Exercicis d'electrònica bàsica — Tecnologia i Digitalització 3r ESO

Limitar el corrent que hi passa, oposant-s'hi. Serveix, per exemple, per protegir altres components perquè no els arribi massa corrent.

Tots dos deixen passar el corrent en un sol sentit. La diferència és que el LED, a més, emet llum quan hi passa corrent en el sentit correcte, mentre que un díode normal no fa llum: només serveix per deixar passar o bloquejar el corrent.

Un sensor transforma una magnitud del món (llum, temperatura, so...) en un senyal elèctric: capta informació (entrada). Un actuador fa el contrari: transforma un senyal elèctric en una acció física com moviment, llum o so (sortida).

Les dues primeres bandes donen les xifres: groc = 4 i violeta = 7, és a dir, 47.
La tercera banda és el multiplicador: vermell = ×100, per tant 47 · 100 = 4700 Ω = 4,7 kΩ.
La quarta banda indica la tolerància: or = ±5%.
Resultat: 4,7 kΩ ± 5%, és a dir, entre 4465 Ω i 4935 Ω.

Un potenciòmetre és una resistència variable: té un cursor mòbil que permet canviar-ne el valor girant un botó o desplaçant un lliscador.
Serveix per regular una magnitud, com el corrent o la tensió.
Exemple: el control de volum d'una ràdio o el regulador de la lluminositat d'una pantalla.

Fals.
El LED és un díode: només deixa passar el corrent en un sentit, de l'ànode al càtode.
Connectat al revés, no condueix i no s'encén gens (no s'il·lumina menys).
L'ànode és la pota més llarga i s'ha de connectar al pol positiu.

Una LDR és una resistència dependent de la llum: com més llum rep, menys resistència té; i amb poca llum, la resistència és molt alta.
Aplicació: l'encesa automàtica dels fanals del carrer, que s'il·luminen quan es fa fosc.

En un NTC la resistència disminueix quan la temperatura augmenta (coeficient de temperatura negatiu).
Per tant, amb la calor de la mà tindrà menys de 10 kΩ.
Es fa servir com a sensor de temperatura, per exemple en termòmetres digitals, forns o en la protecció d'un ventilador.

Un condensador emmagatzema càrrega elèctrica (energia) de manera temporal: es carrega quan hi ha tensió i la pot tornar al circuit quan convé.
La capacitat es mesura en farads (F); en la pràctica s'usen submúltiples com el microfarad (µF).
S'utilitza, per exemple, per suavitzar tensions o per fer temporitzadors.

Un interruptor manté la posició (oberta o tancada) fins que el tornem a accionar: per exemple, l'interruptor de la llum de l'habitació.
Un polsador només tanca (o obre) el circuit mentre el mantenim premut i en deixar-lo torna a la posició inicial: per exemple, el timbre de casa.

Perquè no controlen ni amplifiquen el corrent: només hi reaccionen. La resistència s'oposa al pas del corrent i el condensador emmagatzema càrrega, però cap dels dos decideix per on ni quan passa el corrent com fan els components actius (díode, transistor).

La de valor petit deixa passar més corrent. Com que la resistència s'oposa al pas del corrent, com més gran és el seu valor, menys corrent hi passa (per la llei d'Ohm, I = $\tfrac{V}{R}$: si R creix, I baixa).

Amplificar (convertir un senyal petit en un de més gran) i commutar (actuar com un interruptor electrònic que s'obre o es tanca amb un senyal, sense parts mòbils). En tots dos casos, un senyal petit controla un corrent molt més gran.

Perquè permet controlar corrents grans amb senyals petits i actuar com a interruptor sense parts mòbils. Milions de transistors minúsculs formen els processadors dels ordinadors i mòbils; sense ells no existirien els xips ni la informàtica moderna.

Faltava una resistència en sèrie amb el LED. Sense resistència, li arriba massa corrent i es crema. La resistència limita el corrent perquè arribi al LED un valor segur.

Sensors: LDR (detecta llum) i termistor (detecta temperatura). Actuadors: motor (fa moviment) i brunzidor (fa so). Els sensors capten informació; els actuadors fan una acció.

Entrada: un sensor de moviment detecta que algú passa i genera un senyal elèctric. Procés: el circuit o programa rep el senyal i decideix que ha d'activar l'alarma. Sortida: un actuador, el brunzidor o l'altaveu, produeix el so de l'alarma. Així el sistema percep, decideix i actua.

La resistència ha d'absorbir la tensió que sobra: V_R = 9 - 2 = 7 V.
El corrent és el del LED: I = 20 mA = 0,020 A.
R = V_R/I = 7/0,020 = 350 Ω.
En la pràctica es posaria el valor normalitzat immediatament superior (390 Ω), que fa passar una mica menys de corrent.

