12
ELECTRICITAT I MAGNETISME
Vista nocturna d'Europa. Què són els punts i les taques que s'hi observen?
L'invent d'Edison A casa tenim nombrosos electrodomèstics que ens fan la més fàcil la vida. Entre aquest sol passar inadvertit el més abundant i un dels més útils: la bombeta, l'invent que ha il·luminat al món. Una bombeta és una esfera de vidre de la qual s'extrau tot l'aire. A l'interior porta un fil metàl·lic que quan hi passa l'electricitat, es calfa, es posa incandescent i, d'aquesta manera, emet llum. Diverses persones van tractar de fabricar una bombeta barata i duradora sense èxit. Qui ho va aconseguir fou Edison, un dels inventors més importants del món. Va treballar durant anys provant milers de materials diferents per trobar el més adequat amb què fabricar el fil de la bombeta. Al final, aquest material va ser un fil de cotó cremat. Per a mostrar el seu invent al món, va il·luminar el carrer principal de Menlo Park, la localitat dels Estats Units en què es trobava la seua fàbrica d'invents. Hui dia el fil de les bombetes es fabrica d'un metall anomenat tungsté.
1
1 1.
1. Les càrregues elèctriques
12
Què es l'electricitat?
Per a entendre l'electricitat, cal començar per conèixer els àtoms. Els àtoms son partícules diminutes molt difícils de veure que formen la matèria que ens envolta. Tenen un nucli format per altres partícules encara més menudes anomenades protons i neutrons. Al voltant del nucli giren els electrons, com la Lluna gira al voltant de la Terra. Alguns materials els perden fàcilment. Quan els electrons es mouen entre els àtoms de la matèria en una mateixa direcció, es crea un corrent
Esquema del funcionament de l'àtom..
d'electricitat. L'electricitat és un tipus d'energia formada pels electrons en moviment. A través dels cables elèctric va passant un corrent d'electrons a gran velocitat.
2.
Les càrregues elèctriques
Els protons i els electrons tenen una propietat anomenada càrrega. La càrrega dels protons és
Eines amb mànecs aïllants per a evitar les
positiva, i la dels electrons és negativa, per la qual cosa els materials tenen dos tipus de càrregues
descàrregues.
elèctriques: positiva i negativa. Els neutrons no tenen càrrega. Els cossos amb càrregues de diferent signe s'atrauen
Cable conductor de coure cobert de
entre ells. Els cossos amb càrregues del mateix signe
plàstic aïllant..
es repel·leixen.
3.
Materials conductors i aïllants
Denominen conductors els materials que condueixen bé el corrent elèctric atès que perden els electrons
Gran Telescopi
fàcilment. En canvi en altres, anomenats aïllants, és difícil que els electrons es moguen d'un àtom a un altre, per la qual cosa no condueixen el corrent elèctric. Son bon conductors els metalls, com el ferro, el coure, l'alumini o l'acer. Són materials aïllants el vidre, el plàstic, la goma o la fusta.
Qüestions 1. Dibuixa un esquema de l'àtom .i anota el nom de les partícules que l'integren. 2. Quina és la diferència entre materials aïllants i conductors? 3. Anota dues utilitats que poden tindre els
Els materials conductors s'utilitzen per a dur l'electricitat d'un lloc a un altre. Els aïllants s'usen per a protegir-nos del corrent elèctric.
materials aïllants. 4. Quin dos tipus de càrrega elèctrica poden tenir els materials?
