L´ORGANITZACIÓ DE L´AULA EN LA REALITZACIÓ …tenen dificultats d’aprenentatge com als que no. Als primers, perquè el petit grup facilita l’expressió dels seus dubtes i punts

L´ORGANITZACIÓ DE L´AULA EN LA REALITZACIÓDE TREBALLS PRÀCTICS DE CIÈNCIES

ACTUALITZACIÓ CIENTÍFICA TÈCNICA I DIDÀCTICA

$1$0$3$5,&,2,*8$&(/CURS 98-99

,QWURGXFFLy .................................................................................................................................12EMHFWLXVGHO¶HVWXGL ...................................................................................................................50HWRGRORJLD .................................................................................................................................7*XLHVGLGjWLTXHV

(OHFWULFLWDW ...................................................................................................................94.1.1.- Circuits elèctrics amb bombetes ................................................................114.1.2.- Com és la tensió elèctrica en els circuits? .................................................254.1.3.- Què és un curtcircuit? ................................................................................334.1.4.- Sempre que hi ha tensió hi ha intensitat?..................................................394.1.5.- Com s'utilitzen els potenciòmetres.............................................................454.1.6.- Què és un conductor òhmic? .....................................................................514.1.7.- Tots els dipols són òhmics? .......................................................................594.1.8.- Seguretat en les instal•lacions elèctriques.................................................71

6R 4.2.1.-Els ultrasons ................................................................................................77

ÑSWLFD ........................................................................................................................874.3.1.- Estudi del nivell de llum d’una bombeta en funció de ladistància.................................................................................................................894.3.2.- Determinació de l’eficàcia de diverses bombetes.....................................974.3.3.- Distribució de la il•luminació d’una bombeta........................................... 1034.3.4.- La freqüència del corrent de la xarxa, te influencia enla il•luminació d’una bombeta? ........................................................................... 109

4XtPLFD .................................................................................................................. 1134.4.1.- Valoració d’un àcid fort amb una base forta ........................................... 1154.4.2.- Valoració d’un àcid feble amb una base forta......................................... 1254.4.3.- Valoració d’un àcid polipròtic amb una base forta .................................. 1354.4.4.- Quin és el contingut d’àcid fosfòric en una beguda de cola? ................. 1434.4.5.- Determinació de l’àcid cítric d’una beguda de llimona............................ 151

9DORUDFLyILQDO......................................................................................................................... 159

$JUDwPHQWV ............................................................................................................................ 162

5HODFLyGHPDWHULDOVFRQWLQJXWVDO¶DQQH[ .......................................................................... 163

%LEOLRJUDILD ............................................................................................................................ 164

Ë1'(;

,1752'8&&,Ï

L'objectiu de qualsevol procés d'ensenyament és aconseguir que tots els alumnesaprenguin de forma significativa. Però els professors hem comprovat repetidament que aixòno sempre succeeix, ja que amb el mateix procés d'ensenyament els estudiants no progressende la mateixa manera ni al mateix ritme.

7UDFWDPHQWGHOVGLIHUHQWVSXQWVGHYLVWDGHOVDOXPQHV

Des dels estudis relacionats amb l'epistemologia del coneixement científic, Duschl(1993) arriba a afirmar que VLQRKLKDJXpVGLYHUVLWDWDODXODVHQ¶KDXULDGHSURYRFDUMDTXHVHQVHSXQWVGHYLVWDGLIHUHQWVQRpVSRVVLEOHFRQVWUXLUFRQHL[HPHQWVConsidera que en totprocés d'ensenyament-aprenentatge és necessari:

- Produir diversitat de punts de vista.- Promoure que les diferències siguin explicitades.- Discutir aquelles diferències.- Reduir la diversitat de punts de vista a través de la discussió- Aplicar els nous punts de vista

Aquesta visió social de la construcció del coneixement es considera tant o mésimportant com l'aplicació més o menys estricta del “mètode científic”.

Tractament de l’alumnat

És de tots conegut la dificultat per a atendre la gran varietat de nivells, ritmesd'aprenentatge i interessos de l’alumnat d’un grup-classe. Cada estudiant requeriria unadedicació exclusiva de l’ensenyant, la qual cosa a la pràctica és impossible. Per això s'hand’arbitrar sistemes i eines que ajudin als professors/es i permetin aquesta atenció en el marcde l’aula.

Al mateix temps, la diversitat ha de ser aprofitada per afavorir l’aprenentatge, en llocde ser un obstacle per si mateix. L’anàlisi de possibles maneres de diferenciar i organitzar elcurrículum d’un grup-classe permet posar de manifest que unes formes faciliten més qued’altres la interacció entre l’alumnat.

L’organització de l’aula ha de ser de tal manera que promogui unes interaccions entreels seus membres que facilitin l’intercanvi i la cooperació.

El treball en grup és un dels que plantegen més dificultats al professorat. En general,no hi ha silenci a l’aula, s’observa un cert desordre, alguns dels grups tenen problemes perorganitzar-se, uns estudiants van a remolc d’altres, parlen entre ells de temes allunyats del’objectiu del treball, etc. Tot això fa que, en general, el treball en grup no es valori com unaforma d’organització de l’aula útil per a l’aprenentatge.

Tanmateix el fet de treballar en grups cooperatius i flexibles, i portar a terme tasquesi/o projectes pot ser una manera de fer que tots i cada un dels alumnes se sentin necessaris iútils. Tot això comporta que el treball en grup afavoreixi a tot tipus d’estudiants, tant als que

tenen dificultats d’aprenentatge com als que no. Als primers, perquè el petit grup facilital’expressió dels seus dubtes i punts de vista, cosa difícil en el marc del gran grup. Als segons,perquè la necessitat d’explicitar els propis raonaments obliga a concretar-los i a desenvoluparde manera lògica, escollint les paraules més adequades. És ben sabut que només es potexplicar alguna cosa quan s’ha après bé.

Necessitat dels treballs pràctics

Com a professora de física i química sempre he volgut que els meus alumnespoguessin comprendre el món físic en què vivim, familiaritzar-se amb ell i donar-li sentit, ique tot el que aprenen a les aules no sigui i només faci referència a llibres, teoria, situacionsfictícies, etc... per això, crec que els alumnes han d’apreciar la vivència del món que estanestudiant.

En adquirir un coneixement i una estima pel món físic que viuen, poden gaudir mésdel món. També és important pels alumnes construir una reserva del coneixement tàcit quepuguin fer servir de forma directa quan s’enfronten a un problema, encara que no hagi estatmai definida formalment. Així, tenir una vivència concreta del fenomen que s’està estudiantserà un requisit indispensable per adquirir més tard una comprensió teòrica dels conceptes.Obtenir el coneixement a través d'experiències de primera mà constitueix un assentament méssignificatiu del que es pot adquirir només a través de l’argumentació teòrica.

Tots aquest fets, entre d’altres que veurem més endavant, fan que m'hagi replantejatseriosament que no només s’ha d’ensenyar ciència (física i química) d’una manera teòricasinó que també s’ha de tenir en compte que els alumnes tinguin vivències dels fenòmens de lavida.

D’altra banda, és cert que els alumnes coneixen molt més d’allò que diuen. La sevahabilitat per aplicar procediments i coneixements que han après a través de la sevaexperiència personal, encara que no el puguin articular, és considerable i vitalment important.Moltes vegades ignorem aquest coneixement tàcit, i hem d’evitar menystenir-lo pel fet que nopuguem mesurar-lo o avaluar-lo.

Un altre aspecte d’importància vital per aconseguir l’èxit dels nostres alumnes és lamotivació. Un alumne pot fracassar no perquè QRSXJXL, sinó perquè QRYXOJXL Un estudiantque vol tenir èxit en una tasca científica, i que té la confiança, per abordar-la, pot revelarmaneres de treballar i d’intuir la teoria subjacent, que siguin insospitada i que no s’hagin fetmai explícites. Els estudiants tenen habilitats manuals i demostren un sentit de familiaritzacióamb els materials i amb els procediments apropiats, guanyats mitjançant la seva experiènciapersonal. Si volem capitalitzar això, hem de planificar els treballs pràctics pensant més enl’experiència que els estudiants guanyaran i en la satisfacció que aconseguiran que en lestècniques i en el coneixement que aprendran explícitament.

Cal desenvolupar en els nostres alumnes l’habilitat de convertir-se en científics queresolguin els problemes. La creativitat potser no es pot aprendre, però certament pot sermotivada i excitada.

El laboratori ofereix moltes més oportunitats de satisfer la curiositat natural, lainiciativa individual, el treball independent, el treballar a un ritme propi i permet obtenir unarealimentació constant mirant els efectes d’allò que s’està fent.

La participació dels alumnes en investigacions d’actualitat els dóna l’oportunitatd’apreciar l’esperit de la ciència i promou la resolució de problemes oberts, l’habilitatd’anàlisi i també l’habilitat de generalitzar.

El treball en el laboratori, i la classe de teoria, han d’anar coordinats en laresponsabilitat de transmetre la manera com treballa la ciència.

Selecció dels treballs pràctics

Generalment, la selecció dels treballs pràctics es realitza en funció dels coneixements idels procediments involucrats, oblidant moltes vegades la motivació, l’oportunitat i lespossibilitats d’èxit dels nostres alumnes. I si això és així, hauríem de modificar els criteris deselecció de les activitats pràctiques. No es tractaria tant de cobrir els continguts conceptualsadequats o de desenvolupar les activitats apropiades, sinó que s’haurien d’aportarexperiències satisfactòries que conduïssin als estudiants a l’èxit.

Tradicionalment, hem ignorat aquells aspectes afectius de l’aprenentatge dels alumnes,com ara la motivació, l’entusiasme, la confiança en si mateixos i la satisfacció, que són la claude l’èxit dels estudiants en la ciència pràctica.

Cal fer més recerca sobre la relació entre la teoria i el treball pràctic. Sabem que moltsdels treballs pràctics que es fan són ineficaços per a augmentar la comprensió teòrica, degut ala gran complexitat de les activitats experimentals i de la sobrecàrrega d’informació quecomporta.

2%-(&7,86'(/¶(678',

L’objectiu d’aquest estudi és donar recursos als professors de ciències experimentalsper poder realitzar treballs pràctics.

Aquests UHFXUVRV haurien d’ajudar a:

Utilitzar les noves tecnologies

Fer que els alumnes facin servir les QRYHVWHFQRORJLHVen tot allò que sigui possible;sense perdre en cap cas la idea principal de l’experiència i que serveixi per a facilitar tant laseva realització com la comprensió del fenomen.

Quan sigui possible, si disposem dels programes informàtics adequats, farem servirO¶RUGLQDGRU per a simulació d’experiències, com aparell de mesura, com aparell de control,etc...; de forma que aquest es converteixi en una eina familiar de treball, la qual cosa facilitaràl’aprenentatge de la utilització de l’ordinador per a qualsevol altra feina.

Apropar els estudis a la vida quotidiana

Fer que les experiències que es desenvolupin al aula estiguin el més proper possible deODYLGDTXRWLGLDQD i del món físic en que vivim. Plantejar treballs pràctics que apropin alsalumnes d’allò que és el context científic i tecnològic del món i de la societat en què viuen iviuran.

Realitzar treballs pràctics més útils i eficaços

Proposar experiències que mostrin fenòmens que facilitin la seva interpretació mésque el fet de recollir i manipular dades. A vegades es més útil pels alumnes realitzar unaVHQ]LOODH[SHULqQFLD que sigui molt representativa d’un fenomen que el fet de passar-se horesen el laboratori, que a vegades acaba essent monòton i avorrit.

És imprescindible ensenyar al alumne a explicar i a presentar per escrit el fenomen oexperiència una vegada finalitzat/da. La comunicació per escrit és una de les etapesnecessàries.

Com més HVWUXFWXUDWVestiguin els treballs pràctics d’acord amb els objectiusproposats és més segur que aquests objectius siguin assolits.

L’organització dels treballs pràctics

El professor és un dels factors més importants per a assolir l’èxit en els treballspràctics, que es realitzin tant a l’aula com al laboratori. A vegades, un dels motius de fracàsd’aquesta tasca és no haver estat capaç de complir la seva missió en:

• dirigir les discussions,• cuidar la seguretat en el laboratori,• la coordinació dels grups,• una distribució de temps inadequada...etc

La tasca del professorat es facilita si se li donen RULHQWDFLRQVGLGjFWLTXHVLHVWUDWqJLHV per a la organització de l’aula, del temps, de la seguretat, dels possiblesproblemes i inconvenients que es pugui trobar, etcètera, i que ajudaran al èxit de la sevamissió.

Hi ha treballs (autors) que promouen l’organització del aula en JUXSVKHWHURJHQLV TXHV¶HVWUXFWXUHQDOYROWDQWG¶XQREMHFWLXFRP~. Per assolir aquest objectiu és imprescindiblel’aportació de tots els components de l’equip, ja que l’èxit del grup n'és conseqüència de cadaun dels membres del grup.

Però el treball en grup, en determinats moments, téqualitats i avantatges que el fan imprescindible. Permet que

cada estudiant aprengui a integrar-se en un col·lectiu, acompartir les ocupacions, a coordinar els esforços, a trobarvies per solucionar problemes i a exercir responsabilitats. Elmajor valor i la major dificultat del intercanvi intel·lectual enun grup es basa en que posen a l’individu davant de punts de

vista diferents al seu. En les discussions en gran grup és difícilque es produeixi aquest esforç de comprensió. En general, lesdiscussions son conduïdes per l’ensenyant, i l’alumnat sap queles seves intervencions només son etapes que condueixen al

moment en que el professor explica la interpretació “correcta”.Per això la majoria dels estudiants no participen activament enla discussió ja que només esperen identificar la “veritat” del

professor.

La cooperació és el que permet sobrepassar les intuïcions egocèntriques inicials i tenirel pensament mòbil i coherent. És difícil que s’adquireixin hàbits intel·lectuals rígids iestereotipats que quan hi ha la obligació de tenir en compte altres punts de vistaa més dels propis i establir relacions entre els propis pensaments i els dels companys.

0(72'2/2*,$

Recerca bibliogràfica i de materials

• Recerca bibliogràfica en les biblioteques de les Facultats de Físiques, Químiques,Ciències de l’Educació i del Centre de Documentació i Experimentació de Ciències delDepartament d’Ensenyament.

En aquesta recerca bibliogràfica he tractat de trobar llibres, revistes i publicacionsreferents als següents temes:

• Experiències de Mecànica, d’Electricitat i de Química.• Idees prèvies dels alumnes de Mecànica, Electricitat i Química.

De totes les experiències que he trobat, he fet una selecció d’aquelles que s’adeqüenmés als nous continguts curriculars, que són útils per a l’atenció a la diversitat, que tenen mésrelació amb la vida quotidiana, és a dir, que acompleixin els objectius ja indicats anteriorment.

També he seleccionat aquelles experiències que poden ajudar que els alumnes canviïnles idees equivocades, perquè, segons deien Driver i Bell (1985): s’ha trobat que HOODERUDWRULRIHUHL[RSRUWXQLWDWV~QLTXHVTXHFRQGXHL[LQDODLGHQWLILFDFLyGLDJQRVLLUHPHLG¶LGHHVHTXLYRFDGHV.

([SHULPHQWDFLy

El treball de experimentació l’he realitzat en el Centre de Documentació iExperimentació de Ciències del Departament d’Ensenyament amb els materials i els recursosque aquest disposa.

Per a la realització de treballs pràctics d’electricitat hem construït unes plaques ambcomponents elèctrics i electrònics, amb la col·laboració del Departament de Física Aplicadad’Enginyeria de Telecomunicació de Barcelona de la UPC.

També, amb la col·laboració del mateix Departament de Física Aplicada, hemconstruït uns equips d’emissors i receptors d’ultrasons, per a la realització de treballs pràcticssobre l’estudi dels ultrasons.

Els sensors de l’equip SADEX, i el programa d’adquisició i tractament de dades haestat cedit per l’empresa ALECOP per al seu estudi al laboratori del CDEC. He comprovatque permet mostrar diferents possibilitats de treball, que facilita l’adquisició de dades i eltractament de dades, i pot reforçar l’ús del laboratori.

He realitzat algunes de les experiències, aquelles que s’adeqüen més per les sevescaracterístiques amb el programa del equip SADEX, que disposen les aules de tecnologia delscentres de Secundària, amb la finalitat que aquest programa pugui ser utilitzat per a la

realització de treballs pràctics de física i química, i aprofitar al màxim el material de quèdisposa els centres.

L’estudi i experimentació de les experiències seleccionades m’ha permès fer unesguies de pràctiques prèvies, que he realitzat als centres de secundària dels professorscol·laboradors, amb la finalitat de comprovar la seva adequació amb els objectius proposats enel projecte.

Conclusions

L’avaluació d’aquests resultats juntament amb els comentaris dels professorscol·laboradors, m’ha permès decidir sobre la idoneïtat de les experiències i de les guiesdidàctiques, i els canvis necessaris que s’havien de produir quan no han estat adequades.

Per a finalitzar l’estudi, he realitzat unes guies didàctiques de treballs pràctics,adreçades tant per als alumnes com per als professors.

&LUFXLWVHOqFWULFVDPEERPEHWHV

2EMHFWLXV• Muntar circuits en sèrie i en paral·lel• Mesurar la intensitat de corrent.• Conèixer la unicitat de la intensitat en un circuit en sèrie i l’additivitat de les intensitats en

un circuit en paral·lel.• Comparar la brillantor de les bombetes en sèrie i en paral·lel

,QWURGXFFLyL’electricitat està present en la vida quotidiana i ha modificat les activitats humanes i lescondicions econòmiques del mon.

Les piles proporcionen el corrent utilitzat en una calculadora o en un joc electrònic. Lescentrals elèctriques proporcionen el corrent utilitzat en les instal·lacions domèstiques,industrials, medis de transport,etc.. El corrent es distribuït per centenars de quilòmetres de filselèctrics.

Sovint només es disposa d’una sola font de corrent, i es vol connectar diversos aparells. Éspossible, doncs, fer diferents muntatges. En aquesta experiència aprendreu com connectardiverses bombetes a una pila i les avantatges i inconvenients de cada muntatge.

0DWHULDOL(TXLSDPHQW

á 3LODGH9á 0XOWtPHWUHVá &DEOHVGHFRQQH[Ly

á %RPEHWHVLJXDOV9GHWHQVLyQRPLQDOL:GHSRWqQFLDá 3RUWDERPEHWHVá ,QWHUUXSWRU

ËQGH[

$0HVXUDG¶XQDLQWHQVLWDWDPEO¶DPSHUtPHWUH%,QWHQVLWDWHQXQFLUFXLWDPEGXHVERPEHWHVHQVqULH&,QWHQVLWDWHQXQFLUFXLWDPEGXHVERPEHWHVHQSDUDOÂOHO',QWHQVLWDWHQXQFLUFXLWDPEGXHVERPEHWHVHQSDUDOÂOHOLXQDHQVqULH

A.- Mesura d’una intensitat amb l’amperímetre

3URFHGLPHQW

3HUPHVXUDUODLQWHQVLWDWGHFRUUHQWTXHWUDYHVVDXQFLUFXLWV¶LQWHUFDODHQHOFLUFXLWXQ

DPSHUtPHWUHHQVqULH

/DLQWHQVLWDWGHFRUUHQWpVSURSRUFLRQDODOQRPEUHG¶HOHFWURQVTXHHQFDGDVHJRQWUDYHVVHQXQDVHFFLyGHOFLUFXLW/DXQLWDWG¶LQWHQVLWDWpVO¶DPSHUL6tPERO$

(QHOVHQWLWFRQYHQFLRQDODO¶H[WHULRUGHOJHQHUDGRUHOFRUUHQWHOqFWULFYDGHOERUQFDSDOERUQ

1.- Munteu el circuit que es representa a l’esquema de la

figura: la pila en sèrie amb una bombeta, l’interruptor i elsamperímetres.

2.- Seleccioneu en els multímetres que utilitzareu com a amperímetres:½ &RUUHQWFRQWLQX'&!½ ,QWHQVLWDW$!½ &DOLEUHHOGHYDORUPpVJUDQ!½ &DEOHVGHFRQQH[Ly

½ 1HJUH&20!½ 9HUPHOO$!

½ %RWyHQSRVLFLy21!SHUSRVDUORHQPDU[D

3.- Tanqueu el circuit amb l’interruptor i observeu la brillantor de la bombeta.Anoteu en el requadre, els valors que indiquen cada un dels amperímetres:

I1 =I2 =

eVQHFHVVDULIHUHOPXQWDWJHDPEHOVGRVDPSHUtPHWUHVSHUDPHVXUDUODLQWHQVLWDWGHFRUUHQWHQHOFLUFXLW"

4.- Obriu el circuit amb l’interruptor i desconnecteul’amperímetre:

½ %RWyHQSRVLFLy2))!SHUGHL[DUORGHVFRQQHFWDW

%,QWHQVLWDWHQXQFLUFXLWDPEGXHVERPEHWHVHQVqULH

3URFHGLPHQW1.- Munteu el circuit que es representa a l’esquema:

La pila amb dos bombetes iguals en sèrie, l’interruptor i dos multímetres intercalats comamperímetres.

2.- Tanqueu el circuit amb l’interruptor i observeu la brillantor de les bombetes. Anoteu en elrequadre, els valors que indiquen cada un dels amperímetres:

I1 =

I2 =

3.- Obriu el circuit amb l’interruptor i desconnecteu elsamperímetres:

½ %RWRQVHQSRVLFLy2))!SHUGHL[DUORVGHVFRQQHFWDWV

4.- Canvieu la posició dels amperímetres en el circuit. Dibuixeu l’esquema del circuit queresulta:

5.- Tanqueu el circuit amb l’interruptor i observeu la brillantor de les bombetes. Mesureu elque marca cada un dels amperímetres i anoteu els valors en el requadre:

I1 =

I2 =

/DEULOODQWRUGHOHVERPEHWHVpVODPDWHL[D"

6LXQDGHOHVERPEHWHVHVWLJXpVIRVD/¶DOWUDERPEHWDHVWDULDHQFHVD"

/DLQWHQVLWDWGHFRUUHQWpVODPDWHL[DHQFDGDSXQWG¶XQFLUFXLWHQVqULH"

4XLQDUHODFLyKLKDHQWUHODLQWHQVLWDWGHFRUUHQWTXHFLUFXODSHUFDGDXQDGHOHVERPEHWHVLODTXHWUDYHVVDODIRQWG¶DOLPHQWDFLy"



&,QWHQVLWDWHQXQFLUFXLWDPEGXHVERPEHWHVHQSDUDOÂOHO

3URFHGLPHQW1.- Munteu el circuit que es representa en l’esquema:

La pila amb dues bombetes iguals en paral·lel, l’interruptor i dos multímetres intercalats coma amperímetres.

2- Tanqueu el circuit amb l’interruptor i observeu la brillantor de les bombetes. Anoteu elsvalors que indiquen els amperímetres A1 i A2 :

I1 =

I2 =




5.- Tanqueu el circuit amb l’interruptor i observeu la brillantor de les bombetes. Anoteu elsvalors que indiquen els amperímetres A1 i A2 :

I1 =

I2 =

/DEULOODQWRUGHOHVERPEHWHVHQSDUDOÂOHOpVODPDWHL[D"

6LXQDGHOHVERPEHWHVHVWLJXpVIRVVDO¶DOWUDERPEHWDHVWDULDHQFHVD"

4XLQDUHODFLyKLKDHQWUHOHVLQWHQVLWDWVGHFDGDERPEHWDLODGHOFLUFXLWWRWDO"

&RPSDUHXODEULOODQWRUGHOHVERPEHWHVTXDQHVWDYHQFRQQHFWDGHVHQSDUDOÂOHOLHQVqULH



',QWHQVLWDWHQXQFLUFXLWDPEGXHVERPEHWHVHQSDUDOÂOHOLXQDHQVqULH

3URFHGLPHQW1.- Munteu el circuit que es representa a l’esquema:

La pila amb dues bombetes en paral·lel i una en sèrie, l’interruptor i els dos multímetresintercalats com a amperímetres.

2- Tanqueu el circuit amb l’interruptor i observeu la brillantor de les bombetes. Anoteu elsvalors que indiquen els amperímetres A1 i A2 :

I1 =

I2 =




5.- Tanqueu el circuit amb l’interruptor i observeu la brillantor de les bombetes. Anoteu elsvalors que indiquen els amperímetres A1 i A2 :

I1 =

I2 =

4XLQDUHODFLyKLKDHQWUHOHVLQWHQVLWDWVGHFDGDERPEHWDLODGHOFLUFXLWWRWDO"

+LKDDOJXQDERPEHWDTXHQROOXHL["3HUTXq"

&RPSDUHXODEULOODQWRUGHOHVWUHVERPEHWHV2UGHQDOHVERPEHWHVGHPpVDPHQ\VEULOODQWRU



&RQFOXVLRQV

3URSRVWHVGHUHFHUFD

♦ La intensitat de corrent que circula per bombetes idèntiques

en un circuit elèctric és sempre la mateixa?

Es proposen 5 esquemes de circuits elèctrics amb 5 bombetesidèntiques a les utilitzades en l’experimentació. En cada

esquema les bombetes tenen la mateixa disposició, noméscanvien les connexions.

Feu hipòtesis sobre la intensitat de cada una de les bombetesde manera comparativa: si serà igual o més gran o més petita

Després de fer les hipòtesis, munteu els circuits i comproveu siles hipòtesis són certes o no.

Doneu les conclusions de l’estudi.

♦ Investigueu la brillantor de les bombetes en els muntatges de l’experiència, utilitzantbombetes d’igual tensió nominal però de diferent potència.

4HVWLRQDUL

1.- Diverses bombetes iguals, de 4,5 V, connectades enparal·lel a una pila de 4,5 V brillen normalment. Diverses

bombetes de 4,5 V connectades en sèrie brillen menys que unasola bombeta.

Compareu la brillantor de les bombetes dels diferents circuits amb la brillantor de la bombetaen el circuit estàndard

2.- Disposeu de dues amperímetres per mesurar les intensitats de corrent que travessen la pilai la bombeta B2, en el circuit de la figura:

a) Feu un esquema que indiqui la posició del dos amperímetres

b) Indiqueu el sentit del corrent en cada rama del circuit

c) La intensitat de corrent que travessa la pila és de 0,60 A, l’altre amperímetre mesura 0,35A. Quina és la intensitat de corrent en la bombeta B1? Les bombetes B1 i B2 són iguals

3.- En el circuit de la figura.

a) Quina és la rama principal? Quines són lesderivacions? Indiqueu el sentit del corrent en cadarama.

b) Dibuixeu el circuit, segons l’esquema més habitual:amb ratlles horitzontals i verticals.

c) L’amperímetre A1 marca 0,5 A i A2 una intensitat de 0,3 A Quina intensitat circula per labombeta B1?

4.- Durant una sessió de treballs pràctics, 4 grups d’alumnes han de muntar el circuit que esrepresenta a la figura i fer les mesures corresponents per omplir la taula de dades. Però, unapart dels alumnes no han estat capaços. Podríeu completar la taula amb les dades que hifiguren?

K A 1 A2 A3

1r grup Obert2n grup Tancat 0,3 A 0,2 A3r grup Tancat 0,64 A 0,25 A4t grup Tancat 580 mA 340 mA

5.- En el circuit de la figura, les bombetes que s’utilitzen són totes idèntiques. L’amperímetremarca 0,3 A

a) Ordeneu les bombetes de menys a més brillantor

b) Indiqueu el born d’entrada del corrent en l’amperímetre i el sentit del corrent en cadabombeta.

c) Quina és la intensitat de corrent en cada bombeta?

6.- En el circuit de la figura:

El dipol BC s’anomena resistència i pot ser una bombeta, un cable elèctric, etc..Digueu si són certes o falses les següents afirmacions:

a) La intensitat de corrent és més feble en la porció AB del circuit que en la porció CD.b) La intensitat de corrent és més forta en la porció AB del circuit que en la porció CDc) La intensitat de corrent és la mateixa en la porció AB del circuit que en la porció EF però

més feble que en la porció CD del circuitd) La intensitat de corrent és més forta en la porció EF del circuit que en la porció ABe) La intensitat del circuit és la mateixa en les porcions AB, CD i EF del circuit.

0DWHULDOSHUDOSURIHVVRU

2ULHQWDFLRQVGLGjFWLTXHVA l’inici de l’experimentació pot ser convenient demanar els alumnes que encenguin unabombeta connectant-la directament amb la pila de 4,5 V sense els cables. És probable quemolts alumnes sàpiguen fer-ho ràpidament, però una part d’ells no en sabran.

Un esquema de l’estructura interna de la bombeta i les connexions a l’interior, es pot mostrara la classe per aclarir com s’ha de connectar una bombeta.

Això també servirà per aclarir com és el portabombetes que s’utilitza en l’experiència.

La utilització de bombetes en els primers circuits elèctrics que construeixen elsalumnes,

té l’avantatge de fer “visible” el corrent per la il·luminació dela bombeta, i que a més brillantor de la bombeta hi haurà

necessàriament més intensitat de corrent

En muntar les bombetes en sèrie, la intensitat de corrent és la mateixa en tots els punts delcircuit. En intercalar els amperímetres en diversos punts del circuit, els alumnes comprovenque la intensitat és la mateixa. Ho han de fer tantes vegades com sigui precís perquèfinalment arribin a aquesta conclusió.

La brillantor de les bombetes en sèrie és menor que quan estava una sola. Però la intensitat noés la meitat, perquè les bombetes suporten una tensió inferior a la nominal. La bombeta no ésun dipol òhmic i a tensió meitat la intensitat no és la meitat. Tot això el comprendran elsalumnes quan facin l’experiència de la llei d’Ohm en diversos tipus de dipols.

En muntar les bombetes en paral·lel, la brillantor i la intensitat de cada una ha de ser lamateixa. Això no es compleix exactament per no ser la pila una bona fon de tensió. Sobre totsi la pila està una mica gastada

$OXPQHVSHUDOVTXDOVHVWjDGUHoDGDO¶H[SHULqQFLDAlumnes de primer cicle d’ESO

7HPSRULW]DFLy½ 2 hores per a les 4 experiències½ 1 hora i mitja per a la realització del qüestionari

2ULHQWDFLRQVWqFQLTXHV

S’ha de tenir la precaució, abans de fer l’experiència amb els alumnes, de provar totes lesbombetes i comparar la brillantor. Les bombetes, encara que tinguin la mateixa potència itensió nominal, no són exactament iguals, per tant la brillantor no és exactament la mateixa.

Per aquesta raó, s’han de trobar grups de tres bombetes que donin una brillantor semblant idonar a cada grup d’alumnes tres bombetes que siguin el més iguals possibles

En el muntatge de les tres bombetes, dues en paral·lel i una en sèrie, les bombetes que estanen paral·lel, encara que el filament està una mica incandescent, no s’aprecia que llueixinperquè la intensitat que passa per cada una d’elles és molt baixa.

La pila ha de ser nova. En cas contrari quan es connectin dos bombetes en paral·lel no tindranla mateixa brillantor que quan es connecta una sola. La pila no és una font de tensió constantsinó que en el transcurs de la seva utilització la tensió de la pila va disminuint i molt mésràpidament quan comença a estar gastada. La resistència interna de la pila va augmentant enser utilitzada. Si es vol fer una bona comparació de la brillantor de les bombetes s’hauria defer amb una font d’alimentació que té una resistència interna molt més baixa i constant.

Amb piles només es poden fer comparacions, però no de manera quantitativa. En canvi, lespiles tenen l’avantatge de fer l’experimentació molt més senzilla.

