Exercicis: El circuit elèctric

Relaciona cada element del circuit amb la seva missió: (a) pila, (b) cable, (c) bombeta, (d) interruptor. Missions: 1. condueix el corrent d'un element a un altre; 2. aporta l'energia al circuit; 3. obre o tanca el camí del corrent; 4. transforma l'electricitat en llum.

El corrent elèctric és un flux de càrregues que recorre els cables, semblant a l'aigua que circula per una canonada. Explica el símil complet: què seria la pila (la bomba que empeny), què serien els cables (les canonades) i què seria la bombeta (una rodeta que l'aigua fa girar).

La figura mostra l'esquema d'un circuit amb els seus símbols normalitzats, però un dels elements està tapat amb un signe d'interrogació, com es mostra en l'esquema.

Quin element falta al circuit i què passaria si no hi fos? Anomena els altres elements de l'esquema i descriu què passa quan l'interruptor es tanca.

Veritable o fals? Justifica cada resposta: (a) sense pila o un altre generador no hi ha corrent; (b) amb l'interruptor obert la bombeta fa llum igualment; (c) la bombeta és un receptor perquè transforma l'electricitat en llum; (d) els cables han de formar un camí tancat perquè hi hagi corrent.

Un interruptor i un polsador no fan el mateix: un es queda fix en la seva posició i l'altre només actua mentre el prems. Relaciona cada element amb el seu ús: (a) el llum d'una habitació; (b) el timbre de la porta. Explica què passaria si els intercanviéssim.

Classifica aquests elements en generador, conductor, receptor, element de control o element de protecció: pila, cable, motor, fusible, commutador, brunzidor. Explica amb una frase la missió de cadascun dels cinc grups.

La figura mostra els símbols normalitzats de vuit elements d'un circuit, però el nom d'un està tapat, com es mostra en l'esquema.

De quin element és el símbol que té el nom tapat? Escriu la parella símbol-element de tots vuit i explica per què els esquemes elèctrics fan servir símbols en comptes de dibuixos realistes de les peces.

Què és un curtcircuit? Explica-ho amb les teves paraules (el corrent troba un camí directe sense passar per cap receptor) i raona per què és perillós: què els passa als cables i a la pila quan el corrent circula sense cap «obstacle» que l'aprofiti.

Dibuixa al teu quadern l'esquema d'un circuit amb pila, interruptor i bombeta fent servir els símbols normalitzats. Descriu després quin camí recorre el corrent quan tanques l'interruptor i què passa quan l'obres.

Pots fer-ho en paper i enviar una foto amb la teva resposta.

La figura mostra dos circuits, cadascun amb una pila i dues bombetes connectades de manera diferent, com es mostra en l'esquema.

Al circuit de l'esquerra les bombetes estan en sèrie (un sol camí per al corrent) i al de la dreta, en paral·lel (un camí per a cada bombeta). Què passa a cada circuit si es fon una de les bombetes? Raona per què els llums d'una maqueta convé muntar-los d'una de les dues maneres.

Un timbre és un circuit amb pila, polsador i brunzidor. Descriu-ne el funcionament complet (què passa en prémer el botó i què passa en deixar-lo anar) i explica per què el polsador és l'element de control adequat per a un timbre i no pas un interruptor.

El llum d'un passadís s'encén i s'apaga des de dos llocs diferents gràcies a dos commutadors. Explica amb les teves paraules com és possible (cada commutador canvia el camí del corrent entre dues opcions) i per què amb dos interruptors normals no es podria aconseguir.

El fusible és l'element de protecció: si passa massa corrent, es fon i obre el circuit. Explica per què un element que «es trenca» protegeix tots els altres i què hauries de revisar si un fusible es fon dos cops seguits.

Un ventilador de piles porta pila, interruptor i motor. Identifica el paper de cada element (generador, control, receptor), explica quina transformació d'energia té lloc quan funciona i quin inconvenient tindria connectar el motor directament, sense interruptor.

«El circuit ha d'estar tancat perquè hi hagi corrent.» Explica què significa aquesta frase fent servir el símil de l'aigua i les canonades i posa dos exemples de «circuit obert» de casa teva (un interruptor apagat, una bombeta fosa), explicant a quin punt s'interromp el camí en cadascun.

La teva llanterna no s'encén. Ordena aquestes comprovacions de més senzilla a més complexa i explica quin element revisa cadascuna: interruptor espatllat, piles gastades o col·locades al revés, bombeta fosa, contacte d'un cable fluix.

Al taller de Tecnologia connectes una bombeta a una pila de 4,5 V i fa llum amb intensitat normal. A continuació, connectes dues bombetes idèntiques en sèrie a aquesta mateixa pila i observes que fan molta menys llum. El teu company afirma: «La primera bombeta es queda amb gairebé tot el corrent i a la segona només li arriba el que sobra; per això fan menys llum». Rebat amb arguments tècnics l'error del teu company explicant què passa en realitat amb la intensitat i el repartiment de l'energia de la pila, i prediu raonadament què passarà amb la brillantor de cadascuna si afegeixes una tercera bombeta idèntica en sèrie.