2
1
12
4. L'electricitat estàtica El corrent elèctric es mou d'un lloc a un altre a través d'un cable conductor. Hi ha un altre tipus d'energia elèctrica que es manté en un lloc sense moure's. És l'anomenada electricitat estàtica. Si freguen un globus unflat amb un tros de llana i el recolzem a la paret, s'hi quedarà apegat. Això es degut al fet que, en fregar-lo, el globus recull electrons de la llana i es carrega negativament. En posar-lo juntament a la paret carregada positivament, les càrregues d'ambdós s'atrauen
El globus atrae els papers a causa de la presència de càrregues elèctriques en els dos.
per ser diferents. Per contra si freguen entre els dos globus inflats. Els dos adquireixen càrregues negatives, per la qual cosa tendeixen a separar-se. A voltes quan caminen per una moqueta, el nostre cos es carrera negativament i, en tocar qualsevol objecte amb càrrega positiva, es produeix una xicoteta descàrrega elèctrica entre els dits i els objectes que toquem, com la porta d'un cotxe o una maneta d'una porta. A les tronades, hi ha núvols que estan carregats d'electrons amb una càrrega negativa. Aquest tendeixen a precipitar-se
Els llamps són una manifestació de
cap al terra o un altre núvol amb càrrega positiva, en forma
l'electricitat estàtica.
de grans descàrregues de llamps.
La seguretat davant de l'electricitat L'electricitat pot ser perillosa
Utilitzar ferraments i guants
si no prenem algunes
aïllants.
mesures: Usar calçat amb sola de goma
No tocar els cables que no tinguen protector de plàstic.
Qüestions
5. En què es diferència el corrent elèctric de l'electricitat estàtica? 6. Explica dos exemples en els que es manifeste l'electricitat estàtica. 7. Per parelles, retalleu paperets i acosteu-los un regle de plàstic que haureu fregat prèviament amb la roba. Anoteu el que observeu i raoneu sobre el que ha passat.
3
2
12
El corrent elèctric
1. Els circuits elèctrics El corrent elèctric és el moviment de càrregues elèctriques a través d'un material conductor. Perquè hi haja corrent i les càrregues elèctriques circulen, és necessari un circuit elèctric format per diversos components. Els elements bàsics dels circuits elèctrics són: · Generador de corrent. És el component encarregat de proporcionar l'energia necessària perquè funcione el circuit. Pot ser una pila. · Elements o fils conductors. Són materials metàl·lics, normalment de coure, que permeten que l'electricitat
Circuit elèctric amb el seu esquema.
recórrega el circuit. · Aparells o receptors. Són els components per a convertir-la Generador en un altre tipus d'energia. És el cas d'un timbre o d'un motor. A més d'aquests elements bàsics, en un circuit elèctric hi sol
Fil Generador conductor Bombeta
Bombeta
Interruptor
Interruptor
haver uns altres components: · Interruptor. És el component que obri o tanca el circuit. O Si l'interruptor deixa passar el corrent, el circuit es tancat i les càrregues elèctriques poden moure's per aquest. O Si l'interruptor no deixa passar el corrent, el circuit és obert i el corrent elèctric no circula per aquest. · Comptador. És el component que indica la quantitat
La pila és el generador Endoll
d'energia que es consumeix en el circuit. · Elements de protecció o diferencials. Són components que interrompen d'una manera automàtica el pas de corrent elèctrica si es produeix un accident. El corrent elèctric és el moviment de càrregues per un circuit elèctric. Els circuits estan formats per un generador de corrent, els elements conductors i un aparell. Circuit elèctric tancat
Circuit elèctric obert
4
Fils conductors Endoll
2
12
2. Usos del corrent elèctric El corrent elèctric té múltiples usos, els més comuns són: Planeta nan · Llum, imatges i so. Ens els proporcionen, per exemple, les bombetes, la televisió o els aparells de música. · Calor. Com la que produeixen els forns, les cuines o les estufes. · Moviment. El corrent elèctric fa funcionar els trens, les llavadores o les batedores. · Comunicacions. Per exemple en els telèfons i en les estacions de ràdio i televisió.
El corrent elèctric fa funcionar la batedora.
El corrent elèctric s'utilitza per a produir llum, imatges, so, calor, moviment i per a les comunicacions.