Donat que la intensitat de corrent en els circuits és bastant elevada, les piles es descarreguenràpidament. Per això és convenient tancar el circuit amb l’interruptor només en el moment defer les observacions o les mesures.S’ha de tenir molta cura també, que els alumnes no curtcircuitin la pila.

Intensitats de corrent aproximades en els circuits amb la font d’alimentació ibombetes de 4,5 V i 1 W

Circuits: I total I en B1 I en B2 I en B3

1 bombeta B1 0,235 A 0,235 A - -2 bombetes B1 i B2 en sèrie 0,155 A 0,155 A 0,155 A -2 bombetes B1 i B2 en paral·lel 0,437 A 0,218 A 0,218 A -2 bombetes B1 i B2 en paral·lel i 1bombeta B3 en sèrie

0,190 A 0,095 A 0,095 A

Intensitats de corrent aproximades en els circuits amb una pila “nova” i bombetes de4,5 V i 1W

Circuits: I total I en B1 I en B2 I en B3

1 bombeta B1 0,227 A 0,227 A - -2 bombetes B1 i B2 en sèrie 0,149 A 0,149 A 0,149 A -2 bombetes B1 i B2 en paral·lel 0,400 A 0,200 A 0,200 A -2 bombetes B1 i B2 en paral·lel i 1bombeta B3 en sèrie

0,183 A 0,092 A 0,092 A 0,183 A

3URSRVWHVGHUHFHUFD

♦ 1a proposta:Els objectius d’aquesta recerca són:

• Conèixer la conservació de la intensitat en un circuit ensèrie.

• Conèixer l'additivitat de les intensitats en els circuits enparal·lel.

• Interpretar adequadament els esquemes elèctrics

En els diferents esquemes, sempre hi ha el mateix número de bombetes i amb la mateixadisposició geomètrica. Només canvien les connexions. Si els alumnes han entès les relacionsque hi han en les intensitats dels circuits en sèrie i en paral·lel, i saben interpretar elsesquemes, es d’esperar que facin les hipòtesis correctes.

En el 4t esquema es presenta un curtcircuit. Aquest és l’únic esquema que es diferent alstreballats, però servirà per trobar un problema inesperat i fer una hipòtesi que encara que siguierrònia, en fer el muntatge i veure que surt diferent del previst, els obligarà a pensar i aextreure alguna conclusió, encara que segurament necessitaran de l’ajut del professor.

♦ 2ª proposta de recerca:L’objectiu d’aquesta proposta és:• Conèixer la potència nominal d’una bombeta i la seva influència en la brillantor.

Les bombetes d’igual tensió nominal i diferent potència en ser connectades a la tensiónominal tenen una brillantor diferent, essent més alta la de més potència.

Al connectar-les en paral·lel, lògicament la brillantor de cada una és la nominal.

Quan hi ha alguna en sèrie, la brillantor, contràriament al que es podria pensar, és més gran lade menor potència, ja que aquesta treballa en unes condicions més pròximes a la nominal

5HVSRVWHVDOTHVWLRQDUL1.-Bombeta estàndard = S(A1 = A2 ) <S; (B1 = B2 = B3 )< S; (C1 =C2)<C3 =S; (D2 =D3)<D1 =S; E=S ; F1= F2 =S ;G1=G2 = G3 =S

2.- a) Per mesurar una intensitat sempre s’ha d’obrir el circuit i intercalar l’amperímetre en elcircuit: Per mesurar la intensitat que circula per la pila, és indiferent si l’amperímetre es posaa un costat o a l’altre de la pila. El mateix en el cas de la bombeta B2

b) El corrent circula en el sentit tradicional del pol + al pol -c) I1 = 0,60-0,35 = 0,25 A. Les bombetes no són iguals, perquè connectades a la

mateixa tensió no circula la mateixa intensitat.

3.- a) La rama principal és la que conté la pila ; c) I1 = 0,5-0,3 = 0,2 A4.-

K A1 A2 A3

1r grup Obert 0 0 02n grup Tancat 0,5 A 0,3 A 0,2 A3r grup Tancat 0,64 A 0,39 A 0,25 A4t grup Tancat 580 mA 340 mA 240 mA5.- a) B6 > (B1= B2) > (B3= B4= B5)d) I6 = 0,35 A; I1 = I2= 0,15 A; I3 = I4 = I5 = 0,1 A

6.- És certa únicament la resposta e)

&RPpVODWHQVLyHOqFWULFDHQHOVFLUFXLWV"

2EMHFWLXV• Mesurar tensions elèctriques amb el multímetre

• Conèixer les lleis de les tensions elèctriques en els circuits• Realitzar circuits amb dipols en sèrie i en paral·lel

Introducció

/DWHQVLyHQHOVERUQVG¶XQGLSROHOHPHQWGHOFLUFXLWDPEGRVERUQVHVPHVXUDDPEXQYROWtPHWUHLV¶H[SUHVVDHQYROWVtPERO9(OYROWtPHWUHV¶KDGHFRQQHFWDUHQSDUDOÂOHODOVERUQVGHOGLSRO$PHVGHOYROWV¶XWLOLW]DWDPEp

HONLORYROWN9 9 9

i el milivolt: 1 mV = 0,001 V = 10-1

Alguns exemples de tensions:$QWHQDGHWHOHYLVLyXQVSRFVP93LOD9%DWHULDG¶DXWRPzYLO9Locomotora, en corrent altern: 1,5 kV; en corrent continu: 25 kVLlampec: alguns milions de volts

(QXQFLUFXLWWDQFDWDPEGLYHUVRVGLSROVFRQQHFWDWVHQVqULHODWHQVLyGHOFRQMXQWpVLJXDODODVXPDGHOHVWHQVLRQVDOVERUQVGHFDGDXQGHOVGLSROV3HUzXQLWVHQSDUDOÂOHOODWHQVLyHQHOVVHXVERUQVpVODPDWHL[D

0DWHULDOL(TXLSDPHQW

á )RQWG¶DOLPHQWDFLyGHFRUUHQWFRQWtQXDRSLODGH9á 0XOWtPHWUH

á ,QWHUUXSWRUá ERPEHWHVGH9GHWHQVLyQRPLQDOá &DEOHVGHFRQQH[Ly

(VTXHPHVGHOVFLUFXLWV$VqULH%SDUDOÂOHO

3URFHGLPHQW

$&LUFXLWHQVqULH1.- Realitzeu el circuit que es representa en l’esquema a):

½ 'XHVERPEHWHVLXQLQWHUUXSWRUFRQQHFWDWVHQVqULH½ /DIRQWG¶DOLPHQWDFLyHQVqULHDPEOHVERPEHWHVLO¶LQWHUUXSWRUSHUzVHQVHHQGROODUOD

DOD[DU[DHOqFWULFDHQFDUD½ (OPXOWtPHWUHYROWtPHWUHHOGHL[HXHQSRVLFLy2))!½ 6HOHFFLRQHXPHVXUDHQFRUUHQWFRQWLQX'&!½ &DOLEUHWHQVLy9!LVHOHFFLRQHXHOFDOLEUHGHYDORULPPHGLDWDPHQWVXSHULRUDOYDORU

GHODOHFWXUDFRPTXHDTXHVWQRVHUjVXSHULRUD9HOFDOLEUHDGHTXDWVHUjGH9!

2.- Si esteu segurs que el muntatge és correcte connecteu la font d’alimentació en sèrie ambla resta del circuit. Fixeu la tensió a 4,5 V i poseu en marxa la font.

3.- Per a mesurar la tensió en els borns de cada un dels diferents dipols amb el circuit tancat:½ 7DQTXHXHOFLUFXLWDPEO¶LQWHUUXSWRULFRQQHFWHXHOYROWtPHWUHHQSDUDOÂOHOHQHOVERUQV

G¶XQDGHOHVERPEHWHV3RVHXHOYROWtPHWUHHQSRVLFLy21!LOOHJLXHOYDORUGHODWHQVLyHOqFWULFD$QRWHXDODWDXODDTXHVWYDORU

½ &RQQHFWHXHOYROWtPHWUHHQSDUDOÂOHODOVERUQVGHO¶DOWUDERPEHWD$QRWHXDODWDXODODWHQVLyTXHLQGLFDO¶DSDUHOO

½ &RQQHFWHXHOYROWtPHWUHHQSDUDOÂOHODOVERUQVGHO¶LQWHUUXSWRU$QRWHXDODWDXODHOYDORUGHODWHQVLy

½ &RQQHFWHXHOYROWtPHWUHDOVERUQVGHODIRQWG¶DOLPHQWDFLy$QRWHXDODWDXODHOYDORUTXHLQGLFD

4.- Per a mesurar la tensió en els borns de cada un delsdiferents dipols amb el circuit obert:

½ 2EULXO¶LQWHUUXSWRULFRQQHFWHXHOYROWtPHWUHHQSDUDOÂOHOHQHOVERUQVG¶XQDGHOHVERPEHWHV3RVHXHOYROWtPHWUHHQSRVLFLy21!LOOHJLXHOYDORUGHODWHQVLyHOqFWULFD$QRWHXDODWDXODDTXHVWYDORU

½ &RQQHFWHXHOYROWtPHWUHHQSDUDOÂOHODOVERUQVGHO¶DOWUDERPEHWD$QRWHXDODWDXODDTXHVWYDORU


½ &RQQHFWHXHOYROWtPHWUHDOVERUQVGHODIRQWG¶DOLPHQWDFLy$QRWHXDODWDXODDTXHVWYDORU

7DXODGHGDGHVGHWHQVLRQVHQHOFLUFXLWDPEOHVERPEHWHVHQVqULHU1 (Tensió en B1) U2 (Tensió en B2) U3 (Tensió en

l’interruptor)U (Tensió font)

Circuit tancatCircuit obert

(QHO³FLUFXLWVqULH´TXLQDUHODFLyKLKDHQWUHOHVWHQVLRQV888L8"

4XLQDGLIHUqQFLDKLKDHQODWHQVLyDOVERUQVGHO¶LQWHUUXSWRUTXDQHVWjREHUWRWDQFDW"3HUTXq"

%&LUFXLWHQSDUDOÂOHO

1.- Realitzeu el circuit que es representa en l’esquema II):½ 'XHVERPEHWHVFRQQHFWDGHVHQSDUDOÂOHO½ /¶LQWHUUXSWRUFRQQHFWDWHQVqULHDPEOHVERPEHWHV½ /DIRQWG¶DOLPHQWDFLyHQVqULHDPEOHVERPEHWHVLO¶LQWHUUXSWRUSHUzVHQVHHQGROODUOD

DOD[DU[DHOqFWULFDHQFDUD

2.- Seleccioneu en el multímetre (voltímetre):½ 3RVLFLy2))!½ 0HVXUDHQFRUUHQWFRQWLQX'&!½ 7HQVLy9!LVHOHFFLRQHXHOFDOLEUHGHYDORULPPHGLDWDPHQWVXSHULRUDOYDORUGHOD

OHFWXUDFRPTXHDTXHVWQRVHUjVXSHULRUD9HOFDOLEUHDGHTXDWVHUjGH9!

3.- Si esteu segurs que el muntatge és correcte connecteu lafont d’alimentació en sèrie amb la resta del circuit. Fixeu la

tensió a 4,5 V i poseu en marxa la font.

4.- Per a mesurar la tensió en els borns de cada un dels diferents dipols amb el circuit tancat:½ 7DQTXHXHOFLUFXLWDPEO¶LQWHUUXSWRULFRQQHFWHXHOYROWtPHWUHHQSDUDOÂOHOHQHOVERUQV

G¶XQDGHOHVERPEHWHV3RVHXHOYROWtPHWUHHQSRVLFLy21!LOOHJLXHOYDORUGHODWHQVLyHOqFWULFD$QRWHXDODWDXODDTXHVWYDORU

½ &RQQHFWHXHOYROWtPHWUHHQSDUDOÂOHODOVERUQVGHO¶DOWUDERPEHWD$QRWHXDODWDXODODWHQVLyTXHLQGLFDO¶DSDUHOO


½ &RQQHFWHXHOYROWtPHWUHDOVERUQVGHODIRQWG¶DOLPHQWDFLy$QRWHXDODWDXODDTXHVWYDORU

5.- Per a mesurar la tensió en els borns de cada un delsdiferents dipols amb el circuit obert:

½ 2EULXO¶LQWHUUXSWRULFRQQHFWHXHOYROWtPHWUHHQSDUDOÂOHOHQHOVERUQVG¶XQDGHOHVERPEHWHV3RVHXHOYROWtPHWUHHQSRVLFLy21!$QRWHXHOTXHPDUFDDODWDXOD

½ &RQQHFWHXHOYROWtPHWUHHQSDUDOÂOHODOVERUQVGHO¶DOWUDERPEHWD$QRWHXDODWDXODHOYDORUGHODWHQVLy


½ &RQQHFWHXHOYROWtPHWUHDOVERUQVGHODIRQWG¶DOLPHQWDFLy$QRWHXDODWDXODHOYDORUGHODWHQVLy

7DXODGHGDGHVGHOHVWHQVLRQVHQHOFLUFXLWDPEOHVERPEHWHVHQSDUDOÂOHOU1 (Tensió a B1) U2 (Tensió a B2) U3 (Tensió a


Circuit tancatCircuit obert

(QHO³FLUFXLWSDUDOÂOHO´TXLQDUHODFLyKLKDHQWUHOHVWHQVLRQV888L8"

&RPKDYDULDWODWHQVLyDOVERUQVGHO¶LQWHUUXSWRUTXDQpVREHUWRWDQFDW"3HUTXq"

&RQFOXVLRQV

3URSRVWDGHUHFHUFD

♦ Busqueu informació de com es realitzen les instal·lacions elèctriques en els habitatges, pertal de tenir els aparells connectats adequadament.

4HVWLRQDUL

1.- Per fer brillar adequadament unes bombetes de 4,5 V detensió nominal només disposeu d’una pila de 9 V. Com

hauríeu de connectar les bombetes i quantes heu d’agafar peltal de no fer malbé cap bombeta? Dibuixeu l’esquema del

circuit que realitzaríeu i raona la solució que heu triat.Hi ha més d’una solució?

2.- En el muntatge de la figura hi ha una bombeta fosa. Sabríeu alguna manera de localitzar-la?

3.- Quins són els valors de les tensions U1 U2 i U3 en el circuit de la figura?:La pila és de 9 V. Les bombete són iguals

a) Quan l’interruptor està obert?

b) Quan l’interruptor està tancat?


Orientacions didàctiquesAlumnes per als quals està adreçada l’experiència$OXPQHVGHSULPHUFLFOHG¶(62

7HPSRULW]DFLy½ 1 hora per a la realització de la part experimental i les conclusions½ 1 hora per a la realització del qüestionari i la posada en comú

&RPHQWDULV/¶H[SHULqQFLDHVWjDGUHoDGDDOVDOXPQHVG¶(62/DXWLOLW]DFLyGHOHVERPEHWHVFRPDGLSROVHQFRPSWHGHUHVLVWqQFLHVWpO¶DYDQWDWJHGHIHUYLVLEOHHOFRUUHQWHOqFWULFHQLOÂOXPLQDUVHOHVERPEHWHV

'¶XQDPDQHUDH[SHULPHQWDOHOVDOXPQHVKDQGHFRQqL[HUTXHODWHQVLyHOqFWULFDpVODPDJQLWXGTXHPHVXUDHOPXOWtPHWUHLDIHUODFRQQH[LyG¶DTXHVWDSDUHOOGHPDQHUDFRUUHFWDHQSDUDOÂOHODOVERUQVGHOGLSRO

(QHO³FLUFXLWVqULH´WDQFDWODWHQVLyDOVERUQVGHODIRQWG¶DOLPHQWDFLypVLJXDODODVXPDGHOHVWHQVLRQVDOVERUQVGHOVDOWUHVGLSROV

(QHO³FLUFXLWSDUDOÂOHO´WDQFDWODWHQVLypVODPDWHL[DDOVERUQVGHOVGLIHUHQWVGLSROVFRQQHFWDWVHQSDUDOÂOHO

En un circuit obert, la tensió als borns de les bombetes és nul·la. La tensió als borns del’interruptor no és nul·la: és igual a la tensió als borns de la font d’alimentació.

Aquest fet és important, perquè els alumnes sàpiguen que en un circuit obert, ja sigui, perquèl’interruptor està obert o perquè un dipol està trencat: cas d’una bombeta fosa o qualsevoldipol trencat o desconnectat, la tensió en els seus borns serà igual a la tensió de la fontd’alimentació i la resta de dipols en el circuit tindrà tensió igual a 0 en els seus borns

Així, en un circuit obert, tota la tensió aplicada pel generador o la font d’alimentació està enels borns de l’element obert en el circuit.

7DXODGHGDGHVGHWHQVLRQVHQHOFLUFXLWDPEOHVERPEHWHVHQVqULHU1 (Tensió en B1) U2 (Tensió en B2) U3 (Tensió en


Circuit tancat 2,25 V 2,25 V 0 V 4,5 VCircuit obert 0 V 0 V 4,5 V 4,5 V

7DXODGHGDGHVGHOHVWHQVLRQVHQHOFLUFXLWDPEOHVERPEHWHVHQSDUDOÂOHO

U1 (Tensió a B1) U2 (Tensió a B2) U3 (Tensió al’interruptor)

U (Tensió font)

Circuit tancat 4,5 V 4,5 V 0 V 4,5 VCircuit obert 0 V 0 V 4,5 V 4,5 V

3URSRVWDGHUHFHUFD(OFRUUHQWHOqFWULFSURSRUFLRQDWHQWUDHQHOVKDELWDWJHVSHUGXHVFDEOHVOHVLQVWDOÂODFLRSQVPRGHUQHVFRQWHQDPEXQWHUFHUFDEOHGHFRQQH[LyDWHUUDWUDYHVVDSULPHUHOFRPSWDGRUHOqFWULFGHVSUqVHOGLVMXQFWRULILQDOPHQWHQLQVWDOÂODFLRQVPpVDQWLJXHVODFDL[DGHIXVLEOHV8QVILOVFRQGXFWRUVHQFDVWDWVHQOHVSDUHWVLHQHOWHUUDSHUPHWHQODFRQQH[LyHQSDUDOÂOHOGHOVFLUFXLWVGHOHVOjPSDGHVLGHOHQGROOV

El fusible obre el circuit quan la intensitat de corrent que eltravessa és superior al valor indicat pel fusible

(OGLVMXQFWRUWHXQLQWHUUXSWRUJHQHUDOTXHGHVFRQQHFWDWRWDODLQVWDOÂODFLyHOqFWULFDGHODFDVDGHOOD[DU[D$L[zLJXDOTXHHOVIXVLEOHVVHUYHL[SHUDSURWHJLUODLQVWDOÂODFLy

La secció dels conductors i els fusibles corresponents depenende la intensitat de corrent que els ha de travesser. Aquestsvalors han de ser respectats sinó es vol crear situacions

perilloses com un escalfament anormal dels conductors iprovocar incendis

5HVSRVWHVDOTHVWLRQDUL1.- La tensió aplicada als borns de cada una de les bombetes no ha de ser superior a la tensiónominal de 4,5 V. Hi han diverses solucions, per exemple: dos bombetes en sèrie connectadesa la pila de 9 V; grups de dos bombetes en sèrie connectades en paral·lel a la pila de 9V(encara que per ser la pila una font de tensió no constant les bombetes no brillarienadequadament).

2.- En la bombeta fosa el circuit queda obert. La tensió en aquesta bombeta serà igual que lade la pila. Així, en mesurar la tensió en cada una de les bombetes sortirà 0 en les bombetes enbon estat i la tensió igual a la de la pila en la fosa.

3.-

U1 U2 U3

Interruptor obert 9 V 0 9 VInterruptor tancat 9 V 3 V 0

Què és un curtcircuit?

2EMHFWLXV• Conèixer el que és un curtcircuit i el risc que pot comportar.• Adquirir experiència en l’ús del multímetre.

,QWURGXFFLy(OVFRPSRQHQWVG¶XQFLUFXLWVyQPpVRPHQ\VIUjJLOVXQFRUUHQWHOqFWULFPROWLQWHQVSRWIHUOHVPDOEp&DGDFRPSRQHQWWpXQYDORUPj[LPDGPLVVLEOHG¶LQWHQVLWDWKLKDVREUHLQWHQVLWDWVLODLQWHQVLWDWVREUHSDVVDG¶DTXHVWYDORUPj[LP3HUDSURWHJLUHOVFRPSRQHQWVG¶XQFLUFXLWV¶XWLOLW]HQUHzVWDWVLUHVLVWqQFLHVGHSURWHFFLy

7DPEpSRWGRQDUVHVREUHLQWHQVLWDWHQOHVIRQWVG¶DOLPHQWDFLyTXDQODLQWHQVLWDWTXHSURSRUFLRQHQpVVXSHULRUDOYDORUPj[LPSHUPqVSHOVVHXVHOHPHQWVLQWHUQVpVDGLUTXDQHVFXUFLUFXLWD*HQHUDOPHQWOHVIRQWVG¶DOLPHQWDFLyVyQDXWRSURWHJLGHVSHUFLUFXLWVHOHFWUzQLFVRSHUIXVLEOHVTXHVyQILOVG¶XQDDOLDWJHPHWjOÂOLFDTXHHVIRQTXDQHOFRUUHQWpVPROWLQWHQV

(OVPXOWtPHWUHVGHWLSXVQXPqULFHVWDQFRQVWLWXwWVSHUXQFLUFXLWLQWHJUDWPROWIUjJLOpVSHULOOyVXWLOLW]DUORVVHQVHSUHFDXFLyFRPDDPSHUtPHWUHV7DPEpXQIXVLEOHVHUYHL[SHUSURWHJLUORV

0ROWVLQFHQGLVHQHOVKDELWDWJHVVyQGHJXWVDFXUWFLUFXLWV(QOHVFDVHVSRWKDYHUKLULVFG¶LQFHQGLTXDQHQDOJXQDSDUWGHODLQVWDOÂODFLyHOqFWULFDKLKDVREUHLQWHQVLWDW3HUDSURWHJLUOHVFDVHVG¶DTXHVWULVFHVSRVHQLQWHUUXSWRUVDXWRPjWLFVLWDPEpIXVLEOHVHQHOVDSDUHOOVHOqFWULFVTXHREUHQHOFLUFXLWHQSDVVDUPpVLQWHQVLWDWGHODGHTXDGD

0DWHULDOL(TXLSDPHQW

á )RQWG¶DOLPHQWDFLyGHFRUUHQWFRQWLQXRSLODGH9á 0XOWtPHWUHV

á %RPEHWHVGH9GHWHQVLyQRPLQDOá &DEOHVGHFRQQH[Ly

(VTXHPHVGHOVFLUFXLWV

,,,

3URFHGLPHQW

1.- Realitzeu el circuit que es representa en l’esquema I:

½ 'XHVERPEHWHV%L%LXQGHOVPXOWtPHWUHVFRPDDPSHUtPHWUHFRQQHFWDWVHQVqULH½ /DIRQWG¶DOLPHQWDFLyHQVqULHDPEOHVERPEHWHVLHOPXOWtPHWUHSHUzVHQVHHQGROODU

ODDOD[DU[DHOqFWULFDLHOERWyHQSRVLFLyGH9

2.- Seleccioneu en l’amperímetre:½ 3RVLFLy2))!½ &RUUHQWFRQWLQX'&!½ &DOLEUHLQWHQVLWDW$!LHOGHYDORULPPHGLDWDPHQWVXSHULRUDOYDORUGHODOHFWXUD

FRPTXHDTXHVWQRHOFRQHL[HXHOFDOLEUHDGHTXDWVHUjHOPj[LPGH!

3.- L’altre multímetre, com a voltímetre, encara senseconnectar-lo en el circuit. Seleccioneu:

½ 3RVLFLy2))!½ &RUUHQWFRQWLQX'&!½ &DOLEUHWHQVLy9!LHOGHYDORULPPHGLDWDPHQWVXSHULRUDOYDORUGHODOHFWXUDFRP

TXHDTXHVWQRVHUjVXSHULRUD9HOFDOLEUHDGHTXDWVHUjGH9!

4.- Si esteu segurs que el muntatge és correcte poseu enmarxa la font i fixeu amb el botó la tensió de 4,5 V.

5.- Poseu en marxa els multímetres:½ %RWRQVHQSRVLFLy21!

6.- Observeu la brillantor de les bombetes, i mesureu la intensitat que indica l’amperímetre.Anoteu el valor a la taula.

Intensitat (mA) Tensió (V) en labombeta 1

Tensió (V)en labombeta 2

Circuit de l’esquema ICircuit de l’esquema II

7.- Connecteu el voltímetre en paral·lel als borns de la bombeta B1. Anoteu a la taula el valorque marca.

8.- Per mesurar la tensió de l’altra bombeta: desconnecteu el voltímetre de la bombeta B1 i elconnecteu als borns de la bombeta B2. Anoteu el valor.

9.- Feu el curtcircuit unint amb un cable de connexió els borns de la bombeta B2, tal com esmostra a l’esquema II

10.- Observeu la brillantor de les bombetes, i mesureu la intensitat que indica l’amperímetre ila tensió de la bombeta B2 que marca el voltímetre. Anoteu els valors a la taula.

9.- Per mesurar la tensió de l’altra bombeta: desconnecteu el voltímetre de la bombeta B2 i elconnecteu als borns de la bombeta B1. Anoteu el valor que marca

4XqKDSDVVDWHQODERPEHWDFXUWFLUFXLWDGD",HQO¶DOWUDERPEHWD"

4XLQDWHQVLyKLKDHQHOVERUQVGHODERPEHWDFXUWFLUFXLWDGD"3HUTXq"

4XLQDWHQVLyKLKDHQHOVERUQVGHO¶DOWUDERPEHWD"3HUTXq"

+DYDULDWODLQWHQVLWDWHQHOFLUFXLW"3HUTXq"

10.- Desconnecteu la font d’alimentació i els dos multímetres:½ %RWRQVHQSRVLFLy2))!

&RQFOXVLRQV

3URSRVWDGHUHFHUFD♦ Quines mesures de precaució hi ha en les instal·lacions elèctriques de les cases per tal

d’evitar les greus conseqüències que pot tenir un curtcircuit?Busqueu informació sobre les mesures de seguretat que es prenen per protegir lesinstal·lacions elèctriques, els aparells i les persones, per tal d’evitar les conseqüències delscurtcircuits. Comproveu si en la vostra casa s’han pres aquestes mesures.4HVWLRQDUL1.- En el circuit de la figura, les dues bombetes són de 4,5 V de tensió nominal. Si escurtcircuita la bombeta A, hi ha risc de què la bombeta B es fongui? Raona la resposta

2.- Dibuixeu els esquemes dels circuits elèctrics següents:a) Un circuit amb una pila, dues bombetes A i B en paral·lel, i una tercera C, en sèrie. b) Elmateix circuit amb la bombeta B curtcircuitada; c) El mateix circuit amb la bombeta Ccurtcircuitada

3.- La indicació de l’amperímetre en un circuit amb dipols en sèrie depèn o no de la sevaposició en el circuit? Raona la resposta.

4.- Un amperímetre té els calibres següents: 2 mA; 20 mA; 200 mA, 2 AIndiqueu en cada cas, el calibre que heu de seleccionar per mesurar intensitats de:a) 50 mA; b) 1,5 A; c) 15 mA; d) 0,3 A

5.- Expliqueu què passaria si curtcircuitéssiu les piles d’un aparell de ràdio?


2ULHQWDFLRQVGLGjFWLTXHV

$OXPQHVSHUDOVTXDOVHVWjDGUHoDGDO¶H[SHULqQFLD$OXPQHVGHSULPHUFLFOHG¶(62

7HPSRULW]DFLy½ 2 hores per a la part experimental i les conclusions½ 1/2 hora per al qüestionari

&RPHQWDULVEl coneixement dels alumnes del que és un curtcircuit i els riscos que pot comportar és moltimportant.En aquesta experiència es pretén que els alumnes realitzin un curtcircuit, sense risc, en una deles bombetes, i observin com la brillantor de l’altra bombeta augmenta , i per tant, haaugmentat la intensitat que circula en la resta del circuit. Això ho comproven per la indicacióde l’amperímetre intercalat en el circuit. La intensitat, en aquest cas, varia de 65 mA a 110mA. L’augment no és el doble perquè la resistència de la bombeta no és constant.

Amb el voltímetre connectat en els borns de la bombeta, apreciaran que la tensió de labombeta passa a ser pràcticament 0 en el moment que la bombeta es curtcircuita. Els alumneshauran d’inferir que, posar un dipol en curcircuit és fer que la tensió en els seus borns sigui 0 ino passi corrent a través d’ell. Això s’aconsegueix unint els borns del dipol amb un cable deconnexió elèctrica que per tenir resistència quasi nul·la la intensitat es desvia passantpràcticament tota per ella i no pel dipol.

La tensió de la bombeta 1 passa de ser la meitat aproximadament dels 4,5 V, a tenir aplicadatota la tensió de la font. Com que aquesta és la seva tensió nominal en aquest cas no hi haperill que la bombeta es faci malbé.

Amb això, els alumnes s’han d’adonar de les conseqüències perilloses d’aquest fet.

Intensitat (mA) Tensió (V) en labombeta 1

Tensió (V) en labombeta 2

Circuit del’esquema I

0,114 A 2,2 5 V 2,2 5 V

Circuit del’esquema II

0,144 A 4,5 V 0 V

(IHFWHVG¶XQFXUWFLUFXLW$ILTXHHOVDOXPQHVSXJXLQDSUHFLDUHOVHIHFWHVG¶XQFXUWFLUFXLWHVSRWUHDOLW]DUODVHJHQWH[SHULqQFLD

Un fil de connexió molt prim i sense aïllant s’intercala en uncircuit format per una pila de 4,5 V i una bombeta de tensió

nominal 4, 5 V. En unir els borns de la bombeta per un cablede connexió, queden curtcircuitades la pila i la bombeta,

aquesta s’apaga i l’augment d’intensitat posa el fil enincandescència, i d’aquí el perill d’incendi en la instal·lació.

Per conèixer la manera d’evitar el risc d'incendi, es pot posarun fusible en comptes del fil i veure com aquest es fon a partir

d’un cert valor d’intensitat que és el calibre del fusible.Presentar fusibles de diferents calibres segons la intensitat que

convé limitar en la instal·lació.

Aquesta experiència és millor mostrar-la que no pas deixar que els alumnes la facindirectament a causa del risc del fil incandescent.

3URSRVWDGHUHFHUFD

El risc d’incendi en les instal·lacions elèctriques a causa dels curtcircuits, s’evita ambproteccions com ara: Aïllament dels fils conductors Interruptor magnetotèrmic, limita la intensitat (potència), és a dir, obre el circuit quan la

intensitat sobrepassa el valor pel que està fabricat, per exemple 20 A. En la pràctica, aixòés produeix en cas de curtcircuit quan la potència demandada sobrepassa el límit premés.En les noves construccions s’acostuma a fer una distribució per zones protegides ambinterruptors magnetotèrmics

Interruptor diferencial, que detecta si algun aparell no està ben aïllat i té alguna fuga cap elterra

5HVSRVWHVDOTHVWLRQDUL

1.- La bombeta B2 estarà fosa ,perquè en curtcircuitar la bombeta B1 ,la tensió en la bombetaB2 serà de 9 V, molt més gran que la seva tensió nominal de 4,5 V.3.- No depen de la seva posició si estan en sèrie4.- El calibre més adequat serà el de valor immediatament superior: a) 200 mA; b) 2 A; c) 20mA; d) 2 A

5.- L’aparell deixa de funcionar, les piles es descarregarienràpidament.

