KORRONTE ELEKTRIKOA 1.- KORRONTE ELEKTRIKOAREN NORANTZA Antzinean, korronte elektrikoak polo positibotik (anodotik) polo negatiborako (katodora) norantza zuela uste zen, baina geroago alderantziz zela, hots, polo negatibotik positibora zela frogatu zen. Egia esan honek ez du garrantziarik elektrizitate praktikoan, bai, ordea, elektronikoan, eta horregatik korrontea borne positibotik negatibora doala esaten da oraindik konbentzionalki.
2.- MAGNITUDE ELEKTRIKOAK. UNITATEAK Elektrizitatean maizen erabiltzen diren formulak eta unitateak aztertuko ditugu: •
Karga elektrikoa (Q)
Elektrizitate kantitatea da. Unitatea Coulomb (C) deitzen da. GOGORATU: Elektroi baten karga 1,6 · 10-19 C . •
Intentsitatea (I)
Denbora unitate bakoitzeko, eroalea zeharkatzen duen karga-unitatea da.
Unitateak: I= Q/t
I: anpereak Q: coulombak t: segundoak
•
Erresistentzia (R)
Eroaleak korronte elektrikoaren igaroari jartzen dion eragozpen-maila da. Unitatea ohmioa (Ω) da.
L: luzera m.tan R = ρ· L / S
ρ: materialaren erresistibitatea S: sekzioa m2.tan.
GOGORATU: Zenbat eta lodiera handiagoa orduan eta erresistentzia Zenbat eta luzera handiagoa orduan eta erresistentzia ELEKTRONIKA
.
. 1
ERRESISTIBITATE TAULA Metala
ρ (Ω·m)
Metala/Aleazioa
ρ (Ω·m)
Zilarra Kobrea Aluminioa Zinka Burdina purua Burdina haritan Platinoa Urrea Nikela Eztainua Merkurioa
0,010 · 10-6 0,017 · 10-6 0,028 · 10-6 0,056 · 10-6 0,105 · 10-6 0,132 · 10-6 0,106 · 10-6 0,024 · 10-6 0,100 · 10-6 0,139 · 10-6 0,942 · 10-6
Beruna Wolframioa Ikatza Meltxorta Manganina Nikelina Konstantana Nikroma Kruppiona Brontzea Letoia
0,204 · 10-6 0,054 · 10-6 50,00 · 10-6 0,300 · 10-6 0,420 · 10-6 0,470 · 10-6 0,500 · 10-6 1,000 · 10-6 0,850 · 10-6 0,091 · 10-6 0,080 · 10-6
3.- BOLTAIA Boltaia edo tentsioa indar elektroeragilearen (i.e.e.) balioa edo boltiotan adierazitako potentzial-diferentzia da. Boltioa 1 Ohm.eko erresistentzia daukan eroale batean 1 A.ko intentsitateko korrontea sortarazteko potentzial-diferentzia da.
Ohm-en Legea
I=V/R
V: boltioak R: ohmak I: anpereak
4.- POTENTZIA ETA ENERGIA ELEKTRIKOA Potentzia elektrikoa denbora-unitate bakoitzeko kontsumitutako energia elektrikoaren kantitatea da.
P=V·I
P: watioak V: boltioak I: anpereak
Ohm-en Legearen arabera ordeztuz gero, honakoa izango dugu: P = V · V / R = V2 / R = I · R · I = I2 · R
ELEKTRONIKA
2
5.- ELEKTRIZITATEA NEURTZEKO TRESNAK. Anperemetroak korrontearen intentsitatea neurtzen du. Oso balore txikiko erresistentzia bat dauka barruan, tentsio-erorketa ahalik eta txikiena izan eta neurketaren emaitza aldaraz ez dezan. Intentsitate neurketak egiterakoan serieko neurgailua konektatu behar da beti, korrontea aparatuan zehar igaro dadin. Boltimetroa zirkuitu bateko bi punturen arteko potentzial-diferentzia edo tentsio elektrikoa neurtzeko erabiltzen da. Barruan erresistentzia handi bat dauka, eta horrela aparatuan zehar igarotzen den intentsitatea oso txikia da. Boltajea neurtzeko, ezinbestekoa da neurgailua paraleloan konektatzea, hondatu ez dadin. Ohmetroa erresistentzia neurtzeko gailua da. Hauek zirkuitua geldirik, hau da, inolako tentsiorik gabe dagoenean neurtu ohi dira.
