ELEKTRIZITATEA ETA ENERGIA MOTAK TEKNOLOGIA DBHKO 3 MAILA

ELEKTRIZITATEA ETA ENERGIA MOTAK TEKNOLOGIA DBH-KO 3. MAILA Javier Corral Calvo R-300 / 2013 -2014 ( 2. txanda )

AURKIBIDEA - SARRERA 3. diap. 1. Elektrizitatearen garrantzia 4. diap. 2. Materiaren portaera elektrikoa: karga elektrikoa 5 -9. diap. 3. Eroaleak eta isolatzaileak 10. diap. 4. Korronte elektrikoa 11 -12. diap. 5. Potentzial-diferentzia edo tentsioa 13 -14. diap. 6. Korronte-intentsitatea 15. diap. 7. Erresistentzia elektrikoa 16 -17. diap. 8. Zirkuitu elektrikoa 18 -19. diap. 9. Ohmen legea 20 -21. diap. 10. Osagai-konexioa 22 -27. diap. 11. Energia-formak 28. diap. 12. Energia-iturriak 29 -30. diap. 13. Energia elektrikoa 31 -35. diap. BIBLIOGRAFIA 36. diap.

SARRERA Orain dela hamar urte hasi nintzen eskolan Teknologiako irakasgaia ematen. Hasieran, soilik erdaraz ematen nuen irakasgaia. Duela bost urte, ordea, eskolako zuzendaritzatik adierazi zidaten DBHko 3. mailako Teknologia euskaraz eman behar nuela. Momentu hartan, Zientzia eta Teknologiako departamenduan geneukan material bakarra lankide batek sortutako apunteen bilduma zen. Beraz, denbora hori guztia pasatu dugu apunte horiek erabiltzen eta material txiki batzuk txertatzen. DBHko 3. mailako Teknologiako irakasgaian, “Elektrizitatea eta energia motak” da kurtsoko gairik garrantzitsuena eta luzeena, eta, beharbada, ikasleei ulertzea gehien kostatzen zaiena. Horregatik, gai hori lantzeko material berria euskaraz sortzea izan da lanproiektuaren helburu nagusia. Nik uste dut proiektu hau oso aproposa dela irakasgaia ondo prestatzeko eta apunteak, ariketak edo aurkezpenak hobetzeko. Proiektua egiteko, hainbat baliabide erabili ditut, esate baterako, Teknologiako liburu batzuk, nire eskolako apunteak (bai erdaraz bai euskaraz zeudenak), Interneten bidez bilatutako apunteak eta IRALEko irakasleek emandako informazioa. Azkenean, egindako lana bi modutan aurkeztuko dut: Word artxiboetan atalka idatzita eta Power. Point artxibo batean.

1. ELEKTRIZITATEAREN GARRANTZIA Eguneroko bizimoduan, energia elektrikoa eta horrek dituen aplikazioak askotan baliatzen ditugu. Etxebizitza guztietan daude bizimodu erosoagoa ahalbidetzen duten etxetresnak. Gainera, elektrizitateak aurrerapen izugarriak ekarri ditu, informazioa transmititzeko (komunikazioa) zein teknologia garatzeko. Sarrera moduan, hemen daukagu bideo didaktiko bat elektrizitatearen historia eta bere garrantzia ulertzeko.

2. MATERIAREN PORTAERA ELEKTRIKOA: KARGA ELEKTRIKOA Materia osatzen duten partikularik txikienei molekula deritze. Molekulak, aldi berean, atomoz osatuta daude. Eta atomo horiek, beren artean lotuta, gure inguruan dagoen materia guztia sortzen dute. Adibidez, ur molekula batek bi hidrogeno atomo eta oxigeno atomo bat dauzka. Atomoa propietate guztiak kontserbatzen dituen elementu baten partikularik txikiena da, eta zatiezina da. Elementu baten atomo guztiek propietate kimiko berak dauzkate; bi elementu ezberdineko atomoak badira, haien propietate eta ezaugarriak ere ezberdinak izango dira, eta, beraz, haien atomoak ere bai.