Bombetes de baix consum Actualment es recomana canviar les bombetes incandescents per bombetes de baix consum. Els avantatges fonamentals d'aquest tipus de bombetes són: ! Són fredes, és a dir, la major part de l'energia que consumeixen la converteixen en llum i no en calor com passa amb les bombetes incandescents. ! Estalvien energia, ja que en gastes molta menys que una bombeta normal. Com creus que afecta l'estalvi d'energia al medi ambient?
Qüestions 1. Completa les oracions en el quadern per a fer un resum del que has après.
3. Copia aquest circuit i escriu els noms de les parts assenyalades.
· El ......... elèctric és el moviment de .......... a través d'un ..... . · Els circuits elèctrics estan formats per: ....., ...., i ...... . A més poden tindre uns altres elements com: ...., .... i .... . 2. Què passa quan un circuit és obert? I quan és tancat?
5
3 1.
12
Els imants i el magnetisme
Els imants
Un imant és un objecte capaç d'atraure objectes fabricats amb ferro i altres metalls. La propietat dels imants d'atraure alguns objectes s'anomena magnetisme. Hi ha minerals. Con la magnetita, que són magnètics i atrauen alguns objectes metàl·lics. Amb aquests minerals es poden fabricar imants naturals. No obstant això, quasi tots els imants que s'utilitzen són imants artificials.
La magnetita és un imant natural.
Els objectes metàl·lics que queden apegats a un imant es comporten com a imants temporals i atrauen altres objectes.
2.
Pol sud
Pols diferents (nordsud) s'atrauen.
Les forces entre imants
Tots els imants tenen dues zones que anomenen pol nord magnètic i pol sud magnètic. Aquestes zones se solen marcar amb dos colors diferents.
Pol nord
Quan acostem dos imants es poden atraure o es poden repel·lir: · Si els enfrontem pel pols diferents, els imants
Pols iguals (nordnord) es repel·lixen.
Forces d'atracció i repulsió entre imants.
s'atrauen. · Si els enfrontem pels pols iguals, els imants es
Aquestes forces actuen a distància.
repel·leixen.
3.
El magnetisme terrestre.
La Terra es comporta com un imant gegantí. Els pols magnètics de la Terra estan situats prop del pol Nord i del pol Sud. El magnetisme de la Terra es fa servir a orientar-se mitjançant la brúixola. Una brúixola té un imant d'agulla que pot girar. Quan la brúixola es deixa en posició horitzontal, l'agulla gira fins que assenyala
Espiral
Irregular
al pol Nord. La terra actua com un imant. El pol nord d'una brúixola apunta cap al nord geogràfic perquè el pol sud magnètic està situat prop del pol Nord.
6
3 4.
12
L'electroimant
Un electroimant és un aparell que funciona com un imant quan es connecta, i deixa de fer-ho en desconnectar-se. Un electroimant es fabrica enrotllant un fil de coure al voltant d'una barra de ferro. Perquè funcione s'ha de connectar al fill de coure a un circuit elèctric.
5.
Els usos del magnetisme
El magnetisme té molts usos. Amés dels imants i els electroimants, fen servir suports magnètics i bandes magnètiques. · Els imants. S'usen en tancadors de bosses de mà i
Un electroimant es comporta com un imant quan està connectat.
portes, en molts joguets, a les dinamos de les
Què passarà quan es desconnecte la
bicicletes, als altaveus, als micròfons, als tren d'alta
pila?
velocitat. .. També hi ha imants als motors elèctrics.
A
· Els electroimants. Es fan servir en timbres o en màquines que serveixen per a separar objectes
B
metàl·lics d'altres residus. · Els suports magnètics. Són les cassets o les cintes de videocàmera, els discos durs dels C
ordinadors i les targetes de memòria dels telèfons mòbils o les càmeras digitals. Es fan servir per a
D
l'emmagatzemament d'informació. · Les bandes magnètiques. Son unes tires de color negre que s'incorporen a les targetes de crèdit, a alguns carnets, a entrades d'espectacles... en què
Algunes aplicacions del magnetisme. A.
s'emmagatzema informació, com el nom del
Banda magnètica en una targeta. B.
propietari del carnet, per exemple.
