Circuits elèctrics i electrònics: corrent continu i altern
Aquest bloc demana analitzar circuits de corrent continu i altern, calcular magnituds elèctriques i justificar la instrumentació de mesura adequada.
Corrent continu
- Llei d'Ohm. En sèrie: R_eq = ΣR i la mateixa intensitat. En paral·lel: 1/R_eq = Σ(1/R) i la mateixa tensió.
- Lleis de Kirchhoff: nodes (ΣI = 0) i malles (ΣV = 0). Divisor de tensió: V_R = V·R/(R1+R2).
- Potència: P = V·I = I²R = V²/R; tota es dissipa en forma de calor per efecte Joule.
Corrent altern
- Valor eficaç V_ef = V_max/√2; pulsació ω = 2πf; reactàncies X_L = ωL i X_C = 1/(ωC).
- Impedància Z = √(R² + (X_L − X_C)²); factor de potència cos φ = R/Z.
- Potències: P = V·I·cos φ (W), Q = V·I·sin φ (var) i S = V·I (VA). La correcció del factor de potència es fa amb condensadors en paral·lel.
- Transformador ideal: V2/V1 = N2/N1 i I2/I1 = N1/N2; la potència es conserva.
Components i mesura
- Díode de silici: conducció directa amb uns 0,7 V; rectificador de mitja ona i pont de díodes.
- Transistor com a interruptor: tall (no condueix) i saturació (condueix); l'amplificador operacional treballa amb realimentació.
- Voltímetre en paral·lel (impedància alta) i amperímetre en sèrie (impedància baixa); oscil·loscopi per a formes d'ona.
Exemple resolt
R = 30 Ω en sèrie amb L = 0,1 H, alimentats a 230 V i 50 Hz.
- X_L = 2π·50·0,1 = 31,4 Ω.
- Z = √(30² + 31,4²) = 43,4 Ω, per tant I = 230/43,4 = 5,3 A.
- cos φ = 30/43,4 = 0,69 (endarrerit) i P = 230·5,3·0,69 = 842 W. Raonament: R i X_L no se sumen aritmèticament; cal la suma vectorial que expressa Z.
Errors que costen punts
- Sumar R i X directament.
- Treballar amb valors de pic quan la dada és el valor eficaç (o a l'inrevés).
- Confondre W, VA i var.
- Connectar l'amperímetre en paral·lel o el voltímetre en sèrie.