Corrent continu

• ÍNDEX:
Índex.............................................................................................................................1
Objectius........................................................................................................................1
Fonament Teòric............................................................................................................1
Material.........................................................................................................................3
Procediment...................................................................................................................4
Resultats........................................................................................................................5
Qüestions.......................................................................................................................6
Conclusions...................................................................................................................7
2) OBJECTIUS:
− Introducció i utilització del galvanòmetre com a voltímetre i amperímetre.
− Introducció de les lleis de Kirchhoff i les seves aplicacions en l'anàlisi dels circuits elèctrics.
3) FONAMENT TEÒRIC:
1.− Corrent elèctric:
• Definició: pas de càrregues elèctriques (simbolitzades per Q), és a dir, electrons, a través d'un conductor,
que acostuma a ser un fil metàl·lic (de coure), que en teoria, ofereix una resistència zero(conductor ideal).
• Tipus de corrent elèctric:
b.1) estacionari (continu): la intensitat elèctrica és constant. És el cas de piles i bateries.
b.2) no estacionari (variable): la intensitat és funció del temps. Si en depèn periòdicament de forma sinusoïdal
en diem corrent altern. Un exemple és la llum elèctrica que tenim a casa.
2.− Magnituds fonamentals associades al corrent elèctric:
• Intensitat: (símbol: I, unitat: A (amper)) és la quantitat de càrrega que passa per un punt del conductor per
unitat de temps. I = Q/T
• Diferència de potencial (V, Va − Vb), potencial (V), força electromotriu o f.e.m. () o tensió: (unitat: V
(volts)) és la variació d'energia que experimenta una càrrega en passar d'un punt A a un altre B. Pot guanyar
(amb una pila), o en pot perdre.
• Resistència: (símbol: R, unitat: (ohms)) és la oposició o resistència que experimenta un electró (una
càrrega) en un cert punt d'un circuit. Són dispositius que moderen el valor de la intensitat i transformen
l'energia en calor. Aquesta energia es pot aprofitar, com és el cas de les assecadores, o les fregidores.
3.− Llei d'Ohm. Treball i potència:
1
• Llei d'Ohm: Entre dos punts d'un circuit circula una intensitat I i hi ha una resistència R
V = I·R
Aquesta és una llei experimental, és a dir, que no sempre és comprovada.
• Treball, o efecte Joule: ens quantifica l'energia dissipada en una resistència i es mesura en Joules (J).
W = I2·R·T o bé: W = I·V ·T
• Amb aquestes dues expressions, s'arriba a un altre que ens quantifica la potència (unitat: W (watt)):
P = I2·R
4.− Lemes o lleis de Kirchhoff:
• Primera llei o llei dels nusos:
Primer cal definir que és un nus: és un punt de la xarxa on coincideixen tres o més conductors.
En nus d'un circuit, la suma de les intensitats que entren per un extrem a de ser igual a la suma de les
intensitats que en surten per l'altre.
I1 = I2 + I3
o bé: Ii = 0
• Segona llei o llei de les malles:
Malla: és una part de la xarxa que obtenim partint d'un nus al qual retornem sense passar dos cops pel mateix
conductor, és a dir, una part tancada d'un circuit.
la suma de les variacions de potencials que experimenta una càrrega elèctrica en recórrer una malla és igual
a zero (conservació de l'energia)
o bé:
en una malla d'una xarxa, la suma de les forces electromotrius és igual a la suma dels productes intensitat
per resistència.
i = (Ii · Ri)
Les sumes s'han de fer aplicant un determinat conveni de signes. L'elecció és arbitrària. El que utilitzarem és
el següent: una fem serà positiva si en desplaçar−se des del pol positiu de la pila fins al negatiu seguint la
malla corresponent ho fa en sentit horari. Una intensitat serà positiva si recorre la malla en sentit antihorari.
4) MATERIAL:
− Multitéster;
− resistències de:
2
455 (Marró−Lila−Groc),
117 (Marró−Vermell−Marró),
67 (Negre−Gris−Blau),
56 (Negre−Blau−Verd),
27 (Negre−Lila−Vermell) i
10 (Negre−Negre−Marró);
− cables i pinces de connexió;
− pila o font d'alimentació.
5) PROCEDIMENT:
El procediment per realitzar aquesta pràctica és el següent:
Tindrem que muntar tres circuits, però primer mesurarem el valor de les resistències amb el multitéster, ja que
necessitem saber el valor de cadascuna.
* El primer circuit: R1
I1 I3
V1
6V V2 R2 V3 R3
I2
El valor de les resistències és: R1 i R3: 117, R2: 56. Amb el galvanòmetre mesurem les intensitats i els
voltatges indicats.
