Posted in Electricitat

Què és el Corrent Elèctric

El corrent elèctric és un moviment d’electrons. Així de simple, si es mouen electrons d’un àtom cap a un altre, es genera corrent elèctric. La quantitat d’electrons que es mouen per segon seria la intensitat del corrent elèctric (I) i es mesura en ampers (A).

Per generar corrent elèctric es necessita moure electrons d’un àtom a un altre per l’interior d’un material conductor, com per exemple el coure. Un àtom cedeix un electró a un altre àtom proper a ell, deixant un espai en el primer i així successivament.

El sentit dels electrons és la part que està carregada negativament (li sobren electrons) cap a la part que està amb càrrega positiva (falta d’electrons). Però s’ha de tenir en compte que el sentit del corrent elèctric en els circuïts es considera al revés, del positiu al negatiu.

Com es produeix el corrent elèctric?

Els àtoms de la matèria o dels materials estan formats per protons –amb càrrega positiva—, neutrons –sense càrrega—i electrons amb càrrega negativa—.

Els electrons giren per la part exterior de l’àtom, en el que s’anomenen òrbites. Aquests electrons són precisament els que produeixen el fenomen del corrent elèctric.

Si d’alguna manera es pren un electró a un àtom d’un material, aquest quedarà amb un espai. Com als àtoms no els “agrada” tenir espais, aquest prendrà l’electró a l’àtom del costat i ara serà el del costat qui tindrà un espai que necessitarà emplenar amb un electró del següent àtom i així successivament.

El fet de que els àtoms no els “agrada” tenir espais simplement significa que als àtoms no els agrada tenir càrrega elèctrica. Els àtoms són neutres elèctricament, ja que la càrrega positiva dels protons anul·la la càrrega negativa dels electrons.

El problema és prendre electrons per tenir corrent elèctric, o tenir un cos que li sobrin electrons, un altre que li manquin i unir-los amb un conductor, que serà el camí pel que els electrons que sobren vagin cap a on falten.

Llavors es necessita tenir un cos amb càrrega positiva (amb àtoms que els faltin electrons) a un costat i a l’altre costat un cos amb càrrega negativa (amb àtoms que els sobrin electrons). Si s’uneixen amb un material conductor, els àtoms es voldran equilibrar en quan a càrregues positives i negatives i amb això ja s’ha obtingut el corrent elèctric.

Per generar corrent elèctric es necessita una diferència de càrrega o el que també es diu “diferència de potencial” i que, en tecnologia, es coneix sota el nom de “Tensió o Voltatge”.

Mentre es mantingui aquesta diferència de potencial o tensió, s’obtindrà corrent elèctric. Tot just els generadors elèctrics són els qui generen, o tenen la capacitat de mantenir una tensió entre els seus extrems (borns).

Compte! En els endolls d’un habitatge hi ha tensió, només es tindrà corrent elèctric quan s’endolli un receptor en ell, és a dir, en els seus borns on hi ha la diferència de potencial o tensió. La tensió sol ser de 230 volts (V).

Circuït Elèctric

A més, per a que es puguin moure’s els electrons, s’ha de tenir un circuït pel que es moguin. El circuït ha de ser tancat per a que estiguin movent-se a través d’ell sense parar.

El principi i final del circuït han d’estar units per a que sempre corrin els electrons. Aquest circuït és el que s’anomena circuït elèctric.

Efectes del corrent elèctric

El corrent elèctric és tant important perquè al moure’s electrons per determinats aparells, aquests, produeixin efectes molt útils per a l’home com ara llum, so, moviment de motors, electromagnetisme, etc.

Tipus de corrent elèctric

També s’ha de saber que hi ha 2 tipus de corrent elèctric, depenent de com sigui el moviment dels electrons: corrent continu i corrent altern.

Corrent continu és el que produeixen les bateries, les piles y les dinamos. Entre els extrems (borns) de qualsevol d’aquests generadors elèctrics es genera una tensió constant que no varia amb el temps i, a més, el corrent que circula al connectar un receptor als borns del generador, es sempre la mateix i sempre es mou en el mateix sentit, del pol positiu al pol negatiu.

Vicenç Llobet - Corrent DC

El sentit del corrent elèctric es considera del + al -, però el sentit del moviment dels electrons, realment és del – al +.