Un relé és un interruptor accionat per un electroimant: quan hi circula un corrent petit per la bobina, el camp magnètic tanca (o obre) uns contactes.
Els contactes estan elèctricament separats del circuit de control, així que el circuit de baixa tensió pot governar un aparell de 230 V sense risc ni connexió directa entre tots dos.
A més, deixa passar corrents molt més grans que els que suportaria un component electrònic petit.

El transistor funciona com un interruptor electrònic.
Amb 5 V a la base, per la base hi circula un petit corrent i el transistor condueix entre col·lector i emissor: el motor rep corrent i gira.
Amb 0 V a la base, no hi ha corrent de base, el transistor no condueix i el motor s'atura.
Així, un senyal petit del microcontrolador controla un corrent molt més gran.

Sèrie: R_eq = 220 + 330 = 550 Ω.
Paral·lel: R_eq = (220 · 330)/(220 + 330) = 72600/550 = 132 Ω.
Comprovació: el valor en paral·lel (132 Ω) és menor que la més petita de les dues (220 Ω), com ha de ser.

Resistència total: 6 + 3 = 9 kΩ.
Intensitat: I = 9/9000 = 1 mA.
Tensió a la de 3 kΩ: V = 0,001 · 3000 = 3 V.
Mètode ràpid: V_sortida = V · R₂/(R₁ + R₂) = 9 · 3/9 = 3 V.
Comprovació: a la de 6 kΩ hi ha 6 V, i 6 + 3 = 9 V.

Amb llum: R_T = 10 + 10 = 20 kΩ, V_sortida = 10 · 10/20 = 5 V.
A les fosques: R_T = 100 + 10 = 110 kΩ, V_sortida = 10 · 10/110 = 0,91 V.
La tensió de sortida és més gran amb llum.
Aquesta variació permet que un circuit posterior (un transistor o un microcontrolador) detecti si és de dia o de nit.

Tensió dels tres LED: 3 · 2 = 6 V. La resistència ha d'absorbir 12 - 6 = 6 V.
R = 6/0,020 = 300 Ω.
Potència dissipada: P = V · I = 6 · 0,020 = 0,12 W.
Com que 0,12 W < 0,25 W, una resistència de 1/4 W n'hi ha prou.
En sèrie passa el mateix corrent per tots els LED, per això un sol resistor és suficient.

Entrada: una LDR que detecta la llum ambient.
Procés: un divisor de tensió amb la LDR i una resistència, que dona una tensió de sortida baixa a les fosques o alta amb llum, i un transistor que la interpreta com a interruptor.
Sortida: un LED (o una bombeta amb un relé).
De nit la LDR té molta resistència, el transistor condueix i el llum s'encén; de dia la LDR té poca resistència, el transistor deixa de conduir i el llum s'apaga.

Passem a unitats del SI: R = 10 kΩ = 10000 Ω i C = 100 µF = 100 · $10^{-6}$ F = 0,0001 F.
τ = R · C = 10000 · 0,0001 = 1 s.
Temps de càrrega: 5τ = 5 s.
Si volguéssim un temps més llarg, podríem augmentar la resistència o la capacitat.

El LED està polaritzat inversament: l'ànode ha d'anar al pol positiu (via la resistència) i el càtode al negatiu. Així, no deixa passar el corrent.
Solució: girar el LED o invertir els cables de la pila.
Si hagués omès la resistència, un cop connectat correctament el LED rebria massa corrent i es cremaria.
El corrent amb la resistència és I = $\tfrac{(9 - 2)}{390} \approx 18$ mA, un valor segur.

Potència dissipada: P = 12²/100 = 144/100 = 1,44 W.
Com que 1,44 W > 0,25 W, la resistència s'escalfaria massa i es cremaria.
Resistència mínima: R = V²/P = 144/0,25 = 576 Ω.
Comprovació: 144/576 = 0,25 W.

Corrent de base mínim: I_B = I_C/β = 150/100 = 1,5 mA.
La resistència de base absorbeix 5 - 0,7 = 4,3 V.
R_B = 4,3/0,0015 = 2867 Ω ≈ 2,9 kΩ (com a màxim).
En la pràctica se'n posa una de valor una mica menor (per exemple 1 kΩ) perquè el transistor saturi del tot.

S = (P OR F) AND A: sona si s'obre la porta o la finestra, i a més l'alarma està activada.
(a) (1 OR 0) AND 1 = 1 AND 1 = 1: sona.
(b) (0 OR 0) AND 1 = 0 AND 1 = 0: no sona.
(c) (1 OR 0) AND 0 = 1 AND 0 = 0: no sona, perquè l'alarma està desactivada.