* El segon circuit: és el mateix que el primer però canviant la R2 amb una altra resistència de 455. Tornarem
a calcular les intensitats i els voltatges.
* El tercer circuit:
R1 R3
I1 V1 V3 I3
6V V2 R2 V4 R4
I2
El valor de les resistències per aquest circuit és R1: 10, R2: 67, R3: 117, R4: 27. Tornarem a mesurar les
intensitats i els voltatges amb el galvanòmetre (i amb les fórmules per la part teòrica).
3
6) RESULTATS:
• Primer circuit:
Pràctic Teòric
Resistència() V(V) I(mA) V(V) I(mA)
117 4,17 35,8 4,54 38,74
56 1,35 24,2 1,47 26,2
117 1,35 11,5 1,46 12,5
b) Segon circuit:
Pràctic Teòric
Resistència() V(V) I(mA) V(V) I(mA)
117 3,08 26,3 3,34 28,56
455 2,46 5,3 2,66 5,84
117 2,46 20,9 2,65 22,71
c) Tercer circuit :
Pràctic Teòric
Resistència() V(V) I(mA) V(V) I(mA )
10 0,94 92,8 1,07 107,7
67 4,33 63,8 4,92 73,48
117 3,51 29,9 3,99 34,18
27 0,81 29,9 0,92 34,18
Per calcular els resultats teòrics, hem aplicat les lleis de Kirchhoff amb el corresponent criteri de signes, amb
les quals obtenim un sistema de 3 equacions amb tres incògnites per cada xarxa elèctrica que ens relaciona les
resistències amb les intensitats. A partir d'aquestes, podem calcular els potencials aplicant la fórmula:
V = I·R
7) QÜESTIONS:
a) En el tercer circuit substituïu R4 per una pila de 6V. Calcula totes les intensitats i tensions. R1 R3
I1 V1 V3 I3
4
6V V2 R2 6V
I2
Teòric
Resistència() V(V) I(mA)
10 0,73 72,52
67 5,27 78,72
117 0,73 6,2
• Expliqueu què és un curtcircuit i un circuit obert. Què passaria si en el primer circuit substituíssim
R2 per un curtcircuit i per un circuit obert? Quina influència tindria sobre I3 i V3?
* Circuit obert: és un circuit al que se l'ha interromput la continuïtat del pas de corrent elèctric.
* Curtcircuit: fenomen provocat per la connexió voluntària o accidental de dos punts d'un circuit entre els
quals hi ha una diferència de potencial mitjançant un conductor d'una impedància molt petita. Impedància:
quocient entre la tensió i el corrent en un circuit de corrent altern.
*En tots dos casos, el resultat seria que aquesta malla seria un circuit que no conduiria cap tipus de càrrega
elèctrica, és a dir, es desfaria els nusos: seria un circuit sense cap nus i amb una única malla. Tot el potencial
circularia per on és la R3 i dependrà d'ella el valor de la intensitat i el del potencial (seran màximes). En
aplicar−li el circuit obert, està clar que no passarà cap càrrega, i en fer un curtcircuit, el que passarà és que es
cremarà la resistència per l'excés de voltatge.
c) Si hom considera les resistències ideals, aleshores la potència elèctrica dissipada en una resistència R
per la qual circula una intensitat I és P = I2R. Calculeu per al circuit tercer en quina resistència la
potència dissipada (és a dir, la calor dissipada per unitat de temps) és major.
Pràctic Teòric
Resistència() V(V) I(mA) P (w) V(V) I(mA ) P(w)
10 0,94 92,8 0,086 1,07 107,7 0,116
67 4,33 63,8 0'273 4,92 73,48 0,362
117 3,51 29,9 0'105 3,99 34,18 0,137
27 0,81 29,9 0'024 0,92 34,18 0,032
• CONCLUSIONS:
Primer de tot, dir que aquesta pràctica ens ha servit per tal de conèixer (o suposadament recordar)
coneixements sobre el funcionament de les càrregues elèctriques i del seu moviment, així com de construcció
de xarxes. Personalment, crec que per aprofitar al cent per cent aquesta pràctica, primer s'ha d'haver estudiat la
teoria a classe, però de totes formes, així també em pogut aprendre nova teoria de forma pràctica.
5
El resultats teòrics del pràctics tenen una diferència bastant clara (com acostuma a passar) deguda a que els
conductors i les resistències no són ideals, és a dir, que fan perdre energia amb el fregament als electrons, o dit
d'una altra manera, no tenim conductors perfectes, tots dels que disposem al laboratori ofereixen una petita
resistència.
6