Per posar un exemple, si tens una pila de 12V., tots els receptors que es connectin a la pila estaran sempre a 12V. de tensió ja que, al ser corrent continu, la tensió de la pila no varia amb el temps.

A més d’estar tots els receptors a la tensió de la pila, al connectar el receptor (una bombeta per exemple) el corrent que circula pel circuït és sempre constant (mateix nombre d’electrons) i no varia la direcció de circulació. Per això sempre el pol positiu i el negatiu són els mateixos.

Corrent altern és el que produeix els alternadors (generadors de corrent altern) i és el que es genera en les centrals elèctriques. El corrent altern és el més fàcil de generar i de transportar, per aquesta raó és el més habitual i el que s’utilitza en els endolls dels habitatges, entre altres.

Vicenç Llobet - Corrent AC

Per produir aquest tipus de corrent, l’alternador fa girar un rotor 50 vegades per segon. Gràcies a l’electromagnetisme i la inducció electromagnètica, el gir de l’alternador produeix una ona de corrent i tensió sinusoidal.

La velocitat de gir de l’alternador és constant, pel que es pot dir que els alternadors tenen una freqüència de 50 Hertz (Hz.) o el que és el mateix dir 50 voltes per segon. A Amèrica és de 60 Hz.

Cada volta que gira el rotor de l’alternador, produeix una ona completa anomenada ona sinusoidal, llavors produirà 50 ones iguals cada segon.

Em cada ona que produeix, es pot veure que la tensió va augmentant fins arribar a un màxim positiu (pic) una vegada, llavors baixa fins assolir el valor de 0V. En aquest moment canvia la polaritat i va augmentant fins arribar a un altre pic d’igual valor que l’anterior, però ara negatiu (vall) i torna a disminuir fins tornar a arribar als 0V. una altra vegada.

Això es repeteix constantment i a una velocitat de 50 vegades per segon. Exactament genera una ona completa cada 20 mil·lisegons.

Si es connecta un receptor als born de l’alternador, començarà a circular corrent pel circuït. L’ona de corrent que circula seria de la mateixa forma que la de la tensió, canviant únicament els valors, que normalment seran menors.

Com es pot comprovar en el corrent altern, la tensió generada pels alternadors varia amb el temps (no és constant) i a més varia en quantitat i en polaritat. El corrent fa el mateix, canvia de valor i de sentit al ritme de 50 vegades per segon.

El temps que tarda un alternador en produir una ona completa és de 20 mil·lisegons, el corrent altern passa 2 vegades per 0V. i 2 vegades per la tensió màxima (Vo). És tant ràpida la velocitat a la que es genera l’ona que, quan no hi ha tensió en els receptors, no s’aprecia ni es nota, ja que no els dóna temps d’apagar-se abans d’arribar a la tensió màxima.

En la majoria dels països, la tensió que es genera en les centrals elèctriques tenen una tensió màxima d’uns 525V. en trifàsica  325V. en monofàsica, el que dóna com a resultat una tensió eficaç, de la que es concreta que hi ha 400V. en trifàsica i 230V. en monofàsica.

Posted in Electricitat

Què és l’Electricitat

Què és l’Electricitat

L’electricitat és un conjunt de fenòmens físics que es produeixen quan existeix un moviment d’electrons dels àtoms que formen qualsevol tipus de matèria. Els fenòmens físics que produeix poden ser llum (bombeta), escalfor (radiador elèctric), moviment (motors), etc.

El moviment d’electrons es el que es coneix com “corrent elèctric”. Pel que es pot dir que l’electricitat són els fenòmens que es produeixen pel pas del corrent elèctric.

Fenòmens Físics: Llum, escalfor, moviment, so, etc.

Electrons: Partícules dels àtoms pels que està format un material.

Corrent Elèctric: Moviment d’electrons

Aquest moviment dels electrons pot ser causat per forma natural, com ara un llamp, o pot ser causat per l’home de forma artificial com per exemple una dinamo d’una bicicleta.

Si s’aconsegueix moure electrons d’un material, s’ha aconseguit generar electricitat. Aquests electrons es poden moure o transportar a través d’un conductor (cable) i fer-los passar per un receptor (per exemple una bombeta, un motor, etc.) per que produeixi algun efecte com ara girar, llum, escalfor, etc.

Per parlar d’electricitat s’ha de conèixer l’àtom.

