L'electricitat és una força omnipresent a les nostres vides. Des d'il·luminar les nostres cases fins a impulsar dispositius electrònics i mantenir en funcionament indústries senceres, l'electricitat és un element essencial de la societat moderna.
Tot i això, per a la majoria de les persones, els conceptes darrere de l'electricitat poden semblar misteriosos i complexos.
En aquesta secció, explicarem els conceptes bàsics de l'electricitat d'una manera accessible i comprensible, cosa que us permetrà apreciar millor com funciona aquest fenomen fonamental.
Càrrega elèctrica
L'electricitat s'origina a les partícules fonamentals de la matèria: els electrons i protons. Aquestes partícules tenen una propietat anomenada "càrrega elèctrica".
Els electrons tenen càrrega negativa, mentre que els protons tenen la mateixa càrrega, però amb signe positiu.
Els electrons tendeixen a ser repel·lits entre si a causa de les seves càrregues iguals, mentre que els electrons i protons tendeixen a ser atrets entre si a causa de les seves càrregues oposades.
Corrent elèctric
El voltatge és el que impulsa els electrons a moure's en una direcció particular al llarg del conductor. La unitat de mesura del corrent elèctric és l'ampera (A).
Tipus de corrent: continu i alterna
Hi ha dos tipus principals de corrent elèctric: continu (CC) i altern (CA).
-
El corrent continu flueix en una sola adreça constant, com la proporcionada per una bateria o una placa fotovoltaica.
-
El corrent altern, en canvi, canvia de direcció periòdicament a una freqüència específica, generalment 50 o 60 vegades per segon. Aquest tipus de corrent és la forma dominant delectricitat en la majoria de les xarxes de subministrament elèctric i sutilitza en la majoria dels dispositius electrònics que usem en les nostres vides diàries.
Voltatge
El voltatge, representat per la lletra "V" i mesurat en volts (V), és la força impulsora darrere del flux de corrent elèctric. Essencialment, el voltatge representa la diferència denergia elèctrica entre dos punts en un circuit.
Com més gran sigui la diferència de voltatge entre dos punts, més gran serà la força amb què els electrons es mouran d'un punt a un altre.
Resistència
La resistència elèctrica, simbolitzada per la lletra "R" i mesurada en ohms (Ω), és una propietat que s'oposa al flux de corrent elèctric.
Els materials conductors, com els metalls, generalment tenen una baixa resistència, cosa que permet que els electrons flueixin fàcilment. D'altra banda, els materials aïllants, com ara el cautxú o el plàstic, tenen una alta resistència i dificulten el flux de corrent.
Circuits elèctrics
Un circuit elèctric és una ruta tancada al llarg de la qual poden circular els electrons.
Els components bàsics d'un circuit inclouen una font d'energia (com ara una bateria o un generador), conductors (com ara cables metàl·lics) i dispositius de càrrega (com bombetes o electrodomèstics).
Quan es tanca un circuit, els electrons poden fluir des de la font denergia a través dels conductors cap als dispositius de càrrega, realitzant treball en el procés.
Potència elèctrica
La potència elèctrica és la quantitat denergia elèctrica que es transfereix o consumeix per unitat de temps. La potència és un factor important per determinar el consum denergia i la capacitat dels dispositius elèctrics.
Es mesura en watts (W) i es calcula mitjançant la fórmula P = V * I, on "P" és la potència, "V" és el voltatge i "I" és el corrent.
Lleis de l'electricitat
Les lleis de l'electricitat són principis fonamentals que regeixen el comportament dels sistemes elèctrics i els circuits.
La més coneguda és la Llei d'Ohm, que estableix la relació entre el voltatge (V), el corrent (I) i la resistència (R) en un circuit elèctric. Aquesta llei és essencial per entendre com flueix el corrent elèctric en resposta al voltatge i la resistència en un circuit.
A més de la Llei d'Ohm, hi ha altres lleis específiques a l'electricitat que descriuen fenòmens més particulars, com la llei de Gauss per a l'electricitat estàtica o la llei de Coulomb per a la força entre càrregues elèctriques.
Conceptes avançats
A més dels conceptes bàsics de l'electricitat esmentats fins ara, hi ha altres conceptes més avançats que s'endinsen en les complexitats del corrent elèctric i la seva aplicació a la tecnologia moderna.
Alguns dels conceptes avançats més importants inclouen:
-
Freqüència La freqüència es refereix a la quantitat de cicles per segon en un senyal de CA, mesurada en Hercios (Hz). És un paràmetre fonamental en l'electricitat de CA i afecta la manera com els dispositius elèctrics funcionen i s'interconnecten.
-
Impedància La impedància és una propietat elèctrica que mesura la resistència al flux de corrent en circuits de CA. Es compon de resistència, inductància i capacitància i és fonamental en el disseny de circuits i sistemes elèctrics.
-
Reactància La reactància és una component de la impedància en circuits de CA que es relaciona amb la capacitat d'emmagatzemar i alliberar energia en forma de camp magnètic o elèctric.
-
Electrònica de potència : Aquest camp se centra en la conversió i el control de l'energia elèctrica. Inclou dispositius com rectificadors, inversors i controladors de motors, que són vitals en aplicacions industrials i electrònica de consum.
-
Semiconductors Els semiconductors, com els transistors, són la base de l'electrònica moderna. Aquests dispositius permeten l'amplificació i el control de senyals elèctrics i són fonamentals en la fabricació de circuits integrats i microxips.