Atomoak nukleo batez osatuta daude, eta horren inguruan elektroiak deitutako partikula batzuek bira egiten dute, orbitak eginez. Elektroi batek nukleoaren inguruan mugitzean egiten duen irudizko lerroa da orbita. Atomoak bi atal ditu: nukleoa eta azala. Nukleoaren barruan bi partikula mota daude: neutroiak eta protoiak. Azalean elektroiak daude, nukleoaren inguruan biraka.

Hemen daukagu nitrogeno atomo baten egitura: Nukleoan 7 protoi eta 7 neutroi daude, eta azalean 7 elektroi ikus ditzakegu.

Laburbilduz, protoiak eta neutroiak nukleoan daude eta elektroiek horren inguruan egiten dute bira. Horrela, materia ezberdinez osatutako atomoak bereizten dira haien artean elektroiek, protoiek eta neutroiek daukaten banaketa ezberdinagatik. Atomoak hiru partikula motaz osatuta daude. Horietatik, elektroiek eta protoiek karga elektrikoa daukate: elektroiek negatiboa eta protoiek positiboa. Protoi bat eta elektroi bat elkarrengana nahiko hurbiltzen baditugu, elkar nola erakartzen duten ikusiko dugu; ordea, bi elektroi edo bi protoi elkartzen baditugu, elkar aldarazten dutela ikusiko dugu. Beraz, hurrengo irudian agertzen den bezala, zeinu bereko kargek elkar aldarazten dute eta zeinu ezberdineko kargek elkar erakartzen dute. Protoien arteko aldarapena Elektroien arteko aldarapena Kargen arteko erakarpena

Egoera normalean atomoek elektroi eta protoi kopuru bera dute eta, hortaz, karga netoa zero da, karga positiboak eta negatiboak neutralizatu egiten baitira. Atomo neutroak deitzen dira. Atomo bat positiboki kargatuta dago elektroiak baino protoi gehiago dauzkanean; alegia, karga negatiboak baino karga positibo gehiago dauzkanean. Eta alderantziz, atomo bat negatiboki kargatuta dago protoiak baino elektroi gehiago dauzkanean. Adibide honetan, atomoak 2 protoi eta 4 elektroi dauzka. Hori dela eta, negatiboki kargatutako atomoa dela esan dezakegu. Hau azalduta, esan dezakegu protoi kopuruaren eta elektroi kopuruaren arteko ezberdintasunak gorputz baten karga elektrikoa sortzen duela.

3. EROALEAK ETA ISOLATZAILEAK Material eroaleetan elektroi batzuk aske geratzen dira oso erraz. Esaterako, metalak (batez ere kobrea eta zilarra) eroale onak izaten dira, eta elektroiak erraz igarotzea ahalbidetzen dute. Material isolatzaileetan elektroiak atomoei indarrez lotuta daude eta elektroiak igarotzearen aurkako erresistentzia egiten dute. Isolatzaileak dira, besteak beste, egurra, papera, plastikoa eta beira. Laburbilduz, elektrizitatea garraiatzen duten materialei eroale deritze eta garraiatzen ez dutenei isolatzaile.

4. KORRONTE ELEKTRIKOA Atomoen elektroi batzuk nukleoaren erakarpenetik askatu eta higi daitezke. Gertaera hori arrunta da eroaleetan. Elektroiak etengabe higitzen badira, korronte elektrikoa sortu dela esaten dugu. Higidura beti norabide berean gertatzen bada, korronte zuzena da, eta, aldizka norabidea aldatzen bada, korronte alternoa izango da. Pilek eta bateriek sortzen duten korrontea zuzena da, eta entxufetik lortzen dugun korrontea alternoa da.

Orduan, zirkuitu batean korronte elektrikoak zirkulatzen duela esaten da alde batetik bestera eta barruan elektroi-mugimendua dagoenean. Gure ohiko bizitzan erabiltzen ditugun objektu eta tresna askok barruan dauzkaten pilei esker funtzionatzen dute: erlojuak, jostailuzko autoak, argazki-makinak, etab. Pilek eta bateriek korronte elektriko zuzena sortzen dute, barruan gertatzen den erreakzio kimiko bati esker. Pilak eta bateriak sorgailuak dira eta korronte elektrikoari iraunkor eusten diote.