Els àtoms, els electrons i l’electricitat

La matèria o qualsevol material està format per partícules molt petites (que no es veuen a simple vista) que s’anomenen àtoms.

Vicenç Llobet - Àtom

L’àtom està format per un nucli que conté altres partícules, encara més petites, que s’anomenen protons i neutrons. Els protons tenen càrrega elèctrica positiva i els neutrons només tenen massa però no tenen càrrega elèctrica.

Però el que realment importa, en termes d’electricitat, són els electrons. Són partícules amb càrrega elèctrica negativa i que estan girant al voltant del nucli de l’àtom.

L’àtom, en estat neutre, té el mateix nombre de protons que d’electrons. Com que els dos tenen la mateixa càrrega, tant negativa com positiva, el còmput global de la seva càrrega és zero, és a dir, no té càrrega elèctrica en estat natural.

Però els electrons es poden arrencar de l’àtom al que pertanyen i moure’ls a un altre àtom que estigui al seu costat, és a dir, es poden moure electrons o, el que és el mateix, generar electricitat.

Llavors cal donar-se compte que si a un àtom se li treu un electró, l’àtom quedarà amb càrrega positiva ja que des d’aquell moment té un protó de més i, pel contrari, a l’àtom que se li entrega un electró, aquest quedarà amb càrrega negativa ja que tindrà un electró més que no pas protons.

En un exemple molt bàsic, si es posen 3 àtoms en fila i del primer es treu un electró per passar-lo al segon àtom, aquest segon àtom té càrrega elèctrica. Si successivament del segon àtom es treu un electró i es passa al tercer àtom, el tercer àtom és qui té la càrrega elèctrica. Ara bé, en el punt que el tercer àtom té càrrega elèctrica, el primer intentarà recuperar un electró del segon àtom i el segon àtom recuperarà un electró del segon àtom quan el tercer alliberi un electró cap al següent de la cadena. Això és això és així perquè els àtoms tenen tendència a buscar l’equilibri entre electrons i protons i, de tot aquest procés es diu “electricitat”.

Efectes o fenòmens físics de l’electricitat

Per exemple si es fa passar electricitat per un filament, fil enroscat, per un material que es diu Tungstè o Wolframi, resulta que es genera llum. Clàssic exemple del funcionament d’un filament de bombeta d’incandescència.

Com es genera l’electricitat?

Només es necessita tenir un cos amb càrrega positiva (amb àtoms que els hi faltin electrons) a un costat i a l’altra costat un cos amb càrrega negativa (amb àtoms que els hi sobrin electrons). (Aquí cal recordar que un cos amb càrrega positiva, té espais per emplenar amb electrons i un cops amb càrrega negativa té excés d’electrons.

Si ara s’uneixen els dos cossos amb un material conductor, és a dir, un material que per ell passin o es moguin els electrons fàcilment, com és el cas del coure, ja s’ha produït el fenomen.

Vicenç Llobet - Pas d'Electricitat

Mes que passin els electrons pel conductor, el material té que permetre que els electrons que formen els seus àtoms siguin fàcilment movibles.

Els electrons del conductor propers al cos positiu es mouran als espais del material positiu i aquests que s’han mogut, deixaran espais al conductor perquè siguin ocupats pels electrons dels àtoms més propers. Aquesta cadena acaba quan s’arriba al cos negatiu que acabarà d’emplenar els espais que quedin per emplenar en el conductor.

La idea és tenir alguna cosa que sempre mantingui el material del damunt amb càrrega negativa i el de sota amb càrrega positiva, o el que és el mateix, que existeixi una diferència de potencial entre dos punts (d.d.p).

Una màquina que sigui capaç de “robar” els electrons quan arribin a la part positiva i els retorni a la part negativa, serà una màquina amb la que s’aconsegueix mantenir la d.d.p. sempre entre els dos punts. Aquesta màquina s’anomena “generador d’electricitat”.

Les màquines que tenen la capacitat de mantenir una d.d.p. entre dos punts amb el pas del temps, s’anomenen generadors elèctrics.

Vicenç Llobet - Generador Elèctric

Una pila, per exemple, té 2 pols; el positiu i el negatiu. Mitjançant un procés químic en el seu interior, és capaç de mantenir aquesta d.d.p. o tensió entre els seus dos pols durant un temps.

