Zirkuitu elektrikoak

Sarrera honetan agertzen den lana Iñigo Ugarte Azkaratek IRALEn egindakoa da eta Aitortu-EzKomertziala-PartekatuBerdin 3.0 (CC BY-NC-SA 3.0) lizentziapean dago. EIMA katalogoan aurki daiteke esteka honetan.

Aurreko gaian zera landu da: batetik, elektrizitatea sortzeko modurik garrantzitsuena; bestetik, korronte elektrikoaren efektu nagusiak.

Gai honetan, elektrizitatea erabiltzeko zirkuitu elektrikoak aztertuko dira. Horrekin batera, honako gai hauek ere landuko dira: operadore nagusiak, elektrizitatea neurtzeko erabiltzen diren magnitudeak eta magnitude bakoitzarekin erabiltzen diren unitateak, operadore guztiak elkarrekin konektatzeko moduak eta erabiliko diren magnitudeen balioak kalkulatzeko formulak.

Lehenik eta behin, zirkuitu elektrikoa zer den definitu da: korronte elektrikoarekin efektu erabilgarria lortzeko erabiltzen den operadore multzoa, eta horiek elkarrekin konektatzeko behar den elementu multzoa.

Ezkerreko irudian, zirkuitu elektrikoaren ezinbesteko elementuak agertzen dira: sorgailua, hargailua eta eroaleak. Eskuineko irudian, berriz, ia beti agertzen diren elementu osagarriak jaso dira: maniobra-elementuak eta babes-elementuak.

1.1. ZIRKUITU ELEKTRIKOEN ELEMENTUAK

Lau multzotan banatu ohi dira zirkuitu elektrikoen elementuak: sorgailuak, hargailuak, eroaleak eta maniobra-elementuak. Unitate honetan, daukaten garrantziagatik, maniobra-elementuen multzotik atera dira babes-elementuak, eta bosgarren multzoa osatu da.

1.1.1. Sorgailuak

Elektrizitatearen iturburua dira sorgailuak. Benetakoak alternadorea eta dinamoa dira; hala ere, horien artean sailkatu dira metagailuak (pilak eta bateriak), entxufea eta elikatze-iturria (gure zirkuituak konektatzeko konexiogunea).

1.1.2. Hargailuak

Hargailuak zera dira: energia elektrikoa energia erabilgarria bihurtzen duten elementuak. Asko eta asko dira (elektrizitatearekin dabilen edozer), baina, argia, motor elektrikoa eta txirrina aztertuko dira batez ere tailerrean.

1.1.3. Eroaleak

Elektroiek bide bat behar dute sorgailuetatik hargailuetara joateko. Kable metalikoa izaten da, kobrezkoa gehienetan; zenbait kasutan, aluminioa, eztainua, letoia, zilarra… erabiltzen dira. Isolatzaile batekin babesten dira (hainbat plastiko, kautxua, papera, beira…), ingurukoek elektrokuziorik ez jasateko eta zirkuitulaburrak saihesteko.

1.1.4. Maniobra-elementuak

Konexiorik aldatu gabe elektroien ibilera kudeatzen duten operadoreak dira maniobra-elementuak. Tailerrean hauexek aztertuko dira: etengailua, pultsadoreak eta kommutadoreak.

1.1.5. Babes-elementuak

Zirkuituan beti egon behar duten operadoreak dira babes-elementuak. Ezinbestekoak dira zirkuituak babesteko (fusibleak eta etengailu automatikoak) eta pertsonak babesteko (etengailu diferentzialak).

1.2. ZIRKUITU ELEKTRIKOA. KONPARAZIO HIDRAULIKOA

Zirkuitu elektrikoak hobeto ulertzeko, zirkuitu hidraulikoak (ura erabiltzen dute) erabiltzen dira maiz. Konparazio hidraulikoan hauxe gertatzen da:

● Korronte elektrikoa ur tanten emaria da.

● Tentsioa (edo potentzial elektrikoa) goiko deposituan metatutako ura da.

● Elektrizitatearen etengailua hidraulikoaren iturria da.

● Ura beti doa goitik behera(pilan, minus (-) polotik plus (+) polora).