6HPSUHTXHKLKDWHQVLyKLKDLQWHQVLWDW"

2EMHFWLXV• Posar de manifest les diferencies entre la tensió i la intensitat• Conéixer el que és necessari per a que circuli un corent elèctric

,QWURGXFFLyPer què circuli un corrent elèctric per un dipol, és necessari aplicar una tensió entre els seusborns. Però, no sempre que hi ha una tensió aplicada en el dipol hi circula un corrent elèctric através d’ell.

Un diode electroluminiscent LED, és un dipol que s’il·lumina en ser travessat pel corrent,però que només deixa passar el corrent en un sentit que se'n diu VHQWLWGLUHFWH(és el sentit queindica la fletxa).

Un diode electroluminiscent LED permet, per tant, conèixer el sentit del corrent.

0DWHULDOL(TXLSDPHQW

á )RQWG¶DOLPHQWDFLyGHFRUUHQWFRQWLQXR3LODGH9á 0XOWtPHWUHV

á 5HVLVWqQFLDGHΩá 'LRGHHOHFWUROXPLQLVFHQW/('

(VTXHPHVGHOVFLUFXLWVD'LRGHHQVHQWLWGLUHFWHE'LRGHHQVHQWLWLQYHUV

3URFHGLPHQW

1.- Realitzeu el circuit de l’esquema, que comprèn la fontd’alimentació en sèrie amb un diode electroluminiscent, LED,connectat en sentit directe; la resistència de protecció de 470

Ω, i un dels multímetres com a amperímetre.

2.- Connecteu l’altre multímetre en paral·lel als borns del diode electrolumiscent (LED)

1RFRQQHFWHXODIRQWG¶DOLPHQWDFLyDOD[DU[DHOqFWULFDQLSRVHXHQPDU[DHOVPXOWtPHWUHVVHQVHTXHHVWHXEHQVHJXUVTXHHOFLUFXLWpVFRUUHFWH3.- Endolleu la font a la xarxa elèctrica i poseu el botó que regula la tensió de la font en laposició 0V

4.- Poseu en marxa els multímetres. Seleccioneu els calibres més adequats.

(O FDOLEUHKDGHVHUHOGHYDORULPPHGLDWDPHQWVXSHULRUDOGHOYDORUGHODPHVXUD6LQRHVFRQHL[KDGHVHUHOFDOLEUHGHYDORUVXSHULRU

5.- Mesureu la tensió i la intensitat que indiquen els voltímetres quan el circuit no està encaraconnectat a la font d’alimentació (el mateix que fer que la tensió sigui de 0 V) . Anoteu elsvalors a la taula

6.- Poseu el botó de la font d’alimentació a 9 V. Mesureu el que marquen cada un delsmultímetres. Anoteu els valors a la taula.

7.- Desendolleu la font d’alimentació de la xarxa elèctrica. Poseu els multímetres en posició<2))> perquè quedin desconnectats mentre invertiu el sentit del diode electroluminicent.

8.- Torneu a posar en marxa la font d’alimentació i a connectar els multímetres en posar-losen posició <21>. Mesureu el que marca cada un d'ells i anoteu els valors a la taula

7DXODGHGDGHV

U (V) I (mA)Generador no connectatGenerador connectat, DEL en sentit directeGenerador connectat, DEL en sentit invers

4XqpVQHFHVVDULSHUTXqFLUFXOLXQFRUUHQWSHUXQGLSRO"

eVVXILFLHQWDSOLFDUXQDWHQVLyDOVERUQVGHO/('SHUTXqHOWUDYHVVLXQFRUUHQW"

&RQFOXVLRQV

4HVWLRQDUL

1.- En els circuits representats en les figures, indiqueu quinsLED’s estaran il·luminats?

2.- En el circuit de la figura, indiqueu el que marca cada undels multímetres:

a) quan l’interruptor K està tancatb) quan l’interruptor K està obert

A V 1 V2

Interruptortancat

Interruptorobert

La resistència és de 470 Ω

3.- En els circuits que es representen en les figures:

Les resistències són de 470 Ω cada una.

a) quina serà la tensió dels LED’sb) quina intensitat circula per cada rama del circuit

4.- Dibuixeu l’esquema d’un circuit que comprengui en sèrieuna pila, un interruptor, dos LED’s i dos resistències d’igual

valor. Per mesurar la intensitat que circula per la pila, així comla tensió en els extrems de la pila i d'un dels LED, connecteu

en el circuit els multímetres necessaris.

0DWHULDOSHUDOSURIHVVRU2ULHQWDFLRQVGLGjFWLTXHV

$OXPQHVSHUDOVTXDOVHVWjDGUHoDGDO¶H[SHULqQFLDAlumnes de primer cicle d’ESO

7HPSRULW]DFLy½ 1 hora en total&RPHQWDULV

En aquesta experiència es pretén que els alumnes sàpiguen queperquè circuli un corrent per un dipol (en aquest cas un LED)es necessita una tensió aplicada, però no sempre que hi ha unatensió aplicada en el dipol hi circula una intensitat. És a dir,

pot haver tensió sense intensitat de corrent, però que sense unatensió aplicada no hi circularà cap corrent elèctrica.

Amb tres senzilles experiències els alumnes troben tressituacions diferents que es poden donar.

7DXODGHGDGHVU (V) I (mA)

I.-Generador no connectat 0 0II.-Generador connectat, LED en sentit directe 2 V 18 mAII.-Generador connectat, LED en sentit invers 9 V 0

Les experiències I i II mostren que és necessari aplicar una tensió en els borns de la LEDperquè el travessi un corrent

L’experiència II mostra que no és suficient d’aplicar unatensió als borns de la LED perquè un corrent el travessi

En conclusió, es pot afirmar que quan circula un corrent perun dipol, sempre hi ha una tensió en els borns del dipol. Peròno sempre que s’aplica una tensió en els borns del dipol hi

circula un corrent a través d’ell


La utilització en les experiències d’un diode del tipuselectroluminiscent, LED, que és un diode que en ser travessatper un corrent elèctric s’il·lumina, permet apreciar de manera

directa si circula o no corrent pel dipol.

Hi han diodes electroluminiscents de diferents colors: verd,vermell, groc. Tenen una tensió umbral, Us que pot serf

diferent però en el cas d’un LED vermell és aproximadamentd’uns 1,7-2,0 V. Aquesta tensió umbral es pot mesurar amb unmultímetre en posició diode. El valor que marca és en mV. Ésconvenient, doncs, mesurar aquesta tensió abans de començar

l’experiència.

5HVSRVWHVDOTHVWLRQDUL1.- En el símbol del LED la punta de la fletxa indica el sentit

del corrent d’entrada, ha d’estar unit al pol + de la pila.El 2n i 3r díodes dels esquemes estaràn encesos.

2.-A V 1 V2

Interruptortancat

17-20mA

10 V 1,7 V

Interruptorobert

0 10 V 0

3.- Primer circuit:La tensió del segon LED serà de 10 V, en el primer LED 0 V.

La intensitat I = 0Segon circuit:

La tensió del LED serà de 10 V i no circula corrent, ja que estàconnectat en sentit invers.

Per la resistència la intensitat serà de 0,021 ATercer circuit:

Pel LED de dalt circula una intensitat d’uns 20 mA i la tensiósserà de 1,7 V

Pel LED de abaix no circula corrent i la tensió serà de 10 V

&RPVXWLOLW]HQHOVSRWHQFLzPHWUHV

2EMHFWLXV• &RQqL[HUHOIXQFLRQDPHQWGHOVSRWHQFLzPHWUHV

FRPDUHzVWDWVFRPDGLYLVRUVGHWHQVLy

• $SUHQGUHDREWHQLUWHQVLRQVYDULDEOHVHQHOVFLUFXLWVDSDUWLUG¶XQDSLODRIRQWG¶DOLPHQWDFLyGHWHQVLyIL[D

,QWURGXFFLyUn potenciòmetreés un component amb tres terminals. El terminal central pot lliscarmitjançant un cursor.

L’esquema del potenciòmetre és RAC és la resistència total delpotenciòmetreRAB i RBC són resistències variablessegons la posició del cursor.

El símbol del potenciòmetre és:

0DWHULDOL(TXLSDPHQW

á )RQWG¶DOLPHQWDFLyGHFRUUHQWFRQWLQXRSLODGH9á 0XOWtPHWUH

á 3RWHQFLzPHWUHGHTXDOVHYROYDORUá &DEOHVGHFRQQH[Lyá 7RUQDYtVSHWLWVLHOSRWHQFLzPHWUHQR

GLVSRVDGHERWy

(VTXHPHVGHOFLUFXLWVA) potenciòmetre com a a reòstat B) potenciòmetre com a divisor

de tensió

3URFHGLPHQW$8WLOLW]DFLyGHOSRWHQFLzPHWUHFRPDUHVLVWqQFLDUHJXODEOHRUHzVWDW

(OSRWHQFLzPHWUHIXQFLRQDFRPDUHzVWDWFRQGXFWRUzKPLFGHUHVLVWqQFLDUHJXODEOHVLQRPpVV¶XWLOLW]HQGRVGHOVWUHVWHUPLQDOV

Amb el multímetre en posició òhmmetre, identifiqueu els tres terminals del potenciòmetre.Varieu la posició del cursor i mesureu, a diverses posicions, la resistència entre dos dels tresterminals.

&RPYDULDODUHVLVWqQFLDHQWUHGRVWHUPLQDOVGHOSRWHQFLzPHWUH"

%8WLOLW]DFLyGHOSRWHQFLzPHWUHFRPDGLYLVRUGHWHQVLyRealitzeu el circuit del divisor de tensió:½ Connecteu els extrems AC del potenciòmetre a la pila de 4,5 V o a la font d’alimentació.

Aquesta tensió s’anomena tensió d’entrada Ue.½ Comproveu amb el multímetre que es pot obtenir qualsevol tensió de sortida, Us, entre 0

V i el voltatge de la pila o de la font

&RPYDULDODWHQVLyHQWUHGRVWHUPLQDOVGHOSRWHQFLzPHWUH"

/DWHQVLyGHVRUWLGDHQWUHGRVWHUPLQDOVGHOSRWHQFLzPHWUHHVSRWXWLOLW]DUHQXQFLUFXLWSHUWHQLUWHQVLRQVYDULDEOHV

Trobeu una fórmula que expressi la tensió de sortida Us,en funció de la tensió d’entrada Ue: Us = f(Ue)

(QTXLQHVVLWXDFLRQVVHULDFRUUHFWHDTXHVWSODQWHMDPHQWLHQTXLQHVQR"

&RQFOXVLRQV

3URSRVWDGHUHFHUFDLa tensió de sortida d’un muntatge potenciòmetric divisor de tensió, depèn de la resistència decàrrega connectada a la sortida?♦ Quin és el dispositiu elèctric d’una maneta de joc de vídeo, joystic?

4HVWLRQDUL(QHOFLUFXLWGHODILJXUDTXDQHOERWyGHOSRWHQFLzPHWUHHVWjDO¶HVTXHUUDHOYROWtPHWUHLQGLFD9LO¶DPSHUtPHWUHP$0HQWUHTXHTXDQHOERWyHVWjWRWDOPHQWDODGUHWDHOYROWtPHWUHLQGLFD9LO¶DPSHUtPHWUHP$(OSRWHQFLzPHWUHIXQFLRQDFRPDUHzVWDWRFRPDGLYLVRUGHWHQVLy"(QWUHTXLQVYDORUVSRWYDULDUODUHVLVWqQFLDGHOSRWHQFLzPHWUH"

(VUHDOLW]DXQPXQWDWJHSRWHQFLRPqWULFDPEXQUHzVWDWNΩLXQFRQGXFWRUzKPLFGHUHVLVWqQFLD5 Ω(OJHQHUDGRUWpXQDIHPGH9

D5[pVODUHVLVWqQFLDGHOUHzVWDWHQHOFLUFXLWYDULDHQIXQFLyGHODSRVLFLyGHOFXUVRU([SUHVVHXODLQWHQVLWDWGHFRUUHQWHQIXQFLyGH(GH5[LGH5E([SUHVVHXODWHQVLy8VHQIXQFLyGH5[5L(F(QWUHTXLQVYDORUVODWHQVLy8VSRWUHJXODUVHHQGHVSODoDQWHOFXUVRUGHOUHzVWDW"

3HUPRGLILFDUODLQWHQVLWDWHQXQFLUFXLWTXHFRPSUHQXQDSLODGH9HQVqULHDPEXQDUHVLVWqQFLDGHΩL:GHSRWqQFLDpVFRQQHFWDXQSRWHQFLzPHWUHG¶NΩFRPDUHzVWDWD )HXO¶HVTXHPDGHOPXQWDWJHE (QWUHTXLQVYDORUVYDULDUjODLQWHQVLWDWGHFRUUHQWHQHOFLUFXLW"F6LODLQWHQVLWDWPtQLPDGHOFRUUHQWHQHOFLUFXLWKDGHVHUG¶P$'HTXLQYDORUKDXULDGHVHUHOSRWHQFLzPHWUH"

8QDIRQWG¶DOLPHQWDFLyGHIHP(LUHVLVWqQFLDLQWHUQDSUjFWLFDPHQWLJXDODDOLPHQWDXQFRQGXFWRUzKPLFGHUHVLVWqQFLD5 ΩHQVqULHDPEXQFRQGXFWRUzKPLFGHUHVLVWqQFLDUHJXODEOH;a) Calculeu el valor que s’ha de donar a X perquè latensió UBC sigui igual a la meitat de la tensió U delconjunt.E&DOFXOHXHOYDORUGH;SHUTXqODWHQVLy8%&VLJXLLJXDODOGH8F'RQHXO¶H[SUHVVLyGH8%&HQIXQFLyGH85L;


7HPSRULW]DFLy½ 1 hora per l’experimentació i les conclusions½ 1 hora per al qüestionari

$OXPQHVSHUDOVTXDOVHVWjDGUHoDGDO¶H[SHULqQFLDAlumnes de Batxillerat

2ULHQWDFLRQVWqFQLTXHVEl muntatge del divisor de tensió ermet, a partir d’una tensió donada, d’obtenir una fracciód’aquesta tensió:En el muntatge en els extrems A i B del potenciòmetres’aplica la tensió d’entrada

La tensió UAC = Ue és la tensió d’entradaLa tensió UBC = Us és la tensió de sortidaLa intensitat de corrent I que circula per circuit és:I = Ue / (R AB + RBC)Per la llei d’Ohm: Us = RBC . I; és a dir: Us = (RCB / R AB + RBC) . Ue

R AC té un valor fix;0 < RBC < R AC ; per tant, 0<Us<Ue

/DWHQVLyGHVRUWLGD8VpVXQDIUDFFLyGHODWHQVLyG¶HQWUDGD8HEl muntatge potenciòmetric constitueix una font de tensió regulable: A partir d’un generadoro font d’alimentació de tensió Ue, i escollint convenientment les resistències R AB i RBC, ambel divisor de tensió es pot obtenir una tensió entre el valor 0 i la tensió Ue

3URSRVWHVGHUHFHUFD1a proposta:(VUHDOLW]DHOPXQWDWJHDPEHOGLYLVRUGHWHQVLyG¶NΩLGLYHUVHVUHVLVWqQFLHVGHFjUUHJD

El cursor del potenciòmetre es posa en un valorintermedi. Es mesura en circuit obert la tensió Us,quan la resistència de càrrega RC = ∞Després, es varia la resistència de càrrega i es mesurala tensió de sortida Us. Aquesta va disminuint endisminuir la resistència de càrrega.

Exemple: Taula de valorsR c(Ω) ∞ 1000 800 600 200 100 50 20Us (V) 4,02 3,90 3,89 3,83 3,55 3,25 2,75 1,90

Si es representa gràficament Us en funció de Rc, s’obté una corba en què la tensió Uss’apropa a la tensió límit quan Rc és infinita

Quan augmenta la resistència de càrrega cap al infinit, la tensió en la càrrega s’apropa a latensió límit.Us = Ic.Rc

Us = (Ue/ Rc+R div). RcQuan Rc s’apropa al infinit la tensió de sortida és igual a la tensió d’entrada.Quan Rc és 100 vegades més gran que Rdiv, la tensió en la càrrega és el 99% de la tensiód’entrada UeSi Rc és més gran de 100 Rdiv, la tensió de sortida és més del 99 % de Ue

2a proposta:La maneta d’un joystic està formada per dos potenciòmetres. Els moviments cap al davant idarrere i de dreta a esquerra varien les longituds reals de les resistències en les duesdireccions.

5HVSRVWHVDOTHVWLRQDUL1.- Funciona com a reòstat. La resistència de potenciòmetre és de 220 Ω2.- a) I= E/R+Rx = 6/ 100 +Rx ; b) Us = 100. I; Per a Rx = 0; Us = 6 V; Per a Rx= 1 kΩ, Uz =0,9 V3.- b) La intensitat del circuit pot variar entre 95 mA i 3 mA ; c) Perquè la intensitat mínimasigui d’1 mA, el potenciòmetre ha de ser de 220 Ω4.- a) I= E/100+ X; UBC = X.I = E.X/100+X . Perquè la tensió UBC sigui la meitat del conjunt,X = 100 Ω; b) X = 400 Ω; c) UBC = X.I = U.X/100+X

4XqpVXQFRQGXFWRUzKPLF"

2EMHFWLXV• Conèixer i aplicar la llei d’Ohm.• Obtenir la corba característica “tensió-intensitat” d’un conductor òhmic.• Determinar el valor d’una resistència.• Relacionar la potència dissipada per una resistència per efecte Joule Amb la seva potència

nominal

,QWURGXFFLy

Uns petits cilindres amb anelles de colors són dipols que s’anomenen resistències.Les resistències són conductors que intervenen en nombrosos aparells de la vida quotidiana.El terme resistència designa a la vegada, el valor de R i el mateix component.

Aquests dipols formen part dels circuits elèctrics queacostumeu a utilitzar: des del circuit senzill d’una calculadora

als dels ordinadors.

Un dipol és un component elèctric o electrònic Amb dosborns. El dipol és passiu si, en circuit obert, la tensió en elsseus extrems és 0. Les resistències són exemples de dipols

passiu.

Perquè circuli un corrent elèctric per un dipol passiu s’had’aplicar una tensió elèctrica en els seus extrems. Existeix

alguna relació entre la tensió aplicada i la intensitat de correntque travessa el dipol?

Si la relació entre la tensió aplicada i la intensitat de corrent éslineal és diu que el dipol és òhmic, és a dir, que compleix la

llei d’Ohm.

0DWHULDOL(TXLSDPHQW

á 5HVLVWqQFLDGHΩL:GHSRWqQFLD

á )RQWG¶DOLPHQWDFLyGHFRUUHQWFRQWtQXDUHJXODEOHGHD9á 0XOWtPHWUHV

á &DEOHVGHFRQQH[Ly

(VTXHPDGHOFLUFXLW

3URFHGLPHQW

1.- Formeu el circuit que s’indica a l’esquema: la fontd’alimentació en sèrie Amb la resistència de 470 Ω. Per

mesurar la intensitat del circuit intercaleu un dels multímetresentre la resistència i la font.

Per a mesurar la tensió als borns de la resistència connecteu-lil’altre multímetre en paral·lel. Si la font d’alimentació disposad’indicació de tensió, podeu prescindir del voltímetre i prendre

les mesures directament.

1RFRQQHFWHXODIRQWG¶DOLPHQWDFLyDOD[DU[DHOqFWULFDQLSRVHXHQPDU[DHOVPXOWtPHWUHVILQVTXHHVWHXEHQVHJXUVTXHHOPXQWDWJHpVFRUUHFWHLFRPHQFHXDIHUPHVXUHV

2.-Poseu el botó que regula la tensió de la font d’alimentacióen la posició 0 V. Seleccioneu els calibres més adequats en

cada un dels multímetres:

(OFDOLEUHVHOHFFLRQDWKDGHVHUHOGHYDORULPPHGLDWDPHQWVXSHULRUDOGHODPHVXUD

(QHOFDVGHOYROWtPHWUHVHUjHOGHYDORULPPHGLDWDPHQWVXSHULRUDOGHODWHQVLyPj[LPDGHODIRQWG¶DOLPHQWDFLy(QHOFDVGHO¶DPSHUtPHWUHFRPTXHQRHOFRQHL[HXVHUjHOFDOLEUHPpVJUDQLTXDQIHXOHVPHVXUHVO¶DQLUHX

DMXVWDQWFDGDYHJDGD

3.- Connecteu la font d’alimentació a la xarxa elèctrica i poseuen marxa els multímetres. Varieu la tensió de la font i anoteu a

la taula el valor de les mesures obtingudes de tensió iintensitat. Per obtenir les tensions negatives inverteix la

polaritat de la font d’alimentació.

U(V)

-12

-10

-8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10 12

I(mA)U /

I

4.- Dibuixeu la gràfica que representa l’equació I = f (U),posant la tensió en abscisses i la intensitat en ordenades Amb

les mesures obtingudes.

(OVTXRFLHQWV8,VyQVHQVLEOHPHQWLJXDOV"

/DUHSUHVHQWDFLyJUjILFDGHODLQWHQVLWDW,HQIXQFLyGHODWHQVLy8V¶DQRPHQDFDUDFWHUtVWLFD³WHQVLyLQWHQVLWDW´GH

ODUHVLVWqQFLDeVXQDOtQLDUHFWDTXHSDVVDSHUO¶RULJHQGHFRRUGHQDGHV"eVVLPqWULFD"

/HVGRVPDJQLWXGVLQWHQVLWDWLWHQVLyVyQGLUHFWDPHQWSURSRUFLRQDOV"

/DUHVLVWqQFLDFRPSOHL[ODOOHLG¶2KP"(VSRWGLUTXHODUHVLVWqQFLDpVXQFRQGXFWRUzKPLF"

5.- 'HWHUPLQHXHOYDORUGHODUHVLVWqQFLD5DSDUWLUGHOVYDORUVGHOHVPHVXUHV

Els quocients U/I són sensiblement iguals, és a dir, constants.Aquesta constant és igual a R, que s’anomena resistència del

conductor òhmic:

U/I = Cte= R

El valor mig d’aquests quocients és el valor de R:&jOFXOGHOYDORUPLJGH55 Σ5L

5

6.- 8QDOWUHPDQHUDGHGHWHUPLQDUHOYDORUGHODUHVLVWqQFLD50HVXUDGLUHFWD$PEO¶zKPPHWUH

½ Multímetre en posició: zKPPHWUHΩ!½ Seleccioneu el calibre més adequat

½ Connecteu els borns de la resistència als cables de connexiódel multímetre, negre i vermell &20!Ω!

respectivament

½ Anoteu en el requadre el valor que indica de la resistènciaR:

7.- 8QDOWUHPDQHUDGHGHWHUPLQDUHOYDORUGHODUHVLVWqQFLD5(OFRGLGHFRORUV

El valor nominal de les resistències s’indiquen Amb un codide colors:

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9Negr

eMarró

Vermell

Taronja

Groc

Verd Blau Violeta

Gris Blanc

Les dues primeres bandes representen el 1r i 2n dígit del valorde la resistència, mentre que la tercera representa el nombre dezeros que s’han d’afegir per obtenir el valor de la resistènciaen ohms. La quarta banda representa la tolerància: % d’error

en què es dóna el valor nominal de la resistència: ratlladaurada: 5%; ratlla platejada: 10 %

½ Anoteu en el requadre el valor que s’indica en la resistència:

R =

7.- 3RWqQFLDGLVVLSDGDSHUHIHFWH-RXOHEn corrent continu, la potència rebuda per un dipol és P= U.I

En un conductor òhmic de resistència R, aquesta potència ésíntegrament transformada en calor i transferida a l’aire per

HIHFWH-RXOH.

([HPSOH3HUDXQDUHVLVWqQFLDGHΩHOIDEULFDQWLQGLFDXQDSRWqQFLDPj[LPDGH$

4XLQDpVODLQWHQVLWDWPj[LPDTXHODSRWWUDYHVVDULODWHQVLyPj[LPDTXHVHOLSRWDSOLFDUVHQVHSHULOO

TXHHVFUHPL"

3Pj[ 8Pj[,Pj[ 5,Pj[

,Pj[ 3Pj[5 $Ω $ P$

8Pj[ 5,Pj[ Ω$ 9

La potència ha de ser inferior a la màxima admissible donadapel fabricant En cas contrari, la resistència es crema.

4XLQDpVODSRWqQFLDPj[LPDDGPLVVLEOHGHODUHVLVWqQFLDTXHKHXXWLOLW]DW"

3Pj[

4XLQDpVODLQWHQVLWDWPj[LPDTXHSRWWUDYHVVDUDTXHVWDUHVLVWqQFLDVHQVHSHULOO"

,Pj[ 3Pj[5

,TXLQDpVODWHQVLyPj[LPDTXHVHOLSRWDSOLFDUVHQVHSHULOOTXHHVFUHPL"

8Pj[ 5,Pj[

&RQFOXVLRQV

3URSRVWDGHUHFHUFD

♦ Determineu la resistència d’alguns aparells elèctrics, comper exemple: d’una planxa; d’una estufa; d’un tostador , etc

(aparells que no tinguin motors). Trobeu el valor de laintensitat que hi circula quan es connecta cada aparell a la

tensió nominal

4HVWLRQDUL

1.- Quina és la tensió als borns d’una resistència R de 18 Ωquan és travessat per un corrent d’intensitat I = 200 mA?

2.- La potència màxima admissible d’una resistència R de 18Ω és de 2 A. Quina és la tensió màxima que es pot aplica a

aquest dipol?

3.- Un alumne mesura la resistència d’un cable de connexió.L’òhmmetre, Amb el selector en el calibre màxim, marca el

valor: 1Què es pot dir del fil de connexió?

4.- L’equació d’un conductor òhmic és I = 0,050 UQuin és el valor de la resistència?

Si s’aplica una tensió de 11 V, quina és la intensitat quecircula pel conductor?

5.- En els equipaments elèctrics figura una indicació queprecisa el límit màxim d’intensitat o de potència:

Equipaments Intensitat oPotència

Fil elèctric 10 A, 20 A, 32A

Interruptors 6 A, 10 A, 16 AEndolls 16, A, 20 A, 32

ACables deconnexió

3000 A a 230 V

Bombetes 60 A, 100 AResistències 0,25 A; 0,5 A

Ponts dedíodes

1 A; 5 A

Quin tipus d’endoll s’ha d’escollir per alimentar un radiadorelèctric de potència P = 2 kW, que funciona a una tensió de

230 V?

6.- En el catàleg de venda d’una cuina elèctric figuren lesdades següents:

3ODTXHVHOqFWULTXHV3RWqQFLDGHOHVSODTXHV$9$

0$5$09FRPPXWDGRUVSRVLFLRQV3DQHOVGHFRQWUROVOOXPLQRVRV

/+3WRWDOV[[FP/+3DODYLVWD[[FP

*DUDQWLDDQ\a) Quina és la potència màxima de la placa?

b) Quin és el valor de la resistència de cada placa?

c) Per què hi ha dos commutadors? Quina és la seva funció?


2ULHQWDFLRQVGLGjFWLTXHV$OXPQHVSHUDOVTXDOVHVWjDGUHoDGDO¶H[SHULqQFLD

Alumnes de segon cicle d’ESO i de Batxillerat7HPSRULW]DFLy

½ 1 hora per a la part experimental½ 1 hora per a les conclusions, el qüestionari i la discussió

final.&RPHQWDULV

Els alumnes, per poder realitzar les mesures de tensió,intensitat i resistència, haurien de tenir un mínim de

coneixement previ del funcionament del multímetre. En cascontrari, s’hauria de començar donant unes explicacions de la

utilització de l’aparell.

El terme resistència serveix per a designar tant una magnitudelèctrica dels conductors com el component que s’utilitza coma tal. Convé diferenciar els dos conceptes i parlar, doncs, deresistència quan es parla de la magnitud, i de dipol passiu,

quan es parla del component. Si es tenen clares les diferènciesno és important el doble ús del terme.

Els dipols poden ser actius (piles, acumuladors..) o passius(díodes, bombetes, ..). La diferenciació depèn de la tensió deldipol en circuit obert. Si la tensió és igual a 0, es tracta d’un

dipol passiu. Sinó d’un dipol actiu.

A més els dipols poden ser simètrics o dissimètric:

Els dipols actius, si tenen una polaritat com per exemple lespiles són dissimètric.

Els dipols passius, són simètrics si tenen el mateixcomportament en aplicar una tensió elèctrica en un sentit o en

sentit contrari.

La representació gràfica de la característica tensió-intensitatdel dipol convé fer-la, per tant, representant les tensions

negatives. És a dir, posar de manifest el comportament deldipol en aplicar tensions de signe contrari.

L’equació que es representa és: I = f (U)En el dipol passiu (resistència) que s’estudia en l’experiència,

només circula un corrent si s’aplica una tensió en els seusborns. La tensió és la variable independent, ja que pren els

valors que nosaltres li apliquem Amb la font d’alimentació, ila intensitat és la variable depenent de la tensió aplicada.

Si la representació gràfica és una línia recta simètrica (Ambtensions negatives la intensitat és del mateix valor, però de

signe contrari) el dipol és òhmic i simètric., com és el cas deles “resistències” .

El valor de la resistència del dipol l’han de determinar elsalumnes de diverses maneres:

A partir de la gràfica Per mesura amb l’òhmmetre

Amb el codi de colors

El fabricant dona sempre el valor de la resistència i la potèncianominal. La màxima potència que pot dissipar la “resistència”

per efecte Joule és precisament la seva potència nominal.Aquesta dada és important per conèixer tant la intensitat com

la tensió màxima admissible en el component sense perill dequè es cremi. En l’experiència, convé determinar-los, per tal

de no sobrepassar mai aquests valors.


Si no es disposa de font d’alimentació regulable, sinó de tensiófixa, es poden obtenir tensions variables des d’un valor

pràcticament igual a 0 fins el màxim de la tensió de la fontutilitzant un potenciòmetre, d’1 kΩ per exemple, com a

divisor de tensió.

L’esquema del muntatge es mostra ala figura:

Es connecten els extrems AB delpotenciòmetre als borns de sortidade la font. Aquesta serà la tensió

d’entrada, Ue, al potenciòmetre. Enmoure el cursor del potenciòmetres’obté en els extrems AC una tensió de sortida, Us, variable

entre 0 i Ue..

Si la tensió màxima de la font és superior a 12 V, s’ajustarà elcursor del potenciòmetre fins a obtenir 12 V i no se

sobrepassarà d’aquesta posició.La tensió de 12 V està molt per sota dels límits de seguretat

que són de 24 V. A més, convé que la font disposi de connexióa terra.

La resistència a utilitzar en l’experiència convé que sigui de 2W de potència i no de ½ o ¼ per tenir una intensitat màxima

admissible superior.


1.- U = 3,6 V2.- Umax = Pmax /R= 6 V

3.-Que està trencat. La resistència que mesura l’aparell és lade l’aire.

4.- La resistència R=(1/0,050) = 2 Ω; La intensitat I = 0,55 A5.- I = 8,7 A S’ha d’escollir el de valor superior, l’endoll de

16 A

3URSRVWDGHUHFHUFDLa resistència es determina tal com s’ha fet en l’experiència. Després es pot comparar el valorobtingut amb el que corresposn segons les dades de l’aparell: la potència nominal i la tensió

7RWVHOVGLSROVVyQzKPLFV"

2EMHFWLXV• Determinar la corba característica “tensió- intensitat” de diferents dipols passius: una

resistència de carbó, una bombeta d’incandescència i un diode electroluminescent(LED)• Comparar el comportament dels tres dipols.

