Generadors de corrent altern. Generadors de corrent continu.


Els generadors són màquines que, a partir d'un gir, són capaces de generar un corrent elèctric I. Quan un circuït metàl·lic (un conductor) gira dins d'un camp magnètic (és a dir, a prop d'un iman) al seu interior els electrons es comencen a moure i es genera un corrent elèctric. Passa el mateix si el que gira és l'iman i el que està quiet és el conductor.

Els generadors, segons com estiguin dissenyats poden generar un corrent altern o un corrent continu. 
De primeres observarem els generadors de corrent altern.

La imatge de sota representa un generador de corrent altern:



A sota, el mateix generador uns instants després quan ha girat una mica. ¿Quina diferència hi veus respecte la imatge de dalt?



En color verd, tens la direcció de la intensitat de corrent elèctric I que es genera a causa del moviment giratori de l'aspa. Al tram A quan l'aspa gira en el sentit que marca el dibuix, es genera un corrent que va en el sentit que indica la fletxa verda. Fixa't que en el primer dibuix, quan l'aspa gira, el tram A es mou des del pol S cap al pol N, això fa que la fletxa verda de la I vagi cap a dins de la pantalla de l'ordinador. En canvi, en el segon dibuix, quan l'aspa gira, el tram A es mou des del pol N cap al pol S (a l'inrevés que abans), i això fa que la fletxa verda de la I vagi cap a nosaltres (ens apunti a nosaltres).

A totes dues imatges, la fletxa de color verd representa la intensitat que es genera en cada tram a causa del moviment de les aspes que giren i del camp magnètic de l'iman. Les aspes que giren, que estan en color vermell, freguen per la part interior dels anells metàl·lics, que estan en color negre, per aquesta raó la intensitat de corrent que es genera a les aspes passa al cable negre que està connectat a les anelles.


Ara veurem un generador de corrent continu:



 Aquest generadors, en comptes de tenir dues anelles, en té una de sola que està partida i que està soldada a les aspes que giren. En el cas d'abans, dels generadors de corrent altern, les dues anelles estaven soldades als cables negres i no giraven. Aquí, en els generadors de corrent continu, l'única anella que hi ha està partida, i cadascuna de les dues semicircunferències està soldada a cadascun dels dos extrems de les aspes, de manera que quan les aspes giren, cada semicercle frega amb els cables que estan en blau, i els transmeten la intensitat de corrent I, que és la fletxa verda.
Al dibuix següent, pots veure el mateix generador un instat després quan el gir està una mica més avançat:




Quines diferències veus entre els dos dibuixos superiors?
Fixa't que en els cables blaus el sentit de la intensitat de corrent (la direcció de les fletxes verdes) no canvia d'un dibuix a l'altre com passava abans amb els generadors de corrent altern. Intenta pensar per què. Com a pista et diré que té a veure amb la qüestió del semicercle (abans, en els generadors de corrent altern hem vist que en comptes d'un semmicercle hi havia dues anelles)


Activitat:
Intenta explicar de quina manera el fet que als generadors de corrent continu hi hagi una mena d'anella partida en forma de semicercle provoca que el corrent resultant sigui continu. Pots fer servir esquemes, lletres, fletxes... per elaborar la teva explicació.

És recomanable mirar aquest video de YouTube:

https://www.youtube.com/watch?v=ATFqX2Cl3-w
.
.

Corrent altern (II) Valor màxim. Valor eficaç. Període. Freqüència.

L'altre dia vam aprendre què és el corrent altern. Vam veure que una tensió alterna produeix una intensitat de corrent alterna. La tensió és la diferència entre el potencial d'un dels forats de l'endoll i l'altre forat. El valor de la tensió alterna va canviant cada milisegon, i la manera com canvia ens la mostra la gràfica de més amunt. L'altre dia vam aprendre, també, a interpretar aquesta gràfica.