Si es connecta una bombeta, els electrons de la part negativa passaran a la part positiva a través del seu filament tot produint llum.

La pia es va esgotant amb el temps, és a dir la d.d.p. o tensió entre els seus dos pols va sent menor cada vegada. Si arriba a 0, la pila està esgotada i no hi ha diferència de càrrega entre els seus dos; pel que no pot produir electricitat.

Hi ha màquines rotatives com les dinamos (corrent contínua) o alternadors (corrent alterna) que tenen la capacitat de mantenir una d.d.p. entre 2 punts quan es fan girar. Mentre girin, i haurà tensió entre els seus extrems i tindran la capacitat de generar electricitat per un circuït elèctric.

Sentit dels electrons i del corrent elèctric

El sentit dels electrons es de la part que està carregada negativament (li sobren electrons) cap a la part que està amb càrrega positiva (falta d’electrons). Però, compte, el sentit del corrent elèctric en els circuïts es considera al revés, del positiu al negatiu per conveni i des de fa molts anys quan encara no es coneixia molt bé el moviment dels electrons.

Maneres de produir electricitat

Per l’acció magnètica: és d’aquesta manera com es produeix l’energia en grans quantitats en centrals elèctriques mitjançant els alternadors o, en altres casos, amb les dinamos en forma de corrent contínua. Quan es mou un conductor elèctric (fil metàl·lic) dins d’un camp magnètic (imant o electroimant) apareix una tensió entre els extrems del conductor.

Els generadors de turbines eòliques, de les centrals elèctriques de carbó, nuclears, hidràuliques, etc. totes utilitzen generadors que generen corrent elèctrica gràcies a l’acció magnètica que es produeix al seu interior al fer-los girar.

Per l’acció de la llum: Mitjançant cel·les fotovoltaiques dels panells solars és possible transformar directament l’energia lumínica en energia elèctrica.

Per reacció química: Les piles i acumuladors són generadors que, aprofitant l’energia que es desenvolupa en determinades reaccions químiques, produeixen electricitat.

A part d’aquestes tres maneres de produir electricitat, hi ha altres però que produeixen poca quantitat d’electricitat:

Per fregament: Electricitat estàtica.

Per pressió: Existeixen determinats materials, com ara els cristalls de quars, que quan són colpejats o pressionats, entre les seves cares apareix una tensió elèctrica entre elles.

Per calor: Alguns cossos tenen propietats termoelèctriques, i amb ells es poden construir parells termoelèctrics. Aquests consten de dos metalls diferents i units que, al ser escalfats, manifesten una diferència de potencial entre els seus extrems. Sol ser molt petita la producció. Un exemple poden ser els termòmetres que mesuren la temperatura dels forns.

Posted in Electricitat

Electricitat

A través d’aquesta secció es pot accedir a continguts relacionats amb la electricitat.

Història de l’Electricitat

Què és l’Electricitat

Què és el Corrent Elèctric

Posted in Electricitat

Història de l’Electricitat

Quan algú es pregunta que qui va ser el qui va inventar l’electricitat va una mica equivocat ja que l’electricitat es produeix en la natura i, per tant, no va ser inventada.

L’electricitat, com molts altres fenòmens, es va anar descobrint, ampliant i millorant el coneixement sobre ella per poder donar un ús pràctic per a l’ésser humà.

Molts donen per fet que el descubridor va ser Benjamin Franklin pels seus experiments amb un estel i posterior invent del parallamps, però això només va ajudar a establir la connexió entre el llamp i l’electricitat. La humanitat tenia que conèixer la primer càrrega elèctrica per descobrir veritablement l’electricitat.

La primera menció dels fenòmens elèctrics es troben en els textos egipcis que daten sobre l’any 2.750 abans de Crist.

Aquests textos parlen de peixos elèctrics que es coneixen com a “atronadors del Nil” i defensors d’altres peixos. Així que el primer descobriment de l’electricitat en la història registrada de l’home va ser en forma de bio-electricitat.

La menció a aquests peixos elèctrics s’ha trobat també en grec, romà i cròniques àrabs. De fet, en alguns casos, inclús hi ha una menció a les descàrregues elèctriques d’aquests peixos per autilitzar-la com a una cura pels mals de cap i la gota.

