Electricitat a l'ordinador

Introducció e-

L'electricitat és un terme que engloba tot un conjunt de fenòmens relacionats amb el moviment de càrregues elèctriques (electró e-). Els àtoms neutres, tenen el mateix nombre de protons que d'e- (equilibrat elèctricament). Hi ha fenòmens (magnetisme, fricció, acció química) que poden arrencar ('alliberar') els e- de les seves òrbites deixant aquest àtom/ molècula amb el que s'anomena un buit 'hueco' i carregat positivament (ió positiu o catió). Quan un àtom/molècula té més e- que protons p+ s'anomena ió negatiu o anió. Les molècules són un conjunt d'àtoms que composen la matèria (ex O2 , H2O)

Conductivitat

Com ja hem dit, els àtoms/molècules poden alliberar e-. La banda ocupada pels orbitals moleculars amb els electrons es diu banda de valència, mentre que la banda formada pels orbitals moleculars buits es diu banda de conducció. La propietat que posseeixen alguns materials de disposar d'e- lliures a la banda de conducció es denomina conductivitat Podem classificar els materials en 3 grups depenent de la seva conductivitat.

La diferència existent entre un cos aïllant, un semiconductor i un bon conductor elèctric rau en les moltes, poques o nul·les possibilitats que tenen els electrons de valència d'esdevenir electrons lliures. En altres paraules l'energia necessària per a que un e- es desplaci. A les substàncies conductores, la banda de valència es solapa energèticament amb la banda de conducció que està buida, disposant d'orbitals moleculars buits que poden ocupar amb un mínim aportació d'energia, és a dir, que els e- estan gairebé lliures i pot conduir el corrent elèctric (metalls).

Corrent elèctric

Camp elèctric (E)→ regió de l’espai, al voltant de la càrrega, en què es manifesten forces d’origen elèctric. Aquestes forces actuen sobre d'altres objectes també carregats elèctricament (atracció – repulsió). Un camp elèctric en moviment sempre va acompanyat d'un camp magnètic (B). Electricitat estàtica → càrrega (+ o -) que queda resident a un objecte. Aquesta càrrega romandrà estacionaria, però pot atreure objectes carregats de manera contraria produint una descàrrega (ex. llampec, ...) Corrent elèctrica → Moviment de partícules carregades en determinada direcció. La unitat de mesura és l'Ampere (A) que equival al flux (Intensitat) de càrrega per segon (1Coulomb/1segon). Es mesura amb un Amperímetre

Per generar aquest moviment el que fem és col·locar una càrrega d' e- molt diferent a cada extrem del cable (a un costat molt i al l'altre cap o gairebé cap) i la tendència a l'equilibri faria la resta (moviment). Aquesta diferència de nº d' e- entre un extrem i l'altre rep el nom de diferència de potencial, tensió o voltatge (quanta més tensió més atracció). La unitat del voltatge al SI (Sistema Internacional d'unitats) és el Volt. Es mesura amb un Voltímetre. A un circuit elèctric el corrent que flueix per un conductor depèn de la tensió aplicada als seus extrems i la resistència que oposi el material conductor; com menor sigui la resistència millor circularà el corrent. Símil circuit elèctric i circuit hidràulic Definició de massa → És el node que s'agafa com a referència per mesurar les tensions en un circuit determinat. La tensió d'aquest node s'agafa com a zero. S'acostuma a agafar com a massa el negatiu de la font principal. Definició de terra → S'entén per terra el potencial real de la terra. Els endolls tenen un terminal de terra com a seguretat, el qual està connectat a una barra clavada a terra en algun punt determinat. Un curtcircuit es produeix quan la resistència d’un circuit elèctric és molt petita, provocant que el valor del corrent que circula sigui excessivament gran, fet que pot arribar a provocar que es cremi la font d’alimentació o els cables del circuit. El fusible és un element de seguretat: si el corrent que recorre el circuit augmenta i sobrepassa els ampers que suporta el fusible, aquest s’escalfa i es fon, interrompent així el pas del corrent. El fusible té com a finalitat resguardar la integritat de la resta dels components. Bàsicament està constituït per un fil de coure dins d’un encapsulat de ceràmica plàstic o dins d'un encapsulat de ceràmica, plàstic o vidre (aïllant).

Circuit Obert i Tancat

Hem representat el corrent elèctric circulant des del pol positiu del generador fins al pol negatiu a traves del circuit, ja que hem utilitzat el sentit convencional de circulació, que es invers al sentit real de circulació dels electrons. El fusible manté el circuit tancat fins que es fon i el protegeix obrint-lo.

Corrent Continua i Alterna AC/DC

El corrent continu (DC → Direct Current) no varia el seu valor en funció del temps: a la pantalla d'un oscil·loscopi apareix com una línia horitzontal referenciada a un nivell de zero volts (línia de massa). La distància de la línia de tensió a la línia de massa indica la magnitud (amplitud) de la tensió. Exemples són les piles, bateries ...

El corrent altern (AC → Alternating Current) no pot emmagatzemar en bateries, però és molt més fàcil i barata de produir gràcies als alternadors. El corrent altern canvia de polaritat cíclicament sent alternativament positiva i negativa respectivament dividida simètricament per la línia de zero volts. (valor eficaç a Espanya 220-230V i 50Hz)

Corrent Alterna AC

Dels paràmetres explicats a la diapositiva anterior, si modulem el senyal verd i el vermell d'un mode especific, com a resultat ens dona el Blau. Quin paràmetre s'ha vist afectat respecte al senyal verd? Com es diu aquest tipus de modulació?

En el gràfic mostra com quedaría l’ona.

Un canvi de polaritat (intercanvien els pols de la font d'alimentació) té com a conseqüència un canvi en el sentit del corrent elèctric.

Codi de colors a les Resistències

Les bandes de colors poden ser de quatre o de cinc. L'última banda expressa el valor de la tolerància en %; encara que de forma excepcional una sisena banda serveix per indicar quin és el coeficient de la temperatura. Les primeres dues bandes representen el valor del resistor. La quarta banda representa el valor del multiplicador. Per exemple, si la primera banda és de color verd, aquest vol dir que el seu valor és de cinc. El valor de la tercera banda indica els dígits dels zeros. Es pot simplificar per no utilitzar tants zeros amb l'ús de múltiples 1 K (Quilo 10^3) o M (Mega 10^6).