Ara introduirem quatre valors nous que s'extrauen de la tensió alterna: el valor màxim de la tensió, el valor eficaç de la tensió, la freqüencia i el període.

Valor màxim de la tensió alterna: és el valor més elevat que agafa la tensió alterna; s'expressa en V (volts)

Valor eficaç de la tensió alterna: si connectem la tensió alterna a una resistència, aquesta resistència s'escalfarà a causa de la íntensitat alterna que circularà a través d'ella. Ara bé, si enlloc de connectar aquesta resistència a la tensió alterna, trobéssim una altra tensió, que fos contínua (és a dir que no variés cada milisegon com fa l'alterna), i que provoqués la mateixa escalfor que provoca la tensió alterna, el valor d'aquesta tensió continua seria el que anomenem valor eficaç.
Dit d'una altra manera més visual: com que la tensió alterna va canviant cada milisegon de manera que la seva gràfica sembla una muntanya russa, els seus efectes calorífics són els mateixos que produiria una tensió continua (que no aniria canviant i que sempre valdria el mateix) que tindria de valor el valor eficaç.   El valor eficaç s'expressa en volts.

La següent equació serveix per a calcular el Valor eficaç:


Període: és l'interval de temps que va des de l'instant en què la tensió alterna val un valor concret (el que tu decideixis) fins que torna a valer el mateix valor concret i en el mateix sentit de creixement.
Dit d'una altra manera més visual: és el temps que triga la gràfica de la tensió alterna a realitzar una oscil·lació complerta.

Oscil·lació complerta: és el dibuix de la gràfica de la tensió alterna que si el vas repetint, i posant les repeticions una al costat de l'altre, obtens la gràfica sencera.
Dit d'una altra manera: seria el procés, o el dibuix de la gràfica, que va des que la tensió té un valor concret fins que la tensió torna a valer aquest mateix valor concret i en el mateix sentit de creixement.

Freqüència: és el nombre d'oscil·lacions complertes que es produeixen en un segon. Es mesura en Hertz.   1 Hertz voldria dir que es produeix 1 oscil·lació complerta en 1 segon. 2 Hertz voldrien dir que es produeixen dues oscil·lacions complertes en 1 segon.

Les següents eqüacions relacionen la freqüència amb el període i van molt bé per a resoldre exercicis:

T = 1/f

f = 1/T

On "T" és el període (en segons)
i "f" és la freqüència (en Hertz)


EXERCICI: Calcula el valor màxim, el valor eficaç, el període i la freqüència de la gràfica que tens al capdamunt d'aquest escrit.  Expressa per escrit el per què creus que els resultats són aquests i tots els càlculs que hagis fet.

Fase 2 de la preparació de l'examen de la unitat 2.

De tot el que hem treballat a la unitat 2, les possibles preguntes que podrien caure a l'examen podrien ser:

1.-Què és un voltímetre?
2.-Què és un amperímetre?
3.-Mira el següent circuit. Dibuixa com connectaries el voltímetre al següent circuït per tal de mesurar la diferència de potencial entre els extrems de la resistència.


4.- Mira el següent circuit. Dibuixa com connectaries l'amperímetre al següent circuït per tal de mesurar la intensitat de corrent que circula pel cable. Si cal el pots tornar a dibuixar sencer.

 5.- Tens dos cables amb les puntes pelades. Com ho faries per connectar-los entre sí de manera correcta i segura? Explica quins elements faries servir i com ho faries.
6.- Escriu dos o tres exemples de cadascun dels següents grups d'elements d'un circuït.