En l’any 600 abans de Crist, els antics grecs van descobrir que fregant la llana, la pell i altres objectes lleugers com plomes amb l’àmbar (resina d’arbre fosilitzada) causava una atracció entre els dos objectes, i per tant, el que els grecs van descobrir en realitat era l’electricitat estàtica. En aquella època, un folòsof grec anomenat Tales de Mileto va se el que va fer aquest primer experiment i va investigar l’efecte de l’electricitat estàtica de l’àmbar i erròniament el va classificar com un efecte magnètic resultant de la fricció. El grec Tales no savia que el descobriment era realment electricitat. Van haver de passar molts anys perquè es conegués l’electricitat.

Els investigadors i arqueòlegs en la dècada de 1930 van descobrir testos amb làmines de coure en el seu interior. Van considerar que podien haver estat les bateries antigues destinades a produir llum en antics llocs romans.

Dispositius similars van ser trobats en excavacions arqueològiques a prop de Bagdag. El que significa que els antics perses també podrien haver utilitzat una forma semblant a les bateries elèctriques.

En el segle XVII, es van fer molts descobriments relacionats amb l’electricitat, alguns con la invenció d’un generador electroestàtic, la diferenciació entre els corrents positius i negatius, i la classificació dels materials com conductors o aïllants.

En l’any 1600, el metge anglès William Gilbert va utilitzar la paraula llatina “electricus” per descobrir la força que exerceixen determinades substàncies quan es freguen unes contra les altres. Va estudiar tant els fenòmens de l’electricitat i el magnetisme que va ser ell qui va distingir entre l’efecte elèctric de l’àmbar i l’efecte magnètic de l’imán. Li va posar el nom d’”Electricus” perquè es derivava de l’antigua paraula grega per a denominar l’àmbar, que era “Elektron”.

Pocs anys després, un altre científic anglès, Thomas Browne, va escriure diversos llibres i ell va utilitzar la paraula “electricitat” per descriure les seves investigacions sobre la base de l’obra de Gilbert.

En 1972, Benjamín Franklin va portar a terme el seu experiment amb un estel, una clau i una tempesta. Això simplement va demostrar que el llamp i les petites gúspires elèctriques eren la mateixa cosa.

En l’any 1791, Luigi Galvani va demostrar que els nervis condueixen senyals als muscles en forma de corrents elèctrics, el que donaria lloc a la ciència de la bio-electricitat.

El físic italà Alessandro Volta va descobrir que determinades reaccions químiques podrien produir electricitat i, en l’any 1800 va construir la primer pila voltaica (una bateria elèctrica) que produïa un corrent elèctric constant i, pel que va ser la primera persona en crear un flux constant de càrrega elèctrica o electrons en moviment.

Alessandro Volta també va crear la primera transmissió d’electricitat unint connectors carregats positivament i negativament, conduïnt una càrrega elèctrica, o el voltatge, a través d’ells.

Va ser en 1831 quan es va tornar viable l’ús de l’electricitat per l’home quan Michael Faraday va crear la primera dínamo elèctrica o generador elèctric, fet que va resoldre el problema de la generació de corrent elèctric de forma contínua i pràctica.

L’invent de la dinamo per Faraday va obrir la porta a nord-americà Thomas Edison que va inventar la bombeta incandescent de filament al 1878. Anteriorment, les bombetes havien estat inventades per altres, però la bombeta incandescent de filament va ser la primera bombeta que podia il·luminar durant hores.

Edison va utilitzar el seu sistema de corrent contínua (DC) per a proporcionar energia per a il·luminar els primers fanals elèctrics de Nova York al setembre de 1882.

Més tard, en la dècada de 1800 i principis de 1900 Nikola Tesla es va convertir en col·laborador imporant per al naixement de l’electricitat comercial per ser considerat el pare de la corrent alterna. Va treballar amb Edison i més tard va tenir molts desenvolupaments revolucionaris amb l’electromagnetisme. A més tenia les patents que competien amb Marconi per la invenció de la ràdio. És molt conegut pels seus treballs en la corrent alterna (AC), motors de corrent alterna i el sistema de distribució polifàsica.

L’inventor i empresari George Westinghouse va compar i desenvolupar el motor patentat de Tesla per a la generació de corrent alterna, pensant que el futur de l’electricitat passaría per aquest tipus de corrent i així va ser. Avui en dia tota l’electricitat generada per a les nostres llars és corrent alterna.