Dissenya el circuit d'una maqueta en la qual, en prémer un polsador, soni un brunzidor i s'encengui una bombeta alhora. Dibuixa l'esquema amb símbols al teu quadern, decideix si els dos receptors van en sèrie o en paral·lel i justifica la teva elecció pensant en què passa si un dels dos s'espatlla.

Pots fer-ho en paper i enviar una foto amb la teva resposta.

En tancar l'interruptor de la teva maqueta, la bombeta no s'encén, però al cap de pocs segons notes que la pila s'escalfa ràpidament i desprèn olor de plàstic calent. Diagnostica quin tipus d'avaria està passant al circuit i explica a nivell elèctric per què la bombeta roman apagada mentre la pila se sobreescalfa. Descriu el procediment pas a pas que seguiries per inspeccionar el muntatge, localitzar visualment o mitjançant proves el tram culpable i solucionar-ho de manera segura.

Per il·luminar una maqueta nadalenca disposes d'una pila de 4,5 V i diverses bombetes idèntiques dissenyades per funcionar a 4,5 V. Un company insisteix a connectar deu bombetes en sèrie «per estalviar cable i que la pila duri més», mentre que tu proposes connectar-les en paral·lel. Compara què passaria amb la brillantor de les bombetes en cadascun dels muntatges, què passaria al circuit si una d'elles es fon durant l'exposició i com afectaria això a la cerca de la bombeta trencada. Conclou quina és l'única opció viable i defensa la teva postura rebatent els arguments del teu company.

La figura mostra l'esquema d'un circuit amb una pila, un commutador i dos receptors (una bombeta i un brunzidor):

Un company sosté que si es fon la bombeta, el brunzidor tampoc no podrà funcionar perquè tots dos receptors comparteixen la mateixa pila, i que deixant la palanca del commutador a mig camí sonarà el brunzidor i farà llum la bombeta alhora. Analitza el circuit i rebat tècnicament totes dues afirmacions seguint els camins del corrent. Finalment, proposa un ús pràctic i justificat d'aquest muntatge en una maqueta.

El fusible de protecció d'un circuit del taller s'ha fos dues vegades seguides aquesta setmana només connectar-lo. Un company proposa: «Per no perdre més temps canviant fusibles, posem-ne un amb un fil més gruixut o enrotllem-hi un tros de paper d'alumini; així segur que no es torna a tallar el corrent». Rebat la proposta del teu company explicant quina és la funció de seguretat exacta que compleix el fusible, prediu quines conseqüències físiques i materials tindria pontejar-lo amb aquest conductor improvisat si l'avaria continua, i detalla el procediment correcte que heu de seguir abans de substituir-lo.

Has muntat un circuit amb una pila nova de 4,5 V, cables amb pinces de cocodril, un interruptor tancat i una bombeta muntada al seu portalàmpades, però la bombeta no s'encén. Dissenya una guia ordenada de comprovacions tècniques pas a pas per localitzar la fallada amb seguretat, identificant almenys quatre causes possibles diferents. Justifica, a més, per què en el mètode tècnic de resolució d'avaries és imprescindible modificar o verificar un únic element alhora a cada prova.

El compartiment d'un comandament a distància allotja dues piles d'1,5 V connectades en sèrie mitjançant una platina metàl·lica al fons. El fabricant indica col·locar una pila amb el pol positiu cap amunt i l'altra cap avall. Explica quina funció compleix la platina metàl·lica i quin voltatge total subministren les piles al circuit en aquesta posició. A continuació, prediu quin voltatge resultant arribarà al circuit si col·loques una de les dues piles al revés i raona per què l'aparell no funcionarà. Finalment, diferencia tècnicament aquesta avaria de la que es produiria si un cable estigués tallat.

Repte del tema. Com funciona la il·luminació que utilitzes diàriament i quin impacte té en el consum energètic? Converteix-te en auditor elèctric de la teva llar seguint aquestes fases:

1. Identifica: Tria una llanterna o làmpada portàtil de casa. Identifica els seus quatre components bàsics (generador, conductors, receptor i element de maniobra). Anota la tensió nominal de les seves piles (per exemple, $1,5\text{ V}$ o $4,5\text{ V}$).

2. Simula: Entra a Tinkercad Circuits (eina web gratuïta) i recrea aquest circuit elèctric utilitzant la simbologia bàsica: bateria, interruptor i bombeta o LED. Comprova que el circuit funcioni obrint i tancant el pas de corrent.

3. Analitza i proposa: Consulta al web de Red Eléctrica de España (REE) la gràfica de demanda d'energia en temps real. Redacta un informe breu (una pàgina) que inclogui una captura del teu circuit a Tinkercad, l'explicació de com circula el corrent i dues propostes raonades per reduir el consum elèctric a casa teva substituint receptors.

Es valorarà:

• Identificació correcta dels quatre elements del circuit i de les seves magnituds elèctriques ($V$).

• Simulació funcional i interconnexió correcta de components a Tinkercad.

• Anàlisi de les dades reals de REE i coherència tècnica en la proposta d'estalvi.