,QWURGXFFLy

Els dipols passius formen part dels circuits elèctrics queacostumeu a utilitzar: des del circuit senzill d’una calculadora

als dels ordinadors.

Un dipol és un component elèctric o electrònic amb dos borns.El dipol és passiu si, en circuit obert, la tensió en els seusborns és 0. Les resistències, les bombetes i els díodes són

exemples de dipols passius.

Perquè circuli un corrent elèctric per un dipol passiu s’had’aplicar una tensió elèctrica en els seus extrems. Existeix

alguna relació entre la tensió aplicada i la intensitat de correntque travessa el dipol?

Si la relació entre la tensió aplicada i la intensitat de corrent éslineal és diu que el dipol és òhmic, és a dir, que compleix la

llei d’Ohm.

Estudiareu el comportament de cada un dels tres dipols i elscomparareu.

0DWHULDOL(TXLSDPHQW

á 5HVLVWqQFLDGHΩL:á %RPEHWDGH9

á /('

á )RQWG¶DOLPHQWDFLyGHFRUUHQWFRQWtQXDUHJXODEOHGHD9á 0XOWtPHWUHV

á &DEOHVGHFRQQH[Ly

(VTXHPHVGHOVFLUFXLWV

$ % &

3URFHGLPHQW

$&DUDFWHUtVWLFD³WHQVLyLQWHQVLWDW´GHODUHVLVWqQFLD

1.- Formeu el circuit que s’indica en l'esquema a) la fontd’alimentació en sèrie amb la resistència de 470 Ω. Per

mesurar la tensió als borns de la resistència connecteu un delsmultímetres en paral·lel i per a mesurar la intensitat del circuit

intercaleu l’altre multímetre en sèrie.


2.-Poseu el botó que regula la tensió de la font d’alimentacióen la posició 0 V. Seleccioneu els calibres més adequats en

cada un dels multímetres:

(OFDOLEUHVHOHFFLRQDWKDGHVHUHOGHYDORULPPHGLDWDPHQWVXSHULRUDOGHODPHVXUD

(QHOFDVGHOYROWtPHWUHVHUjHOGHYDORULPPHGLDWDPHQWVXSHULRUDOGHODWHQVLyPj[LPDGHODIRQWG¶DOLPHQWDFLy(QHOFDVGHO¶DPSHUtPHWUHFRPTXHQRHOFRQHL[HXVHUjHOFDOLEUHPpVJUDQLTXDQIHXOHVPHVXUHVO¶DQLUHXDMXVWDQW

FDGDYHJDGD




U( - - -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10 12

V) 12 10I(mA)U/I

4.- Dibuixeu la gràfica posant la tensió en abscisses i laintensitat en ordenades amb les mesures obtingudes. I = f (U)


/DUHSUHVHQWDFLyJUjILFDGHODLQWHQVLWDW,HQIXQFLyGHODWHQVLy8V¶DQRPHQDFDUDFWHUtVWLFD³WHQVLyLQWHQVLWDW´GHODUHVLVWqQFLDeVXQDOtQLDUHFWDTXHSDVVDSHUO¶RULJHQGH

FRRUGHQDGHV"eVVLPqWULFD"


/DUHVLVWqQFLDFRPSOHL[ODOOHLG¶2KP"

%&DUDFWHUtVWLFD³WHQVLyLQWHQVLWDW´GHODERPEHWDG¶LQFDQGHVFqQFLD

1.- Desconnecteu la font d’alimentació de la xarxa elèctricaaixí com els multímetres. Formeu el circuit de l’esquema b),

substitutiu en el circuit la resistència per la bombeta de 12 V iconnecteu cada un dels multímetres igual que abans.


2.- Poseu el botó que regula la tensió de la font en la posició 0V. Seleccioneu els calibres més adequats en cada un dels

multímetres:




1RVXSHUHXHQFDSFDVODWHQVLyGH9TXHpVODPj[LPDWHQVLyTXHHVSRWDSOLFDUDODERPEHWDVHQVHFUHPDUOD.

U(V)

-12

-10

-8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10 12

I(mA)U/I

4.- Dibuixeu la gràfica posant la tensió en abscisses i laintensitat en ordenades amb les mesures obtingudes. I = f (U)


/DUHSUHVHQWDFLyJUjILFDGHODLQWHQVLWDW,HQIXQFLyGHODWHQVLy8V¶DQRPHQDFDUDFWHUtVWLFD³WHQVLyLQWHQVLWDW´GHOD

ERPEHWDeVXQDOtQLDUHFWDTXHSDVVDSHUO¶RULJHQGHFRRUGHQDGHV"eVVLPqWULFD"


/DERPEHWDFRPSOHL[ODOOHLG¶2KP"

&&DUDFWHUtVWLFD´WHQVLyLQWHQVLWDW´GHOGtRGHHOHFWUROXPLQHVFHQW/('

1.- Un diode és un componentelectrònic, el seu símbol és:

El díode electroluminescent, LED, és un díode que s’il·luminaen ser travessat pel corrent

El seusímbol és:

La fletxa indica el sentit del corrent, perquè el diode sigui

conductor. Si es connecta en sentit invers no condueix.Sentit directe Sentit invers

8QGLRGHQRV¶KDGHFRQQHFWDUPDLGLUHFWDPHQWDOVERUQVGHOJHQHUDGRURG¶XQDSLODSHUTXqSRGULDIHUVHPDOEp

2.- Desconnecteu la font d’alimentació de la xarxa elèctricaaixí com els multímetres. Formeu el circuit de l’esquema c),

substitutiu en el circuit la bombeta de 12 V pel LED connectaten sentit directe, sentit en què és conductor, amb la resistènciade 470 Ω com a protecció. Per a mesurar la tensió en els borns

del LED connecteu un dels multímetres en paral·lel i l’altrel’intercaleu en el circuit.


3.- Poseu el botó que regula la tensió de la font en la posició 0V. Seleccioneu els calibres més adequats en cada un dels

multímetres.

4.- Connecteu la font d’alimentació a la xarxa elèctrica i poseuen marxa els multímetres. Varieu la tensió de la font fins a unmàxim de 9, i anoteu a la taula cada vegada el valor deles mesures obtingudes de tensió i intensitat. Per obtenir les

tensions negatives inverteix la polaritat de la fontd’alimentació.

UFONT -10

-8,0

-6,0

-4.0

-2,0

0 0,5 1,0 1,5 1,8 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0

UDEL

I(mA)

5.- Dibuixeu la gràfica posant la intensitat en ordenades i latensió en abscisses, amb les mesures obtingudes. I = f (U)

/DUHSUHVHQWDFLyJUjILFDGHODLQWHQVLWDW,HQIXQFLyGHODWHQVLy8V¶DQRPHQDFDUDFWHUtVWLFDLQWHQVLWDWWHQVLyGHO

GtRGHHOHFWUROXPLQHVFHQW/('eVXQDOtQLDUHFWDTXHSDVVDSHUO¶RULJHQGHFRRUGHQDGHV"

/HVGRVPDJQLWXGVLQWHQVLWDWLWHQVLyVyQGLUHFWDPHQWSURSRUFLRQDOV"+LKDDOJXQDSDUWGHODJUjILFDTXHVLJXL

OLQHDO"

(OGtRGHHOHFWUROXPLQHVFHQW/('FRPSOHL[ODOOHLG¶2KP"

/DWHQVLyOOLQGDUpVODWHQVLyDSDUWLUGHODTXDOpOGLRGHFRPHQoDDFRQGXLU4XLQYDORUWpHQHOFDVGHO/('"

&RQFOXVLRQV

3URSRVWDGHUHFHUFD

♦ Estudieu el comportament d’altres dipols com: unatermistància, LDR, diode de germani, fotodiode,etc.

4HVWLRQDUL

1.- Per determinar la resistència R d’un conductor òhmic esmesura la tensió en els seus borns i la intensitat que circula per

ella. Es troba: U = 8,2 V; I = 1,2 mA.a) Quin valor té la resistència?

b) Sabries una altra manera de determinar la resistència delconductor?

c) Quina intensitat travessa el conductor òhmic si se li aplicauna tensió de 12 V?

d) Quina tensió té aplicada si el travessa un corrent elèctric de8,0 mA?

2.- Quin és el valor de la resistència de la bombeta de 12 Vquan funciona a la seva tensió nominal?

I quan està en circuit obert?

Per quina raó hi ha un canvi en la resistència de la bombeta?

3.- Les resistències tenen una potència màxima admissible jaque la calor generada per l’efecte Joule pot fer-les malbé. Si la

resistència de 470 Ω té una potència nominal de 2 W, a)Quina és la màxima intensitat que la pot travessar sense perill

de què es cremi?

c) Determineu la tensió màxima que se li pot aplicar.

4.-L’equació de la característica d¶un dipol és: I = 0,05 U (Ien A, U en V)

DEl dipol és un conductor òhmic?

EQuina és la seva resistència?

5.- Es realitza el circuit de la figura:R és la resistència de protecció de

780 ΩD és un díode de germani de tensió llindar 0,6 V

a) S’aplica una tensió UAB = +10 V. Indiqueu el sentit delcorrent i determineu el seu valor

b) Determineu les tensions U AC i UBC

c) El mateix si s’aplica una tensióUAB = -10 V.

d) Dibuixeu d’una manera aproximada la gràfica de lacaracterística “tensió- intensitat” del díode.

6.- En el circuit de la figura, D és undiode electroluminescent de tensió

llindar Us = 1,8Vi R és un conductor òhmic de resistència

470 Ω

a) S’aplica una tensió UAC = 1,4 V. El díode és conductor?Determineu les tensions UAB i UBC i la intensitat que circula.

b) El mateix si s'aplica una tensió de 9,0 V

7.- En el muntatge de la figura, D és undíode de germani de tensió llindar Us =

0,6 V que pot suportar una intensitatmàxima Im = 12 mA sense fer-se malbé.

La tensió d’alimentació U = 12 V

a) Calculeu la potència màxima dissipada pel díode.

b) Determineu el valor de la resistència, Rp, del dipol Doperquè circuli pel díode un corrent d’intensitat màxima Im.

c) En el mercat es disposen de resistències de diferents valors.Quina resistència s’ha d’escollir per tal de no fer malbé el

díode? Quina intensitat circularà pel diode?

8.- Detector de sobreintensitat: En elcircuit de la figura, R és una resistència

de 10 Ω, D és un díodeelectroluminescent de tensió llindar 1,8 V, que emet una llumvermella quan és conductor. Un corrent elèctric d’intensitat I

arriba a A

a) Se suposa que I = 100 mA. Feu la hipòtesi que D és noconductor. Calculeu la tensió UAB i verifiqueu la hipòtesi.

Com llueix el díode?

b) S’augmenta progressivament el valor de I. A partir d’un certvalor Io d’intensitat, el díode comença a emetre llum

vermella. Calculeu Io i UAB

c) Què s’ha de modificar en el circuit, perquè el díode enbrillar, detecti una intensitat superior a 60 mA.


7HPSRULW]DFLy½ 2 hores per a la part experimental i les conclusions

½ 1 hora per al qüestionari½ 1 hora per a la posada en comú dels resultats

$OXPQHVSHUDOVTXDOVHVWjDGUHoDGDO¶H[SHULqQFLDAlumnes de Batxillerat

&RPHQWDULVer poder realitzar les mesures correctament amb els

multímetres, els alumnes han de tenir un coneixement previ dela utilització d’aquests aparells.

L’interès de fer l’estudi dels tres tipus de dipols permetrà elsalumnes comparar-los, i adonar-se del diferent comportament

de cada un d'ells.


)RQWG¶DOLPHQWDFLyLa font d’alimentació de tensió contínuaha de ser regulable de 0 a 12 V. En al cas

de disposar només d’una font que donitensions fixes es pot connectar als borns

de sortidaun potenciòmetre com a divisor de tensió.En moure el cursor, s’obtenen les tensions variables entre 0 ila tensió màxima de la font. Si la tensió màxima de la font éssuperior a 12 V , s’ajustarà el cursor del potenciòmetre fins a

obtenir 12 V i no se sobrepassarà d’aquesta posició.

La tensió de 12 V està molt per sota dels límits de seguretatque són de 24 V. A més, la font convé que disposi de connexió

de terra.

5HVLVWqQFLHVGHFDUEy

Les resistències poden dissipar una potència màxima quedepèn de les seves característiques físiques. En el cas de lesresistències de carbó, aquests valors estan compresos entre0,25 i 5 W. Si s’escull una resistència de 470 Ω i de 2 W es

pot connectar a una tensió de 12 V sense perill de què escremi.

En cas de no disposar d’aquest valor s’ha de calcular la tensiómàxima (Umax) a què es pot arribar amb la font

d’alimentació tenint en compte el valor de la resistència i lapotència nominal

Pmax = R.(Imax)2

Imax = P/R ; Umax = R. Imax

%RPEHWDG¶LQFDQGHVFqQFLDLa tensió nominal d’una bombeta d’incandescència és la

tensió en què la brillantor és l’adequada, és a dir, la màximabrillantor sense que la bombeta es cremi. S’ha de tenir cura de

no sobrepassar aquest valor, perquè no es cremi.

La bombeta d’incandescència proporciona llum gràcies a leselevades temperatura que assoleix el filament pel pas delcorrent (efecte Joule). La variació de la resistència de la

bombeta amb la temperatura té en aquest cas granimportància:

El coeficient de temperatura del metall és positiu, laresistència augmenta en augmentar la temperatura, i de l'ordre

de 1/273 K-1.

Si Ro és la resistència de la bombeta en circuit obert (senseaplicar-li tensió), es mesura amb el multímetre en la posició

òhmmetre: Ro = 4,5 Ωi R és la resistència de la bombeta quan funciona a la tensió

nominal (12V): R = 45 Ω

R = Ro (1 + 1/273. ∆T)

R/Ro = 10 aproximadament

Aïllant ∆T de l’equació i substituint, surt: ∆T = 2500 ºC

El gran augment de temperatura fa que la resistència de labombeta augmenti unes 10 vegades.

'tRGHHOHFWUROXPLQHVFHQW

S’utilitza com a díode un del tipus LED: díodeelectroluminescent pel fet que s’il·lumina en ser travessat per

un corrent elèctric quan està connectat en sentit directe. Enveure els alumnes si el LED està encès o no, els permetrà

saber si deixa passar el corrent elèctric o no.

Hi han diodes elelctroluminiscents de color verd, vermell,groc, .Tenen una tensió llindar, Us, que pot ser diferent, peròaproximadament és d’uns 1,7- 2,0 V. Per això convé primer

mesurar aquesta amb el multímetre en la posició díode: → ,el valor que surt és en mV. Entre 0 i la tensió llindar Us no

condueix i la intensitat és 0. A partir d’aquest valor enaugmentar la tensió comença a haver-hi un petit corrent que

pot arribar a uns 20 mA sense que es faci malbé. Tanmateix latensió en els extrems del díode es manté pràcticament

constant, d’uns 2 V. Per això ha de connectar-se sempre eldíode amb una resistència de protecció, Rp, que suporti ladiferència entre la tensió que s’aplica al conjunt i la que

suporta el díode. Rp = (10-2) V/ 20.10-3 A = 400 Ω

La resistència de protecció ha de ser d’uns 400 Ωaproximadament per a una tensió màxima de 10 V. Un valor

aproximat a aquest que trobem en el mercat és de 470 Ω.Els diodes tenen una tensió de ruptura en sentit invers, tensió

inversa màxima que el diode pot suportar sense perill de fer-semalbé. En el LED és d’uns V

5HVXOWDWVLFRQFOXVLRQVCaracterística “tensió- intensitat” de la resistència: I = U /470

És una recta.La resistència és un dipol passiu òhmic i simètric

Característica “tensió- intensitat” de la bombeta:És una corba

La bombeta és un dipol passiu no òhmic però simètric.

Característica “tensió- intensitat” del diodeelectroluminescent:

És una recta que talla a l’eix X al punt que correspond a latensió llindar.

El diode electroluminescent és un dipol passiu no òhmic i nosimètric.


1.- a) R=U/I = 6,8 kΩ; b) es pot mesurar en circuit obert ambun multímetre en posició òhmmetre; c) I= 1,7 mA; d) U=RI=

55 V

2.- a) Aproximadament de 45 Ω; b) Aproximadament de 4,5Ω; c) A l’augment de la temperatura. R = Ro (1 + 1/273.∆T)

La bombeta és de coeficient positiu

3.- a) Imax= P/R = 65 mA; b) Umax=R Imax = 30,5 V

4.- a) El dipol és un conductor òhmic perquè l’equació éslineal. b) R = 1/0,05 = 20Ω

5.-a) El corrent circula cap a la dreta I= 9,4V/ 100Ω= 94 mA ;b) UCB= 9,4 V; UAC=0,6 V

c) Si UAB= -10,0 V; UAC= -10,0 V; UCB= 0; d)

6.- a) UAB = 1,4 V; UBC = 0; I = 0; b) UAB 0 1,8 V; UBC = 7,2 V;I = 7,2/470 = 15 mA

7.- a) Pmàx = 7,2 mW; b) Rp = (12-0,6)/0,012 = 950 Ω

8.- a) UAB = I.R = 1 V; com que UAB > Us el díode nocondueix; b) Perquè el diode sigui conductor: UAB > Us; si

UAB = Us; I = Io; Io = 1,8/10 = 180 mA; c) Canviar laresistència de Do: 1,8 = R. 0,060 ; R = 1,8/0,060 = 30Ω

6HJXUHWDWHQOHVLQVWDOÂODFLRQVHOqFWULTXHV

2EMHFWLXV• Fer atenció sobre els perills de l’ús de l’electricitat en l’entorn quotidià• Limitar els riscos en la utilització dels aparells elèctrics• Conèixer les mesures que es poden pendre per a proteguir les instal·lacions i les persones

4XqSHQVHQHOVDOXPQHV"En general, els alumnes pensen que el risc principal en l’ús de l’electricitat és una

electrització desagradable, que pot pertorbar momentàniament la respiració i el ritmecardíac, però, no s’imaginen una electrocució amb risc de mort

Els fils elèctrics aeris no sempre estan aïllats (l’aïllament de la xarxa de distribucióaèria és de construcció recent en zones habitades) . A més, la majoria dels alumnespensen que els fusibles intervenen en el cas de sobretensió, o que no pot haver-hi

electrocució tocant només un fil elèctric (cas molt freqüent d’accident). Aquestcontacte es pot produir, per exemple, a través d’una escala que dugui una persona a

l’esquena ..., és a dir, sense un contacte aparent amb un fil elèctric.

4XLQVyQHOVDFFLGHQWVPpVIUHTHQWV"

El corrent elèctric de les instal·lacions presenta, entre d’altres.els segürents riscos:

- d’electrocució per a les persones i,- de curtcircuit en les instal·lacions

L’electrocució pot esdevenir quan passa el corrent pel cos humà: Es produeix quan unapersona es posa en contacte:• Amb els dos fils d’una línia o els dos borns d’una pressa de corrent• Amb un fil, o un sol born i el terra

Les conseqüències són des d’un simple formigueix a la paràlisi dels músculs respiratoris i a laparada cardíaca. El risc és més gran quan la pell està humida

Les tensions de distribució són de 220 V i 380 V. Aquestes tensions són moltperilloses.

Per un defecte d’aïllament, la carcassa metàl·lica d’alguns aparells es pot trobar a una tensiórespecte del terra. Una persona, sense aïllament del terra, que toqui accidentalment un elementque tingui aplicada una tensió, serà travessada per un corrent elèctric.

L’accident és pot produir:1.- Tocant, al mateix temps, els dos borns d’una presa de corrent2.- Tocant un fil i un element conductor en contacte amb el terra, la qual cosa tanca un circuit3.- Tocant una massa metàl·lica mal aïllada amb els peus sobre un terra més o menysconductor

/DUHVLVWqQFLDHOqFWULFDGHOFRVKXPjLa resistència del cos varia d’una persona a una altra i també és diferent en corrent continu oaltern. En corrent continu pot ser 200.000 Ω a 1.000.000 Ω. Es pot mesurar amb l’òhmetre.La resistència en corrent altern és inferior i variable segons la tensió aplicada. Per a uncorrent altern de 50 Hz, la resistència és en mitjana d’uns:2500 Ω, per a una tensió de 25 V.1000 Ω per a una tensió de 250 V

Quan la tensió que s’aplica a un cos és de 220 V, la resistència és de l’ordre de 1000 ΩA aquesta resistència s’ha d’afegir les resistències de contacte amb els conductors o amb elsol. La resistència total mitjana és de 3000 Ω quan els contactes són bons i de 3. 10 5Ω quanla persona està ben aïllada, amb guants, sabates.Per al càlcul de les normes de seguretat, es pren com a resistència normalitzada el valor de2500 Ω que correspon pràcticament al límit inferior de la resistència mitjana del cos humà encondicions d’aïllament dolentes, descalç, pell humida etc.

4XLQVyQHOVHIHFWHVGHOFRUUHQWHQHOFRVKXPj"El cos humà no és sensible a la tensió, però si a la quantitat de electricitat que reb: q = ItAixí, es pot suportar una tensió molt elevada (10 kV) durant un instant i no una tensió baixadurant un temps molt llargEl corrent elèctric pot provocar una crispació dels músculs dels membres que toquin les partssotmeses a una tensió. En aquest cas, l’electrocutat no arriba a ser capaç de separar-se del’aparell defectuós.Si el múscul és el diafragma, els moviments respiratoris es bloqueixeran, i esdevé l’asfixia. Sies tracta del cor, no podrà bombejar sang i l’oxigenació del cervell serà insuficientEls efectes del corrent continu són més greus que els del corrent altern. En el cas d’uncontacte perllongat, el corrent continu produeix una electròlisi en els teixits, mentre que elcorrent altern afecta el sistema nerviós i els músculs.

/HVPHVXUHVGHSURWHFFLyTXHV¶KDQGHSUHQGUHEn la gènesis d’un accident elèctric s’ha de considerar:-la intensitat de corrent que travessa l’organisme-el temps que circula el corrent-el trajecte del corrent en l’organisme

La intensitat del corrent depèn de la tensió aplicada entre el punt d’entrada i el punt de sortidaen el cos. També depèn de la impedància del cos, aquesta impedància es variable entre lespersones i segons les circumstàncies. La reglamentació considera el valor de 2500 Ω per aprendre les mesures de seguretat.

A fi que no s’arribi a una situació perillosa, es necessari que eltemps de pas del corrent a través del cos sigui més baix quan

la intensitat és important. En la taula següent es donen elsvalors que es consideren perillosos en corrent altern de 50 Hz

Intensitats de corrent através del cos (mA)

Temps màxim per a lesintensitats corresponents (s)

500350250160110906010

0,10,20,412310 a 30més de 30

En aplicar la llei d’Ohm es pot valorar les situacions de risc amb la tensió.La tensió de seguretat es calcula fixant el límit d’intensitat de corrent a 10 mA Aixòcorrespon a una tensió: U = 2500 Ω. 0 ,01 A = 25 VGeneralment es considera la tensió de seguretat de 24 V.En el cas que la tensió sigui superior a aquest valor, cas de les instal·lacions domèstiques, ésnecessiten dispositius per protegir a l'usuari contra un accident com ara el de tipus 3: contacteamb la massa metàl·lica d’un aparell que presenta un defecte d’aïllament. Cap protecció estàprevista contra accidents dels altres tipus. L’usuari ha de fer atenció.

S’evita l’electrocució prenent les mesures de seguretat següents:• Aïllant les instal·lacions• No desmuntant un aparell elèctric abans de desconnectar-lo• No manipulant un aparell elèctric amb les mans humides

3URWHFFLRQVJHQHUDOVPer a limitar les conseqüències d’una electrocució accidental: Els aparells amb carcassametàl·lica han d’estar equipats amb una pressa de terraLa instal·lació elèctrica ha de comportar un interruptor diferencial sensible que obri el circuitquan detecti un corrent de fuga cap el terra i un interruptor magnetotèrmic que obre el circuitquan passi més corrent que la nominal

- Aïllament dels fils de connexió.- Diversos interruptors magnetotèrmics. Intervenen quan el corrent sobrepassa unadeterminada intensitat.- L’interruptor diferencial: Serveix per assegurar la protecció contra els contactes directes.Per eliminar el risc d’electrocució mortal és necessari detectar corrents d’intensitat méspetites, d’uns 30 mA, per exemple. Aquest valor s’ha triat tenint en compte el cas mésdesfavorable: quan una persona, de resistència 1kΩ de valor mínim està sotmesa a una tensióde 24 V, tensió de seguretat en lloc humitLa intensitat doncs, serà: I = 24/103 = 24 mAEn les noves instal·lacions, aquest interruptor es posa en el quadre elèctric d’entrada- Fusibles i dispositius electrònics. Serveixen per a protegir alguns aparells elèctrics en

particular les fonts d’alimentació i els multímetres dels curtcircuits.

- No realitzar pràctiques amb els alumnes amb fontsd’alimentació de més de 24 V. Les fonts han de disposar de

presa de terra i ser curcircuitables

(OVXOWUDVRQV

2EMHFWLXV• Determinar la velocitat dels ultrasons en l’aire.• Estudiar la propagació de les ones acústiques en l’aire.

,QWURGXFFLyEls ultrasons tenen la particularitat de no ser audibles per l’oïda humana. Les seves propietatssón similars a les dels sons audibles i són de gran aplicació en la vida moderna:

Els ultrasons permeten als vaixells de navegar sense riscos de xocs amb les roques del fonmarí; als pescadors de trobar els bancs de peixos; als marins d’una nau de superfície devigilar la proximitat d’un submarí (sonar). En la indústria, de verificar si una peça metàl·licaté defectes que puguin provocar-li la ruptura. En medicina, de realitzar ecografies id’observar el fetus en el ventre de la mare.

0DWHULDOL (TXLSDPHQW

*HQHUDGRUGHEDL[DIUHTqQFLD2VFLOÂORVFRSLGHGRVFDQDOV5HJOHJUDGXDGDGHFP&DEOHVFRD[LDOVLFRQQHFWRUHQ7

(PLVVRUG¶XOWUDVRQV5HFHSWRUG¶XOWUDVRQV)XOOGHSDSHU

0XQWDWJH

3URFHGLPHQW

1.- Situeu l’emissor en front del receptor a una distància d’uns 10 cm, tal com es mostra a lafigura.

2.- Connecteu l’emissor al generador de funcions. Seleccioneu un senyal sinusoïdal defreqüència 40 kHz i d’amplitud màxima. Engegueu el generador.

3.- Poseu en marxa l’oscil·loscopi:½ Un sol canal: &+. Filtre en: *1'.½ Connecteu l’aparell i espereu uns segons fins que aparegui a la pantalla un punt

lluminós o una ratlla contínua.½ Gradueu amb la intensitat i el focus, la brillantor i el gruix de la ratlla lluminosa.½ Centreu la imatge mitjançant el botons centradors.

4.- Connecteu el receptor al canal 2 de l’oscil·loscopi. Per observar a l’oscil·loscopi el senyaldel receptor, seleccioneu:

½ Filtre: $&½ Canal 2: &+½ Commuteu diverses posicions de la base de temps fins que observeu la sinusoide

completa i pugueu determinar el període i la freqüència. La escala més adequadaés aquella que el senyal ocupa més espai en la pantalla.

5.- Varieu la freqüència del generador de funcions fins que observeu que l’amplitud del senyalsigui màxima i a partir d’ara no varieu la freqüència.

6.- 'HWHUPLQDFLyGHOSHUtRGHLGHODIUHTqQFLDEls televisors i els oscil·loscopis disposen d’un tub catòdic amb un canó d’electrons. Elselectrons emesos pel càtode (-) i atrets per l’ànode (+) són llançats a gran velocitat. Elsimpactes dels electrons sobre la pantalla donen un punt lluminós. La juxtaposició dels puntslluminosos fa que aparegui a la pantalla com una línia lluminosa.

A la pantalla de l’oscil·loscopi hi ha dibuixat un rectangle amb 10 divisions d’1 cm en ladirecció horitzontal i 8 divisions d’1 cm en la vertical.

L’eix horitzontal d’un oscil·loscopi és l’eix de temps. El botóde la base de temps indica la velocitat amb que es mou el puntlluminós sobre l’eix horitzontal, Vb. S’expressa en s.cm-1;

ms.cm-1 o en µs.cm-1. Indica el temps que triga recórrer 1 cmsobre l’eix horitzontal de la pantalla.

Un senyal sinusoïdal és caracteritza per la repetició de cicles idèntics. El període és la duraciód’un cicle. S’expressa en segons. La freqüència és la inversa del període. S’expressa en Hz:I= 1/T

([HPSOH9E µVFP

G[ FP7 9EG[ µVFPFP µV VI 7 V +] +]

4XqUHSUHVHQWDODIUHTqQFLDHQTXqO¶DPSOLWXGpVPj[LPD"

7.- Fixeu un full de paper al costat del regle i dibuixeu unalínia recta. Damunt del paper i a l’extrem esquerra de la recta

situeu l’emissor. Marqueu en el paper la seva posició i elmanteniu fixa en aquesta posició. Situeu el receptor encarat a

l’emissor en la mateixa recta, i a 10 cm d’aquest.

8.- Connecteu l’emissor al canal 1 (&+) de l’oscil·loscopi. Seleccioneu:½ Filtre: $&½ Mode: 'XDO½ Commuteu diverses posicions de la base de temps fins que observeu la sinusoide

completa i pugueu determinar el període i la freqüència. La escala més adequadaés aquella que el senyal ocupa més espai en la pantalla.

½ Representeu a la pantalla un canal a dalt, per exemple l’1, el de l’emissor i a baix,el 2 del receptor.

4XLQHVFDUDFWHUtVWLTXHVWHQHQHOVGRVVHQ\DOVTXHDSDUHL[HQDODSDQWDOOD"

9.- Moveu lentament el receptor allunyant-lo de l’emissor des de la posició de 10 cm, iobserveu el que succeeix a la pantalla. Trobeu la posició a la qual els senyals estan enoposició de fase: posició en que s'anul·len als mateixos instants i que a un màxim d’un licorrespon un mínim de l’altre i inversament. Marqueu la posició del receptor sobre el paper.

&RPSDUHXOHVDPSOLWXGVGHOVGRVVHQ\DOV

Vb =

dx =

T =

f =

10.- Torneu a moure el receptor lentament fins que trobeu una altra posició en que els dossenyals es troben en oposició de fase. Marqueu aquesta nova posició sobre el paper. Repetiuaquest procediment fins que tingueu marcades 20 posicions consecutives d’oposició de fase.

11.- 'HWHUPLQDFLyGHODYHORFLWDWGHSURSDJDFLyGHOVXOWUDVRQVHQO¶DLUH Per determinar la velocitat dels ultrasons a l’aire, utilitzareu la fórmula: Y λ. II és la freqüència del so i que heu determinat. λ és la longitud d’ona, i correspon a lamenor distància entre dos posicions del receptor que es troben en oposició de fase. Esdetermina a partir del desplaçament total corresponent a 20 cicles i es divideix entre 20.

'HVSODoDPHQWWRWDO' FP P

/RQJLWXGG¶RQDλ '

9HORFLWDWGHOXOWUDVzY λI

&RQFOXVLRQV

4XHVWLRQDUL

1.- Si amb el generador de funcions s’augmenta la freqüència de l’ona acústica en l’aire:a) Augmenta la seva velocitat de propagació?

b) Augmenta la seva longitud d’ona?

c) Augmenta el seu període?