5. POTENTZIAL-DIFERENTZIA EDO TENTSIOA Eroale baten bidez pila bat eta beste elementu elektriko batzuk lotzen baditugu (bonbillak, etengailuak edo erresistentziak, kasu), eratua dugu zirkuitu elektrikoa. Hemen daukagu kableen bidez bonbilla bati lotutako pila zapal bat. Eta hau da haren irudikapen sinbolikoa eta korrontearen norabidea.

Elektroiek zirkuitu itxi bateko bonbillak, etengailuak edo motorrak zeharkatzen dituztenean, energia apur bat ematen dute. Energia hori argi-energia, bero-energia edo energia mekanikoa bihurtuko da. Elektroiek zirkuitu osoa zeharkatu dutenean, indar gutxiagorekin iritsiko dira pilara. Zirkuituko bi punturen arteko karga aldeari potentzial-diferentzia edo tentsioa esaten zaio, baita sorgailuaren irteeraren eta sarreraren artekoari ere. Haren unitatea, Sistema Internazionalean (SI), volt-a (V) da. Zirkuitu elektriko batean elektroiek jarraiki zirkulatzeko, gailu bat behar dugu potentzial-diferentziari eusteko, eta horri sorgailua deitzen zaio. Horrek eragiten du potentzial-diferentzia konstantea izatea, eta, ondorioz, korronte elektriko iraunkorra izatea zirkuitu osoan zehar.

6. KORRONTE-INTENTSITATEA Elektrizitatean korrontearen intentsitatea neurtzeko, eroale batean zehar denbora- unitateko zenbat elektroik zirkulatzen duten ezagutu behar dugu. Baina elektroiekin lan egitean oso kopuru handiak maneiatu behar ditugu eta, eragiketak errazteko, beste unitate bat erabiltzen da: coulomb-a (C). 1 coulomb (C) = 6, 25 · 1018 elektroi (e) 1 elektroi (e) = 1, 6 · 10 -19 coulomb (C) Korronte-intentsitatea hau da: denbora-unitatean, hots, segundo batean, eroalearen edozein puntutan zehar igarotzen diren elektroien kopurua. SI-eko unitatea amperea (A) da. Honela adierazten da matematikoki: I = korronte-intentsitatea (A) Q = karga elektrikoa (C) t = denbora (s)

7. ERRESISTENTZIA ELEKTRIKOA Erresistentzia elektrikoak material batek korronte elektrikoaren ibilerari egiten dion eragozpena adierazten du. SI-eko unitatea ohm-a (Ω) da. Material baten erresistentzia haren luzeraren, sekzioaren eta eginda dagoen materialaren araberakoa da. Zenbat eta handiagoa izan eroalearen luzera, orduan eta handiagoa da egiten duen erresistentzia. Zenbat eta handiagoa izan eroalearen sekzioa, orduan eta txikiagoa da egiten duen erresistentzia.

Honela adierazten da matematikoki: R = erresistentzia (Ω) ρ = materialaren erresistibitatea (Ω · m) L = eroalearen luzera (m) S = eroalearen sekzioa (m 2) Eroale baten erresistentzia (R) horren luzerarekin handitu egiten da eta sekzioarekin gutxitu egiten da. Erresistibitatea (ρ) material motaren araberakoa da: kobrea, aluminioa, nikela, zilarra, urrea, burdina, etab.