Energia-kontadoreak zirkuitu batean denbora-epe jakin batean kontsumitzen den energia neurtzea ahalbidetzen du. Berez motore elektriko txiki bat da, zeinaren abiadura eta bira kopurua bertan igarotzen den energia neurtzeko erabiltzen baita. Aluminiozko disko bat eduki ohi du, kontsumoa handia ala txikia den arabera arinagoa ala geldoago egiten duena bira. Engranaje batzuez osatutako mekanismo batek bira kopurua zenbatzea ahalbidetzen du, kontsumo osoaren emaitza adieraziz. Polimetroak boltaia, intentsitatea eta beste magnitude batzuk ere neur ditzake. Hainbat eskala dauka, eta hauetan bai magnitudeak bai hauetako bakoitzari buruzko xehetasun batzuk irakur daitezke. Honetarako, gurpil birakor bat edo zulo batzuk eduki ahal ditu, neurtu nahi den magnitudea aukeratzeko. Korronte jarrairako nahiz alternorako balio du. Neurtzeko tresna hauek erabiltzerakoan beti kontutan izan beher dituzun oinarrizko arau batzuk daude. Beherrezko da ondorengo puntuak aintzat har ditzazun: 1. Neurtu nahi den korronte mota (alternoa edo jarraia) 2. Neurtu nahi den magnitudea (V, I, R, e.a.) 3. Erabili nahi den eskala aukeratu. Gutxi gora-behera lortzea espero den balorea ezagutzen ez badugu, neurtzeko tresna kalte dezaketen gainzamak ekiditeko, balore altuenetik hasi behar da beti. 4. Neurtzeko zirkuitua (seriekoa, paraleloa) egoki erabili. 5. Eskala behar bezala interpretatu.
ELEKTRONIKA
3
ELEKTRONIKARAKO SARRERA 1.- DIODOAK Korronte elektrikoa norantza bakarrean igarotzen uzten dioten elementu elektronikoak dira. Diodo mota ezberdinak daude: •
Diodo arrunta. Korronte elektrikoa norantza bakarrean igarotzen uzten du. Ez du bestelako seinalerik ematen.
•
LED diodoa. Diodo elektroluminiszentea da. Argia igortzea da beraren ezaugarria.
Diodo mota honek gutxi gorabehera 1,5 eta 2 V bitarteko balorea daukan tentsioa onartzen du eta 80 mA ko gehienezko intentsitatea. Bere funtzionamendurako, pila bat erabiltzen badugu, 4,5 Vkoa adibidez, seriean dagoen erresistentzia bat tartekatu beharko dugu diodoaren tentsio-erorketa eragin dezan, bertatik igarotzen den korrontea mugatu eta balizko gainkarga ekiditeko.
Hala ere, normalean diodoen erabilpen-ezaugarriei buruzko datuak fabrikatzaileak zehaztuta etorri ohi dira. Diodoak erabilpen-tentsioa eta gehienezko intentsitateak mugatu ohi dituztenez, serieko erresistentziaren bat tartekatu behar da diodoa onda ez dadin.
Konproba dezagun adibide honen bitartez nola kalkulatzen den jarri beharreko erresistentziaren balioa:
ELEKTRONIKA
4
2.- ERRESISTENTZIAK Erresistentzia deritzogu korronte elektrikoaren igaroari aurka egin eta tentsio-jausketa edo terminalen arteko potentzial-diferentzia eragiten duen elementuari.
Ondoren, garrantzitsuenen ikerketa egingo dugu: •
Erresistentzia finkoak
Beti balore bera daukatenak dira. Bi terminal dauzkate. Ohm balio ezberdineko erresistentziak fabrikatzeko espiralaren luzera aldatuko dugu. Hau posible egin ahal izateko ikatz-geruzak tartekatuko ditugularik.
