Diapositives de la UD01 'Electrònica' de la matèria 'Tecnologia' de 4t d'ESO. Llibre Santillana.

1. UD 1. Electrònica
Objectius didàctics de la unitat
Abans de començar...
Continguts
Repàs de continguts
Components dels circuits electrònics
Resistències
Fixes
Variables (potenciòmetres, NTC / PTC i LDR)
Condensadors
mmarin77@xtec.cat

2. UD 1. Electrònica
Continguts (II)
Semiconductors
Díodes: PN / NP, LED
Transistors
Parts i funció
Simuladors de circuits
Aplicacions pràctiques

3. UD 1. Abans de començar
Què sabem de...
Conceptes bàsics d'electricitat?
V, I i R
Llei d'Ohm
Metàfora hidràulica?
Funció de certs components?
Resistències, condensadors, LEDs?

4. UD 1. Repàs de continguts
Magnituds elèctriques básiques
Voltatge:
Energia per unitat de càrrega. Mesurat en Volts (V)
Fa que les càrregues circulin per un circuit
Es mesura amb polímetre en paral·lel
Intensitat
Quantitat de càrrega que circula en un segon. Mesurat en
Amperes (A)
Mesura: polímetre en sèrie

5. UD 1. Repàs de continguts
Resistència
Oposició al pas de corrent. Mesurat en Ohms (Ω)
Mesurem amb polímetre: assegurant que no tenen voltatge
Llei d'Ohm
Relaciona els tres conceptes fonamentals: V=I·R
Potència
Respon a la fórmula: P=V·I
Es mesura en Watts (Volt·Ampere)
4rt ESO 09/09/2010

6. UD 1. Repàs de continguts
Connexió de components elèctrics
En sèrie
La intensitat és comú a tots els components
Voltatge: suma de les caigudes individuals V = V1+V2+...+Vn
Resistència equivalent: R = R1+R2+...+Rn
En paral·lel
La intensitat es divideix entre les branques I = I1+I2+...+In
El voltatge és igual a cada branca
La resistència equivalent és la suma dels inversos
1/R = 1/R1+1/R2+...+1/Rn

7. UD 1. Repàs de continguts
Control de l'electricitat
Interruptors
Obren o tanquen el circuit
Es mantenen així fins que modifiquem la seva posició
Polsadors
Obren o tanquen el circuit
Es mantener així fins que els tornm a prémer
Finals de cursa
Polsadors activats mitjançant palanca empesa (NO / NT)
Conmutadors
Dirigeixen el corrent cap a un camí o un altre

8. UD 1. Repàs de continguts
Components circuit electrònics
Els relès
Basat en l'efecte electromagnètic
Provoca un moviment d'un component (per atracció)
Aquest component pot tancar o obrir un altre circuit
(interruptors)
Característiques
Tensió nominal de treball
Resistència
V de trball i I suportada pels interruptors

9. UD 1. Components dels circuits
Resistències
Fixes
Tenen un valor òhmic constant
Funcions als circuits electrònics
Limitar o regular la quantitat de corrent
Protegir certs components
Valor òhmic indicat per codi de colors
Variables
Potenciòmetres: Emprat per a provocar caigudes de tensió
Valor òhmic entre zero i valor màxim indicat al component
Girem eix o desplacem cursor. Ex: làmpades a casa
Connectem terminal “C” i un dels altres dos

10. UD 1. Components dels circuits
Resistències
Variables
Variables amb Temperatura: NTC i PTC
PTC: Si T↑ R ↑
NTC: Si T↑ R↓
Exemple: sensors de temperatura (seguretat)
Variables amb la llum: LDR
La seva resistència baixa si puja la intensitat de llum que reben
Exemple: il·luminació de carrers

11. UD 1. Components dels circuits
Condensadors
Permeten emmagatzemar càrrega
Dues plaques metàl·liques (amb terminals per a la cnnexió)
Un aïllant (o dielèctric) al mig
Característica: Capacitat: C = q/V (en Farads)
mF = 10-3F, μF=10-6F, nF=10-9F i pF=10-12F
Els més emprats: ceràmics i electrolítics
Tenen temps de càrrega i descàrrega característics
T = r · R · C (al SI)
Exemple: per a construir temporitzadors
Seguretat al taller: no tocar mai els terminals

12. UD 1. Semiconductors
Semiconductors
Elements de la columna IV: Si, Ge
Poden arribar a ser conductors si reben energia
Per a la millora de propietats: dopatge
Tipus P: Amb element amb defecte d'e- (Ga). Grup III
Tipus N: Amb element amb excés d'e- (As). Grup V
Unió de semiconductor n i p
Díode. A la interfase: barrera (salt d'electrons inicial)
Condueixen el corrent només en un sentit
Polarització directa: part P amb ànode (possitiu) i viceversa. Condueix
Cas contrari: polarització inversa (no condueix)

13. UD 1. Semiconductors
Díode LED
Díode emissor de llum
Igual comportament d'un díode
Polarització directa (condueix) i inversa (no condueix)
Necessita un voltatge més alt: uns 2V
Hi circulen uns 20 mA. Baixa potència: 0,04W
Molt emprat en electrodomèstics, per exemple

14. UD 1. Semiconductors
Transistors
Tres capes de semiconductor: pnp o npn
Tres terminals: base, col·lector i emissor
Emissor: corrent que surt
Col·lector: corrent d'entrada
Base: corrent d'entrada, exerceix de control
Conceptualment: amb petit corrent a la base gestionem corrents més
altes: de col·lector a emissor
Poden funcionar com a interruptors o amplificadors

15. UD 1. Semiconductors
El transistor com a interruptor
Interruptor obert: zona de tall
IB=0. No circula corrent per la base
No circula corrent del col·lector a l'emissor
Sempre hi posem: resistències
Limitació del pas de corrent per la base i col·lector
Interruptor tancat: zona activa
Si IB puja permet que passi corrent entre col·lector i emissor
IC = β · IB S'anomena a β guany de corrent. De l'ordre de 100
Zona de saturació: Quan pugem molt IB ja no incrementem la
intensitat del col·lector

16. UD 1. Semiconductors
El transistor com a amplificador
Amb un exemple: detector d'humitat
L'aigua: mala conductora de l'electricitat
Si amplifiquem aquest senyal és més fàcilment detectable
L'objectiu és encendre una bombeta (per exemple)
El dèbil corrent que l'aigua pot conduir: a la base (zona activa)
Això permet que passi corrent de col·lector a emissor
Aquesta intensitat ja pot activar una bombeta
En cas de no haver-hi aigua: IB=0 --> zona de tall

17. UD 1. Simuladors de circuits
Aplicacions informàtiques que permeten comprovar
circuits
Avantatges
Rapidesa en el disseny
Evitem malmetre material
Possibilitat d'incloure gràfics
Farem servir Crocodile Clips
Tot seguit farem una ullada a la seva pantalla

18. UD 1. Simuladors de circuits
Exemple amb Transistor i resistència variable

19. UD 1. Aplicacions pràctiques
Construcció de temporitzadors simples
Amb condensador i resistència
Llums de cotxe
Elements bàsics de control
Ex: comparador de T per engegar ventilador
Potenciòmetre i resistència variable amb T
Concepte de Set Point
Simulació com a pas previ al Disseny real
Estalvi de costos i temps