1.3. ZIRKUITU ELEKTRIKOEN FUNTSEZKO MAGNITUDEAK

Zenbait magnitude erabiltzen dira elektrizitatea neurtzeko. Garrantzitsuenak dira:

1.3.1. Intentsitatea (I)

Intentsitateak zera neurtzen du: zenbat elektroi pasatzen diren toki batetik denbora unitatean. Hidraulikoan, berriz, segundo batean iturritik irteten den ur kantitatea izaten da. Segundo batean milioika elektroi igarotzen direnez, coulomb (C) izeneko unitatea erabiltzen da neurtzeko.

Coulomb 1 = 6,24·10¹⁸ elektroi.

Intentsitatea neurtzeko unitatea anperea (A) da; alegia, segundo baten toki batetik igarotzen den elektroi kopurua neurtzen du. Aurretik aipatu duguna kontuan izanda, hauxe da formula:

1.3.2. Tentsioa edo Potentzial Elektriko Diferentzia (U edo V)

Aurreko gaian ikusi dugu zer egoera sortu behar den elektroiak mugitzeko. Batetik, elektroiak, lehenago, soberan pilatuko dira toki batean (karga elektriko negatiboa (-)); bestetik, elektroiak faltan egongo dira beste toki batean (karga elektriko positiboa (+)).

Hartara, potentzial elektriko desberdina duten bi puntu daude. Kontaktuan jarritakoan, elektroiak batetik bestera mugituko dira (intentsitatea). Bi puntu horien artean dagoen potentzial elektriko aldeari deitzen zaio Potentzial Elektriko Diferentzia (Tentsioa).

Hidraulikoan, deposituen arteko altuera da; zenbat eta tentsio gehiago izan (altuera), orduan eta elektroi (ura) gehiago mugitu. Unitatea volt (V) deitzen da.

Pilen kasuan, ia ezinezkoa da 1,5 V baino gehiago lortzea; beraz, 3 edo 6 pila elkartuta lortzen dira 4,5 V-eko petaka eta 9 V-eko blokea.

Bi edo pila gehiago elkartzen direnean, bateria deitzen zaio multzoari.

1.3.3. Erresistentzia (R)

Elektroiak mugitzen direnean, errazago edo nekezago mugitzen dira materialaren arabera. Erraz mugitzen direnean, materiala eroalea da; oso nekez mugitzen direnean, berriz, isolatzailea da. Erresistentziaren unitatea ohm (Ω) deitzen da.

Hartzaileen erresistentzia. Esaten da eroaleek ez dutela erresistentziarik.

Errealitatean badute, baina, hain txikia denez, ez da kontuan hartzen. Hargailu guztiek daukate erresistentzia, ostera. Korronte elektrikoak efektu erabilgarria bihurtzen du erresistentzia hori. Salbuespen bakarra elektronikan erabiltzen diren erresistoreak dira.

1.4. OHMEN LEGEA

Elektrizitatearen funtsezko magnitudeak tentsioa, intentsitatea eta erresistentzia dira. Magnitude horiek elkar lotzen dituen formula da Ohmen Legea.

Non: U = Tentsioa voltetan (V).

I = Intentsitatea amperetan (A).

R = Erresistentzia ohmetan (Ω).

Ohmen Legea hiru eratara agertu daiteke askatzen den magnitudea aldatuta (ikusi eskuineko irudia). Ez da beharrezkoa hirurak ikastea; nahikoa da bat ikastea eta, hortik abiatuta, beste biak aurkitzea.

Egin honako ariketa hauek:

1. ariketa. Bonbilla bat 4,5 V-eko pila batera konektatzen dugunean, 0,75 A-ko korrontea igarotzen da bonbillatik. Zenbatekoa da bonbillaren erresistentzia?

2. ariketa. 100 Ω-eko erresistentzia daukan motor elektrikoa 9 V-eko pila batera konektatzen da. Zenbatekoa da motor elektrikotik igarotzen den korrontearen intentsitatea, martxan jarritakoan?

3. ariketa. Berogailu elektriko batek 4 Ω-eko erresistentzia dauka eta, konektatzen dugunean, 55 A-ko intentsitatea pasatzen da zirkuitutik. Zenbatekoa da konektatu dugun elikatze-iturriaren tentsioa?