Llum a la foscor

La biblioteca de l’institut és un espai fonamental per a l’aprenentatge, però la seva il·luminació actual no és adequada per crear un entorn còmode per a la lectura i l’estudi. Des de l’àrea d’humanitats se’ns ha demanat la creació de làmpades funcionals i estèticament agradables per ambientar aquest espai.

En aquesta unitat treballarem els conceptes fonamentals de l’electricitat i els circuits elèctrics des d’un punt de vista tecnològic. L’objectiu és comprendre com circula l’electricitat, identificar els components bàsics d’un circuit i calcular magnituds com el voltatge, la intensitat i la resistència.

Què aprendrem?

• Optimitzar el procés tecnològic en el disseny i construcció d’una làmpada.
• Resoldre problemes complexos amb circuits combinats aplicant la llei d’Ohm.
• Dissenyar i muntar circuits sèrie, paral·lel i mixtos amb components avançats.
• Simular i analitzar circuits per millorar-ne l’eficiència.
• Manipular maquinària de forma autònoma i aplicar tècniques de fabricació.
• Liderar equips de treball i gestionar conflictes.

KPSI inicial

-	😭	😐	😃	😍
Saps què és l’electricitat?
Saps què és el corrent elèctric?
Saps com influeixen els electrons en el corrent elèctric?
Saps diferenciar entre corrent continu i corrent altern?
Saps diferenciar entre intensitat, resistència i voltatge?
Saps què és la llei d’Ohm?
Saps diferenciar entre un circuit obert i tancat?
Saps fer càlculs aplicant la llei d’Ohm?
Saps diferenciar entre un circuit en sèrie, paral·lel o mixt?
Saps fer càlculs complexos amb circuits en sèrie o paral·lel?
Saps com funciona el codi de colors de les resistències?
Saps què mesura i com funciona un multímetre?
Saps seguir el procés tecnològic per construir una làmpada?
Saps instal·lar un endoll, interruptor o portalàmpades?
Coneixes la normativa del taller i les eines disponibles?
Saps fer servir maquinària de forma segura per treballar la fusta?

Avaluació

La nota final es calcularà amb els següents pesos:

• Feina a classe i dossier (30%): comportament, participació i blocs d’activitats.
• Feina al taller i projecte làmpada (35%): seguretat, disseny, execució i pòster divulgatiu.
• Examen final (35%).

Bloc 1: L’electricitat

Teoria

L’electricitat és el moviment de càrregues elèctriques a través d’un material conductor. Els materials estan formats per àtoms amb protons (+), neutrons (0) i electrons (-). Els electrons poden moure’s entre àtoms en materials conductors (metalls), mentre que en els aïllants (plàstic, goma) aquest moviment és limitat. Una pila crea una tensió que empeny els electrons generant corrent elèctric.

Activitats

1. Relaciona conceptes: protons, neutrons, electrons, tensió, corrent, conductors i aïllants.
2. Completa les frases sobre càrregues, materials i unitats.
3. Identificació de materials: classifica coure, vidre, or, goma, fusta i alumini.
4. Veritat o fals sobre conductors, tensió i electrons.
5. Analogies: compara el corrent amb un riu i representa-ho amb un dibuix.
6. Corregeix frases sobre corrent altern i continu.
7. Tesla vs Edison: investiga moments clau de la guerra dels corrents.

Bloc 2: Magnituds elèctriques

Teoria

• Resistència: dificultat al pas del corrent, depèn del material i secció.
• Efecte Joule: part de l’energia es transforma en calor.
• Intensitat (I): quantitat d’electricitat que passa per un conductor.
• Tensió (V): treball necessari per traslladar una càrrega.
• Resistència (R): dificultat al pas del corrent.
• Llei d’Ohm: ( V = I \cdot R ).

Exemples:

1. Calcula la tensió en un circuit de 10 Ω amb corrent de 2 A.
2. Calcula la intensitat amb R = 50 Ω i V = 100 V.
3. Calcula la resistència amb V = 12 V i I = 3 A.

Activitats

1. Tensió en una bombeta de 60 W amb 230 V i 0,26 A.
2. Corrent en un ventilador amb 120 V i 240 Ω.
3. Resistència d’un calefactor amb 230 V i 10 A.
4. Corrent en un circuit amb 5 V i 200 mΩ.
5. Corrent en un resistor de 1500 Ω amb 3 kV.
6. Resistència en un circuit amb I = 0,25 A i V = 50 mV.
7. Com la resistència influeix en un circuit de 12 V (taula i gràfica).
8. Com el voltatge influeix en un circuit de 10 Ω (taula i gràfica).