Raona la resposta en cada cas.

2.- Per què és de més qualitat el valor obtingut en la determinació de la longitud d’ona entrobant el desplaçament que correspon a 10 cicles que en la d’un cicle directament?

3.- Els senyals de l’emissor i del receptor:a) Són sempre de la mateixa freqüència?

b) Són sempre del mateix període?

c) Són sempre de la mateixa amplitud?Raona la resposta en cada cas.

4.- Quin són els valors de les freqüències audibles per l’oïda humana?

5.- Un so de període T = 20 µs, serà audible?

3URSRVWHVGHUHFHUFD

♦ Si canvia el medi en què es propaga l’ona acústica, canvia la velocitat de propagació delso? ( Podeu substituir el gas que envolta l’emissor i el receptor abocant damunt d’ells ungas més dens que l’aire, com per exemple gas sec. O intercalar entre l’emissor i elreceptor un sòlid.....)

♦ Els canvis de temperatura influeixen en la velocitat de propagació de l’ona acústica?(Espot comprovar escalfant l’aire amb un assecador de cabell...)

♦ Trobeu la variació de l’amplitud de l’ona en funció de la distància a l’emissor. (Lesdistàncies a l’emissor no han de ser ni molt petites ni molt grans, per exemple entre 5 cm i50 cm aproximadament en intervals de 5 cm)



Alumnes de Batxillerat amb un coneixement previ del’oscil·loscopi de l’estudi de les ones acústiques. També el

que representa el generador de funcions. En cas contrari seriaconvenient fer una petita introducció dels dos aparells.

7HPSRULW]DFLy½ 2 hores per a la part experimental, els càlculs i, les conclusions½ 2 hores aproximadament, per a les recerques proposades&RPHQWDULVPodria ser convenient a l’inici de l’experiència de connectar un micròfon (receptor de so) al’oscil·loscopi. Davant del micròfon piquem de mans o donen un cop a la taula. Sobre lapantalla de l’oscil·loscopi s’observa una corba que s’amorteix ràpidament que no és sinusoïdalni periòdica: s’observa un senyal que correspon a un soroll. Colpegem un diapasó o cantemdavant del micròfon. en el primer cas s’observa una sinusoide, en el segon cas una corbaperiòdica. El diapasó produeix un so simple (moviment sinusoïdal sense harmònics), la veuhumana emet un so complex (superposició d’un so fonamental i d’harmònics). En els doscasos el so és un moviment harmònic periòdic de llarga duració.

L’experiència pot ser realitzada amb un brunyidor connectat al generador de funcions com aemissor de so. La nostre oïda serà el receptor, però si s’utilitza un micròfon com a receptor delso es pot visualitzar l’ona acústica a la pantalla de l’oscil·loscopi. Tota l’experiència es potrealitzar també amb el brunyidor i el micròfon però té l’inconvenient de ser molest el soproduït pel brunyidor. Per aquesta raó l’avantatge dels ultrasons a la classe. Convé explicarals alumnes perquè s’utilitzen els ultrasons en l’experiència.

Una altra avantatge dels ultrasons és que pel fet de tenir longitud d’ona curta, les dimensionsdels aparells poden fer-se amb facilitat, més grans que les longituds d’ona dels ultrasons, demanera que els efectes de difracció són de menor importància i els ultrasons poden serfàcilment reflectits, refractats, concentrats, d’igual manera que les ones lluminoses.


Un so audible és un moviment vibratori de freqüència compresa entre 20 Hz i 20 kHz,aproximadament. Les longituds d’ona corresponents en l’aire són de 17 m i 17 mmaproximadament. Les ones de longitud més curta (freqüència més elevada) s’anomenenultrasons. Aquestes ones són inoïbles, però poden produir-se i detectar-se amb instrumentsdel mateix tipus que els utilitzats en la regió audible.

L’emissor d’ultrasons és un disc ceràmic piezoelèctric metal·litzat per les dues cares, quevibra quan es excitat amb una tensió elèctrica i emet un feix d’ultrasons en la direcció del seueix. Es connecta al generador de funcions mitjançant un cable coaxial. Per a que emetimàxima potència ha de ser excitar elèctricament a la seva freqüència de ressonància que és de40,2 kHz. Com que l’emissor és un disc i no és puntual, l’ona emesa no és esfèrica sinó un

feix. Només hi haurà ona enfront de l’emissor i no en tot l’espai. Tots els emissors no sónexactament iguals per això no tenen la mateixa potència.

El receptor d’ultrasons és un disc ceràmic piezoelèctric que genera una tensió elèctricaproporcional a la sobrepressió que suporta. Per a visualitzar la tensió elèctrica es connecta al’oscil·loscopi mitjançant un cable coaxial. Està sintonitzat amb l’emissor, és a dir, per a quedetecti màxima tensió ha de ser excitat a la seva freqüència de ressonància que també és de40,2 kHz. Com que el detector és un disc no és puntual, no detectarà el senyal en una puntgeomètric, sinó el valor mig del senyal en l’àrea del disc. El detector reflecteix part de l’onaque li arriba, per la qual cosa es produeixen ones estacionàries en les seves proximitats.

L’emissor i el receptor és convenient de col·locar-los a una alçada d’uns 8 cm de la taula detreball a fi d’eliminar les reflexions paràsites i assegurar així una bona observació i mesures.

En el medi de propagació hi ha obstacles (la taula, els cables...) que reflecteixen les ones i quepoden produir la superposició paràsita de l’ona amb si mateixa. Per a resoldre aquestproblema és convenient posar una tela absorbent d’ultrasons entre l’emissor i el receptor a fid’impedir la reflexió de les ones en la superfície de la taula. Els materials absorbentsd’ultrasons són: la llana, el feltre, el porexpan,...

Generador de funcions. Genera el senyal elèctric que excita a l’emissor. Perquè l’amplitud deles ones sigui màxima s’ha de donar màxima amplitud a la tensió.

Oscil·loscopi de dos canals: El canal I s’utilitza per al senyal de referència que prové delgenerador i el canal II s’utilitza per al senyal del receptor.

5HVXOWDWVLFRQFOXVLRQV

Els resultats que s’obtenen en l’experiència són:Freqüència de ressonànciaI = 40,2 kHzDesplaçament de 20 cicles: D= 17,1 cmLongitud d’ona : λ = 8,5 mmVelocitat de propagació de l’ona v= I .λ = 40,2.103 Hz .8,5.10-3 m = 342 m/s

7RWVLVWHPDFDSDoG¶HPHWUHXQVRG¶XQDGHWHUPLQDGDIUHTqQFLDHQWUDHQYLEUDFLyDPEJUDQDPSOLWXGHQVHUFRSVDWSHUXQDRQDGHODPDWHL[D

IUHTqQFLD

/DIUHTqQFLDDODTXDOO¶DPSOLWXGGHO¶RQDGHOUHFHSWRUpVPj[LPDpVODIUHTqQFLDGHUHVVRQjQFLD$TXHVWDIUHTqQFLDHQO¶H[SHULqQFLDpVGHN+]6¶REWpDTXHVWYDORUVLHVPHVXUDDPEXQIUHTHQFtPHWUH7pVWHUHQSRVLFLy

+]


1.- a) La velocitat de propagació del so depèn de la temperatura i del medi. Si variem lafreqüència la velocitat no canvia; b) Com que la velocitat v = f.λ; en augmentar la freqüènciala longitud d’ona disminueix, c) El període és inversament proporcional a la freqüència. Si lafreqüència augmenta el període disminueix

2.- Si mesurem amb un regle la distància que correspon a un cicle només podem apreciar unaxifra. Ja que la longitud d’ona és de 8,5 mm i la mínima longitud que es pot apreciar amb elregle és d’1 mm, només podem donar 1 xifra significativa. En canvi si mesurem la distànciacorresponent a 20 cicles, que és 17,1 cm podem donar tres xifres significatives i per obtenir ladistància corresponent a 1 cicle podem mantenir tres xifres significatives.

3.- Els senyals de l’emissor i el receptor són sempre de lamateixa freqüència i període però no tenen la mateixa

amplitud. L’amplitud del senyal del receptor depèn de ladistància a l’emissor, i és inversament proporcional a aquesta.

4.- Un so audible te una freqüència compresa entre 20 Hz i 20 kHz5.- Si el període del so és de T = 20 µs; la seva freqüència és: f = 1/T = 50 kHz. El so no seràaudible (es tracta d’un ultrasò)

3URSRVWHVGHUHFHUFD

1ª propostaLa velocitat del so depèn de les propietats elàstiques del medi en què es propaga. Si s’abocaun gas més dens que l’aire damunt de les càpsules, es veurà com canvia la fase entre el dossenyals. Això demostra que ha variat la longitud d’ona (la freqüència no varia) Per tant lavelocitat del so varia en canviar el mediEn el gas sec, en ser menys dens que l’aire, la velocitat de propagació del so és menor.2ª propostaLa velocitat de propagació del so en un medi gasos depèn de la temperatura i del medi. Enaugmentar la temperatura del medi la velocitat de propagació augmenta. Es pot apreciar comes desfasen les ones en escalfar l’aire. Si es manté la temperatura de l’aire constant enl’interval de temps que es fan les mesures, es pot mesurar la velocitat seguint el mateixprocediment.3ª propostaEs produeixen canvis de fase entre el senyal detectat i el senyal de referència.L’amplitud de l’ona detectada pel receptor en variar la distància a l'emissor és inversamentproporcional a aquesta. El producte A.X = cte

X 5cm 10cm 15cm 20cm 25cmAmplitud 9,2 4,8 3,4 2,2 1,5

(VWXGLGHOQLYHOOGHOOXPG¶XQDERPEHWDHQIXQFLyGHODGLVWjQFLD

Objectiu• La determinació experimental de la il·luminació d’una bombeta sobre una superfície en

funció de la distància.

,QWURGXFFLy

En la present experiència, farem servir un luxòmetre quemesura una magnitud lluminosa: el nivell de llum.

Les bombetes són fonts lluminoses, és a dir, emetenradiacions que es propaguen en línia recta i en totes direccions

i il·luminen els objectes que troben en la seva trajectòria.

El flux radiant, valorat respecte a la seva capacitat per aevocar la sensació de brillantor, s’anomena flux lluminós.

Quan un flux lluminós incideix sobre una superfície, es diuque està il·luminada. La il·luminació o el nivell de llum d’una

superfície és el flux lluminós que incideix per unitat desuperfície. Es mesura en lux. El símbol del lux és lx.

0DWHULDOL(TXLSDPHQW

(OHPHQWVGHO¶HTXLS6DGH[

á ,QWHUItFLHá /X[zPHWUHá 9LVXDOLW]DGRU

$SDUHOOVLLQVWUXPHQWDOGHODERUDWRUL

á 6XSRUWPHWjOÂOLFá 3LQFHVLQRXVá &LQWDPqWULFD

0DWHULDOFRPSOHPHQWDUL

á %RPEHWHVG¶LQFDQGHVFqQFLDGH::L:

á 6XSRUWGHIXVWDDPESRUWDOjPSDGHVLLQWHUUXSWRU

0XQWDWJHEl sensor de nivell de llum s’ha de col·locar amb un suport que es pugui moure per variar laseva distància respecte de la font de llum. Aquesta distància es mesura amb un regle o cintamètrica sobre la taula d’experimentació que ha de ser al menys d’uns 150 cm de llargada.

La distància de la bombeta al sensor es mesura des del centre de cadascun i han d’estar situatsa la mateixa alçada de la taula.

&RPDSUHFDXFLySHUWDOGHQRIHUPDOEpHOVHQVRUGHQLYHOOGHOOXPQRV¶KDG¶DSURSDUDTXHVWDXQDGLVWjQFLDGHPHQ\VG¶XQVFPGHODERPEHWD

3URFHGLPHQW

1.- Realitzeu les connexions entre:½ la interfície i el mòdul de nivell de llum½ el sensor de llum i el mòdul½ el mòdul i el visualitzador½ finalment connecteu a la xarxa elèctrica la interfície i la poseu en marxa.

2.- Situeu el sensor de llum i la bombeta de 100 W tal com s’ha descrit anteriorment. Abansd’encendre la bombeta, mesureu amb el visualitzador el nivell de llum de l’aula. Aquest valors’ha de restar de l’obtingut en cada mesura per obtenir el que correspon a la bombeta.

$ILGHQRGLVPLQXLUHOQLYHOOGHOOXPVREUHHOVHQVRUHQHOPRPHQWGHIHUODPHVXUDPDQWHQLXYRVHOPpVOOXQ\SRVVLEOHG¶DTXHVW1RWHXFRPFDQYLDHOYDORUTXDQXVDSURSHX

Il·luminació de l’aulaE =

3.- Situeu el sensor de nivell de llum a 20 cm de la bombeta de 100 W. Procureu que el sensorquedi situat en front del centre del filament de la bombeta.Enceneu la bombeta de 100 W i visualitzeu el valor de lluminositat escollint l’escalaadequada: la que té el valor immediatament superior del que indica el mòdul. Anoteu a lataula el valor de la il·luminació a la distància de 20 cm.

5HFRUGHXGHUHVWDUOLHOYDORUGHODLOÂOXPLQDFLyGHO¶DXOD.

4.- Varieu la distància a 30 cm, 40 cm, 50 cm, etc., fins a uns 140 cm i, anoteu cada vegada ala taula el valor que correspon a la il·luminació de la bombeta.

5HFRUGHXGHUHVWDUOLHOYDORUGHODLOÂOXPLQDFLyGHO¶DXOD

%RPEHWDG¶LQFDQGHVFqQFLDGH:Distància =d (m) Il·luminació = E (lx) Constant de la font = E .d2

0.20 m0.30 m0.40 m0.50 m0.60 m0.70 m0.80 m0.90 m1.00 m1.10 m1.20 m

1.30 m1.40 m

'LEXL[HXODJUjILFDTXHUHSUHVHQWDO¶HTXDFLy( IGSRVDQWODGLVWjQFLDHQDEVFLVVHVLODLOÂOXPLQDFLyHQRUGHQDGHVDPEOHVPHVXUHVREWLQJXGHV

6XEVWLWXwXODERPEHWDGH:SHUODGH:(VSHUHXXQWHPSVTXHHVUHIUHGLDEDQVGHWRFDUOD5HSHWLXWRWHOSURFHGLPHQWFRPHQHOFDVGHODERPEHWDGH:


0.20 m0.30 m0.40 m0.50 m0.60 m0.70 m0.80 m0.90 m1.00 m1.10 m1.20 m1.30 m1.40 m


6XEVWLWXwXODERPEHWDGH:SHUODGH:(VSHUHXXQWHPSVTXHHVUHIUHGLDEDQVGHWRFDUOD5HSHWLXWRWHOSURFHGLPHQWFRPHQHOFDVGHODERPEHWDGH:


0.20 m0.30 m0.40 m0.50 m0.60 m0.70 m0.80 m0.90 m1.00 m1.10 m1.20 m1.30 m1.40 m


$QjOLVLGHOHVGDGHV

&RQFOXVLRQV

3URSRVWHVGHUHFHUFD

♦ Determineu experimentalment en un tub fluorescent la il·luminació en funció de ladistància.

♦ La llargada del tub fluorescent influeix en la il·luminació a diverses distàncies?


2ULHQWDFLRQVGLGjFWLTXHV$OXPQHVSHUDOVTXDOVHVWjDGUHoDGDO¶H[SHULqQFLD$OXPQHVGHQFLFOHG¶(62LGH%DW[LOOHUDW

7HPSRULW]DFLy

½ 1 hora per a la part experimental.½ 1 hora per a les conclusions i discussions posteriors

2ULHQWDFLRQVWqFQLTXHV0XQWDWJHL3URFHGLPHQW

A fi de facilitar la col·locació de la bombeta durant la realització de l’activitat pràctica ésconvenient disposar d’un suport de fusta amb portalàmpades i interruptor.

La determinació del nivell de llum de la bombeta s’hauria de fer sense més il·luminació que lallum de la pròpia bombeta. Com que deixar sense cap il·luminació la classe o el laboratoriamb els alumnes pot ser un problema, es proposa mantenir la il·luminació i mesurar-laprèviament a l’inici de l’experiència. Desprès, per obtenir la il·luminació que prové de labombeta només cal restar el valor obtingut en cada mesura.

El valor que indica el visualitzador és el valor mig d’il·luminació. Per això es mantépràcticament constant a causa de la inèrcia de l’aparell.

Quan des del programa Sadex es monituritza per veure a la pantalla el valor que mesura elsensor, aquest dóna el valor instantani, que varia segons la freqüència del corrent altern de laxarxa. Per aquesta raó, a la pantalla surten valors diferents i no serveixen per tenir el valormig. Aquest és el motiu pel qual només s’utilitza el visualitzador per llegir la mesura de lail·luminació i no es fa més us del programa Sadex que aquest.

Si en el moment de fer la mesura de la il·luminació, l’alumne es situa molt a prop del sensorobtindrà un valor inferior. Cal, doncs, recomanar els alumnes que s’acostin al sensor el menyspossible i que facin totes les mesures situats en el mateix lloc en relació al sensor

El sensor no és convenient posar-lo molt a prop de la bombeta, aquesta distància no hauria deser mai inferior als 20 cm

La relació inversament proporcional de la il·luminació i la distància es comprova milloramb bombetes de més potència perquè en aquestes influeix menys la il·luminació ambiental.

7DXODGHGDGHV

Les dades corresponen a bombetes de la marca Philips de 100 W, 60 W, 40 W

Distànciad

Bombeta de 40 W Bombeta de 60 W Bombeta de 100 W

Bombeta de 40 W Bombeta de 60 W Bombeta de 100 W

1l·luminacióE

Constantde la fontE. d2

1l·luminacióE

Constantde la fontE.d2

1l·luminacióE

Constantde la fontE.d2

0.20 m 1.98 .103 lx 79,2 lm 2.86 .103 lx 114,4 lm 7.17. 103 lx 268,8 lm0.30 m 0.98 .103 lx 88,2 lm 1.36. 103 lx 122,4 lm 3.58. 103 lx 222,2 lm0.40 m 0.57. 103 lx 91,2 lm 0.88. 103 lx 140,8 lm 2.20. 103 lx 352,0 lm0.50 m 0.39 .103 lx 97,5 lm 0.60. 103 lx 150,0 lm 1.43. 103 lx 358,5 lm0.60 m 0.28. 103 lx 100,8 lm 0.43. 103 lx 154,8 lm 1.02.103 lx 367,2 lm0.70 m 0.22 .103 lx 107,8 lm 0.33. 103 lx 161,7 lm 0.75.103 lx 367,5 lm0.80 m 0.18 .103 lx 115,2 lm 0.26. 103 lx 166,4 lm 0.59.103 lx 377,6 lm0.90 m 0.14. 103 lx 113,4 lm 0.22. 103 lx 178,2 lm 0.49.103 lx 396,7 lm1.00 m 0.12. 103 lx 120,0 lm 0.18. 103 lx 180,0 lm 0.39.103 lx 390,0 lm1.10 m 0.10. 103 lx 121,0 lm 0.15. 103 lx 181,5 lm 0.37.103 lx 447,7 lm1.20 m 0.09 .103 lx 129,6 lm 0.13. 103 lx 187,2 lm 0.33.103 lx 475,2 lm1.30 m 0.08 .103 lx 135,2 lm 0.12. 103 lx 182,8 lm 0.29.103 lx 490,1 lm1.40 m 0.07. 103 lx 137,2 lm 0.11. 103 lx 215,6 lm 0.24.103 lx 470,4 lm

La bombeta d’incandescència es pot considerar una font de d’ones puntual que distribueixl’energia expandint-la de forma aproximadament esfèrica.

Com que la superfície de l’esfera és proporcional al quadrat del radi, l’energia lluminosa quearriba a una superfície determinada, perpendicularment a la direcció de propagació, ha de serinversament proporcional al quadrat del radi

La il·luminació de la bombeta és, per tant, inversament proporcional al quadrat de la distància.Això es compleix millor a distàncies mitjanes, com es pot comprovar amb els valorsobtinguts a la taula. A distàncies petites, la bombeta no és puntual.

La constant de la font, el producte E.d2, depèn de les característiques de la font

Si es compara la il·luminació a la mateixa distància de labombeta de 100 W, no és igual a la suma de les il·luminacionsde les bombetes de 40 i 60 W. La bombeta de 100 W dona a la

mateixa distància una il·luminació més gran que duesbombetes de potència total igual a 100 W.

3URSRVWDGHUHFHUFD

El problema del tub fluorescent és la dificultat de lamanipulació: Si el tub està en el sostre es necessitarà una

escala per poder fer les mesures. Es pot penjar una plomada isituar en el fil una tira de paper amb les distàncies marcades,després només cal posar el luxòmetre en la posició adequada.

La il·luminació del tub fluorescent, si aquest és molt llarg, és inversament proporcional a ladistància i no al seu quadrat com en el cas de la bombeta d’incandescència.Les mesures s’haurien de fer per la part central del tub i no en els extrems

Al contrari de la bombeta, el tub fluorescent es comporta com una font d’ones cilíndrica,l’energia lluminosa es distribueix en la superfície d’un cilindre proporcionalment al radi. Enaquest cas l’energia que rep una superfície és inversament proporcional a la distància i no alseu quadrat.

A més, com més llarg sigui el tub la proporcionalitat inversa entre la il·luminació i ladistància s’acompleix millor.

Determinació de l’eficàcia de diverses bombetes

2EMHFWLXV

• Comparar l’eficàcia de diverses bombetes:a) del mateix tipus i de diferent potència.

b) d’igual potència i de diferent tipus.

,QWURGXFFLy

L’eficàcia d’una bombeta és la relació entre el nivell de llumper unitat de potència. Es mesura en lx/ W

Determinareu amb el luxòmetre la il·luminació o nivell dellum de diverses bombetes a la mateixa distància i, en relació a

la potència de cada una, comparereu les seves eficàcies

0DWHULDOL(TXLSDPHQW




á 6XSRUWPHWjOÂOLF

á 3LQFHVLQRXVá &LQWDPqWULFD


á %RPEHWHVG¶LQFDQGHVFqQFLDGHL:

á %RPEHWDKDOzJHQDGH:á %RPEHWDGHEDL[FRQVXPGH:VHJRQV

HOIDEULFDQWHTXLYDOHQWDXQDG¶LQFDQGHVFqQFLDGH:

á 6XSRUWGHIXVWDDPESRUWDOjPSDGHVLLQWHUUXSWRUV

0XQWDWJHEl sensor de nivell de llum s’ha de subjectar amb una pinça a un suport metàl·lic.

La distància de la bombeta al sensor es mesura des del centre de cadascun, i han d’estarsituats sempre a la mateixa alçada de la taula.

&RPDSUHFDXFLySHUWDOGHQRIHUPDOEpHOVHQVRUGHQLYHOOGHOOXPQRV¶KDG¶DSURSDUDTXHVWDXQDGLVWjQFLDGHPHQ\VG¶XQVFPGHODERPEHWD

3URFHGLPHQW1.- Realitzeu les connexions entre:

½ la interfície i el mòdul de nivell de llum½ el sensor de llum i el mòdul½ el mòdul i el visualitzador½ finalment connecta a la xarxa elèctrica la interfície i la poseu en marxa.

6LWXHXHOVHQVRUGHOOXPLHOVXSRUWGHIXVWDGHOHVERPEHWHVGHPDQHUDTXHHOVFHQWUHVGHODERPEHWDLGHOVHQVRUTXHGLQDODPDWHL[DDOoDGDWDOFRPV¶KDGHVFULWDQWHULRUPHQW$EDQVG¶HQFHQGUHFDSERPEHWDPHVXUHXDPEHOYLVXDOLW]DGRUHOQLYHOOGHOOXPGHO¶DXOD$TXHVWYDORUV¶KDGHUHVWDUGHO¶REWLQJXWHQFDGDPHVXUDSHUREWHQLUODLOÂOXPLQDFLyGHOHVERPEHWHV

$ILGHQRGLVPLQXLUHOQLYHOOGHOOXPVREUHHOVHQVRUHQHOPRPHQWGHIHUODPHVXUDPDQWHQLXYRVHOPpVOOXQ\SRVVLEOHG¶DTXHVW1RWHXFRPFDQYLDHOYDORUTXDQXVDSURSHX


3.- Situeu el sensor de nivell de llum a una distància fixa, uns 60 cm per exemple, de labombeta de 100 W. Procureu que el sensor quedi situat en front del centre del filament de labombeta.

4.- Enceneu la bombeta de 100 W i visualitzeu el valor de lluminositat escollint l’escalaadequada: la que té el valor immediatament superior del que indica el mòdul. Anoteu a lataula el valor de la il·luminació.

5HFRUGHXGHUHVWDUHOYDORUGHODLOÂOXPLQDFLyGHO¶DXOD

5.- Substituïu la bombeta de 100 W per la de 60 W i mesureula il·luminació a la mateixa distància fixada anteriorment.

Anoteu a la taula el valor “real” de la il·luminació.

6.- Substituïu la bombeta de 60 W per la de 40 W i mesureu lail·luminació a la mateixa distància. Anoteu a la taula el valor

“real” de la il·luminació.

7.- Substituïu la bombeta de 40 W per l’halògena de 40 W. Situeu el sensor sempre a lamateixa distància. Anoteu a la taula el valor “real” de la il·luminació.

8.- Repetiu el mateix procediment amb la bombeta de baix consum de 9 W.

Taula de dadesA cm de distància:Làmpada Il·luminació Eficàcia =

Il·luminació/PotènciaB. d’incandescència 100WB. d’incandescència 60 WB. d’incandescència 40WB. baix consum 9 WB. halògena 40 W

&RPSDUHXOHVHILFjFLHVGHOHVERPEHWHVVHJRQVVLJXLQGHOPDWHL[WLSXVLGLIHUHQWSRWqQFLDGHGLIHUHQWWLSXVLLJXDOSRWqQFLD6HJRQVHOIDEULFDQWODERPEHWDGHEDL[FRQVXPHTXLYDODXQDG¶LQFDQGHVFqFLDGH:pVFHUWDDTXHVWDLQIRUPDFLy"

&RQFOXVLRQV

3URSRVWHVGHUHFHUFD

♦ Determineu l’eficàcia d’altres tipus de bombetes, com perexemple halògenes o de neó.i les compareu

♦ Compareu l’eficàcia de bombetes del mateix tipus però demarques diferents



7HPSRULW]DFLy

½ 1 hora per a la part experimental, les conclusions idiscussions posteriors.


A fi de facilitar la col·locació de la bombeta durant la realització de l’activitat pràctica ésconvenient disposar d’un suport de fusta que tingui com a mínin un portalàmpades i uninterruptor.





Si en el moment de fer la mesura de la il·luminació, l’alumne es situa molt a prop del sensorobtindrà un valor inferior. Cal, doncs, recomanar els alumnes que s’acostin al sensor el menyspossible i que facin totes les mesures situats en el mateix lloc en relació al sensor

7DXODGHGDGHVA 60 cm de distància:Làmpada Il·luminació Eficàcia =

Il·luminació/PotènciaB. d’incandescència 100W 1.02 klx 10.2 lx/WB. d’incandescència 60 W 0.43 klx 7.1 lx/WB. d’incandescència 40W 0.28 klx 6.7 lx/WB. baix consum 9 W 0.16 klx 17.8 lx/W

L’eficàcia lluminosa d’una làmpada augmenta en augmentar la potència, per tant, és mésrendible utilitzar una làmpada d’una potència determinada que dues de la meitat de potència.Per a un flux lluminós donat, en general, l’ordre d’eficàcia de les làmpades estudiades és:Baix consum< Halògena< Incandescència

Les bombetes més eficaces són les de baix consum que sóntubs fluorescents compactes, de menor tamany. Els tubs

fluorescents tenen un fonament diferent del de les bombetesd’incandescència. No tenen filament que es pugui fondre.Conté gasos d’argó i de mercuri Quan hi ha corrent, els

electrons en moviment xoquen amb les partícules de mercuri iemeten radiació ultraviolada. La radiació ultraviolada és

semblant a la llum visisible però no és detectada pels nostresulls. El fòsfor en pols de l’interior del tub absorbeix aquesta

radiació i emet llum. Aquest procés s’anomena fluorescència.

La duració dels tubs fluorescents és major que les bombetes defilament i transformen en energia lluminosa quatre vegades

més energia les bombetes d’incandescència

'LVWULEXFLyGHODLOÂOXPLQDFLyG¶XQDERPEHWD

2EMHFWLX• La determinació de la il·luminació d’una bombeta en funció de l’angle.

,QWURGXFFLy

La il·luminació de les bombetes a la mateixa distància pot serque no sigui igual en totes les direccions. En la presentexperiència mesurareu la il·luminació d’una bombeta a

diferents angles a fi de trobar la zona de màxima il·luminació.

0DWHULDOLHTXLSDPHQW




á 6XSRUWPHWjOÂOLF



á %RPEHWDG¶LQFDQGHVFqQFLDGH:á 6XSRUWGHIXVWDDPESRUWDOjPSDGDL

LQWHUUXSWRUá 4XDGUDQWJUDGXDWGHD

0XQWDWJH

Es posa la bombeta en el seu suport de fusta, de manera que elcentre del filament quedi situat en el centre de la

circumferència que és un vèrtex del quadrant. La distància dela bombeta al sensor s’ha de mesurar des del centre de

cadascun i mantenir sempre la mateixa distància (per exemple30 cm, això depèn deltamany del quadrant)

El quadrant graduats’ha de construir decartró o de materialrígid, i d’uns 40 cmaproximadament de

costat. Des d’un vèrtex,

es gradua de 0º a 90º de 10º en 10º per a disposar el sensorsobre cada angle i mesurar la il·luminació de la bombeta en

funció d’aquest.

El quadrant s’ha de subjectar amb dues pinces a un suportmetàl·lic de manera que quedi vertical.


½ la interfície i el mòdul de nivell de llum½ el sensor de llum i el mòdul½ el mòdul i el visualitzador½ finalment connecteu a la xarxa elèctrica la interfície i la poseu en marxa.

2.- Subjecteu el quadrant graduat verticalment amb duespinces a un suport metà´l·lic. La bombeta la situeu en el vèrtex

del quadrant que heu fixat com a centre. Situeu el sensor dellum a una distància fixa, 30 cm, de la bombeta

d’incandescència

3.- Abans d’encendre la bombeta, mesureu amb el visualitzador el nivell de llum del’habitació. Aquest valor s’ha de restar de l’obtingut en cada mesura per obtenir el valor“real” de les bombetes.


4.- Situeu el sensor a 0º. Enceneu la bombeta de 100 W ivisualitzeu el valor de lluminositat escollint l’escala adequada:

la que té el valor immediatament superior del que indica elmòdul. Anoteu en una taula el valor de la il·luminació

(recordeu de restar el valor de la il·luminació de l’habitació).

5.- Canvieu l’orientanció del sensor a diferents angles des de0º fins a 90º. Anoteu a la aula per a cada angle el valor “real”

que indica.

A cm de distància, una bombeta de W :Angle Il·luminació 0º

10º20º30º40º50º60º70º80º90º

La situació del filament de la bombeta influeix en la distribució de la il·luminació?

&RQFOXVLRQV

3URSRVWDGHUHFHUFD♦ Determineu la distribució de la il·luminació d’altres tipus de bombetes, com per exemple

l’halògena o la de baix consum.