8. ZIRKUITU ELEKTRIKOA Zirkuitu elektrikoa eroaleen bidez elkarren artean konektatutako elementu elektrikoen sistema da, lan elektriko bat egiteko. Kontrol elementua Sorgailu a Eroalea Hargailuak Zirkuituaren irudikapen sinbolikoa

Hauek dira zirkuitu baten oinarrizko elementuak:

9. OHMEN LEGEA Esperimentuen bidez frogatu da erlaziorik badagoela eroale baten erresistentziaren, muturren arteko potentzial-diferentziaren eta horretan zehar dabilen korronteintentsitatearen artean. Ohmen legeak adierazten du erlazio hori. Eroale batean zehar dabilen korronte-intentsitatea (I) muturren arteko potentzialdiferentziarekiko (Va - Vb) zuzenki proportzionala da. Potentzial-diferentziaren eta intentsitatearen arteko zatidura eroalearen erresistentzia da.

Hemen daukagu adibide bat:

10. OSAGAI-KONEXIOA Zirkuitu elektriko batean sorgailuak eta hargailuak konektatzeko, hiru aukera dauzkagu: seriean, paraleloan eta mistoan. SERIEKO ANTOLAMENDUA Bi elementu edo gehiago seriean daudela esaten da baten irteera hurrengoaren sarrera denean. Antolamendu mota honetan, elementuetan barrena mugitzen den korrontea bera da. Aldiz, tentsio osoa elementu bakoitzaren muturretako tentsioen batura izaten da. Erresistentzia osoa edo zirkuituari dagokiona kalkulatu nahi bada, hargailu guztien erresistentziak batu behar dira: R = R 1 + R 2 + R 3 + … I = I 1 = I 2 = I 3 = … Konexio mota hauen barnean, aipagarriak dira serieko sorgailuak. Sorgailu guztien tentsioak batu egiten dira kasu horietan; hau da: V = V 1 + V 2 + V 3 + …

SERIEKO ANTOLAMENDUAREN ARIKETA EBATZIA R 1=25Ω R 2=50Ω R 3=5Ω 1. Kalkulatu erresistentzia baliokidea: R=R 1+R 2+R 3 R=25+50+5=80 Ω 3. Kalkulatu erresistentzia bakoitzaren tentsioak: V 1= I x R 1= 0. 1125 x 25 = 2. 8125 V V 2= I x R 2= 0. 1125 x 50 = 5. 625 V 2. Intentsitatea konstantea da: I=I 1=I 2=I 3 V 3= I x R 3= 0. 1125 x 5 = 0. 5625 V V = V 1+V 2+V 3 = 2. 8125+5. 625+0. 5625 = 9 V

PARALELOKO ANTOLAMENDUA Kasu honetan, zirkuituaren osagaiek irteera eta sarrera bera dute; hori dela eta, alde bateko eta besteko kableak elkartu egiten dira, irudian ikus daitekeen bezala. Antolamendu honetan, elementu guztien potentzial-diferentzia berdina da, baina adar bakoitzetik dabilen intentsitatea aldatu egiten da. V = V 1 = V 2 = V 3 = … I = I 1 + I 2 + I 3 + … Zirkuitu honen erresistentzia hau izango da: 1/R = 1/R 1 + 1/R 2 + 1/R 3 + … Hainbat sorgailu berdin paraleloan konektatzen badira, ematen duten tentsioa ez da handituko, baina kontsumitutako korrontea elkarren artean banatuko da eta gehiago iraungo dute.

PARALELOKO ANTOLAMENDUAREN ARIKETA EBATZIA 1. Kalkulatu erresistentzia-baliokidea: 3. Kalkulatu erresistentzia bakoitzaren intentsitateak: 2. Tentsioa konstantea da: V = V 1 = V 2 = V 3 = 9 V I = I 1 + I 2 + I 3 = 2. 34 A

ANTOLAMENDU MISTOA Zirkuitu berean serieko eta paraleloko konexioa duten elementuak daudenean, antolamendua mistoa dela esaten da. Kasu horretan, ez dira aldatzen seriean dauden elementuetatik igarotzen den korrontea eta paraleloan dauden zirkuituko elementuen tentsioa. Erresistentzia baliokidea edo osoa zehazteko, tarte bakoitzeko erresistentzia partzialak kalkulatu beharko dira eta guztiak batu.