RECEPTORS:
GENERADORS:
ELEMENTS DE CONTROL:
ELEMENTS DE PROTECCIÓ:
CONDUCTORS:

7.- Què fan els receptors?
8.- Què fan els generadors?
9.- Per què serveixen els controladors?
10.- Per què serveixen els elements de protecció?
11.- Per què serveixen els conductors en un circuït?
12.- Explica què fa un interruptor diferencial.
13.- Explica què fa un interruptor magnetotèrmic.
14.- Explica com és i què fa un fusible.
15.- Explica quan succeeix un curtcircuït i què pot provocar.
16.- Si volguessis connectar el següent circuit:



¿Com connectaries els cables dels elements del circuït a la regleta de connexions següent?

17.- Si volguessis connectar el següent circuit:

¿Com connectaries els cables dels elements del circuït a la regleta de connexions següent?

 18.- Explica com funciona i per què serveix un commutador. Pots fer dibuixos per ajudar les teves explicacions.

19.-Explica de quina manera la connexió a terra ens ajudar a evitar que ens electrocutem. Pots fer algun esquema o dibuix per ajudar les teves explicacions.

20.- Escriu 9 consells que donaries a algú per tal que no tingués accidents elèctrics.

21.- T'acabes de dutxar i encara tens el cos mullat; tot just estas sortint de la mampara. Et disposes a engegar l'equip de música per a posar un DVD. Què has de fer primer?

Corrent altern. (I)


Fins ara el corrent elèctric que hem estudiat ha estat el corrent continu. La Intensitat de corrent continu ha circulat al llarg d'un circuït sempre en el mateix sentit perquè un generador ens ha proporcionat una diferència de potencial constant. És a dir, en el següent circuït...

 ...el pol positiu de la pila (Càtode) té sempre més potencial elèctric que el pol negatiu de la pila (Ànode). La diferència (o resta) del pol positiu menys el pol negatiu ens dóna sempre el mateix valor (en aquest cas 1,5 V). És per això que la intensitat de corrent elèctrica positiva I sempre va en el mateix sentit. Et veus capaç de predir quin sentit tindrà la I?

No passa el mateix si ens fixem en un endoll dels molts que tenim a casa:





 Si en un instant determinat, mirem quin potencial té cadascun dels forats de l'endoll (el forat L i el forat R) i fem la resta següent:

Potencial del forat L – Potencial del forat R

obtindrem un resultat concret en volts.

Si fóssim molt ràpids mesurant i restant i, tot seguit, al cap de 1 milisegon d'haver fet la primera mesura, tornéssim a mesurar el valor del potencial de cadascun dels forats i tornéssim a fer la resta, el resultat de la resta ja no ens donaria el mateix que abans, ja hauria canviat.
I si ho tornéssim a fer al cap d'un altre milisegon, el resultat de la resta hauria tornat a canviar.

Si anéssim fent aquest càlcul cada milisegon, i després anéssim dibuixant en una gràfica tots els resultats trobats de la resta dels potencials dels dos forats, i, després, uníssim tots els punts marcats, ens sortiria la línia blava següent:


La línia blava, que puja i baixa, surt d'unir tots els punts que hem trobat.
En aquesta gràfica, l'eix vertical representa els volts; i l'eix horitzontal, els milisegons.

T'explico, per exemple, com hem obtingut un dels punts de la línia blava, el punt C.
Per obtenir el punt C, hem triat un instant de temps concret: l'instant 8,2 milisegons. Després, hem calculat la resta (Potencial L- Potencial R) a l'instant 8,2 milisegons, i el resultat de la resta ens ha donat 226, 3 V. Tot seguit hem dibuixat a la gràfica el punt C, mesurant 8,2 a l'eix horitzontal, pujant verticalment fins a l'alçada en la qual l'eix vertical marca 226,3 V, i marcant un punt de color blau.

Hem fet el mateix a tots els milisegons, i hem marcat tots els punts que ens han sortit. Unint els punts hem obtingut la linia blava.
Com pots imaginar, hi ha màquines que realitzen de manera automàtica aquestes operacions i que dibuixen totes soles la gràfica.