7HPSRULW]DFLy

½ 1/2 hora per a la construcció del quadrant graduat½ 1 hora per a la part experimental, les conclusions i

discussions posteriors


A fi de facilitar la col·locació de la bombeta durant la realització de l’activitat pràctica ésconvenient disposar d’un suport de fusta amb portalàmpada i interruptor.

Per situar el sensor de llum de manera còmoda es pot utilitzar un suport de cartró que esconstruiria de la manera següent:• Quadrat de cartró d’uns 40 cm de costat• En el quadrant, des d’un vèrtex que representa el centre d’un quadrant de cicumferència

de 40 cm de radi, es dibuixen unes línies que serien radis de 30 cm cada una, i de 10º en10º, des de 0 fins a 90º.

• Per acoplar el sensor es pot utilitzar tires adhesives: Es tallen unes tires d’uns 10 cm dellargada i amb pega s’adhereix sobre cada línea de manera que la punta del sensor estiguisituada sempre a la mateixa distància del centre de la circumferència o vèrtex del quadrat.Sinó es disposa de velcro es pot subjertar el sensor amb un suport metàl·lic i orientar-locada vegada. Encara que així és més complicat d’orientar-lo adequadament

Aquest suport de cartrò es coloca verticalment i es subjecta amb dues pinces a un suportmetàl·lic

La bombeta es coloca en el centre de la circumferència i es va situant el sensor cada vegada ala mateixa distància del centre i variant l’angle. Es mesura la il·luminació de la bombeta per acada valor de l’angle.





A 30 cm de distància, una bombeta de 100 W :Angle Il·luminació 0º 4.64 klx

10º 4.26 klx20º 4.77 klx30º 4.96 klx40º 5.17 klx50º 4.67 klx60º 4.12 klx70º 4.01 klx80º 3.31 klx90º 3.37 klx

Hi han uns angles en què la il·luminació és màxima a lamateixa distància. A més, aquesta distribució de la

il·luminació depèn de l’orientació del filament.

/DIUHTqQFLDGHOFRUUHQWGHOD[DU[DWHLQIOXHQFLDHQODLOÂOXPLQDFLyG¶XQDERPEHWD"

2EMHFWLX

• /DGHWHUPLQDFLyGHODLQIOXqQFLDGHODIUHTqQFLDGHOFRUUHQWDOWHUQGHOD[DU[DHQHOQLYHOOGHOOXPGHXQDERPEHWD

,QWURGXFFLy

El corrent de la xarxa elèctrica és altern, d’una freqüència de50 Hz.

Això representa que la tensió elèctrica és variable. La variacióde la tensió en funció del temps es mostra a la figura:

A l’experiència estudiareu si la variació de la tensió elèctricate alguna influència en la il·luminació d’una bombeta

d’incandescència

0DWHULDOLHTXLSDPHQW




á 6XSRUWPHWjOÂOLF



á %RPEHWDG¶LQFDQGHVFqQFLDGH:á 6XSRUWGHIXVWDDPESRUWDOjPSDGDL

LQWHUUXSWRU


½ l’ordinador i la interfície½ la interfície i el mòdul de nivell de llum½ el sensor de llum i el mòdul½ el mòdul i el visualitzador½ finalment connecteu a la xarxa elèctrica, l’ordinador i la interfície

2.- Des de la finestra de Windows carregueu el programa Sadex.

3.- Situeu el sensor de nivell de llum a una distància d’uns 40cm, per exemple, de la bombeta de 100 W. Procureu que el

sensor quedi situat en front del centre del filament de labombeta.

4.- $GTXLVLFLyGHGDGHV½ &DSWDFLy

½ &DSWDFLyPRGH3&7HPSVWRWDOGHODFDSWDFLy VHJRQ,QWHUYDOGHWHPSVGHODPHVXUD PLOLVHJRQ

Anàlisi de les dades3HUIHUO¶HVWXGLGHODJUjILFD(QO¶RSFLy5HSUHVHQWDFLyGHOPHQ~SULQFLSDO

=RRP6HOHFFLRQHXDPEHOUDWROtXQDSDUWGHVWDFDEOHGHODJUjILFD

/DLOÂOXPLQDFLyGHODERPEHWDKDHVWDWFRQVWDQW"

6LQRKDHVWDWFRQVWDQWHQWUHTXLQVYDORUVKDYDULDWODLOÂOXPLQDFLy"

4XLQpVHOYDORUPLJGHODLOÂOXPLQFLyGHODERPEHWD"

&RLQFLGHL[DPEHOTXHPDUFDHOYLVXDOLW]DGRU"

3HUGHWHUPLQDUODIUHTqQFLDGHYDULDFLyGHODLOÂOXPLQDFLyIHXO¶DQjOLVLGH)RXULHUGHODUHSUHVHQWDFLyJUjILFD(Q8WLOVGHOPHQ~SULQFLSDOAnàlisi de Fourier

SXQWV

4XLQDpVODIUHTqQFLDGHYDULDFLyGHODLOÂOXPRLQDFLyGHODERPEHWD"3HUWUREDUPpVH[DFWDPHQWDSDUWLUGHODJUjILFDDTXHVWDIUHTqQFLD(Q5HSUHVHQWDFLy1LYHOOVHL[[TXHFRUUHVSRQDODIUHTqQFLD)UHTqQFLDGHYDULDFLyGHODLOÂOXPLQDFLyGHODERPEHWD

7HDOJXQDUHODFLyDTXHVWYDORUDPEODIUHTqQFLDGHOFRUUHQWDOWHUQGHOD[DU[D"

&RQFOXVLRQV

3URSRVWDGHUHFHUFD♦ Determineu la influència del corrent altern en la il·luminació d’altres tipus de bombetes

diferents de la d’incandescència



$TXHVWDH[SHULqQFLDHVSRWUHDOLW]DUDPEDOXPQHVGH%DW[LOOHUDW/DSDUWGHO¶DQjOLVLGH)RXULHUHVWDULDOLPLWDGDDDTXHOOVDOXPQHVDPE

FRQHL[HPHQWVPDWHPjWLFVVXILFLHQWV&DOGULDXQDH[SOLFDFLyDOVDOXPQHVGHOFRQFHSWHGHIUHTqQFLDSHUDXQDPLOORUFRPSUHQVLyGHODLQIOXqQFLDGHODIUHTqQFLDGHOFRUUHQWHOqFWULFGHOD[DU[D

HOqFWULFDHQODLOÂOXPLQDFLyG¶XQDERPEHWD$L[zSHUPHWULDIHUXQDLQWHUSUHWDFLyHQFDUDTXHPROWVLPSOHGHODJUjILFDGHODVqULHGH)RXULHU

7HPSRULW]DFLy

½ 1 hora per a la part experimental, les conclusions idiscussions posteriors.


A fi de facilitar la col·locació de la bombeta durant la realització de l’activitat pràctica ésconvenient disposar d’un suport de fusta amb portalàmpada i interruptor


Quan des del programa Sadex es monituritza per veure a la pantalla el valor que mesura elsensor, aquest dóna el valor instantani, que varia segons la freqüència del corrent altern de laxarxa. Per aquesta raó, a la pantalla surten valors diferents i no serveixen per tenir el valormig. Aquest és el motiu pel qual només s’utilitza el visualitzador per llegir la mesura de lail·luminació.


5HVXOWDWVL&RQFOXVLRQV

(OFRUUHQWGHOD[DU[DHOqFWULFDWHXQDIUHTqQFLDGH+]3HUDTXHVWDUDyODOOXPLQRVLWDWGHODERPEHWDYDULDFDGDV7DQWPDWHL[HOILODPHQWGHODERPEHWDHVPDQWpG¶XQEODQFLQWHQVPHQWUHHVSURGXHL[HQHOVFDQYLVGH

FRUUHQWSHUzHOVQRVWUHVXOOVQRDSUHFLHQHOFDQYL

L’emissió de llum d’una làmpadad’incandescència varia segons unafreqüència doble de la procedent de

la tensió d’alimentació. Així,trobem 100 Hz, el doble de la

freqüència de la xarxa domèstica:50 Hz. Aquesta variació no es detectada per l’ull humà que

només pot distingir 25 cada segon , és a dir, una freqüència de25 Hz, i veiem que la bombeta il·lumina constantment.

9DORUDFLyG¶XQjFLGIRUWDPEXQDEDVHIRUWD

2EMHFWLXV• 2EWHQLUODFRUEDGHYDORUDFLyG¶XQjFLGIRUWDPEXQDEDVHIRUWD

• Interpretar la corba de valoració: determinar el punt d’equivalència, el pH de la dissolucióen el punt d’equivalència i el volum de dissolució de base que ha reaccionat.

• Determinar la concentració d’un àcid fort (HCl) amb una base forta (NaOH) deconcentració coneguda

,QWURGXFFLy

La determinació de la quantitat d’un àcid o d’una base presenten una mostra és un problema freqüent del químic. Aquesta

determinació és duta a terme tot aprofitant la reacció entre unàcid i una base. El procés és anomenat valoració àcid-base iconsisteix en preparar una dissolució d’un àcid o d’una base

de concentració coneguda i addicionar-la lentament des d’unabureta a un volum de la dissolució de base o d’àcid que es vol

determinar la concentració.

El punt d’equivalència s’assoleix quan s’han afegit tants molsde OH - com mols de H+ es tenien o viceversa. Per conèixer el

punt d’equivalència és molt útil utilitzar un pH-metre. Lacorba de valoració és la representació gràfica de la variació del

pH de la dissolució que es vol valorar respecte al volum debase o d’àcid afegides.

La reacció que té lloc és:H + + OH - ⇒ H 2 O

Es necessari fer un mínim de dues valoracions per obtenir unsbons resultats: la primera per trobar aproximadament el punt

d’equivalència. La segona per a una mesura més precisa.

L’anàlisi de la corba obtinguda permet:1.- Determinar el punt d’equivalència i la variació de pH al voltant d’aquest.2.- Determinar la concentració de l’àcid que s’ha valorat

0DWHULDOL(TXLSDPHQW

0DWHULDO6DGH[,QWHUItFLHS+PHWUH9LVXDOLW]DGRU'LVVROXFLyWDPSyGHS+SHUDFDOLEUDUODVRQGD

5HDFWLXVP/GHGLVVROXFLyG¶KLGUz[LGGHVRGL0P/GHGLVVROXFLySUREOHPDG¶jFLGFORUKtGULFIHQROIWDOHtQDDLJXDGHVWLOÂODGD

Instruments de laboratori:

%DODQoD6XSRUWPHWjOÂOLF3LQFHVLQRXV$JLWDGRUPDJQqWLFLEDUUHWDLPDQWDGD%XUHWDGHPOPDWUDVVRVDIRUDWVGHP/3LSHWDJUDGXDGDGHP/DPE[HULQJD3URYHWDGHP/9DVRVGHSUHFLSLWDWVGHRP/9DVGHSUHFLSLWDWVGHP/(PEXWGHYLGUHSHWLW9DUHWDGHYLGUHSHUDJLWDUODGLVVROXFLy

3URFHGLPHQW1.- Col·loqueu el mòdul de pH amb la sonda sobre una via de connexió de la interfície. Sobreel mòdul connecteu el visualitzador. Submergiu la sonda de pH en aigua destil·lada durantuns 10 minuts. Amb el visualitzador controleu el valor del pH (podria ser inferior a 7). En casque la sonda estigui desajustada, la calibreu amb la dissolució tampó que ve subministradaamb l’equip.

2.- És convenient preparar 100 mL de dissolució d’hidròxid de sodi 1 M (4g de NaOH enaigua fins a 1 L) i obtenir per dilució la dissolució 0,1 M (amb una pipeta amb xeringa agafeu10 mL de la primera i, afegiu aigua fins a un volum de 100 mL). La dissolució problemad’àcid us serà proporcionada pel professor

7LQJXHXPROWDFXUDTXDQWUHEDOOHXDPEGLVVROXFLRQVFRQFHQWUDGHV(QFDVG¶HVTXLW[RVUHQWHXODSHOOUjSLGDPHQWDPEDLJXD8WLOLW]HXXQDSLSHWDDPEXQD[HULQJDHVSHFLDOLPDLSLSHWHMHXGLUHFWDPHQWXQDGLVVROXFLy

3.- Subjecteu la bureta al suport metàl·lic amb una pinça. Amb l’ajut d’un embut, ompliu labureta amb la dissolució d’hidròxid de sodi 0.1 M i enraseu-la.

4.- Esbandiu el sensor de pH i assequeu-lo amb cura. Col·loqueu-lo dins d’un vas deprecipitats de 50 mL a una alçada aproximada d’1.5 cm del fons. Subjecteu-lo amb una pinçaal suport metàl·lic. Situeu el vas de precipitats en el centre de l’agitador magnètic. Poseu

dintre del vas la barreta imantada. Poseu un moment en marxa l’agitador magnètic percomprovar que la barreta imantada no toca el sensor quan està en moviment

6LQRGLVSRVHXG¶XQDJLWDGRUPDJQqWLFFDOGUjDJLWDUPDQXDOPHQWODGLVVROXFLyFDGDYHJDGDTXHDIHJLXXQYROXPGHEDVHILQVTXHHOS+V¶HVWDELOLW]L

5.- Aboqueu dins del vas de precipitats 30 mL de la dissolució problema d’àcid clorhídric,mesurats amb la proveta, i una gota de fenolftaleína. L’indicador servirà per relacionar lavaloració visual amb la instrumental

6.- Poseu en marxa l’agitador magnètic i comproveu que la situació de la sonda siguil’adequada, així com la clau de la bureta, per tal que en obrir-la o tancar-la no molesti. El vasha de quedar en el centre de l‘agitador magnètic i el bulb de la sonda completament submergiten la dissolució.

7.- Anoteu el valor de pH que marca

pH inicial =

8.- Connecteu la interfície a l’ordinador i a la xarxa elèctrica. Poseu en marxa l’ordinador icarregueu el programa Sadex.

Adquisició de dades:½ Captació: Captació mode PC:

½ Discreta:½ 1~PHURPj[LPGHPRVWUHVPtQLP½ 1RPGHODPDJQLWXGTXHYDULDUjHL[[9ROXP1D2+0½ 8QLWDWVGHODPDJQLWXGP/½ 9DORULQLFLDO½ ,QFUHPHQW

0DJQLWXGFUHL[HQW

10.- Premeu la tecla espai per marcar el pH inicial a lagràfica. A continuació deixeu caure 0.5 mL d’hidròxid desodi. Amb el visualitzador veureu el moment en què el pHs’estabilitza. (uns 10 s). Aleshores premeu la tecla espai

perquè el programa dibuixi la gràfica.

11.-Torneu a deixar caure 0.5 mL més i, quan el pH s’estabilitzi, premeu la tecla espai. Aixífins a finalitzar la valoració.

12.- El programa dibuixa la gràfica que relaciona el pH amb el volum afegit d’hidròxid desodi. Guardeu la finestra amb un nom per desprès fer l’anàlisi.

$TXLQYROXPGHEDVHDIHJLGDV¶KDDSUHFLDWFDQYLGHFRORUGHO¶LQGLFDGRU"

13.- $QjOLVLGHOHVGDGHV:3HUGHWHUPLQDUDPEHOSURJUDPDHOYROXPGHEDVH

QHFHVVDULSHUDODQHXWUDOLW]DFLy½ 5HSUHVHQWDFLy

½ 1LYHOOV)L[HXDS+LJXDODTXLQpVHOYROXPGHEDVHDIHJLGD)L[HXWDPEpHOS+DO¶LQLFLLDOILQDOGHOD

YDORUDFLyS+LQLFLDO S+ILQDO

9ROXPGHEDVH 3HUTXqHOS+HQHOSXQWG¶HTXLYDOqQFLDKDGHVHU"

3HUUHVVDOWDUHOSXQWG¶LQIOH[Ly½ ÒWLOV'HULYDGD+LKDXQPj[LPTXHFRUUHVSRQDO

SXQWG¶LQIOH[Ly3HUGHWHUPLQDUOR½ 5HSUHVHQWDFLy1LYHOOV)L[HXHOYROXPGHEDVHL

HOS+HQHOSXQWG¶LQIOH[Ly 9ROXPGHEDVH

S+LQIOH[Ly (OS+HQHOSXQWG¶LQIOH[LypVDSUR[LPDGDPHQWLJXDOD"(Q

FDVFRQWUDULSHUTXLQPRWLXpVGLIHUHQW"

14.- Feu una 2a valoració a fi de trobar el punt d’equivalènciamés acuradament:

Ompliu la bureta amb la dissolució de base i l’enraseu. Renteu el vas de precipitats i afegiu 30ml de la dissolució d’àcid i una gota de fenolftaleína. Esbandiu el sensor de pH i assequeu-loabans de col·locar-lo en la dissolució. Comproveu que la barreta imantada no toqui el sensorquan està en moviment i que el bulb de la sonda quedi completament submergida

15.- Sense fer mesures, afegiu directament un volum exacte de base, entre 1 i 2 mL inferior alque heu determinat abans per a la neutralització. El volum inicial és ara el volum que heuafegit. Els increments de volum han de ser inferiors: 0,2 o 0,1 mL per exemple. Trieu unnúmero suficient de mesures que permeti obtenir la corba adequadament.



0DJQLWXGFUHL[HQW

17.- El programa dibuixa la gràfica que relaciona el pH amb elvolum afegit d’hidròxid de sodi. Guardeu la finestra amb un

nom per desprès fer l’anàlisi.

$QjOLVLGHODFRUEDGHYDORUDFLypH inicial =S+ILQDO 9ROXPGHEDVH S+HQHOSXQWG¶LQIOH[Ly 9DULDFLyGHS+DOYROWDQWGHOSXQWG¶LQIOH[Ly

1GHPROVGHEDVHTXHKDQUHDFFLRQDW 1GHPROVG¶jFLGTXHKLKDYLHQHQODPRVWUDGHP/

&RQFHQWUDFLyGHODGLVVROXFLyG¶jFLGFORUKtGULF

6LHOSXQWG¶LQIOH[LyQRV¶KDWUREDWH[DFWDPHQWHQODVHJRQDYDORUDFLyUHSHWLXODYDORUDFLyILQVDWUREDUOR

&RQFOXVLRQV

4HVWLRQDUL

1.- Quina funció té la barreta imantada en l’agitador magnètic?

2.- L’interval de viratge de la fenolftaleína està comprés entre8,2 i 9,2. És adequada la utilització d’aquest indicador en la

valoració d’un àcid fort amb una base forta? Entre què valorsde pH és produeix el punt d’equivalència en la valoració?

3.- Calculeu el pH de la dissolució d’àcid clorhídric de laconcentració que heu determinat en la valoració. Aquest valor

coincideix amb el valor mesurat per el pH-metre?Si no coincideix, quina podria ser la raó?

4.- Per què ha sigut necessari realitzar una segona valoraciómés acurada?

5.- El pH de la dissolució A és 3, i el pH de la dissolució B és10. Es barregen les dues dissolucions. Es pot predir quin serà

el pH final o es necessiten més dades?

6.- Calculeu la concentració d’ions H + i d’ions OH – d’unadissolució que es prepara barrejant 50,0 mL de dissoluciód’àcid clorhídric 0,200 M amb 49,9 mL d’hidròxid de sodi

0,200 M

3URSRVWDGHUHFHUFD

Determineu les concentracions d’algunes dissolucions d’àcidsforts o bases fortes que es poden trobar en els supermercats:

salfumant, sosa càustica,..(Vigileu molt i aneu amb precaució quan treballeu amb

aquestes dissolucions. No pipetejeu mai directament de ladissolució. És millor treballar amb dissolucions diluïdes

preparades a partir de la concentrada. La concentració inicialserà tantes vegades superior com vegades l’heu diluït).



Alumnes de batxillerat7HPSRULW]DFLy

½ 1 hora si les dissolucions ja estan preparades, per al’obtenció de la corba, l’anàlisi d’aquesta i les conclusions.

½ 1 hora per al qüestionari5HVXOWDWVL&RQFOXVLRQV

En la corba de valoració s’aprecia un gran canvi de pH en lesproximitats del punt d’equivalència. El canvi sobtat de pH ales proximitats del punt d’equivalència permet fer servir per

detectar-lo, qualsevol indicador que tingui una zona de viratgecompresa entre pH=3 i pH =10. Així, doncs, el fet de no

coincidir el punt final amb el punt d’equivalència no implicaen aquest cas un error apreciable.

En la primera valoració s’obté el punt d’equivalència d’unamanera aproximada. Per això es repeteix a fi de ressaltar-lo.

La segona corba, si es fa amb molta més cura i, sobre tot senseanar molt de pressa, serà més suau que la primera i no tindrà

tantes irregularitats.

Amb la fenolftaleína es pot apreciar de manera visual el puntd’equivalència amb el canvi de color de l’indicador de violeta

en medi bàsic a incolor en medi àcid, i relacionar aquestmoment amb el valor que marca el pH-metre .

Dades obtingudes en les dues valoracions, encara que elsresultats poden diferir segons les concentracions de les

dissolucions preparades (com que el programa, en quant al’adquisició de dades “discreta” encara presenta deficiències,els resultats que s’han obtingut a partir de la gràfica no són

rigorosos).

pHinicial

pHfinal

Puntd’inflexió od’equivalèn

cia

Volum debase

Concentració del’àcid

1ªvaloraci

ó

1,73 11,36 7 5,5 -------

2ªvaloraci

ó

1,73 11,36 7 5,3 0,018 M

Per a obtenir una bona corba de valoració cal procedir ambmolta cura: els volums de base afegits han de ser exactes, elpH ha de ser estable quan es fa la captació, el bulb del sensorha de quedar completament submergit, la barreta imantada no

ha de girar massa ràpid, etc.


Abans d’emprar el sensor de pH cal tenir-lo submergit enaigua destil·lada un temps mínim de 10 minuts. Si fa tempsque no s’ha utilitzat la sonda és millor comprovar el seu

calibrat i si fos necessari ajustar-la amb la dissolucióamortidora que es subministra amb l’equip.

Si les valoracions han de ser molt exactes o a temperaturesdiferents de 20-25ºC cal ajustar el sensor utilitzant la sonda de

compensació de temperatures

S’ha d’utilitzar un vas de precipitats en comptes d’unerlenmeyer perquè en aquest últim per tenir el coll més estret,

no hi cap la sonda de pH juntament amb la bureta.

La dissolució problema d’àcid clorhídric és millor prepara-la10 vegades més diluïda que la base perquè es necessita ompliren un got de precipitats petit com ara de 100 mL, uns 30 mLd’àcid per tal que el bulb de la sonda de pH quedi totalmentsubmergit. En aquest cas, el volum de base que es gastaria sifos de la mateixa concentració seria també d’uns 30 mL: ¡60

captacions de 0,5 ml!. Així, si la dissolució de base és 10vegades més concentrada es gasten uns 3 mL (en la pràctica

ha gastat 5,3 mL perquè ha sortit més concentrada)

Si no es disposa d’agitador magnètic, serà precís que un delsalumnes vagin remenant el got de precipitats mentre es va

afegint la base per tal que la dissolució quedi homogènia i elpH s’estabilitzi

La dissolució d’àcid clorhídric 0,01 M es pot preparar a partird’àcid concentrat comercial (35,5 %; d= 1,16). És millor

preparar una dissolució concentrada com per exemple 0,1 M iobtenir la dissolució 0,01 M per dilució.

Per a preparar 1 L 0,1 M es dissolen 8,12 mL en aigua fins aun volum d’1 L. No pipetejeu directament de l’ampolla o

dissolució inicial (podria contaminar-se si la pipeta no estiguésben neta). Aboqueu un volum suficient però no excessiud’àcid concentrat de l’ampolla, en un vas de precipitats o

erlenmeyer i d’aquest es prenen 5,7 mL amb la pipeta

Quan la dissolució a diluir és un àcid concentrat, s’introdueixun petit volum d’aigua al matràs abans d’introduir l’àcid. Així

s’eviten les projeccions d’àcid i també una elevació detemperatura important.

S’ha de tenir la precaució que els alumnes no pipeteixint maidirectament de les dissolucions i que utilitzin sempre una

xeringa acoblada.

La dissolució d’hidròxid de sodi 0,1 M també és millorpreparar-la a partir d’una concentrada 1 M. Per tenir 100 mLde NaOH 1 M es dissolen 4 g de NaOH sòlid en aigua fins aun volum de 100 mL i d’aquesta dissolució es prenen 10 mL

amb una pipeta i es dilueixen en aigua fins a un volum de 100mL.

Si les valoracions es fan massa ràpides surten moltesirregularitats a les corbes. Cal, doncs, fer-les a poc a poc,

esperar que el pH s’estabilitzi, afegir l’increment de volum elmés exacte possible...Amb el visualitzador es pot apreciar el

moment que el pH és estable que és quan es pot fer la captaciódel seu valor amb la tecla d’espai, i afegir després un nou

volum de base.

En la primera valoració es pot trobar amb l’opció 1LYHOOVelvolum de base necessari per a la neutralització a pH igual a 7.També amb l’indicador es troba aquest volum. Aquest volum,

menys 1 mL, aproximadament, servirà per a la segonavaloració com a volum de partida, i afegint increments de 0,1o 0,2 mL de base trobar més exactament el punt d’inflexió. Si

és necessari es repeteix la valoració per trobar aquest punt.

Abans de passar de la mesura del pH d’una dissolució a unaltra, netegeu l’extrem de la sonda amb aigua destil·lada o del’aixeta i l’assequeu amb un paper suau per tal de no fer malbé el bulb. Aquesta és la part més sensible de la sonda, teniuprecaució de no fregar-la amb productes abrasius En acabar

la utilització de la sonda la guardeu amb el tap ple amb ladissolució tampó o amb aigua de l’aixeta.


1.- La barreta imantada serveix per agitar mecànicament ladissolució i poder aconseguir així amb més rapidesa icomoditat que la dissolució quedi homogènia i el pH

s’estabilitzi.

2.- L’interval de viratge de l’indicador queda per damunt delpH en el punt d’equivalència, però en aquesta zona el pendent

de la corba és molt pronunciat, fet pel qual una variació devolum petita produeix una variació de pH molt acusada, cosa

que no implica un error apreciable en la determinació delvolum en el punt d’equivalència. La utilització de la

fenolftaleína és correcta sempre que les concentracions siguinsuperiors a 0,002 M

Es podria fer servir qualsevol indicador que virés en uninterval de pH d’aproximadament 2,3 a 11,5; que és la

variació de pH en els voltants del punt d’equivalència en la 2avaloració, molt més precisa que la primera.

3.- La discrepància entre el valor del pH a partir de laconcentració amb la definició: pH =- lo (H 3 O + ) i el ques’obté amb el pH-metre es deguda a que en les fórmules

emprem concentració en lloc d’activitats

4.- Es necessita fer una segona valoració més acurada. Enafegir volums de base molt més petits, de 0,1 o 0,2 mL, es potapreciar millor el punt en què la dissolució canvia de pH àcid

a bàsic i determinar el punt d’equivalència

5.- Falten dades

6.- La concentració d’ions H + és 2.10-4 M i la d’ions OH – és5.10 –11 M

3URSRVWDGHUHFHUFD

Les dissolucions d’àcid o de base concentrades que es podentrobar en els supermercats

són de salfumant principalment (del 22% o 24%aproximadament)

Per determinar la seva concentració és fa una valoració ambhidròxid de sodi 0,1 M per exemple. Es prenen 10 mL de

solució i es dilueix amb aigua fins a un volum d’1 L. Aquestadissolució és la que es valora amb la base.

9DORUDFLyG¶XQjFLGIHEOHDPEXQDEDVHIRUWD

2EMHFWLXV• 2EWHQLUODFRUEDGHYDORUDFLyG¶XQjFLGIHEOHDPEXQDEDVHIRUWD

• Interpretar la corba de valoració: determinar el punt d’equivalència, el pH de la dissolucióen el punt d’equivalència i el volum de dissolució de base que ha reaccionat.

• Determinar el valor de la constant d’acidesa d’un àcid feble(CH 3 COOH).

,QWURGXFFLy

Durant l’experiència s’obtindrà la corba de valoració en afegirgradualment dissolució d’hidròxid de sodi 0.1 M a 30 mL

d’una dissolució problema d’àcid acètic.

L’anàlisi de la corba obtinguda servirà per:1.- Determinar el punt d’equivalència i la variació de pH al voltant d’aquest.2.- Conèixer la diferència que presenten les valoracions entre un àcid fort i feble.3.- Calcular la constant d’acidesa del l’àcid acètic

0DWHULDOL(TXLSDPHQW

0DWHULDO6DGH[,QWHUItFLHS+PHWUH9LVXDOLW]DGRU'LVVROXFLyWDPSyGHS+SHUDFDOLEUDUODVRQGD

5HDFWLXV

P/GHGLVVROXFLyG¶KLGUz[LGGHVRGL0POGHGLVVROXFLyG¶jFLGDFqWLF0DLJXDGHVWLOÂODGDIHQROIWDOHtQD


%DODQoD6XSRUWPHWjOÂOLF3LQFHVLQRXV$JLWDGRUPDJQqWLFLEDUUHWDLPDQWDGD%XUHWDGHPOPDWUDVVRVDIRUDWVGHP/3LSHWDJUDGXDGDGHP/DPE[HULQJD3URYHWDGHP/9DVRVGHSUHFLSLWDWVGHRP/9DVGHSUHFLSLWDWVGHP/(PEXWGHYLGUHSHWLW9DUHWDGHYLGUHSHUDJLWDUODGLVVROXFLy

3URFHGLPHQW

1.- Col·loqueu el mòdul de pH amb la sonda sobre una via de connexió de la interfície. Sobreel mòdul connecteu el visualitzador. Submergiu la sonda de pH en aigua destil·lada durant uns

10 minuts. Amb el visualitzador controleu el valor del pH (podria ser inferior a 7). En cas quela sonda estigui desajustada, la calibreu amb la dissolució tampó que ve subministrada ambl’equip.




4.- Esbandiu el sensor de pH i assequeu-lo amb cura. Col·loqueu-lo dins d’un vas deprecipitats de 50 mL a una alçada aproximada d’1.5 cm del fons. Subjecteu-lo amb una pinçaal suport metàl·lic. Situeu el vas de precipitats en el centre de l’agitador magnètic. Poseudintre del vas la barreta imantada. Poseu un moment en marxa l’agitador magnètic percomprovar que la barreta imantada no toca el sensor quan està en moviment.


5.- Aboqueu dins del vas de precipitats 30 mL de la dissolució problema d’àcid acètic,mesurats amb la proveta, i una gota de fenolftaleína. L’indicador servirà per relacionar lavaloració visual amb la instrumental

6.- Poseu en marxa l’agitador magnètic i comproveu que la situació de la sonda siguil’adequada, així com la clau de la bureta, per tal que en obrir-la o tancar-la no molesti. El vasha de quedar en el centre de l ‘agitador magnètic i el bulb de la sonda completamentsubmergit en la dissolució.

