟔𝑽

Resistències

Resistències fixes

La resistència elèctrica és la dificultat que els material presten al pas del corrent elèctric. Les resistències es fan servir per:

• Limitar o regular la quantitat de corrent que circula per un circuit.

• Protegir alguns components pels que no hi ha de circular una intensitat de corrent molt elevada.

Els símbols:

Codi de colors de les resistències

Potenciòmetre Resistències variables

Els potenciòmetres són resistències variables que s'utilitzen als circuits electrònics per provocar caigudes de tensió. Varien la seva resistència entre 0 Ohms(Ω) i un valor màxim segons esl potenciòmetre. Potenciòmetre Símbol Resistències variables amb la temperatura: NTC iPTC

Dos tipus: • NTC: si la temperatura augmenta, la resistència disminueix. T↑, R↓ • PTC: si la temperatura augmenta, la resistència augmenta. T↑, R↑

Aquestes resistències es fan servir en circuit automàtics de regulació de temperatura. Símbols

Resistències variables amb la llum: LDR

EL valor d'aquestes resistències disminueix, de milers d'Ohms a desenes, quan la intensitat de la llum que li arriba augmenta. Aquestes resistències es fan servir als fanals dels carrers perquè s'encenguin automàtics quan ja no hi ha llum.

Condensadors

Els condensadors permeten emmagatzemar càrrega elèctrica per poder-la utilitzar després. Està format per dues plaques metàl·liques separades per un aïllant(dielèctric). S'utilitzen per filtratge i temporització. La Capacitat és la relació entre la càrrega elèctrica que emmagatzema un condensador i el voltatge al qual se sotmet. L'SI la mesura en farads (F).

𝐶(𝐹) =𝑞(𝐶)

𝑉(𝑉)

C: capacitat en Farads; q: càrrega en coulombs; V: voltatge en volts.

Altres unitats de capacitat:

Mil·lifarad → mF → 10-3F Nanofarad → nF → 10-9F Microfarad → µF → 10-6F Picofarad → pF → 10-12F

Si es connecten els terminals d'un condensador a una pila, el temps en que es trigarà a carregar el condensador serà quasi instantani, aquest temps es diu temps de càrrega. I si s'uneixen els dos terminals del condensador, no trigarà quasi en descarregar-se, aquest procés s'anomena temps de descàrrega. Amb aquests temps de càrrega i de descàrrega, els condensadors es fan servir com a temporitzadors. TEMPS DE CÀRREGA i DESCÀRREGA

𝑡 = 5 · 𝑅 · 𝐶 R- Ohms (Ω); C- Farads (F); t- segons (s). Símbols de condensadors: condensador sense polaritat condensador amb polaritat

Semiconductors. Díodes

Els materials semiconductors són aquells que poden arribar a conduir electricitat si reben energia externa. Per millorar les propietats d'aquests, se'ls sotmet a un procés de dopatge, que consisteix a introduir àtoms d'altres substàncies. Segons la impuresa, els semiconductors poden ser:

• Tipus P: El dopant té defecte d'electrons. N'hi falten i, per tant, es creen "forats" que permeten als electrons circular am facilitat.

• Tipus N: El dopant aporta electrons, que ajuden a millorar la conducció elèctrica.

Unir un semiconductor de tipus P amb un de tipus N

Si s'uneixen un semiconductor de tipus P amb un de tipus N obtenim un díode.

Díode LED

El nom de díode LED ve de l'expressió en anglès Light Emitting Diode (díode emissor de llum). El seu comportament és el mateix que el dels díodes normals, es torna conductor quan es polaritza directament, s'il·lumina. Es necessiten entre 1,5-2V perquè es troni conductor i la intensitat ha de ser entre 10-20mA. La seva potència és molt petita: 𝑃 = 𝑉 · 𝐼 = 2 · 0,02 = 𝟎,𝟎𝟒𝑾 EXEMPLE:

𝑅𝑙𝑖𝑚 = 𝑉𝐵𝑎𝑡−𝑉𝐿𝐸𝐷𝐼𝐿𝐸𝐷

= 10𝑉−2𝑉20𝑚𝐴

= 8𝑉0,02𝐴

= 400Ω

Els transistors es poden considerar un dels components electrònics més importants i a més a més un dels més utilitzats. Està format per tres materials semiconductors als quals col·loquem tres terminals. Segons les capes de semiconductors que fem servir:

Transistors

• NPN

• PNP Els transistors per què funcionin (que passi corrent del col·lector a l’emissor), ha d’arribar-li corrent a la base perquè funcioni.