Hau da bere benetazko itxura:
Eta hau bere ikur elektrikoa:
Edo:
Erresistentzien koloreen arabera bere balioa aldatzen dela ikusiko dugu. Bere tamainak ez du zerikusirik izango ohmio kopuruarekin, baizik eta beroa disipatzeko gaitasunarekin. Hona hemen kolore kodeen taula eta kalkulua egiteko metodoaren azalpena:
8700 + 870 = 9570 Ω Adibidez: Grisa Morea
Kolorea Beltza Marroia Gorria Laranja Horia Berdea Urdiña Morea Grisa Zuria
ELEKTRONIKA
Gorria
1. zerrenda 1. Zifra 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Zilar-kolorea
2. zerrenda 2. Zifra 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
8 7 00 ± % 10 (870)
3. zerrenda Zero kopurua 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
8700 – 870 = 7830 Ω
4. zerrenda Tolerantzia Marroia ±% 1 Urrea ± %5 Zilarra ±% 10 Koloregabe ± %20
5
1. ARIKETA: Egin ezazu irakurritakoaren eskema bat. 2. ARIKETA: Kolore kodea erabiliz, jarraiko erresistentzien balioak kalkula itzazu. Urdin
Marroia
Grisa Gorria
Gorria
Kolore gabea
Horia
Horia Berdea Marroia
Gorria
Morea
Morea
Urdin Hori
Marroi
Gorri
Kolorea Beltza Marroia Gorria Laranja Horia Berdea Urdiña Morea Grisa Zuria
ELEKTRONIKA
Marroia
Beltza
Kolore gabea
Urre-kolorea
Urre-kolorea
Kolore-gabe
Marroi
1. zerrenda 1. Zifra 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
2. zerrenda 2. Zifra 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
3. zerrenda 4. zerrenda Zero kopurua Tolerantzia 1 Marroia ±% 1 10 Urrea ± %5 100 Zilarra ±% 10 1000 Koloregabe ± %20 10.000 100.000 1.000.000 10.000.000 100.000.000 1.000.000.000
6
•
Erresistentzia aldakorrak
Erresistentzia aldakorrak edo potentziometroak kontaktu mugikor bat daukan erresistentzia batean oinarritzen da; honen posizioaren arabera 0 eta R ohm arteko baloreak har ditzake. Normalean hiru terminal dauzka. Erdiko terminala kurtsorea da eta eta ertzak txandakatu egiten dira: batek gehienezko balorea badauka besteak gutxienezkoa (erdiko terminalarekiko).
a) LDR ERRESISTENTZIAK LDRek eragiten dien argiaren arabera aldatzen dute euren erresistentzia. Merkatuan forma eta tamainu askotakoak aurkitzen ditugu, baina oinarrian gorputz gutxi gora-behera gardena, forma zirkularra eta zirkuituaren lotura-elementu gisa balio duten metalezko bi hari dauzkate. Adibide tipikoa, guztiok ezagutzen duzuena, argiztapen publikorako sistemen argidetektagailuak dira. Sentsore hauei eragiten dien argiaren arabera, lanparak piztuko dira ala ez.
b) TERMISTOREAK (PTC, NTC) Hauen funtzionamendua aurrekoen antzekoa da, baina kasu honetan erresistentziaren aldaketa tenperaturaren arabera gertatzen da. Hona hemen bere ikur elektrikoa:
c) POTENTZIOMETROAK Potentziometroak kontakto mugikor bat daukan erresistentzia batean oinarritzen dira; honen posizioaren arabera 0 eta R ohm arteko baloreak har ditzake. Hau da, guk kontakto horren bidez luzatu edo murriztu ahal dugu espiralada edo harilaren luzera. Hona hemen bere ikur elektrikoa:
ELEKTRONIKA
7
3. TRANSISTOREAK Anplifikagailu txikitzat har ditzakegu; zirkuitu bati egoki konektatuz gero seinale elektrikoak anplifikatzeko gai dira.
Zirkuitu elektronikoetako oinarrizko elementuak dira eta hiru era ezberdinetan funtziona dezakete. -
Aktiboan, anplifikagailu gisara. Korronte gehiago ala gutxiago igarotzen utzi dezake.
-
Ebakiz, ia ez duenean korronterik igarotzen uzten.
-
Saturazioz, ia korronte guztia igarotzen denean.