7.- Anoteu el valor de pH que marca:

pH inicial =




0DJQLWXGFUHL[HQW



11.-Torneu a deixar caure 0.5 mL més i, quan el pH s’estabilitzi, premeu la tecla espai. Aixífins a finalitzar la valoració


$TXLQYROXPGHEDVHDIHJLGDV¶KDDSUHFLDWFDQYLGHFRORUGHO¶LQGLFDGRU

13.- $QjOLVLGHOHVGDGHV:3HUUHVVDOWDUHOSXQWG¶LQIOH[Ly

½ ÒWLOV'HULYDGD+LKDXQPj[LPTXHFRUUHVSRQDOSXQWG¶LQIOH[Ly3HUGHWHUPLQDUOR

½ 5HSUHVHQWDFLy1LYHOOV)L[HXHOYROXPGHEDVHLHOS+HQHOSXQWG¶LQIOH[Ly

9ROXPGHEDVH S+LQIOH[Ly


Ompliu la bureta amb la dissolució de base i l’enraseu. Renteu el vas de precipitats i afegiu 30ml de la dissolució d’àcid i una gota de fenolftaleína. Esbandiu el sensor de pH i assequeu-loabans de col·locar-lo en la dissolució. Comproveu que la barreta imantada no toqui el sensorquan està en moviment i que el bulb de la sonda quedi completament submergida

15.- Sense fer mesures, afegiu directament un volum exacte de base, entre 1 i 2 mL inferior alque heu determinat abans per a la neutralització. El volum inicial és ara el volum que heuafegit. Els increments de volum han de ser inferiors: 0,1 o 0,2 ml per exemple. Trieu unnúmero suficient de mesures que permeti obtenir la corba adequadament.



0DJQLWXGFUHL[HQW



Anàlisi de la corba de valoració

SH inicial =S+ILQDO 9ROXPGHEDVH S+HQHOSXQWG¶LQIOH[Ly 9DULDFLyGHS+DOYROWDQWGHOSXQWG¶LQIOH[Ly

1GHPROVGHEDVHTXHKDQUHDFFLRQDW 1GHPROVG¶jFLGTXHKLKDYLHQHQODPRVWUDGHP/

&RQFHQWUDFLyGHODGLVVROXFLyG¶jFLGDFqWLF


'HWHUPLQDFLyGHODFRQVWDQWG¶DFLGHVDGHO¶jFLGDFqWLF

8QDYHJDGDGHWHUPLQDGDODFRQFHQWUDFLyFGHO¶jFLGDFqWLFSRGHXFDOFXODUODFRQVWDQWG¶DFLGHVD.D(VFULYLXO¶HTXDFLyGHO¶HTXLOLEULG¶LRQLW]DFLyGHO¶jFLGDFqWLF

$QRPHQHXαHOJUDXG¶LRQLW]DFLyS+LQLFLDOGHO¶jFLG S+ ORJ+

2

+

2 Fα

α

.D = (CH 3 COO - ). +

2(CH 3 COO H) =

&RPSDUHXHOYDORUREWLQJXWDPEHOTXHDSDUHL[HQOHVWDXOHV

&RQFOXVLRQV

4HVWLRQDUL1.- Calculeu el pH de la dissolució d’àcid acètic de la concentració que heu determinat en lavaloració. Aquest valor coincideix amb el valor mesurat pel pH-metre? Si no coincideix quinapodria ser la raó?

2.- Calculeu, utilitzant el valor de la constant d’acidesa que apareix a les taules, el grau deionització de l’àcid acètic 0.01 M

3.- En la valoració de l’àcid acètic amb hidròxid de sodi, per què el pH en el puntd’equivalència no és igual a 7?

4.- Per què el pH inicial de la dissolució d’àcid acètic és més alt que el de l’àcid clorhídric a lamateixa concentració? Dues dissolucions de la mateixa concentració d’àcid clorhídric i acètic,precisarien de la mateixa quantitat d’hidròxid de sodi 0,1 M per a la valoració?

5.- El pH final en les dues valoracions anteriors seria similar?Per què?

(Determineu el pH final en cada cas)

3URSRVWDGHUHFHUFD♦ Determineu el contingut d’àcid acètic en diversos tipus de vinagre (Preneu un volum de

vinagre amb la pipeta i la xeringa acoblada i el diluïu amb aigua destil·lada. Feu lavaloració del vinagre diluït amb una dissolució d’hidròxid de sodi. Teniu en compte, en elmoment de determinar la concentració d’àcid acètic del vinagre, la dilució que heurealitzat)



Alumnes de Batxillerat7HPSRULW]DFLy

½ 1 hora si les dissolucions ja estan preparades, per al’obtenció de la corba, l’anàlisi d’aquesta i les conclusions.

½ 1 hora, aproximadament, per al qüestionari.5HVXOWDWVL&RQFOXVLRQV

Durant la valoració d’un àcid feble amb una base forta esforma una dissolució amortidora que fa que el pH variï més

lentament; per això el pendent de la corba es més suau. En serl’augment del pH en el punt d’equivalència poc accentuat el fa

més difícil de determinar.

(OS+TXDQODPHLWDWGHO¶jFLGKDUHDFFLRQDWpVLJXDODOS.D$L[zYROGLUTXHHVSRWWUREDUHOYDORUGHOS.DG¶XQjFLGIHEOHPHVXUDQWHOS+G¶XQDGLVVROXFLy

GHO¶jFLGHQTXqKDJLUHDFFLRQDWODPHLWDWDPEODEDVHIRUWD(OS+HQHOSXQWG¶HTXLYDOqQFLDpVEjVLFMDTXHFRUUHVSRQDXQDGLVVROXFLy

IRUPDGDSHUXQDVDOG¶jFLGIHEOHLGHEDVHIRUWD


dissolucions preparades (com que el programa, en quant a

l’adquisició “discreta” encara presenta deficiències, elsresultats que s’han obtingut a partir de la gràfica no són

rigorosos)

pHinicial

pHfinal

Puntd’inflexió od’equivalèn

cia

Volum debase

Concentració del’àcid

Ka(acètic

)

1ªvaloraci

ó

3,51 11,3 8,90 3 mL --- ---

2ªvaloraci

ó

3,51 11,3 9,30 2,5 mL 0,0083M

0,8.10-

5

Comparació de les corbes de valoració d’un àcid fort i un àcid feble

L’augment del pH prop del punt d’equivalència és molt mésgran en la valoració de l’àcid fort que en l’àcid feble i en

l’últim cas el fa més difícil de determinar.

(OS+GHOSXQWG¶HTXLYDOqQFLDpVPROWPpVJUDQHQXQDYDORUDFLyjFLGIHEOHEDVHIRUWDTXHHQXQDYDORUDFLyjFLGIRUWEDVHIRUWD

El pH, després del punt d’equivalència varia igual en les duescorbes.

La corba de valoració és més suau a la zona àcida perquè l’àcid amb el qual hem treballat ésfeble i té una variació de pH gradual en afegir–hi ions hidròxid. En canvi, en la zona de pHbàsic, predomina una base forta, el pH varia bruscament amb un petit canvi de volum per adonar després una corba més plana.

2ULHQWDFLRQVWqFQLTXHVAbans d’emprar el sensor de pH cal tenir-lo submergit en

aigua destil·lada un temps mínim de 10 minuts. Si fa tempsque no s’ha utilitzat la sonda és millor comprovar el seu





no hi cap la sonda de pH juntament amb la bureta.La dissolució problema d’àcid acètic es millor preparar-la 10vegades més diluïda que la base perquè es necessita omplir en

un got de precipitats petit com ara de 100 mL, uns 30 mLd’àcid per tal que el bulb de la sonda de pH quedi totalmentsubmergit. En aquest cas, el volum de base que es gastaria sifos de la mateixa concentració seria també d’uns 30 mL: ¡60

captacions de 0,5 ml!. Així, si la dissolució de base és 10vegades més concentrada es gasten uns 3 mL

Si no es disposa d’agitador magnètic, serà precís que un delsalumnes vagin remenant el got de precipitats mentre es vaafegint la base per tal que es dissolgui i la dissolució quedi

homogènia i el pH s’estabilitzi

La dissolució d’àcid acètic 0,01 M es pot preparar a partird’àcid acètic glacial. És millor preparar una dissolució

concentrada com per exemple 0,1 M i obtenir la dissolució0,01 M per dilució.

Per preparar 1 L 0,1 M es dissolen 5,7 mL en aigua fins a unvolum d’1 L: No pipetejeu directament de l’ampolla o


erlenmeyer i d’aquest es prenen 5,7 mL.


s’eviten les projeccions d’àcid i també una elevació detemperatura important

S’ha de tenir la precaució que els alumnes no pipetejindirectament de les dissolucions i utilitzar sempre una xeringa

acoblada.

La dissolució d’hidròxid de sodi 0,1 M també és millorpreparar-la a partir d’una concentrada 1 M. Per tenir 100 mLde NaOH 1 M es dissolen 4 g de NaOH sòlid en aigua fins aun volum de 100 mL i d’aquesta dissolució es prenen 10 mLamb una pipeta i es dilueix en aigua fins a un volum de 100

mL.




volum de base.

En la primera valoració es pot trobar el volum de basenecessari per a la neutralització amb l’indicador o també a

partir de la corba. Aquest volum, menys 1 mL,aproximadament servirà per a la segona valoració com a

volum de partida i, afegint increments de 0,1 o 0,2 mL de basetrobar més exactament el punt d’inflexió. Si és necessari es

repeteix la valoració per trobar aquest punt.



5HVSRVWHVDOTHVWLRQDUL/DGLVFUHSjQFLDHQWUHHOYDORUGHOS+DSDUWLUGHODFRQFHQWUDFLyDPEODGHILQLFLyS+ ORJ+

2LHOTXHV¶REWpDPEHOS+PHWUHHVGHJXGDDTXHHQOHVIyUPXOHVHPSUHPFRQFHQWUDFLRQVHQOORFG¶DFWLYLWDWV

(OJUDXGHGLVVRFLDFLyG¶XQDGLVVROXFLyG¶jFLGDFqWLF0pV

(OS+HQHOSXQWG¶HTXLYDOqQFLDpVEjVLFMDTXHFRUUHVSRQDXQDGLVVROXFLyIRUPDGDSHUXQDVDOG¶jFLGIHEOHLGHEDVHIRUWD

4.- L’àcid clorhídric és més fort que l’acètic. Dues dissolucions de cada àcid de la mateixaconcentració seran de diferent pH. L’àcid clorhídric estarà totalment dissociat per ser més forti tindrà un pH més baix que la dissolució d’àcid acètic

5.- El pH final serà el que correspon a una dissolució que conté l’excés d’hidròxid de sodi enun volum total suma de les dissolucions d’àcid més la base afegida. En els dos casos és elmateix. Les sals formades són: el clorur de sodi que s’hidrolitza i el acetat de sodi que téhidròlisi bàsica. En aquest últim cas, el pH de la dissolució final vindrà determinat per l’excésd’hidròxid de sodi que és una base que és més forta que l’acetat de sodi.Per a calcular els mols de base en excés i el pH: 0,1 mL. 0,1 mol/1000 mL = 1.10 –5 molLa concentració d’ions OH - = 1.10 –5 mol/ V LEl pH està entre 10 i 11 en ambdós casos

3URSRVWDGHUHFHUFDLa determinació del contingut d’àcid acètic en diversos tipus de vinagre es realitzaria pervaloració d’una mostra de vinagre amb una dissolució d’hidròxid de sodi tal com ja s’hadescrit anteriorment.La mostra de vinagre a valorar s’obté a partir d’un volum de 10 mL de vinagre, per exemple,diluint amb aigua fins a un volum de 100 mL

Valoració d’un àcid polipròtic amb una base forta

2EMHFWLXV• 2EWHQLUODFRUEDGHYDORUDFLyG¶XQjFLGSROLSUzWLFjFLGIRVIzULFDPEXQDEDVHIRUWD• ,QWHUSUHWDUODFRUEDGHYDORUDFLyG¶XQjFLGIHEOHSROLSUzWLF'HWHUPLQDUHOVSXQWV

G¶HTXLYDOqQFLDHOS+GHODGLVVROXFLyHQHOVSXQWVG¶HTXLYDOqQFLDLHOYROXPGHGLVVROXFLyGHEDVHTXHKDUHDFFLRQDW

,QWURGXFFLy

L’àcid fosfòric és un àcid tripròtic dèbil. Les constantsd’acidesa successives són:

Ka1 = 7,6.10 –3 ; Ka2 = 6,2.10 –8 ; Ka3 = 2,1.10 –13

En la valoració de l’àcid s’haurien d’obtenir tres inflexions,però la tercera és tan suau que no es pot apreciar. Això és

degut a que la tercera constant d’acidesa, Ka3, és tant petitaque en realitat no té caràcter àcid sinó bàsic (dèbil).

En les valoracions d’àcids febles i polipròtics amb una baseforta, la detecció del punt d’equivalència amb indicadors és

molt més complicada. En aquest cas, l’anàlisi de les corbes devaloració resulta ser essencial.

L’anàlisi de la corba de valoració permet:- Esbrinar el caràcter mono o polipròtic de l’àcid- Determinar el pH en els punts d’equivalència i els volums de base corresponents- Determinar la concentració de l’àcid fosfòric

0DWHULDOL(TXLSDPHQW

(OHPHQWVGHO¶HTXLS6DGH[,QWHUItFLHS+PHWUH9LVXDOLW]DGRU'LVVROXFLyWDPSyGHS+SHUDFDOLEUDGRUDODVRQGD

5HDFWLXVP/GHGLVVROXFLyG¶KLGUz[LGGHVRGL0P/GHGLVVROXFLyG¶jFLGIRVIzULF0DLJXDGHVWLOÂODGDIHQRIOWDOHtQD

$SDUHOOVLLQVWUXPHQWVGHODERUDWRUL%DODQoD

6XSRUWPHWjOÂOLF3LQFHVLQRXV$JLWDGRUPDJQqWLFLEDUUHWDLPDQWDGD%XUHWDGHP/0DWUDVVRVDIRUDWVGHP/9DVRVGHSUHFLSLWDWVGHRP/9DVGHSUHFLSLWDWVGHP/3URYHWDGHP/3LSHWDJUDGXDGDGHP/DPE[HULQJD(PEXWGHYLGUHSHWLW9DUHWDGHYLGUHSHUDJLWDUODGLVVROXFLy

3URFHGLPHQW

1.- Col·loqueu el mòdul de pH amb la sonda sobre una via de connexió de la interfície. Sobreel mòdul connecteu el visualitzador. Submergiu la sonda de pH en aigua destil·lada durantuns 10 minuts. Amb el visualitzador controleu el valor del pH (que podria ser inferior a 7). Encas que la sonda estigui desajustada, la calibreu amb la dissolució tampó que ve subministradaamb l’equip.






5.- Aboqueu dins del vas de precipitats 30 mL de la dissolució problema d’àcid fosfòric,mesurats amb la proveta i una gota de dissolució d’indicador universal. L’indicador pot servirper relacionar la valoració visual amb la instrumental


7.- Anoteu el valor de pH que marca:

pH inicial =




0DJQLWXGFUHL[HQW





$TXLQYROXPGHEDVHDIHJLGDV¶KDDSUHFLDWFDQYLGHFRORUGHO¶LQGLFDGRU"

13.- $QjOLVLGHOHVGDGHV:3HUUHVVDOWDUHOVSXQWVG¶LQIOH[Ly

½ ÒWLOV'HULYDGD+LKDXQVPj[LPVTXHFRUUHVSRQHQDOVSXQWVG¶LQIOH[Ly3HUGHWHUPLQDUORV

½ 5HSUHVHQWDFLy1LYHOOV)L[HXHOYROXPGHEDVHLHOS+HQFDGDSXQWG¶LQIOH[Ly

9ROXPGHEDVH 9ROXPGHEDVH 9ROXPGHEDVH

S+LQIOH[Ly S+LQIOH[Ly S+LQIOH[Ly

4XDQWHVLQIOH[LRQVKLKDFODUDPHQWYLVLEOHV"3HUTXLQDUDyQRVXUWHQWRWHVOHVTXHVyQG¶HVSHUDU

+DHVWDW~WLOO¶~VGHO¶LQGLFDGRUHQODYDORUDFLyGHO¶jFLGIRVIzULF"3HUTXq"

14.- Feu una 2a valoració a fi de trobar els puntsd’equivalència més acuradament:

Ompliu la bureta amb la dissolució de base i l’enraseu. Renteu el vas de precipitats i afegiu 30ml de la dissolució d’àcid i una gota d’indicar universal, és necessària?. Esbandiu el sensor depH i assequeu-lo abans de col·locar-lo en la dissolució. Comproveu que la barreta imantadano toqui el sensor quan està en moviment i que el bulb de la sonda quedi completamentsubmergit

15.- Sense fer mesures, afegiu directament un volum exacte de base, entre 1 i 2 mL inferior alque heu determinat abans per a la primera neutralització. El volum inicial és ara el volum queheu afegit. Els increments de volum han de ser inferiors: 0,1 o 0,2 ml per exemple. Trieu unnúmero suficient de mesures que permeti obtenir la corba adequadament.



0DJQLWXGFUHL[HQW




pH inicial =S+ILQDO

S+HQHOVSXQWVG¶LQIOH[Ly

9ROXPVG¶HTXLYDOqQFLD

9ROXPPLJG¶HTXLYDOqQFLD

1GHPROVGHEDVHTXHKDQUHDFFLRQDW

1GHPROVG¶jFLGTXHKLKDYLHQHQODPRVWUDGHP/

&RQFHQWUDFLyG¶jFLGIRVIzULFHQODGLVVROXFLy

6LHOVSXQWVG¶LQIOH[LyQRV¶KDQWUREDWH[DFWDPHQWHQODVHJRQDYDORUDFLyUHSHWLXODYDORUDFLyILQVDWUREDUORV

&RQFOXVLRQV

4HVWLRQDUL1.- Quin volum de dissolució d’àcid fosfòric comercial: 85% en massa d’àcid; densitat 1,7g/mL s’ha de prendre, per tenir 1 L de dissolució de concentració 0,5 M?

2.- Escriviu les equacions d’ionització de l’àcid fosfòric en dissolució aquosa. Determineu lesconcentracions de cada ió presents en una dissolució de concentració 1 M. Què es pot dir del’aportament relatiu d’ions H + que provenen de la segona i tercera ionització en relació de laprimera?

3.- Quin volum d’hidròxid de sodi 0,25 M es necessita per a la valoració de 50 ml de ladissolució d’àcid fosfòric 0,5 M

4.- Calculeu el pH d’una dissolució d’àcid fosfòric 0,01 M? Aquest valor coincideix amb elque heu mesurat amb el pH-metre? Si no coincideix, quina és la raó?

5.- Quina és la concentració d’ions H + d’una dissolució aquosa que conté 0,02 mol/L d’àcidcarbònic: pKa1 = 6,3; pKa2 = 10,2

3URSRVWDGHUHFHUFD♦ 0ROWHVGLVVROXFLRQVG¶jFLGIRVIzULFFRQWHQHQFORUXUGHFDOFL4XqSDVVDULDHQODYDORUDFLy

GHODGLVVROXFLyG¶jFLGIRVIzULFDPEKLGUz[LGGHVRGLHQSUHVqQFLDGHOFORUXUGHFDOFL(VSRWGHWHUPLQDUODFRQFHQWUDFLyG¶jFLGIRVIzULFIHQWODYDORUDFLyGHODPDWHL[DPDQHUD"'LVVROHXHQODGLVVROXFLySUREOHPDG¶jFLGIRVIzULFTXHXVKDGRQDWHOSURIHVVRUJGHFORUXUGHFDOFLHQP/



Alumnes de Batxillerat que ja hagin realitzat alguna valoració.7HPSRULW]DFLy

½ 1 hora, si les dissolucions ja estan preparades, per al’experimentació, l’anàlisi de la corba i les conclusions

½ 1 hora aproximadament per al qüestionari5HVXOWDWVL&RQFOXVLRQV

Com l’àcid fosfòric és un àcid polipròtic dèbil hi ha més d’unpunt d’equivalència. S’haurien de trobar tres inflexions, peròen ser la tercera és tan suau no s’aprecia. Això és degut a que

la tercera constant d’acidesa de l’àcid fosfòric és tan baixa que

en realitat no te caràcter àcid sinó bàsic (dèbil). Els dos puntsd’inflexió corresponen a la primera i a la segona neutralització

de l’àcid. El volum que correspon a la segona ha de ser eldoble de la primera.


dissolucions preparades (com que el programa, en quant al’adquisició de dades “discreta” presenta encara deficiències,els resultats que s’han obtingut a partir de la gràfica no són

rigorosos)

pHinici

al

pHfinal

Puntsd’inflexió od’equivalèn

cia

Volums debase

Concentració de l’àcid

1ªvaloraci

ó

2,30 11,2 4,30 9,20 ---

2ªvaloraci

ó

2,30 11,3 4,25 9,02 0,013 M


Abans d’emprar el sensor de pH cal tenir-lo submergit enaigua destil·lada un temps mínim de 10 minuts. Si fa tempsque no s’ha utilitzat la sonda és millor comprovar el seu





no hi cap la sonda de pH juntament amb la bureta.

La dissolució problema d’àcid fosfòric es millor preparar-la 10vegades més diluïda que la base perquè es necessita omplir en

un got de precipitats petit com ara de 100 mL, uns 30 mLd’àcid per tal que el bulb de la sonda de pH quedi totalmentsubmergit. En aquest cas, el volum de base que es gastaria si

fos de la mateixa concentració seria d’uns 90 mL: ¡120captacions de 0,5 ml!. Així, si la dissolució de base és 10

vegades més concentrada es gasten uns 9 mL

Si no es disposa d’agitador magnètic, serà precís que un delsalumnes vagin remenat el got de precipitats mentre es va

afegint la base per tal que es dissolgui i la dissolució quedihomogènia i el pH s’estabilitzi

És millor preparar una dissolució concentrada d’àcid fosfòriccom per exemple 0,1 M i obtenir la dissolució 0,01 M per

dilució.

Per preparar 1 L 0,1 M es dissolen 6,8 mL de l’àcidconcentrat comercial (85% en massa,; d=1,7) en aigua fins aun volum d’1 L. No pipeteixeu directament de l’ampolla o


erlenmeyer i d’aquest es prenen 6,8 mL.


s’eviten les projeccions d’àcid i també una elevació detemperatura important

S’ha de tenir la precaució que els alumnes no pipeteixindirectament de les dissolucions i utilitzar sempre una xeringa

acoblada.

La dissolució d’hidròxid de sodi 0,1 M també és millorpreparar-la a partir d’una concentrada 1 M. Per tenir 100 mLde NaOH 1 M es dissolen 4 g de NaOH sòlid en aigua fins aun volum de 100 mL i d’aquesta dissolució es prenen 10 mLamb una pipeta i es dilueix en aigua fins a un volum de 100

mL.




volum de base.



(QODSULPHUDYDORUDFLyHVSRWWUREDUHOYROXPGHEDVHQHFHVVDULSHUDODQHXWUDOLW]DFLyDPEO¶LQGLFDGRU$TXHVWYROXPPHQ\VP/DSUR[LPDGDPHQWVHUYLUjSHUDODVHJRQDYDORUDFLyGHYROXPGHSDUWLGDLDIHJLQWLQFUHPHQWVGHRP/GHEDVHWUREDUPpVH[DFWDPHQWHOSXQWG¶LQIOH[Ly6LpVQHFHVVDULHVUHSHWHL[ODYDORUDFLySHUWUREDUDTXHVWSXQW

3URSRVWDGHUHFHUFD'XUDQWODYDORUDFLyDSDUHL[HUjXQSUHFLSLWDWGHIRVIDWGHFDOFL$SDUWLUGHOPRPHQWHQTXqDSDUHL[HOSUHFLSLWDWO¶jFLGIRVIzULFHVFRPSRUWDFRPXQWULjFLGIRUW

5HVSRVWHVDOTHVWLRQDUL1. - V= 34 mL2. – (H3 O

+ ) = 8,3.10 –2 M; (H2 PO 4 -) = 8,3.10-2 M ; ( H PO 4

2 -) = 8,2.10-8 M; ( PO 4

3 -) =

3,6.10-19 M. L’aportament d’ions H+ que provenen de la segona i tercera ionització en relacióa la primera es consideren negligibles

3.- 300 ml

.-/DGLVFUHSjQFLDHQWUHHOYDORUGHOS+DSDUWLUGHODFRQFHQWUDFLyDPEODGHILQLFLyS+ ORJ+

2LHOTXHV¶REWpDPEHOS+PHWUHHVGHJXGDDTXHHQOHVIyUPXOHVHPSUHPFRQFHQWUDFLRQVHQOORFG¶DFWLYLWDWV

5.- 10 –4 mol/L (es desprecia la segona ionització)

Quin és el contingut d’àcid fosfòric en una beguda de cola?

2EMHFWLXV• Adquirir experiència en les valoracions àcid-base, així com en l’anàlisi qualitatiu• Determinar la concentració d’àcid fosfòric en una beguda de cola

,QWURGXFFLy

Les begudes de cola solen contenir, entre d’altres, àcidfosfòric (codi alimentari E338), diòxid de carboni i cafeïna.

El contingut d’àcid fosfòric és pot determinar amb la corba devaloració de la beguda de cola amb dissolució d’hidròxid de

sodi.

El diòxid de carboni present en la beguda a estudiar, potpertorbar les mesures volumètriques. Per aquesta raó, és

necessari procedir a l’eliminació del diòxid de carboni abansde començar la volumetria, mantenint-la suaument en

ebullició durant uns dos minuts i deixant-la refredar fins atemperatura ambient.

0DWHULDOL(TXLSDPHQW

(OHPHQWVGHO¶HTXLS6DGH[,QWHUItFLHS+PHWUH9LVXDOLW]DGRU'LVVROXFLyWDPSyGHS+SHUDFDOLEUDUODVRQGD

$SDUHOOVLLQVWUXPHQWVGHODERUDWRUL%DODQoD

6XSRUWPHWjOÂOLF3LQFHVLQRXV$JLWDGRUPDJQqWLFLEDUUHWDLPDQWDGD%XUHWDGHP/0DWUDVVRVDIRUDWVGHP/9DVRVGHSUHFLSLWDWVGHRP/YDVGHSUHFLSLWDWVGHP/YDVGHSUHFLSLWDWVGHP/3URYHWDGHP/3LSHWDJUDGXDGDGHP/DPE[HULQJD%HF%XQVHQRHVFDOIDGRUHOqFWULF7UtSRGHLUHL[HWDPHWjOÂOLFD

5HDFWLXVP/GHGLVVROXFLyG¶KLGUz[LGGHVRGL0DLJXDGHVWLOÂODGD

0DWHULDOFRPSOHPHQWDULP/GHEHJXGDGH&ROD

3URFHGLPHQW

$ILG¶HOLPLQDUHO&2

GLVVROWHQODEHJXGDV¶HVFDOIHQXQVP/LHVPDQWHQHQVXDXPHQWHQHEXOOLFLyGXUDQWXQVPLQXWV$EDQVGHIHUODVHYDYDORUDFLyV¶KDQGHGHL[DUUHIUHGDUILQVDODWHPSHUDWXUDDPELHQW$L[zWULJDXQDKRUDDSUR[LPDGDPHQW

2.- Col·loqueu el mòdul de pH amb la sonda sobre una via de connexió de la interfície. Sobreel mòdul connecteu el visualitzador. Submergiu la sonda de pH en aigua destil·lada durant uns10 minuts. Amb el visualitzador controleu el valor del pH (que podria ser inferior a 7). En casque la sonda estigui desajustada, la calibreu amb la dissolució tampó que ve subministradaamb l’equip.

3.- És convenient preparar 100 mL de dissolució d’hidròxid de sodi 1 M (4g de NaOH enaigua fins a 1 L) i obtenir per dilució la dissolució 0,1 M. Amb una pipeta amb xeringa agafeu10 mL de la primera i, afegiu aigua fins a un volum de 100 mL





6.- Aboqueu dins del vas de precipitats 30 mL de la dissolució problema mesurats amb laproveta.



pH inicial =




0DJQLWXGFUHL[HQW





14.- $QjOLVLGHOHVGDGHV:3HUUHVVDOWDUHOVSXQWVG¶LQIOH[Ly

½ ÒWLOV'HULYDGD+LKDXQVPj[LPVTXHFRUUHVSRQHQDOVSXQWVG¶LQIOH[Ly3HUGHWHUPLQDUORV

½ 5HSUHVHQWDFLy1LYHOOV)L[HXHOYROXPGHEDVHLHOS+HQFDGDSXQWG¶LQIOH[Ly

9ROXPGHEDVH 9ROXPGHEDVH 9ROXPGHEDVH

S+LQIOH[Ly S+LQIOH[Ly S+LQIOH[Ly

4XDQWHVLQIOH[LRQVKLKDFODUDPHQWYLVLEOHV"3HUTXLQDUDyQRVXUWHQWRWHVOHVTXHVyQG¶HVSHUDU

15.- Feu una 2a valoració a fi de trobar els puntsd’equivalència més acuradament:

Ompliu la bureta amb la dissolució de base i l’enraseu. Renteu el vas de precipitats i afegiu 30ml de la dissolució problema. Esbandiu el sensor de pH i assequeu-lo abans de col·locar-lo enla dissolució. Comproveu que la barreta imantada no toqui el sensor quan està en moviment ique el bulb de la sonda quedi completament submergida

16.- Sense fer mesures, afegiu directament un volum exacte de base, entre 1 i 2 mL inferior alque heu determinat abans per a la 1ª neutralització. El volum inicial és ara el volum que heuafegit. Els increments de volum han de ser inferiors: 0,2 o 0,1 mL per exemple. Trieu unnúmero suficient de mesures que permeti obtenir la corba adequadament.



0DJQLWXGFUHL[HQW




pH inicial =S+ILQDO


9ROXPVG¶HTXLYDOqQFLD(QWUHHOSULPHULHOVHJRQYROXPG¶HTXLYDOqQFLDKLKDDOJXQDUHODFLy"3HUTXq"


1GHPROVG¶jFLGIRVIzULFTXHKLKDYLHQHQODPRVWUDGHP/

&RQFHQWUDFLyG¶jFLGIRVIzULFHQODGLVVROXFLy

6LHOVSXQWVG¶LQIOH[LyQRV¶KDQWUREDWH[DFWDPHQWHQODVHJRQDYDORUDFLyUHSHWLXODYDORUDFLyILQVDWUREDUORV

&RQFOXVLRQV

4HVWLRQDUL1.- Es pot afirmar a partir de la corba en la valoració de la beguda de cola amb hidròxid desodi que l’àcid que conté és l’àcid fosfòric? Per què?

2.- Per què és convenient eliminar el gas de la beguda abans de procedir a la valoració?

3.- Moltes de les begudes de cola contenen una barreja d’àcid fosfòric i d’hidrogenfosfat,aquest últim en forma de sal sòdica o similar. Això afecta al càlcul de la concentració d‘àcidfosfòric en la valoració? Afecta a la corba de variació del pH durant la valoració?

4.- Què passaria si per estar segurs que s’ha eliminat tot el gas de la beguda l’haguéssiu bullitmolt més temps? Hauria influït en els resultats?

3URSRVWDGHUHFHUFD♦ Determineu el contingut d’àcid fosfòric en diferents begudes de cola i les compareu



Alumnes de Batxillerat. Els alumnes haurien d’haver fet prèviament la corba de valoració del’àcid fosfòric.

7HPSRULW]DFLy½ Abans de començar la valoració s’ha de bullir una quantitat suficient de beguda per poder

repetir les valoracions que calguin (uns 200 o 250 mL per grup) i. deixar-la refredar atemperatura ambient, la qual cosa necessita aproximadament d’un mínim de mitja hora.

½ D’1 hora a 1 hora i mitja per a la preparació de la dissolució d’hidròxid, la realització del’experimentació i les conclusions

5HVXOWDWVL&RQFOXVLRQV

(Com que el programa en quant a l’adquisició de dades“discreta” encara presenta deficiències, els resultats que s’han

obtingut a partir de la gràfica no són molt rigorosos)

La corba de valoració mostra un àcid dipròtic, ja que el tercerprotó de l’àcid fosfòric és massa dèbil. Els valors dels pH enels punts d’equivalència són de 4,21 i 8,39. Aquests valors

depenen de la concentració d’àcid i de les constants d’acidesa.