ANTOLAMENDU MISTOAREN ARIKETA EBATZIA 4. - Kalkulatu I 1, I 2, I 3 Baieztapena: I = I 1+I 2+I 3 = 0, 65 A

11. ENERGIA-FORMAK Hainbat energia-forma daude, taula honetan adierazten den moduan: Energia-formak Deskribapena Energia potentziala Altuera batean kokatutako gorputz batek eragindakoa. Energia zinetikoa Gorputzen mugimenduak eragindakoa. Energia mekanikoa Energia potentzialaren eta zinetikoaren baturak eragindakoa. Soinu-energia Soinu-uhinekin lotutakoa. Energia elektrikoa Korronte elektrikoak eragindakoa. Energia nuklearra Atomoaren nukleoari lotutakoa. Argi-energia Argiari lotutakoa. Energia termikoa Molekulen mugimenduak eragindakoa. Energia kimikoa Substantzien transformazioak eragindakoa. Energia elektromagnetikoa Korronte elektrikoak sortutako eremu magnetikoarekin erlazionatutakoa. Hau da energiaren printzipiorik garrantzitsuena: Energia ez da sortzen ez desagertzen, eraldatu egiten da.

12. ENERGIA-ITURRIAK Hainbat energia-iturri daude, ondoko taulan adierazten den moduan: Energia-iturri erabilienak herrialde industrializatuetan Energia-iturri alternatiboak Petrolioa Eolikoa (haizearena)↑ Gas naturala Eguzkia Ikatza Biomasa (materia organikoen erreketarena) Ura Geotermia (lurreko barne-geruzetako beroarena) Egurra Itsasoa (mareena eta olatuena) a) Birsortzeko gaitasunaren arabera: Berriztagarriak: naturan erruz daude eta ez dira inoiz agortzen. Berriztaezinak: erabiliz gero, agortu egingo dira, eta ez dira epe laburrean berriztatzen. b) Eraldatzeko beharraren arabera: Primarioak. Naturatik hartzen dira zuzen-zuzenean. Sekundarioak. Energia primarioak eraldatuz sortzen dira.

c) Erabileraren arabera: Konbentzionalak. Gehien erabiltzen dira herrialde industrializatuetan. Ez-konbentzionalak. Teknologikoki garatzen ari dira; ez dute eragin handirik ekonomian. d) Ingurumenean duten eraginaren arabera: Garbiak edo ez-kutsatzaileak. Ingurumenenean eragin txikia dute eta ez dute produktu kutsatzailerik sortzen. Kutsatzaileak. Ondorio txarrak eragiten dituzte. Energia-iturria Birsortzeko gaitasuna Berriztagarri Berriztaezin ak ak Transformatu beharra Primarioa Garrantzia gaur egun Sekundari Konbentzioan Ez oa ala konbentzionala Eragina ingurunean Garbia Kutsatzaile a Hidraulikoa X X X Geotermikoa X X Nuklearra X X X X Eolikoa X X Eguzki-energia X X Petrolioak X X X X Ikatza X X X X Gas naturala X X X X Biomasa X X X Itsasoa X X

13. ENERGIA ELEKTRIKOA Energia elektrikoa esaten zaio bi punturen arteko desberdintasun potentzialetik sortutako energiari. Haien artean korronte elektrikoa sortzen da eroale bat tartean dagoenean. Bi bereizgarri hauek ditu: Bestelako energia bihurtzeko erraztasuna du. Distantzia luzean garraia daiteke, kostu handirik gabe. Nola sortzen da energia elektrikoa? Nahiz eta zentral elektrikoak mota askotakoak izan, oinarrian, haien funtzionamendua berdina da (zentral fotovoltaikoetan eta hidraulikoetan izan ezik). URA BEROTU UR-LURRUNAREN BIDEZ: UR-LURRUNA IZAN ARTE TURBINA MUGITU TURBINAREN BIDEZ SORGAILUA MUGITU: (ENERGIA TERMIKOA) (ENERGIA MEKANIKOA) ELEKTRIZITATEA SORTU Sorgailu izena duen makinaren bidez, energia mekanikoa kontsumorako energia elektriko bihurtzen da.

