2N ESO UNITAT 4 LLEI OHM, POTÈNCIA...

TECNOLOGIA. 2N ESO. CURS 20-21

UNITAT 4 LLEI D'OHM, POTÈNCIA I ENERGIA ELÈCTRICA

PROFE: MAR MORILLAS

ÍNDICE

1. RECORDEM LES MAGNITUDS ELÈCTRIQUES

2. LA LLEI D'OHM

3. QÜESTIONARI DE LA LLEI D'OHM

4. PROBLEMES LLEI D'OHM

5. POTÈNCIA ELÈCTRICA

6. ENERGIA ELÈCTRICA

7. PROBLEMES FINALS

RECORDEM LES MAGNITUDS ELÈCTRIQUES

1. RECORDEM LES MAGNITUDS ELÈCTRIQUES

LA LLEI D'OHM

2. LA LLEI D'OHM

Quan connectem un receptor a un generador, hi circula un corrent elèctric que travessa el receptor. Com podem calcular quina serà la intensitat del corrent elèctric qua hi circula sense haver de fer servir instruments de mesura? A continuació ho veurem com es pot fer utilitzant la llei d'Ohm.

2. LA LLEI D'OHM

ABANS DE VEURE EN QUÈ CONSISTEIX LA LLEI D'OHM ANEM A FER DOS EXPERIMENTS SIMULATS QUE ENS AJUDARAN A ENTENDRE MILLOR LA TEORIA.

Pots accedir al portal de la simulació amb l'enllaç següent:

https://phet.colorado.edu/sims/html/circuit-construction-kit-dc/latest/circuit-construction-kit-dc_ca.html

2. LA LLEI D'OHM

EXPERIMENT 1. QUÈ PASSA SI AUGMENTA LA TENSIÓ?Pasos a seguir: a) Obre el laboratori de simulació a l'enllaç: b) Fes el circuit format per una pila de 4,5V i una resistència de 10 ohms. Insereix un amperímetre per saber la intensitat que hi passa pel circuit. T'ha de quedar així:

https://phet.colorado.edu/sims/html/circuit-construction-kit-dc/latest/circuit-construction-kit-dc_ca.html

2. LA LLEI D'OHM

EXPERIMENT 1. QUÈ PASSA SI AUGMENTA LA TENSIÓ?c) Deixant el valor de la resistència sense modificar, canvia el valor del voltatge (tensió) que apliquem al circuit. Posa-li 0V, 4,5V, 18V, ect i observa què passa i escriu les teves conclusions a continuació i omple la taula de valors:OBSERVACIONS DE L'ALUMNE:0V:4,5V:18V: 120V: TAULA DE VALORS (posa més valors intermitjos si ho creus convenient, entre 4,5V i 18V):

2. LA LLEI D'OHM

EXPERIMENT 1. QUÈ PASSA SI AUGMENTA LA TENSIÓ?

a)Observa el rang de valors a representar.b) Escriu l'escala vertical i horitzontal c) Ubica els punts i dibuixa la gràfica.

Conclusió: Si augmenta la tensió, com varia la intensitat del corrent? Augmenta o disminueix?

10

2. LA LLEI D'OHM

EXPERIMENT 2. QUÈ PASSA SI AUGMENTA LA RESISTÈNCIA?Pasos a seguir: a) Obre el laboratori de simulació a l'enllaç: b) Fes el circuit format per una pila de 4,5V i una resistència de 10 ohms. Insereix un amperímetre per saber la intensitat que hi passa pel circuit. T'ha de quedar així:

https://phet.colorado.edu/sims/html/circuit-construction-kit-dc/latest/circuit-construction-kit-dc_ca.html

11

2. LA LLEI D'OHM

EXPERIMENT 2. QUÈ PASSA SI AUGMENTA LA RESISTÈNCIA?c) Deixant el valor del voltatge de la pila sense modificar, canvia el valor de la resistència. Posa-li 120 ohms, 20 ohms, 10 ohm, 5 ohms i 0 ohm i observa què passa i escriu les teves conclusions a continuació:OBSERVACIONS DE L'ALUMNE:120 ohms: 20 ohms:10 ohms: 5 ohms: 0 ohms:

12

EXPERIMENT 2. QUÈ PASSA SI AUGMENTA LA RESISTÈNCIA?

2. LA LLEI D'OHM

TAULA DE VALORS (posa més valors intermitjos entre 0 ohms i 10 ohms si ho creus convenient):

Conclusió: Si augmenta la resistència, com varia la intensitat del corrent? Augmenta o disminueix?

13

2. LA LLEI D'OHM

EXPERIMENT 2. QUÈ PASSA SI AUGMENTA LA RESISTÈNCIA?IMPORTANT!! Amb 0 ohm de resistència apareix la següent imatge:

Si el circuit no té resistència o és extremadament baixa, es produeix el que s'anomena com a CURTCIRCUIT. En un CURTCIRCUIT la quantitat d'electrons que hi circulen és tan extremadament gran que pot arribar a cremar el circuit i si el generador és una pila o bateria, pot descarregar-se en molt poc temps.