Web apps

Conversor d’unitats elèctriques

Simulador de la llei d’Ohm

Bloc 3: Circuits elèctrics

Teoria

Un circuit és un conjunt d’elements units on circulen càrregues amb una finalitat concreta. Components bàsics: generador, conductors, receptors i elements de control. La simbologia internacional permet representar els circuits de manera estàndard. Un circuit pot estar obert o tancat i pot ser en sèrie, en paral·lel o mixt.

Activitats

1. Dibuixa components bàsics i classifica’ls.
2. Transforma dibuixos utilitzant simbologia.
3. Dibuixa circuits oberts i tancats amb diferents components.
4. Determina si els circuits mostrats estan oberts o tancats.
5. Identifica tipus de circuits i completa la taula segons si les bombetes es fonen.
6. Simula circuits d’il·luminació amb el “Kit de Construcció de Circuits” i respon preguntes.
7. Potència elèctrica: resol problemes de potència i intensitat.

Bloc 4: Polímetre

Teoria

Les resistències limiten el corrent en un circuit i es codifiquen per franges de colors. Un polímetre permet mesurar tensió, intensitat i resistència.

Activitats

1. Calcula el valor de resistències segons el codi de colors.
2. Troba la combinació de colors per a determinats valors.
3. Mesura resistències amb el polímetre i compara amb els valors teòrics.
4. Experimenta amb resistències en sèrie.
5. Analitza el comportament d’un LDR amb diferents nivells de llum.
6. Estima el percentatge de càrrega d’una pila de 4,5 V.
7. Repàs sobre llei d’Ohm, unitats i codi de colors.

Web app: Codi de colors de resistències

Bloc 5: Circuits en sèrie, paral·lel i mixtos

Teoria

• Sèrie: la intensitat és la mateixa a tot el circuit i la resistència total és la suma de totes les resistències.
• Paral·lel: la tensió és la mateixa a cada branca i la resistència total es calcula amb la inversa de la suma de les inverses.
• Mixtos: combinació de sèrie i paral·lel; es resolen simplificant cada part.

Activitats

1. Problema de resistències en sèrie (24 V, dues resistències de 6 Ω).
2. Problema de resistències en sèrie (30 V, resistències de 5 Ω, 10 Ω i 15 Ω).
3. Problema en sèrie amb font de 3 kV i resistències de 500 mΩ, 1,5 Ω i 2 Ω.
4. Problema en paral·lel amb font de 24 V i resistències de 6 Ω i 12 Ω.
5. Problema en paral·lel amb 36 V i resistències de 4 Ω, 9 Ω i 18 Ω.
6. Problema en paral·lel amb 2 kV i resistències de 500 mΩ, 2 Ω i 1 kΩ.
7. Circuit mixt amb 24 V i resistències 6 Ω, 12 Ω i 12 Ω.
8. Circuit mixt amb 1,2 kV i resistències 500 mΩ, 2 Ω i 100 Ω.
9. Circuit mixt amb 48 V i resistències 8 Ω, 6 Ω, 6 Ω i 12 Ω.
10. Circuit en sèrie i codi de resistències: calcula R2 i R3.
11. Càlcul de resistències en sèrie amb potència total de 24 W.

KPSI final

-	😭	😐	😃	😍
Saps què és l’electricitat?
Saps què és el corrent elèctric?
Saps com influeixen els electrons en el corrent elèctric?
Saps diferenciar entre corrent continu i corrent altern?
Saps diferenciar entre intensitat, resistència i voltatge?
Saps què és la llei d’Ohm?
Saps diferenciar entre un circuit obert i tancat?
Saps fer càlculs aplicant la llei d’Ohm?
Saps diferenciar entre un circuit en sèrie, paral·lel o mixt?
Saps fer càlculs complexos aplicant la llei d’Ohm?
Saps com funciona el codi de colors de les resistències?
Saps què mesura i com funciona un multímetre?
Saps seguir el procés tecnològic per construir una làmpada?
Saps instal·lar un endoll, interruptor o portalàmpades?
Coneixes la normativa del taller i les eines disponibles?
Saps fer servir maquinària de forma segura per treballar la fusta?