Els volums de base en els punts d’equivalència són 2,5 mL i5,5 mL. Aquests valors depenen del contingut de CO2 que

queda en la mostra que es valora .

Si comparem les constants d’acidesa dels àcids fosfòric icarbònic:

Àcid fosfòric: Ka1 = 7,6.10-3 ; Ka2 = 6,2 .10-8 ; Ka3 = 2,1 .10-13

Àcid carbònic: Ka1 = 4,3.10-7 ; Ka2 = 5,6.10-11

La Ka1 de l’àcid fosfòric és 10-4 més gran que la Ka1 de l’àcidcarbònic. Per tant, el primer punt d’inflexió correspondrà a la

neutralització del primer protó de l’àcid fosfòric.Tanmateix, la Ka2 de l’àcid fosfòric és quasi del mateix ordreque la Ka1 de l’àcid carbònic (només unes 10 vegades més

petita), la qual cosa farà que la segona neutralitzaciócorrespongui a la barreja dels dos.

L’àcid carbònic interfereix en el segon punt d’equivalència.Per això és convenient bullir la beguda per eliminar-lo (si esbull molt de temps queda més concentrada per pèrdua del

dissolvent i els resultats seran diferents). A més, si la llauna oampolla de la beguda fa molt de temps que està oberta s’haurà

eliminat part del CO2 . El contingut de gas que queda en labeguda influirà en els resultats de la valoració.

Així, el segon punt d’equivalència es troba a un volum unamica més gran del doble de la primera neutralització i, és

diferent segons el contingut d’àcid carbònic.

L’àcid carbònic interfereix en el segon punt d’equivalència.Per això és convenient bullir la beguda per eliminar-lo (si es

bull massa temps la beguda queda més concentrada per pèrduadel dissolvent i els resultats seran diferents. A més, si la

beguda fa molt de temps que està oberta s’haurà eliminat partdel CO2 i segons la quantitat de gas que quedi influirà en el

resultat de la valoració.

A més, la beguda pot contenir afegida quantitat d’ions H2 PO 4– en forma de sal, i que juntament amb els ions que es formen

en la primera neutralització fan que el volum de NaOH

necessari per arribar al segon punt d’equivalència sigui unamica més del doble que el de la primera neutralització.

El volum de base gastat en el primer punt d’equivalència enspermetrà calcular la concentració d’àcid fosfòric. La

concentració de l’àcid fosfòric de l’experiència és 0,008 M


És important deixar refredar la beguda després de bullir-la,sinó s’ha d’utilitzar la sonda de compensació de temperatura

del pH-metre.És molt útil preparar d’una vegada molta quantitat de begudabullida i deixar-la guardada amb una ampolla. S’estalvia molt

de temps. No s’ha de bullir més que 1 o 2 minuts i moltsuaument. Si es bull massa temps la beguda quedarà més

concentrada per la pèrdua d’aigua.Si es volgués utilitzar un indicador en la valoració de la mostra, s’hauria de descolorir aquestaamb carbó actiu.

5HVSRVWHVDOTHVWLRQDUL1.- Si s’ha fet abans la valoració de l’àcid fosfòric es poden comparar les dues corbes quemostren un àcid dipròtic amb els punts d’inflexió semblants, principalment el primer si lesconcentracions d’àcid fosfòric en la beguda i en l’àcid valorat són iguals. En cas contrari lescorbes seran diferents i la comparació és més difícil.

2.- L’àcid carbònic interfereix en el segon puntd’equivalència i per això és convenient bullir la beguda per

eliminar-lo:La Ka1 de l’àcid fosfòric és 10 4 vegades més gran que la de

l’àcid carbònic. En canvi, la Ka1 de l’àcid carbònic és 10vegades més àcid que l’ió H2 PO 4

-. Tot això fa que el primerpunt d’inflexió correspongui només a la neutralització del

primer protó de l’àcid fosfòric i el segon a la neutralització dela barreja d’àcid carbònic i H2 PO 4

-

3.- La quantitat d’ions H2 PO 4 – ,afegida en forma de sal sòdica o similar en algunes begudes,

fa que el volum de NaOH necessari per arribar al segon punt d’equivalència sigui una micamés del doble que el de la primera neutralització4.- Si es bull massa temps, el líquid es concentra per pèrdua de dissolvent i la concentraciód’àcid fosfòric serà més elevada

3URSRVWDGHUHFHUFDLa determinació del contingut d’àcid fosfòric en diferents begudes de cola es realitzaria talcom s’ha descrit anteriorment

'HWHUPLQDFLyGHO¶jFLGFtWULFG¶XQDEHJXGDGHOOLPRQD

2EMHFWLXV• Adquirir experiència en les valoracions àcid-base així com en l’anàlisi quantitatiu.• Determinar el contingut d’àcid cítric en 1 L de llimonada.

,QWURGXFFLyLes llimonades comercials contenen àcid cítric, un àcid tripròtic que es pot representar demanera simplificada per H3A. Els tres valors del pKa de l’àcid són respectivament: pKa1 =3.1; pKa2 = 4.8; pKa3 = 6.4

La fórmula de l’àcid cítric és: COOH- CH2 – C(OH) (COOH)-CH 2 -COOH

En la experiència es determinarà la quantitat d’àcid cítric en 1 L de llimonada per valoració deuna mostra de beguda amb dissolució d’hidròxid de sodi.

Per evitar la interferència del diòxid de carboni que solen contenir les llimonades comercials,s’elimina el gas carbònic per ebullició suau de la mostra de beguda (màxim uns 2 minuts, perevitar la evaporació de l’aigua i la concentració de la mostra)

0DWHULDOL(TXLSDPHQW

0DWHULDO6DGH[

,QWHUItFLHS+PHWUH9LVXDOLW]DGRU'LVVROXFLyWDPSyGHS+SHUDFDOLEUDUODVRQGD


%DODQoD6XSRUWPHWjOÂOLF3LQFHVLQRXV$JLWDGRUPDJQqWLFLEDUUHWDLPDQWDGD%XUHWDGHPOPDWUDVVRVDIRUDWVGHP/3LSHWDJUDGXDGDGHP/3URYHWDGHP/3LSHWDJUDGXDGDGHP/DPE[HULQJD9DVRVGHSUHFLSLWDWVGHP/9DVGHSUHFLSLWDWGHP/(PEXWGHYLGUHSHWLW%HF%XQVHQRHVFDOIDGRUHOqFWULF7UtSRGHLUHL[HWDPHWjOÂOLFD

5HDFWLXV

P/GHGLVVROXFLyG¶KLGUz[LGGHVRGL0$LJXDGHVWLOÂODGD


P/GHEHJXGDGHOOLPRQDFRPHUFLDO

3URFHGLPHQW

$ILG¶HOLPLQDUHO&2

GLVVROWHQODEHJXGDV¶HVFDOIHQXQVP/LHVPDQWHQHQHQHEXOOLFLyGXUDQWRPLQXWV$EDQVGHIHUODYDORUDFLyV¶KDQGHGHL[DUUHIUHGDUILQVDODWHPSHUDWXUDDPELHQW$L[zWULJDXQDKRUDDSUR[LPDGDPHQW

2.- Col·loqueu el mòdul de pH amb la sonda sobre una via de connexió de la interfície. Sobreel mòdul connecteu el visualitzador. Submergiu la sonda de pH en aigua destil·lada durantuns 10 minuts. Amb el visualitzador controleu el valor del pH (que podria ser inferior a 7). Encas que la sonda estigui desajustada, la calibreu amb la dissolució tampó que ve subministradaamb l’equip.

3.- És convenient preparar 100 mL de dissolució d’hidròxid de sodi 1 M (4g de NaOH enaigua fins a 1 L) i obtenir per dilució la dissolució 0,1 M (amb una pipeta amb xeringa agafeu10 mL de la primera i, afegiu aigua fins a un volum de 100 mL).




6.- Aboqueu dins del vas de precipitats 30 mL de la dissolució problema de beguda dellimona mesurats amb la proveta

7.- Poseu en marxa l’agitador magnètic i comproveu que la situació de la sonda siguil’adequada, així com la clau de la bureta, per tal que en obrir-la o tancar-la no molesti. El vasha de quedar en el centre de l ‘agitador magnètic i el bulb de la sonda completamentsubmergit en la dissolució.


pH inicial =




0DJQLWXGFUHL[HQW



12.-Torneu a deixar caure 0.5 mL més i, quan el pH s’estabilitzi, premeu la tecla espai. Aixífins el final de la valoració.


14.- $QjOLVLGHOHVGDGHV:4XDQWHVLQIOH[LRQVKLKDFODUDPHQWYLVLEOHV"6XUWHQWRWHVOHVTXHVyQG¶HVSHUDU"3HUTXq"

3HUUHVVDOWDUHOVSXQWVG¶LQIOH[Ly½ ÒWLOV'HULYDGD+LKDXQPj[LPTXHFRUUHVSRQDO

SXQWG¶LQIOH[Ly3HUGHWHUPLQDUOR½ 5HSUHVHQWDFLy1LYHOOV)L[HXHOYROXPGHEDVHL

HOS+HQHOSXQWVG¶LQIOH[LyTXHVXUWHQ


Ompliu la bureta amb la dissolució de base i l’enraseu. Renteu el vas de precipitats i afegiu 30ml de dissolució problema. Esbandiu el sensor de pH i assequeu-lo abans de col·locar-lo en ladissolució. Comproveu que la barreta imantada no toqui el sensor quan està en moviment ique el bulb de la sonda quedi completament submergida

16.- Sense fer mesures, afegiu directament un volum exacte de base inferior en uns mL al queheu determinat abans per a la primera neutralització. El volum inicial és ara el volum que heuafegit. Els increments de volum han de ser inferiors: 0,1 o 0,2 ml per exemple. Trieu unnúmero suficient de mesures que permeti obtenir la corba adequadament.Adquisició de dades:

½ Captació: Captació mode PC:½ Discreta:

½ 1~PHURPj[LPGHPRVWUHVPtQLP½ 1RPGHODPDJQLWXGTXHYDULDUjHL[[9ROXP1D2+0½ 8QLWDWVGHODPDJQLWXGP/½ 9DORULQLFLDO½ ,QFUHPHQW

0DJQLWXGFUHL[HQW




SH inicial =S+ILQDO


9ROXPVG¶HTXLYDOqQFLD


1GHPROVG¶jFLGFtWULFTXHKLKDYLHQHQODPRVWUDGHP/

&RQFHQWUDFLyG¶jFLGFtWULFHQODPRVWUD


&RQFOXVLRQV

4HVWLRQDUL

1.- Les llimonades són gasoses, quin és el gas que contenen?Com es podria posar en evidència?

2.- Per quina raó el pH de la llimonada és el mateix quedesprés de bullir-la?

3.- Escriu l’equació de la reacció entre l’àcid cítric de la llimonada i l’hidròxid de sodi4.- Per a quins valors de volum de base es poden trobar els valors de pKa3 i pKa2?

3URSRVWDGHUHFHUFD♦ Determineu el contingut d’àcid cítric en diverses begudes de llimona i les compareu



Alumnes de Batxillerat. Els alumnes haurien d’haver fet prèviament la valoració de l’àcidfosfòric7HPSRULW]DFLy½ Abans de començar la valoració s’ha de bullir una quantitat suficient per poder repetir les

valoracions que calguin (uns 200 o 250 mL per grup) i. deixar-la refredar a temperaturaambient, la qual cosa necessita aproximadament d’1 hora o més.

½ D’1 hora a 1 hora i mitja per a la preparació de la dissolució d’hidròxid, la realització del’experimentació i les conclusions

5HVXOWDWVL&RQFOXVLRQVEn la corba de valoració encara que s’espera que apareguin tres punts d’inflexió, nomésapareix un. Si només hi ha un indica que els tres àcids s’han valorat simultàniament. Els tresàcids tenen els pKa molt semblants.

La reacció de neutralització de l’àcid cítric amb l’hidròxid de sodi és:H3A + 3 OH- -------- A 3- + 3 H2O

pH en el punt d’inflexió: 7,8Volum d’equivalència: 20,5 mLNº de mols de base que han reaccionat = 20,5. 10-3 L. 0,1 mol/L = 20,5. !0 –4 molNº de mols d’àcid cítric que hi havien en la mostra de 30 mL = 20,5.!0 –4 /3 mol = 6,83.10-4

mol Concentració d’àcid cítric en la mostra = 6,83.10-4 / 0,030 = 0,0228 mol/LEl contingut d’àcid cítric en la llimonada = 4.35 g/LEl pH inicial de la llimonada de la marca Fanta, que és la que s’ha utilitzat en l’experiència és2,69

&RPTXHHOSURJUDPDHQTXDQWDO¶DGTXLVLFLyGHGDGHV³GLVFUHWD´SUHVHQWDHQFDUDGHILFLqQFLHVHOVUHVXOWDWVTXHV¶KDQREWLQJXWDSDUWLUGHODJUjILFDQRVyQULJRURVRV

Orientacions tècniques

És important deixar refredar la beguda després de bullir-la,sinó s’ha d’utilitzar la sonda de compensació de temperaturadel pH-metre. És molt útil preparar molta quantitat de begudabullida i deixar-la guardada amb una ampolla per utilitzar-laposteriorment en les valoracions amb els alumnes. S’estalviamolt de temps. Si es bull massa temps la beguda queda més

concentrada per la pèrdua de dissolvent.

5HVSRVWHVDOTHVWLRQDUL1.- Per posar en evidència el gas carbònic s’escalfa la llimonada i es fa passar el gas que se’ndesprèn sobre aigua de calç. Es forma un precipitat blanc de carbonat de calci2.- El pH de la llimonada és el mateix que després d’eliminar el gas carbònic perquè el pKa1

de l’àcid cítric és més baix que el de l’àcid carbònic i aquest és el que imposa el pH..3.- Es pot abreujar l’àcid cítric com a H 3 A. Així la reacció que es produeix és:H3A + 3 OH- -------- A 3- + 3 H2O4.- pH = pKa3 per a VB = 5/6 VTotal

pH = pKa2 per a VB = 1/2 VTotal

3URSRVWDGHUHFHUFD♦ La determinació del contingut d’àcid cítric en diferents begudes de llimona es realitzaria

tal com ja s’ha descrit anteriorment.

VALORACIÓ FINAL

(QO¶HVWXGLTXHKHGHVHQYROXSDWGXUDQWODOOLFqQFLDKHLQWHQWDWIHUXQHVJXLHVGLGjFWLTXHVTXHH[SOLTXLQDOVDOXPQHVWDQWHOVREMHFWLXVFRPHOSURFHGLPHQWDVHJXLUHQODUHDOLW]DFLyGHOVWUHEDOOVSUjFWLFVLVLJXLQG¶DMXGDDOSURIHVVRUDPEOHVRULHQWDFLRQVGLGjFWLTXHVLWqFQLTXHVDGHTXDGHVSHUDODUHDOLW]DFLyGHOVH[SHULPHQWV

$FDGDXQDGHOHVJXLHVSODQWHMR

• 8QWUHEDOOSUjFWLFDPEXQJXLyGHWDOODWTXHXWLOLW]DQWOHVPHWRGRORJLHVSUzSLHVGHOWUHEDOOFLHQWtILFIDFLOLWLDO¶DOXPQHODFRPSUHQVLyGHOIHQRPHQDL[tFRPOHVUHIOH[LRQVTXHOLSHUPHWUDQDUULEDUDOHVFRQFOXVLRQVLH[SOLFDFLRQVGHOIHW

• 8QTHVWLRQDULDPEODILQDOLWDWGHUHIRUoDUODFRPSUHQVLyGHOVFRQFHSWHVTXHV¶KDQWUHEDOODWDODSDUWH[SHULPHQWDO

• 8QHVSURSRVWHVGHUHFHUFDDPEO¶REMHFWLXTXHO¶DOXPQHUHVROJXLXQSUREOHPDGHPDQHUDVHPEODQWFRPKRIDQHOVFLHQWtILFVHODERUDFLyG¶XQDKLSzWHVLGHWUHEDOOTXHPLWMDQoDQWXQSURFHGLPHQWH[SHULPHQWDOWURELXQDUHVSRVWDLFRQWUDVWLHOUHVXOWDWREWLQJXWDPEODKLSzWHVLLQLFLDO

/HVH[SHULqQFLHVTXHSURSRVRVyQG¶(OHFWULFLWDW6RÑSWLFDL4XtPLFD

♦ D’Electricitat he realitzat 7 guies, per a l’estudi pràctic del’electricitat, i una guia sobre la seguretat en les

instal·lacions elèctriques i en la seva manipulació. Aquestesguies pretenen ser útils als professors per iniciar el tema demanera pràctica, i seguir amb una seqüència didàctica que

ajudi l’alumne a avançar en l’estudi de l’electricitat

♦ De So: Per a l’estudi de les ones ultrasonores, he realitzat 1guia per a la determinació de la velocitat de propagació dels

ultrasons.

♦ D’Òptica: Desprès de fer un estudi previ del funcionamentde l’equip SADEX, dels sensors i de la seva utilitat en els

treballs pràctics, vaig decidir-me per l’estudi de lail·luminació de diferents tipus de bombetes amb el

luxòmetre, desenvolupant 4 guies.

♦ De Química: Fent servir el sensor de pH de l’equipSADEX, he realitzat 5 guies que corresponen a una

seqüència didàctica en les valoracions àcid base: des d’unàcid fort, àcid feble, àcid tripròtic, i de l’àcid contingut en

begudes de cola i de llimona (àcid fosfòric, àcid cítric)

En col·laboració amb el Departament de Física Aplicada del’E.T.S. D’Enginyeria de Telecomunicació de la UPC, hem

construït unes plaques amb components elèctrics i unsemissors i receptors d’ultrasons, que permeten realitzar totesles experiències d’Electricitat i de So descrites anteriorment.Aquests materials són suficientment versàtils per adaptar-se a

noves experiències

Les guies didàctiques expliquen com fer les experiències ambuns materials que es poden trobar en el Centre de

Documentació i Experimentació de Ciències del Departamentd’Ensenyament, però que són de fàcil fabricació per els

professors que ho desitgin.

Algunes de les guies didàctiques de cada un dels temes tractatshan estat provades amb grups d’alumnes de Batxillerat de dos

Instituts: l’IES Torras i Bages de l’Hospitalet i l’IES SantAdrià del Besòs.

Les opinions, tant de les professores que les han presenciatcom dels alumnes que les han realitzat, han estan bastant

positives, amb els següents comentaris (tal com consten en eldocument original a l’annex):

3LODU&RURQDV3URIHVVRUDGHO¶,(67RUUDVL%DJHVGH/¶+RVSLWDOHW“Durant el tercer trimestre d’aquest curs he presenciat el desenvolupament de diversessessions pràctiques preparades per Ana Aparicio: els ultrasons, la llei d’Ohm i l’estudi delnivell de llum d’una bombeta en funció de la distància.

El disseny experimental era clar i, encara que s’han fer servir instruments desconeguts per elsalumne, el guió que tenien els ha permès entendre el seu funcionament.

El qüestionari que acompanya el disseny experimental és encertat perquè permet reflexionarsobre el fenomen estudiat, i dona peu a dissenyar nous experiments per a estudiar unes altrespropietats.

Ha estat molt encertat, des del meu punt de vista, fer possible que una professora dediques totel curs a estudiar i dissenyar experiments, en aquest moment de canvi de pla d0’estudis, perpoder donar una visió més pràctica dels fenòmens físics, cosa que no es pot fer si s’ha decompaginar amb la docència.”

5RVD0HOLj3URIHVVRUDGHO¶,(66DQW$GULjGHO%HVzV

³([SHULqQFLDGHODERUDWRUL/OHLG¶2KP´3UHVHQWDFLy

/DSUHVHQWDFLyGHODSUjFWLFDGHIRUPDFODUDFRQFLVDLRUGHQDGDKDIDFLOLWDWHOWUHEDOOGHO¶DOXPQDWTXHKDVHJXLWHO

JXLyVHQVHPDVVHVGLILFXOWDWV

&RQWLQJXW(OVQRVWUHVDOXPQHVV¶KDQWUREDWGDYDQWG¶XQDSUjFWLFDG¶HOHFWULFLWDWTXHHOVDFRVWDYDDODVHYDUHDOLWDWTXRWLGLDQDFRGLVGHOHVUHVLVWqQFLHVHOVPRVWUDYDGLYHUVRVFDPLQVSHUFRPSURYDUXQDPDWHL[DOOHLODOOHLG¶2KPLTXHFRPHQWDYDDPpVGHODSXUDIyUPXODDOWUHVDVSHFWHVFRPSRGHQVHU

O¶HIHFWH-RXOHLODLQWHQVLWDWPj[LPD

3RWVHUKHPHVWDWPDVVDDPELFLRVRVLFRPKDUHVXOWDWODSUjFWLFDKDUHVXOWDWXQDPLFDOODUJDSHUODWLSRORJLDGHO¶DOXPQDWLHOVVHXVFRQHL[HPHQWVFRQVROLGDWV6HULDUHFRPDQDEOHUHDOLW]DUODHQPpVG¶XQDVHVVLy

)RPHQWGHODSDUWLFLSDFLy(QGRQDUORVXQJXLyFRPSUHQVLEOHLHVWUXFWXUDW

DGHTXDGDPHQWDPEXQDSHWLWDLQWURGXFFLyTXHHOVHQVHQ\DFRPGLVWULEXLUHOWUHEDOOHQWUHHOVGLYHUVRVPHPEUHVGHOJUXSKDQFRPSUpVPLOORUHOTXHHVGHPDQDYD(QFRQMXQWSRW

UHVXOWDUXQDERQDRULHQWDFLyGHFDUDDOVWUHEDOOVTXHHVIDQHQ

HTXLSMDVLJXLSHUO¶DVVLJQDWXUDRFRPDWUHEDOOGHUHFHUFDGH%DW[LOOHUDW

/DGLVWULEXFLyGHODWDVFDDUHDOLW]DUSHUFDGDXQGHOVPHPEUHVGHOJUXSpVXQDVSHFWHLPSRUWDQWSHUDO¶q[LWGHO

WUHEDOOSUjFWLF'LQVGHOQRVWUHSXQWGHYLVWDDKRUHVG¶DUDHOTXH

SURSRVDUtHPVHULDLQYHUWLUPpVWHPSVFRPDPtQLPHQDTXHVWHVSULPHUHVSUjFWLTXHVEDVDGHVHQO¶DXWRDSUHQHQWDWJH7DPEpGHGLFDUtHPXQDVHVVLyFRPSOHUWDSHUGLVFXWLUHOV

UHVXOWDWV

7LSRORJLDGHO¶DOXPQDW/¶DOXPQDWGHVHJRQGH%83GHOQRVWUHFHQWUHHQJHQHUDOKDUHVXOWDWEDVWDQWDSjWLFLO¶H[SHULqQFLDV¶KDUHDOLW]DWXQFRS

EDVWDQWDYDQoDWHOFXUV7RWDL[zKDIHWTXHO¶LQWHUqVGHPRVWUDWHQHOODERUDWRULQRHVWUDGXtVGHIRUPDDGHTXDGDHQO¶LQWHUqVSHUODUHDOLW]DFLyGHO¶LQIRUPH7DPEpKDXUHPGHFRPHQWDUTXHHQDTXHOOVPRPHQWVDOJXQVDOXPQHVMDKDYLHQDEDQGRQDW

O¶DVVLJQDWXUD

5HVXOWDWV3HUFHSFLyGHO¶DOXPQDW(OQRVWUHDOXPQDWSDVVDGHVHUWRWDOPHQW³SDVRWD´DPE

O¶H[SUHVVLyGHTXHQRKDQHQWqVUHVILQVDVHUPROWRSWLPLVWDFRQVLGHUDQWTXHKRKDQFRPSUqVWRW

$OJXQVDOXPQHVPpVFXURVRVGHWDOOHQDPEXQPDMRUDSURILWDPHQWHOVSXQWVTXHKDQFRQVLGHUDWPpVLQWHUHVVDQWV$TXHVWVQRUPDOPHQWFRLQFLGHL[HQDPEHOTXHV¶KDH[SOLFDWHQ

ODVHVVLy

5HVXOWDWV3HUFHSFLyGHOSURIHVVRUDW

(OVQRVWUHVDOXPQHVHQJHQHUDOQRHVWDQKDELWXDWVDOWUHEDOODXWzQRPDOODERUDWRUL$TXHVWWLSXVG¶H[SHULqQFLHVSRGHQ

IDFLOLWDULIRPHQWDUDTXHVWDIRUPDGHWUHEDOO´

9DORUDFLyGHO¶HTXLS6$'(;• És especialment útil per a la realització del treball de

recerca al Batxillerat• Serveix per a introduir l’alumne en l’ús de les principals

eines informàtiques que té a l’abast, de manera que potconèixer la seva utilitat i anar descobrint noves aplicacions al

mateix temps que adquireix una major habilitat.• El programa presenta, en quant a l’adquisició de dades

“discreta” deficiències, i es d’esperar que siguin solucionadesel més aviat possible, per a una bona utilització de l’equip

• La dotació dels centres de secundària és d’1 equip a cadacentre, en un grup classe d’alumnes és evident que el seu ús

queda molt limitat.

9DORUDFLyGHODOOLFqQFLDG¶HVWXGLV/DOOLFqQFLDKDHVWDWPROWSURILWRVDSHUTXqO¶HVWXGLP¶KDSUHPpV• $PSOLDULDSURIXQGLUHOVPHXVFRQHL[HPHQWVVREUHODUHDOLW]DFLyGHOWUHEDOOH[SHULPHQWDO

• Obrir noves vies en el plantejament i realització del treballpràctic que podria ser d’interès per als professors de Ciènciesen un dels aspectes més importants de l’organització de l’aula.

/DSURSRVWDGHVHJXLPHQWGHWUHEDOORGHFRQWLQXwWDWFRQVLVWHL[HQ• 3URVVHJXLUHQO¶HVWXGLGHWUHEDOOVSUjFWLFVDPESURJUDPHVLQIRUPjWLFVFRPDUDHO6$'(;LG¶DOWUHVFRPO¶HTXLS977GH-HXOLQ• 'HVHQYROXSDUPpVH[SHULqQFLHVG¶HOHFWULFLWDWLG¶XOWUDVRQVDPEHOVHTXLSVIDEULFDWV

$*5$Í0(176

A Alberto Aleo Coronado, a José Antonio Martínez Camargo ia Xavier Martínez Palau, alumnes de l’IES Torras i Bages deL’Hospitalet, per l’interès en la realització de les experiències

i per les seves opinions, que van ser molt importants enl’avaluació final de les guies.

A Alfons Alvareda Tiana, a José Antonio Gorri Ochoa i a Matías Ibarra Bailón:Membres del Departament de Física Aplicada de l’E.T. S. d’Enginyeria de

Telecomunicació de Barcelona UPC, per la seva decisiva col·laboració en larealització de les plaques amb els components elèctrics i en l’equip d’emissor i

receptor d’ultrasons.

A Modesto Cabellos Aparici. Professor Titular d’Escola Universitària del Departamentde Didàctica de les Ciències Experimentals i de la Matemàtica de la Universitat de

Barcelona, pel seu assessorament i la generosa col·laboració que m’ha dedicat entot moment.

A Alberto Cabellos Aparicio. Estudiant d’EnginyeriaInformàtica de la UPC, per la seva col·laboració en el disseny

de presentació de les guies didàctiques.

A Pilar Coronas Salcedo, Professora de Física i Química de l’IES Torras i Bages deL’Hospitalet i a Rosa Melià i Avià, Professora de Física i Química de l’IES Sant Adrià

del Besòs, per les seves opinions i l’avaluació d’algunes de les guies, desprèsd’haver-les realitzat amb els seus alumnes.

A Mercè Izquierdo i Aymerich. Professora Titular d’Universitat. del Departament de Didàcticade les Ciències Experimentals i de la Matemàtica de la Universitat Autònoma de Barcelona,pel suport que m’ha donat durant el període de la llicència com a supervisora de l’estudi.

A Teresa Morató i Reixach. Responsable del Centre de Documentació iExperimentació en Ciències, per posar el material i els mitjans de què disposa el

CDEC a la meva a disposició per a la realització de l’estudi, així com per les sevesorientacions en el plantejament del projecte d’estudi.

A Olga Moreno Martínez i a Gemma García i Higon, del Centre de Documentació iExperimentació en Ciències, per la seva ajuda en la construcció de les plaques amb elscomponents elèctrics i en la construcció d’un suport per a la realització de l’estudi de ladistribució de la il·luminació d’una bombeta.

A Lluí Nadal i Balandres. Professor de Física i Química de l’IES Lluís de Recasensde Molins de Rei, per les seves orientacions i consells en la part experimental.

A Alonso Pallí i Aguilera. Professor de Biologia l’IES Bernat el Ferrer de Molins deRei, per la seva valuosa ajuda i col·laboració en el treball amb l’equip SADEX.

A l’empresa Alecop, subministradora de l’equip SADEX, perla cessió d’un equip per a la realització de l’estudi.

5HODFLyGHPDWHULDOVFRQWLQJXWVDO¶DQQH[

Fotografies dels materials construïts:♦ Les plaques amb els components elèctrics♦ Alguns dels circuits elèctrics realitzats amb les plaques construïdes♦ L’equip d’emissor i receptor d’ultrasons

Esquemes dels materials construïts:♦ De les plaques

Comentaris sobre els experiments realitzats en els grups-classe:♦ Per la professora Pilar Coronas Salcedo♦ Per la professora Rosa Melià i Avià♦ Per uns alumnes de l’IES Torres i Bages de L’Hospitalet

%,%/,2*5$),$

$'$('(/$&58=$72/('$12-, Fuentes de luz. Madrid:Paraninfo

%(57<-(6&$87$0$5&+$1'30$57,1/28675<$,

Pysique practique. Tome 1: Electricité. Paris: Vuibert

%8&+$&$(&$55(5$6*2/,9(5$6-3$'5Ï-, La

electrónica en el Bachillerato. ICE Universitat deBarcelona.

&257(/$, Las ondas, la luz y el sonido. ICE Universidad de Barcelona

&257(/$., Pràctiques de Química amb el SADEX. CDEC(inèdit)

'HSDUWDPHQWGH)tVLFD$SOLFDGD(76G¶(QJLQ\HULDGH7HOHFRPXQLFDFLy83&

Física 1 Pràctiques. Centre de publicacions del CampusNord

/(&$5'211(/-9,//$5-, Physique ChimieTerminale. Collection

Galileo, Paris: Bordas0$/9,12$, Principios de Electrónica. Madrid: McGraw-Hill

$/(&23.Manual d’usuari de l’equip SADEX

1$'$//. Mesura de la velocitat del so a l’aire amb ultrasons. CDEC

81(6&2Nuevo manual de la Unesco para la Enseñanza de las Ciencias, 1978.Buenos Aires: Edhasa

26%251(5)5(<%(5*3, El aprendizaje de las Ciencias. Madrid:Narcea

720$6,12$3e1,*$8'$, Physique 2n. Torino: Nathan

9,(1127/, Raisonner en physique. Paris, Bruxelles: De Boeck i Larcier S. A.

Collection Libres Parcours. Sciences physiques. 1978, Paris: Hachette

Documents

L´ORGANITZACIÓ DE L´AULA EN LA REALITZACIÓ …tenen dificultats d’aprenentatge com als que no. Als primers, perquè el petit grup facilita l’expressió dels seus dubtes i punts