Circuits de corrent continu: lleis, components i tipus de connexió

Circuits de corrent continu

L'àtom està format per neutrons, protons i electrons. En afegir electrons o treure'n, canviem el seu estat d'equilibri. Quan un cos té un excés o un defecte d'electrons, diem que té càrrega elèctrica: l'excés d'electrons implica càrrega negativa, i el defecte d'electrons, càrrega positiva.

• Corrent elèctric: és el desplaçament d'electrons a través d'un material. El sentit del corrent elèctric (de negatiu a positiu) és el sentit real del moviment dels electrons, mentre que el sentit convencional del corrent elèctric va de positiu a negatiu.
• Classes de corrent:
  • Corrent continu (CC): els electrons es mouen de manera constant i no canvien de sentit.
  • Corrent altern (CA): els electrons tenen un valor variable i canvien de sentit periòdicament.
  • Corrent polsant: els electrons tenen un valor variable però no canvien de sentit.
• Materials: segons la seva capacitat de conduir el corrent, els materials poden ser conductors, aïllants o dielèctrics, o semiconductors.

Un circuit elèctric és un conjunt d'elements actius i passius connectats entre ells de manera que permetin el pas d'un corrent elèctric permanent, ja que existeix una transferència d'energia.

Receptors

Els receptors es poden classificar en dos grans grups en funció de la transformació energètica que produeixen:

• Els que transformen l'energia elèctrica únicament en energia tèrmica (els residus).
• Els que la transformen en un altre tipus d'energia, com ara l'energia mecànica (els motors).

Llei d'Ohm generalitzada en un circuit amb forces electromotrius i forces contraelectromotrius

Els receptors que no transformen l'energia elèctrica exclusivament en energia tèrmica desenvolupen una força electromotriu E' que és de sentit contrari a la del generador. Per això s'anomena força contraelectromotriu (FCEM).

Circuit en sèrie

Es diu que dos o més elements d'un circuit estan connectats en sèrie quan el final de cadascun d'ells està unit al començament del següent.

• La resistència equivalent o total del circuit és aquella que, en col·locar-la en substitució de R2 i R3, produeix els mateixos efectes.
• La resistència total o equivalent és igual a la suma de resistències parcials.
• La intensitat és la mateixa per a tot el circuit.
• La suma de les tensions parcials és igual a la tensió total.
• La potència total és igual a la suma de les potències parcials.

Circuit en paral·lel

Els seus orígens estan connectats a un mateix punt i tots els seus finals a un altre.

• La resistència total o equivalent és sempre menor que la resistència parcial més petita.
• La intensitat total del circuit és igual a la suma de les intensitats parcials.
• A totes les resistències hi ha la mateixa tensió.
• La potència total és igual a la suma de les potències parcials.

Circuit mixt

Combina connexions en sèrie i en paral·lel.

Tipus de connexió

• Connexió en sèrie: es connecta un pol positiu i un de negatiu sense connectar un generador equivalent.
• Connexió en paral·lel: tots els pols positius del generador s'uneixen en un punt, i els negatius en un altre, que són respectivament el pol positiu i negatiu de la bateria.
• Connexió en sèrie-paral·lel: combinació de les dues anteriors.

Resistències o resistors

Són dispositius utilitzats per introduir una dificultat o una resistència addicional en un circuit. Es classifiquen pel seu valor òhmic en:

1. Resistències fixes: tenen un valor constant dins de marges de tolerància. El seu valor s'especifica mitjançant un codi de colors.
2. Resistències variables: potenciòmetres o reòstats. El valor òhmic pot variar entre 0 i R, que és el valor amb què s'identifiquen.
3. Resistències dependents: varien en funció de diferents característiques a les quals són sensibles.

Lleis de Kirchhoff

Permeten resoldre de manera sistemàtica el càlcul de circuits elèctrics que no es podrien solucionar aplicant directament la llei d'Ohm.

• Node: és el punt on conflueixen tres o més branques.
• Branca: és la part del circuit compresa entre dos nodes.
• Malla: és qualsevol conjunt del circuit que forma un camí tancat que no passa dues vegades per la mateixa branca ni pel mateix node.

Enunciats de les lleis de Kirchhoff

Primera llei (llei dels nodes o dels corrents): la suma algebraica dels corrents que arriben a un node és igual a la suma algebraica dels corrents que surten del node.

Segona llei (llei de les malles o de les tensions): en tota malla o circuit tancat, la suma algebraica de totes les fem és igual a la suma algebraica de les caigudes de tensió.

• Si el generador va de negatiu a positiu, la fem és positiva; en el cas contrari, és negativa.
• En les resistències, si el sentit coincideix amb el de la intensitat, la caiguda de tensió serà positiva; en el cas contrari, serà negativa.