ACTIVITATS

1.- Calcula: I, RT, VR, VR1, VR2, VR3

𝑅𝑇 = 𝑅1 + 𝑅2 + 𝑅3 = 4 + 6 + 8 = 𝟏𝟖Ω

𝐼 =𝑉𝑅𝑇

=10𝑉18Ω = 𝟎,𝟓𝟓𝑨

𝑉𝑅1 = 𝐼𝑅1 · 𝑅1 = 0,55 · 4 = 𝟐,𝟐𝟐𝑽 𝑉𝑅2 = 𝑅𝑅2 · 𝑅2 = 0,55 · 6 = 𝟑,𝟑𝟑𝑽 𝑉𝑅3 = 𝐼𝑅3 · 𝑅3 = 0,55 · 8 = 𝟒,𝟒𝟒𝑽 2.- Calcula: I, IR1, IR2, IR3, VR3

𝑅𝑇 = 11𝑅1+ 1𝑅2+ 1𝑅3

= 114+

18+

16

= 𝟏,𝟖𝟓Ω

𝐼 =𝑉𝑅𝑇

=10

1,85= 𝟓,𝟒𝑨

𝐼𝑅1 =𝑉𝑅1

=104

= 𝟐,𝟓𝑨

𝐼𝑅2 =𝑉𝑅2

=108

= 𝟏,𝟐𝟓𝑨

𝐼𝑅3 =𝑉𝑅3

=106

= 𝟏,𝟔𝟕𝑨

3.- Calcula: I, IR1, IR2, IR3, VAB, VR3

𝑅𝐴𝐵 =1

1𝑅1

+ 1𝑅2

=1

16 + 1

3= 𝟐Ω

𝑅𝑇 = 𝑅3 + 𝑅𝐴𝐵 = 8 + 2 = 𝟏𝟎Ω

𝐼 =𝑉𝑅𝑇

=1010

= 𝟏𝑨

𝑉𝐴𝐵 = 𝐼𝐴𝐵 · 𝑅𝐴𝐵 = 1 · 2 = 𝟐𝑽 𝑉𝑅3 = 𝐼𝑅3 · 𝑅3 = 1 · 8 = 𝟖𝑽

𝐼𝑅1 =𝑉𝐴𝐵𝑅1

=26

= 𝟎,𝟑𝟑𝑨

𝐼𝑅2 =𝑉𝐴𝐵𝑅2

=23

= 𝟎,𝟔𝟔𝑨

𝐼𝑅3 = 𝟏𝑨 4.- Calcula: Resistència: RCD, RAB Intesitats: IR4, IR2 Voltatges:

VCD, VR2

𝑅𝐶𝐷 = 11𝑅4+ 1𝑅5

= 113+

16

= 𝟐Ω

𝑅𝐴𝐵 =1

1𝑅1

+ 1𝑅2

+ 1𝑅3

+ 1𝑅𝐶𝐷

=1

12 + 1

4 + 16 + 1

2= 𝟑,𝟒𝟑Ω

𝐼𝐴𝐵 =𝑉𝑅𝐴𝐵

=10

3,43= 𝟐,𝟗𝟐𝑨

𝑉𝐴𝐵 = 𝐼𝐴𝐵 · 𝑅𝐴𝐵 = 2,92 · 3,43 = 𝟏𝟎𝑽

𝐼𝑅2 =𝑉𝐴𝐵𝑅𝐴𝐵

=106

= 𝟏,𝟔𝑨

𝐼3,4,5 = 𝐼 − 𝐼𝑅2 = 2,92 − 1,6 = 𝟏,𝟐𝟑𝑨 𝑉𝐶𝐷 = 𝐼3,4,5 · 𝑅𝐶𝐷 = 1,23 · 2 = 𝟐,𝟒𝟔𝑽

𝑉𝑅2 = 𝐼𝑅2 · 𝑅2 = 1,6 · 4 = 𝟔,𝟒𝑽

𝐼𝑅4 =𝑉𝐶𝐷𝑅4

=2,46

3= 𝟎,𝟖𝟐𝑨

𝐼𝑅5 =𝑉𝐶𝐷𝑅5

=2,46

6= 𝟎,𝟒𝟏𝑨

Exercicis

1.- Calcula el valor de les següents resistències: a) Marró, verd, blau, plata 15.000.000Ω ±10% b) Verd, blau, vermell, or 5600Ω ±5% c) Violeta, groc, taronja, vermell 743Ω ±2% 2.- Digues els colors de les següents resistències: a) 150KΩ ±5% Marró, verd, groc, daurat b) 2200Ω ±10% Vermell, vermell, vermell, platejat c) 47Ω ±1% Groc, violeta, negre, marró

Exercicis per fer a classe

1.- Calcula: RT, I, VAB, IR2

𝑅𝐴𝐵 =1

1𝑅2

+ 1𝑅3

=1

120 + 1

20= 𝟏𝟎Ω

𝑅𝑇 = 𝑅1 + 𝑅𝐴𝐵 + 𝑅4 = 4 + 10 + 6 = 𝟐𝟎Ω

𝐼 =𝑉𝑅𝑇

=4020 = 𝟐𝑨

𝑉𝐴𝐵 = 𝐼𝐴𝐵 · 𝑅𝐴𝐵 = 2 · 10 = 𝟐𝟎𝑽

𝐼𝑅2 =𝑉𝐴𝐵𝑅2

=2020 = 𝟏𝑨

2.- Digues el valors d’aquestes resistències:

a)Vermell, vermell, groc, daurat 220.000Ω ±5% b)Marró, negre, verd, vermell 1.000.000Ω ±2% c)Verd, blau, vermell, marró 5.600Ω ±1% d)Gris, violeta, taronja, plata 87.000Ω ±10% 3.- Digues els colors que equivalen a aquests valors:

a)47Ω ±5% Groc, violeta, negre, daurat b)910Ω ±10% Blanc, marró, marró, platejat c)8200Ω ±1% Gris, vermell, vermell, marró d)330000Ω ±2% Taronja, taronja, groc, vermell 6.- Calcula la resistència que caldrà col·locar en sèrie amb un díode LED si la pila que alimenta el circuit té una tensió de 9V.