14

2. LA LLEI D'OHM

Experiments similars a aquests que heu fet amb la simulació els va portar a terme al S.XlX el físic i matemàtic alemany Georg Simon Ohm.Va descobrir:- Quan augmenta la tensió d'un circuit, hi circula més corrent elèctric. - Quan augmenta la resistència d'un circuit, hi circula menys corrent elèctric.

llei d'ohm: la intensitat del corrent elèctric que circula per un circuit tancat és directament proporcional a la tensió que se li aplica i inversament proporcional a la seva resistència elèctrica

15

2. LA LLEI D'OHM

llei d'ohm: la intensitat del corrent elèctric que circula per un circuit tancat és directament proporcional a la tensió que se li aplica i inversament proporcional a la seva resistència elèctrica

Matemàticament la llei d'ohm s'expressa així:

recordem com s'expressa i les unitats de mesura de cada magnitud:

16

2. LA LLEI D'OHM

La llei d'Ohm relaciona la intensitat, la tensió i la resistència d'un circuit. No només serveix per calcular la intensitat del corrent elèctric, si coneixem dos dels tres paràmetres podem trobar fàcilment l'altre, només cal aïllar l'equació:

17

2. LA LLEI D'OHM

18

QÜESTIONARI DE LA LLEI D'OHM

19

3. QÜESTIONARI DE LA LLEI D'OHM

20

·1. Què diu la llei d'Ohm?

·2. Si s'augmenta la tensió que s'aplica a un circuit, què li passarà a la intesitat del corrent elèctric que hi circula? I si es disminueix la tensió?

·3. Si es redueix la resistència d'un circuit, què li passarà a la intensitat del corrent elèctric que hi circula? I si s'augmenta la resistència?

21

3. QÜESTIONARI DE LA LLEI D'OHM

·4. Què passa si un circuit no té resistència? I si té resistència infinita?

·5. Quina és l'expressió matemàtica de la llei d'Ohm?

·6. En l'equació de la Llei d'Ohm s'utilitzen tres magnituds físiques: intensitat de corrent, tensió i resistència. Quines unitats del SISTEMA INTERNACIONAL utilitzem per mesuar-les?

PROBLEMES LLEI D'OHM

22

23

4. PROBLEMES LLEI D'OHM

P1. El circuit del dibuix té una resistència de 100 ohm. La pila que l'alimenta té una tensió de 4,5 volt. Quin és el valor de la intensitat del corrent elèctric que hi circula? Utilitza la calculadora de més avall per fer els càlculs. El triangle de la llei d'Ohm et pot ajudar a recordar les equacions necessàries.

4. PROBLEMES LLEI D'OHM

24

P2. El circuit del dibuix té una resistència de 10 i una pila de 12V. Quina serà la intensitat elèctrica (I) que el travessarà?

25

4. PROBLEMES LLEI D'OHM

P3. La resistència del circuit de més avall és de 1000 ohm. La intensitat del corrent elèctric que el travessa és 2 ampères. Quina és la tensió del generador?

26

4. PROBLEMES LLEI D'OHM

P4. El circuit de l'esquema té un generador de 24V de tensió i hi circula una intensitat d'1,5A. Quina resistència té?

27

4. PROBLEMES LLEI D'OHM

P5. El circuit del dibuix té una pila de petaca de 4,5volt i una resistència de les utilitzades en electrònica de 40 ohm. Calcula la intensitat del corrent elèctric que circula pels cables.

28

4. PROBLEMES LLEI D'OHM

P6. La resistència del circuit anterior (40 ohm) s'ha connectat a un petit panell de cèl·lules solars que proporciona 2 volt de tensió. Quina serà la intensitat del corrent elèctric que travessarà la resistència?

29

4. PROBLEMES LLEI D'OHM

P7. El circuit del dibuix té dues piles cilíndriques connectades en sèrie, que proporcionen una tensió de 3V i una resistència de 40. Calcula la intensitat del corrent elèctric que indicarà l'amperímetre.

30

4. PROBLEMES LLEI D'OHM

P8. El circuit del dibuix té dues piles cilíndriques connectades en paral·lel, que proporcionen una tensió de 1,5V i una resistència de 40 ohm. Quina serà la lectura de l'amperímetre?

31

4. PROBLEMES LLEI D'OHM

P9. L'amperímetre del circuit indica una intensitat de 0,01A. Calcula el valor de la resistència.

32

4. PROBLEMES LLEI D'OHM

P10. L'amperímetre del circuit indica una intensitat de 0,05A. Calcula el valor de la tensió del generador.