Zentral termikoak URA BEROTU LURRUNDU ARTE. IKATZA, GAS NATURALA EDO PETROLIOA ERRETZEN DUTE TURBINA URLURRUNAREN BIDEZ MUGITU (energia mekanikoa) TURBINAREKIN SORGAILUA MUGITU eta ELEKTRIZITATEA SORTU Energia mekanikoa Energia elektrikoa

Zentral nuklearrak URANIOAREN FISIO KONTROLATUA (erreaktorean) ENERGIA TERMIKOaren KOPURU HANDIA ERREAKTOREA HOZTEKO ERABILTZEN DEN URA UR-LURRUNA BIHURTU, eta HORREK TURBINA MUGITZEN DU TURBINAREKIN SORGAILUA MUGITU: ELEKTRIZITATEA SORTU (energia mekanikoa) Energia elektrikoa Energia mekanikoa

Zentral hidraulikoak Uraren altuerak ematen duen energia potentzialaren aprobetxamendua URAK TURBINA MUGIARAZTEN DU URA ASKATU eta TURBINAren gainean jausten DA (Energia mekanikoa) TURBINAREN BIDEZ SORGAILUA MUGITZEN DA: ELEKTRIZITATEA SORTZEN DA Energia mekanikoa Energia elektrikoa

Zentral mota Hidroelektrikoa Termikoa Nuklearra Eragina Kontsumitzen Alde txarrak eta ingurumenean den energia mota arriskuak Ingurune naturalari Hondamendiak kalte larriak izan daitezke eragiten dizkio; urtegiak hautsiz eraikinak egiten gero edo urak dira, ura gainezka eginez Berriztagarria desbideratzen da gero. Inguruko eta lurrak flora eta fauna urperatzen dira. desagertzeko arriskua dakarte. Atmosfera Negutegi-efektua kutsatzen duten Euri azidoa errekuntzako Arnas aparatuko gasak askatzen gaixotasunak Berriztaezina dira. Ura ere Zarata handia kutsatu egiten da, hozgarri gisa erabiltzen baita. Kutsadura Hondamendi erradioaktiboa nuklearra izateko sortzeko arriskua. Berriztaezina arriskua Hondakinak ezin Hondakin dira birziklatu. erradiaktiboak Abantailak Potentzia eta errendimendu handia

BIBLIOGRAFIA MORENO, Jesús ; SALAZAR, Victoria ; SÁNCHEZ, Araceli ; SEPÚLVEDA, Francisco Javier : Teknologia 3. maila, Oxford Hezkuntza (Exedra Proiektua), Madrid, 2004. GONZALO, R. ; RODRIGO, E. ; SALVADOR, S. ; GARCÍA, P. ; MARTÍNEZ, J. ; FERRO, P. ; YEBES, E. : Tecnología 3º ESO, Anaya, Madrid, 2011. MORENO, Jesús ; SALAZAR, Victoria ; SÁNCHEZ, Araceli ; SEPÚLVEDA, Francisco Javier : Tecnologías II, Oxford Educación (Proyecto Ánfora), Madrid, 2007. EHULKUren AHOLKUAK (http: //www. euskara-errektoreordetza. ehu. es/p 267 shehulct/eu/contenidos/informacion/ehulku_aholkuak/eu_ehulku/aholkuak. html ; kontsulta data: 2014 -03 -05) EHULKUren AHOLKU GUZTIAK (http: //www. euskara-errektoreordetza. ehu. es/p 267 shehulct/es/contenidos/informacion/ehulku_aholku_guztiak/eu_guztiak/aholku_guztia k. html ; kontsulta data: 2014 -03 -05) LABURTZAPENEN HIZTEGIA (http: //www. ehu. es/palazio/Laburtzapenen. Hiztegia. pdf ; kontsulta data: 2014 -03 -12) Urkide Eskolako Zientzia eta Teknologia Departamenduak sortutako Teknologia irakasgaiaren apunteak. Interneten bidez Google biltzailetik hartutako irudiak.