𝑅𝑙𝑖𝑚 =𝑉𝐵𝑎𝑡 − 𝑉𝐿𝐸𝐷

𝐼𝐿𝐸𝐷=

9 − 20,02 =

70,02 = 𝟏𝟐𝟓Ω

23.- Volem connectar una pila de 4,5V a un díode LED, i la tensió de treball del LED és de 2V. Quin ha de ser el valor de la resistència introduïda al circuit perquè el circuit no ultrapassi el 20mA?

𝑅𝑙𝑖𝑚 =𝑉𝐵𝑎𝑡 − 𝑉𝐿𝐸𝐷

𝐼𝐿𝐸𝐷=

4,5 − 20,02 =

2,50,02 = 𝟑𝟓𝟎Ω

24.- Indica si les làmpades s'encenen o no, i digues per què.

a)No, no estan ben polaritzats el díodes. b)Sí, estan ben polaritzats els díodes. c)Sí, estan ben polaritzats els díodes. d) Sí, estan ben polaritzats els díodes. e)Sí, estan ben polaritzats els díodes. f)No, no estan ben polaritzats el díodes. g)Sí, estan ben polaritzats els díodes. h)Sí, estan ben polaritzats els díodes.

8.- Busca a Internet les característiques dels següents transistors comercials i identifica'n la disposició dels terminals: BC109 i TIP121.

BC109 NPN NPN

TIP121

IC= 50mA IC= 5A VCEO=20V VCEO= 80V

1. Emissor 1. Base 2. Base 2. Col·lector 3. Col·lector 3. Emissor

9.- Què vol dir que els transistor està treballant a la zona de commutació? Això vol dir que deixa no passar el corrent, fa la mateixa funció que un interruptor.

12.- Per quines altres aplicacions es podrien utilitzar aquests circuits? Per pujar i baixar una persiana, perquè soni una alarma quan surt el Sol. 13.- Indica altres mecanismes que es podrien accionar amb una resistència LDR. El sensor per obrir la porta quan algú entra quan s’està tancan. 16.- Un cop quan s’han activat els circuits anteriors, quan deixarà de sonar el timbre?

Circuit A: en aquest circuit pararà de sonar el timbre quan hi hagi poca temperatura. Circuit B:

en aquest circuit pararà de sonar el timbre quan no hi hagi aigua que toqui al sensor.

17.- Dibuixa l’esquema d’un circuit per controlar l’ompliment d’un dipòsit amb una bomba d’aigua. 33.- Reflexiona: quins components dels quals has estudiat podríem fer servir per fabricar un termòstat que engegui la calefacció quan la temperatura estigui per sota dels 15oC? Una resistència variable de temperatura NTC. 34.- Quina resistència té el potenciòmetre de la figura si la intensitat que circula pel circuit és de 0,5A?

𝐼 =𝑉𝑅𝑇

0,5 = 4,5𝑋

𝑋 = 4,50,5

= 𝟗Ω

35.- Dissenya un circuit que permeti posar en marxa un motor quan la temperatura sigui inferior a 30 oC. 36.- Identifica els components del següent circuit.

1 pila 1 potenciòmetre 4 condensadors 1 resistència 3 díodes LED

37.- Observa el circuit i respon: a) Quins elements té el circuit? Identifica'n els símbols. Una pila, una bombeta, un potenciòmetre, una resistència d'1K Ω, una resistència variable de temperatura NTC i un transistor.

b) A temperatura ambient, la resistència de la NTC és molt alta. Farà llum la bombeta, aleshores? La bombeta no s'encendrà.

c) Que succeeix quan la temperatura puja? Com variarà la resistència de la NTC? La bombeta s'encendrà. La resistència de la NTC baixarà.

d) El potenciòmetre ens permet alterar la temperatura a la qual s'encén la bombeta. Si ajustem el potenciòmetre amb una resistència molt alta, com haurà de variar la temperatura perquè la bombeta s'encengui? Perquè s'encengui la bombeta haurà de pujar molt la temperatura.

e) I si ajustem el potenciòmetre amb una resistència molt baixa? Si el potenciòmetre està amb una resistència molt baixa, la bombeta s'encendrà amb una temperatura més baixa.

f) Quina funció té al circuit la resistència d'1KΩ? La resistència d'1KΩ està per protegir el transistor i per controlar el corrent que arriba a la base del transistor.