Transistore baten hiru atal nagusiak, oinarria (o), kolektorea (k) eta igorlea (i) deritzotenak, ezagutu behar ditugu. Kolektorea
Oinarria
Igorlea
Zirkuituan egoki kokatu behar dira (patilen posizioa transistore motaren araberakoa da, hau da, fabrikatzailearen modeloaren araberakoa). Garrantzizkoa da transistorearen patilak ezagutu eta bereiztea, dendetan aukera zabala baitago. Oro har, bi transistore mota daudela jakin behar dugu: 1. NPN transistoreak. 2. PNP transistoreak. NPN bada, polo (+) kolektoreari eta oinarriari ezartzen zaie. Hau da klasean erabiliko duguna. PNP bada, polo (-) kolektoreari eta oinarriari ezartzen zaie. Transistore bat dagoenean beti egongo dira bi zirkuito: bata kontrol-zirkuitoa da eta bestea potentzizirkuitoa. KONTROL
ELEKTRONIKA
POTENTZIA
8
Kontrol zirkuituan korrontea oinarritik sartu eta igorletik ateratzen da. Potentziakoan korrontea kolektoretik sartu eta igorletik ateratzen da.
Anplifikagailu txikitzat har ditzakegu; zirkuito bati egoki kontaktatuz gero seinale elektrikoak anplifikatzeko gai dira. Hau da, transistorea korronte elektrikoak kontrolatzeko balio duen osagaia da. Korronte handiak kontrolatzen ditu korronte txikien bidez Etengailua irekita dagoela, ez dabil korronterik kontrol-zirkuitutik eta ez da korronterik ibiliko potentzi-zirkuituan. Etengailua ixten dugunean korronte txiki bat sortzen da eta horrela askoz korronte handiago bati bide ematen zaio, potentzia-zirkuituan lanpara bat pizten delarik. •
Funtzionamendua
Ikusi dugu transistorearen kolektore, igorle eta oinarri deritzogun hiru patila ditugula. Funtzionamendua hobeto ulertzeko, hidraulika arloko adibidea erabiliko dugu.
Suposa dezagun beraren gainean eragiten den presioarengatik aktiba dezakeen itxiera-malguki bat daukan 0 pasu-giltza bat daukagula (gure kasuan oinarria da). Ura I igorletik K kolektorera igarotzen ahaleginduko da. Egoera honetan, ondorengoa gerta daiteke: 1. O-n (oinarrian) presiorik ez badago, ezin daiteke balbula zabaldu eta ez da I-tik K-rako jariakinik igaroko (ebaki bidezko funtzionamendua).
2. O-ra (oinarrira) presio apur bat helduz gero, balbula, horren araberan gehiago ala gutxiago zabalduko da eta I-tik K-ra jariakin gehiago ala gutxiago igarotzen utziko du (funtzionamendu aktiboa).
3. ELEKTRONIKA
9
4. O-ra, (oinarrira) balbula guztiz zabaltzeko besteko presioa helduz gero, K-rekin komunikatuta geldutuko da eta jariakina arazorik gabe igaroko da (saturazio bidezko funtzionamendua).
Marraz ezazu zirkuitu bat non transistore bat erabilita bi bonbila piztu eta itzaltzen den LDR batek jasoten duen argiaren arabera.
ELEKTRONIKA
10
4.- ERRELEA
Errelea bereizitako bi zirkuitu dauzkan automatismoa da: •
Zirkuitu elektromagnetikoa.
•
Zirkuitu elektrikoa edo kontaktu zirkuitua.
Lehenengo zirkuitua korronte kopuru txikiekin (boltaje txikia) funtzionatzen duen elektroimana da. Kontaktuak, berriz, bigarren zirkuituan daude kokatuta eta, honetan barne, korronte kopuru handia ibil daiteke. Sinplea
Kontaktu bikoitzekoa
Erreleek egiten duten aginte-ekintzan daukate euren erabilera garrantzitsuenetariko bat, kontrol-seinale txikien bidez (agindua) erabilpen-potentzia handia maneiatzeko gai baitira. Hau dela eta, etengailu edo konmutadore (bi zirkuitu edo gehiago aktibatzen dituena) gisa funtziona dezake.
Errelearen garrantzia honetan datza: errelearen harila korronte txikiaz elikatuz, oso korronte handiak dituzten zirkuituak kontrolatu ahal izatea.
Ariketak: - Marraz ezazu zirkuitu bat bonbila bat itzali edo piztu egiten dena errele bat erabilita. - Beste zirkuitu bat non lanpara bat edo motore bat piztu ahal izango dituena. - Motore baten norantza aldatzeko balioko duen zirkuitua (erreleaz baliaturik noski!). - Adieraz ezazu kasu bakoitzerako korapilo bakoitza eta regleten bidezko eskemak egin itzazu.
ELEKTRONIKA
11