Timbre amb un electroimant. C. Dispositiu amb suport magnètic: un disc dur. D.
Els imants són objectes capaços d'atraure alguns
Tancadors magnètics d'una finestra.
objectes metàl·lics. També poden atraure o repel·lir altres imants. La Terra actua com un imant gegantí. 1. Copia la il·lustració i pinta els imants que hi falten.
· Imants pols · Repel·leixen - atrauen
2. En què s'assemblen i en què es
A
diferencien un imant i un electroimant. 3. Escriu una oració amb cada parell de paraules.
Qüestions
B
7
4 I
Aprén a aprendre
12
Recorda
L'electricitat és una forma d'energia que es manifesta com a electricitat estàtica i corrent elèctric.
ELECTRICITAT ESTATICA
CORRENT ELECTRIC
= Apareix en fregar determinats objectes que adquireixen càrrega elèctrica.
= Apareix quan les càrregues elèctriques es mouen a l'interior d'un material conductor. = Perquè es produïsca, es necessita un circuit elèctric, que consta d'un generador de corrent, els elements o fills conductors i un aparell o receptor.
= Els cossos amb càrrega elèctrica del mateix tipus es repel.l en i els de diferents tipus s atraen. = Segons la major o menor facilitat per el moviment les càrregues, els cossos poden ser conductors o aillants. ELS IMANTS
L'ELECTROMAGNETISME
Ü Els imants tenen dos pols: pol nord (N) i pol sud (S). Els pols del mateix tipus es repel.leixen i els de diferents tipus s'atrauen. Ü La Terra es comporta com un imant. El
· És la relació que hi ha entre l'electricitat i el magnetisme. · L'electricitat produeix magnetisme; un electroimant és un imant produït gràcies al
magnetisme terestre es detecta amb una
corrent elèctric.
brúixola.
· El magnetisme produeix electricitat mitjançant els generadors electromagnètics.
}
Organitzalainformació La relació entre
L'ELECTRICITAT
EL MAGNETISME
el dos és
Es manifesta com a
L'ELECTROMAGNETISME
És una propietat dels IMANTS
ELECTRICITAT ESTÀTICA
CORRENT ELÈCTRIC
Que tenen dos pols
Que circula per
....
....
.... ....
8
....
5
12
ACTIVITATS
1. Dibuixa l'esquema del circuit elèctric erepresentant els símbols
2. De la següent llista d'objectes indica quals són conductors (C) i quins són aïllants (A) • Bolígraf de plàstic • Polsera d'or • Goma d'esborrar • Clau • Moneda • Fil d'aram • Anell de plata • Regle de plàstic • Fil de naylon • Fil d'estany • Full de paper • Aigua pura
7. . Molts jocs magnètics estan formats per barretes que en realitat, són imants.
3. Anomena aparells o màquines que usen electricitat i produïsquen algun dels efectes. Anomena tres de cada. • Calor • Moviment • Llum • So 4. Si fregues un drap de llana amb una vareta metàl·lica, esta no atrau trossets de paper, però si la vareta és de plàstic sí. A què creus que ocorre açò? 5. De quins materials estan fets els cables elèctrics? Per què? 6; Verdader o fals? Aquelles que siguen falses les REESCRIUS COMPLETAMENT a) Els neutrons tenen càrrega negativa b) Els protons en moviment són els causants del corrent elèctric c) Els materials aïllants són aquells que permeten el pas del corrent elèctric a través d'ells. d) Un timbre és un generador d'un circuit elèctric e) Una bateria és un element de control d'un circuit elèctric f) Un interruptor és un element de protecció d'un circuit elèctric g) Quan connectes diverses peretes en sèrie donen la mateixa llum que si una sola d'elles estiguera connectada a la mateixa pila.