Així, si observem la línia que ens ha sortit, veiem que fa com una mena de muntanyes russes. Puja i baixa.
  A l'instant 0 milisegons, el valor de la diferència de potencial entre els dos costats de l'endoll és de 0 V.
A l'instant 5 milisegons, el valor de la diferència de potencial entre els dos costats de l'endoll és de 325,4 V.
A l'instant 8,2 milisegons, el valor de la diferència de potencial entre els dos costats de l'endoll és de 226,3 V.
 A l'instant 10 milisegons, el valor de la diferència de potencial entre els dos costats de l'endoll és de 0 V.

I ara fixa't:

A l'instant 15 milisegons, el valor de la diferència de potencial entre els dos costats de l'endoll és de -325,4 V., és a dir ens surten valors negatius, aixó vol dir que, al principi, el potencial del forat L era més gran que el potencial del forat R, en canvi, ara, el potencial del forat L és més baix (té menys volts) que el potencial del forat R, i per aixó quan fem la resta:
(Potencial de forat L - Potencial del forat R) 
ens surt un valor negatiu. ¿Com deu afectar això al sentit de la intensitat de corrent?

Respon les següents qüestions a la llibreta: 

1.-Al punt B de la gràfica, que correspon a l'instant 5 milisegons, la situació del circuït seria aquesta:

Quant val, en aquest instant, la diferència de potencial que proporciona l'endoll?
Quin punt tindrà, en aquest instant, un potencial més gran, el M o el N?

2.-Mira la gràfica de més amunt i digues a partir de quin instant la intensitat de corrent I canviarà de sentit respecte al sentit que tenia a l'instant 0. Explica per què.

3.-Ara mira el següent instant del circuït:
A quin instant, o instants de temps pot correspondre? Mira la gràfica per esbrinar-ho. Dibuixa el sentit que tindrà la intensitat en aquest instant. Quin punt tindrà més potencial, el M o el N?

4.- Quantes vegades canviarà de sentit la intensitat de corrent I en un segon?
.
.

Preparació de l'examen de la unitat 2.


La preparació d'un examen consta de cinc fases:

1ª Escriure tot allò que s'ha de saber, partint dels apunts i de la documentació del  blog. (No es tracta d'escriure les possibles preguntes de l'examen, sinó de parar-se a pensar què se suposa que hem de saber en un possible examen)

2ª A partir del punt 1 (del que s'ha de saber) intentar redactar totes les possibles preguntes que si fóssim professors podríem posar en un examen (no vuit, ni deu... sinó totes les possibles, en totes les formes possibles)

3ª Respondre les preguntes de la fase 2ª

4ª Comprovar que les preguntes respostes a la 3ª fase estan respostes de manera correcta, i que les comprenem.

5ª Llegir, estudiar, i comprovar si som capaços de respondre (sense mirar la solució) les preguntes de la 3ª fase (corregides i compreses a la 4º fase). Insistir en l'estudi fins que siguem capaços tot el temps que calgui sense interrupcions.


Per tant, la primera fase, en la unitat 2 que hem acabat, seria això:

Saber què és un amperímetre

Saber què és un voltímetre

Saber com es posen l'amperímetre i el voltímetre al circuit per tal que facin bé les mesures.

Saber com es fa un empalmament de manera correcta i segura.

Saber quins són, com es diuen, què fan i a quin grup pertanyen, els diferents elements d'un circuit.

Saber explicar què és un curtcircuit i què pot provocar.

Saber com es connecten a les regletes els cables en un circuit de: una bombeta, un interruptor que la controla i una font de tensió.

Saber com es connecten a les regletes els cables en un circuit de: una bombeta, dos commutadors que la controlen (amb igual poder tots dos) i una font de tensió.

Saber què és, com es fa i quina utilitat té, la connexió a terra. Conèixer també els colors dels cables.

Saber explicar i comprendre les principals mesures de seguretat que s'han de tenir en compte quan manipulem elements i circuits elèctrics.
ranktrackr.net