POTÈNCIA ELÈCTRICA

33

5. POTÈNCIA ELÈCTRICA

La potència elèctrica és la capacitat que té un receptor per transformar energia en un temps determinat. La seva unitat es mesura en watt (W), encara que moltes vegades s'utilitza el quilowatt (kW) que equival a 1000W.

La potència elèctrica que pot transformar un receptor elèctric es pot calcular amb la següent formula:

P= potència en Watt (W)V= voltatge en volts (V) I= intensitat en ampères(A)

34

5. POTÈNCIA ELÈCTRICA

Exemple: Al següent circuit, si l'amperímetre indica 0,5A i el voltímetre 4,5V, determina els valors de la potència i de la resistència de la làmpada.

Dades: I=0,5A V=4,5V Calculem la potència: P=(4,5V)x(0,5A)=2,25W

Aplicant la llei d'Ohm sabem que :

R= (4,5V)^2 / 2,25W=9

35

5. POTÈNCIA ELÈCTRICA

Problema 1. Determina la resistència d'una bombeta de 100W de potència si la connectem a una tensió de 220V.

Problema 2. Si tenim una potència de 600 W, i una intensitat de 3,4 A, a quina tensió ho connectarem?

36

5. POTÈNCIA ELÈCTRICA

Problema 3. EXEMPLE 3 : Calcula la intensitat que circula per una bombeta de 380 V i 150 W de potència. Calcula també la seva resistència.

37

ENERGIA ELÈCTRICA

38

6. ENERGIA ELÈCTRICA

No és el mateix que la bombeta de l'exemple anterior il·lumini uns quants segons a que ho faci durant hores. És evident que com més temps estigui connectada, més diners hem de pagar a l'empresa que ens subministra l'energia elèctrica.

Definim l'energia elèctrica com el producte de la potència d'un aparell pel temps que està en funcionament. Això s'expressa amb la fòrmula següent:

Unitat de mesura: Wh (normalment kWh, 1 kWh són 1000 Wh).Exemple resolt: Calcula l'energia consumida a la làmpada que té una potència de 2,25W si fa llum durant dues hores.

Ho expressem en kWh:

39

PROBLEMES FINALS

40

7. PROBLEMES FINALS

Exemple resolt:

1. Calcula la potència elèctrica d'una bombeta connectada a 220V, per la que passa una intensitat de 3 ampères. Calcula l'energia elèctrica consumida per la bombeta si està encesa 15 hores.

Dades:

• V=220V
• I=3A
• t=15h

Ens demanen:

• P=?
• E=?

Expressions matemàtiques Unitats: (W)= (V)x(A) Unitats: (kWh)= (kW)x(h)

• Calculem la potència elèctrica de la bombeta:

--> P= 220V x 3A=660W --> 0,66 kW. Resposta: la potència elèctrica de la bombeta és de 0,66kW

• Calculem l'energia consumida en 15h:

41

--> E= 0,66kWx15h= 9,9kWh. Resposta: L'energia consumida en 15h és de 9,9 kWh

7. PROBLEMES FINALS

2. Una torradora de pa està connectada a la tensió de 220V i té una resistència elèctrica de 90 ohms. Determina:a) La potència elèctrica de la torradora. b) L'energia elèctrica consumida si està en funcionament durant 1 minut.

Dades:

Ens demanen:

Expressions matemàtiques amb unitats

• Calculs i respostes:

42

7. PROBLEMES FINALS

3. Calcula la potencia eléctrica d'una bombeta alimentada amb un voltaje de 220volts i per on passa una intensidad de corrent de 3 ampères. Calcula l'energía eléctrica consumida per la bombeta si ha estat encesa durant 4 hores.

Dades:

Ens demanen:

Expressions matemàtiques amb unitats

• Calculs i respostes:

43

7. PROBLEMES FINALS

4. Calcula la potència elèctrica d'una bombeta alimentada amb un voltatge de 220voltios y que te una resistència elèctrica de 15 ohms. Calcula l'eneria elèctrica consumida per la bombeta si ha estat encesa durant 8 hores.

Dades:

Ens demanen:

Expressions matemàtiques amb unitats

• Calculs i respostes:

44

7. PROBLEMES FINALS

5. Calcula la potencia eléctrica de un motor por el que pasa un intensidad de 4 A y que tiene una resistencia de 100 ohmios. Calcula la energía eléctrica consumida por el motor si ha estado funcionando durante media hora.

Dades:

Ens demanen:

Expressions matemàtiques amb unitats

• Calculs i respostes:

45

7. PROBLEMES FINALS

6. Calcula la potencia elèctrica d'un motor elèctric pel que passa una intensidad de corrent de 2 A i que te una resistència de 175 ohms. Calcula l'energía elèctrica consumida pel motor si ha estat funcionant durante 10 minutos.

Dades:

Ens demanen:

Expressions matemàtiques amb unitats

• Calculs i respostes:

46

GRÀCIES!!

47