a. Quan intentem unir les barretes, unes vegades es repel·leixen i altres s'atrauen. Per què? B. Quan unim una boleta d'acer a una de les barres, la boleta és capaç d'atraure una altra boleta. Per què? COMPETÈNCIES DIGITALS
1. CIRCUITOS ELÉCTRICOS Experiencias y actividades. a) ¿Qué es un circuito eléctrico? b) ¿Qué es la corriente eléctrica? 2. EL PODER DE L'ELECTRICITAT Completa: 0.1 Les partículas elementals que constituyesen els àtoms ………….. El corrent elèctric és ………… 0.3 Tipus de connexions …… 3. CIRCUITS ELÈCTRICS a) Cita algunes precaucions amb el corrent elèctric. b) Els circuits elèctrics consten de g………, c…………., r……….. i c…………. r………... c) Còpia el apartat 04 “En resum”.
9
6
12
EXPERIMENTEM El bolígraf màgic
Esta experiència mostra com un objecte carregat atrau a un altre sense carregar. És l'electricitat estàtica. Es disposen els materials següents: un full de paper de seda, un mocador de seda, un bolígraf de plàstic, una safata de metall i unes tisores . Primer es retalla en el full de paper de seda una espiral i es col·loca en la font o safata de metall. En segon lloc es frega el bolígraf de plàstic amb energia sobre el mocador de seda, de manera que agarre electrons de la seda i quede carregat negativament. A continuació es posa el bolígraf carregat en el centre de l'espiral i s'atrau suaument cap amunt. • Què ocorre amb l'espiral i el bolígraf? • Què cal fer per a obtindre electricitat estàtica? • Quines altres situacions de la vida quotidiana produïxen electricitat estàtica?
Conductors o aïllants? Es necessitarà per a cada grup una pila normal de 4,5 volts, una pereta xicoteta, tres cables i diferents objectes com unes tisores, una cullera, corda, fil d'aram, claus, llapis, paper d'alumini, etc. Es començarà connectant la pila i la pereta tal com apareix en la imatge, i a continuació provareu cada un dels objectes que es tenen. • Amb quins s'encén la pereta?, amb quins no?
Piles casolanes Necessiteu un flascó de cristall de boca ampla, un tros de canonada de coure que estiga neta, una tira de zinc o un maquineta de fer punta metàl·lic, dos cables elèctrics, un got de vinagre, un LED (díode emissor de llum), que és com una pereta molt xicoteta, pareguda a les que il·luminen alguns arbres de nadal. • S'ompli el flascó de cristall amb vinagre. • Amb un extrem d'un dels cables, es connecta el maquineta de fer punta o tira de zinc i amb un extrem de l'altre cable, es connecta la canonada de coure. S'introduïxen ambdós elements en el flascó amb vinagre. • Els extrems lliures dels dos cables es connecten bé a cada terminal del LED o bé als dos pols del portapiles de l'aparell. El pol positiu amb la canonada de coure i el negatiu al maquineta de fer punta o tira de zinc. • Què ocorre amb el LED ?
Un circuit elèctric • Muntar la làmpara i el seu portalàmpades en un xicotet tros de fusta i col·locar els extrems dels cables. • Col·locar les piles en el portapiles i connectar els altres dos extrems dels cables per als pols positiu i negatiu. • Anotar el que ocorre. Si s'encén la pereta les connexions estan ben fetes i el circuit està tancat. Ara controlarem el corrent per mitjà de la introducció d'un interruptor: • Muntar l'interruptor fixant un caragol al tac de fusta sobre un extrem del clip. Fixar un segon ullet perquè toque l'altre extrem del clip. • Intentar apagar i encendre la pereta amb l'interruptor, enganxant el circuit. Si no s'encén és que no està ben connectat el circuit.
10