Salta al contingut
Classes de reforç

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

L'electrònica és a dins de gairebé tots els aparells que fas servir, i aquests exercicis en presenten els components bàsics. Expliques la funció d'una resistència i què passa si en connectes una de gran i una de petita, i classifiques components en passius i actius. Després estudies el díode LED i el transistor, i per què es diu que el transistor és el component més important de l'electrònica moderna. Al final classifiques elements com una LDR, un motor o un brunzidor en sensors o actuadors. Les solucions ho expliquen amb exemples reals. Errors típics: connectar un LED en qualsevol sentit, com una bombeta, i confondre sensor amb actuador.

Nivell bàsic

Exercici 1

Quina és la funció d'una resistència en un circuit?

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 1

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

T'has encallat amb aquest exercici? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 2

Quina diferència hi ha entre un díode normal i un LED?

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 2

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

T'has encallat amb aquest exercici? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 3

Quina diferència hi ha entre un sensor i un actuador?

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 3

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

T'has encallat amb aquest exercici? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 4

Una resistència té les bandes de colors groc, violeta, vermell i or. Calcula'n el valor i la tolerància sabent que: groc = 4, violeta = 7, vermell = 2 (multiplicador ×100) i or = ±5%.

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 4

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

T'has encallat amb aquest exercici? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 5

Què és un potenciòmetre i per a què serveix? Posa un exemple d'ús quotidià.

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 5

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

T'has encallat amb aquest exercici? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 6

Cert o fals: si connectem un LED al revés (amb l'ànode al pol negatiu), s'encén amb menys llum. Raona la resposta.

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 6

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

T'has encallat amb aquest exercici? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 7

Com canvia la resistència d'una LDR segons la llum que rep? Digues una aplicació on s'utilitzi.

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 7

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

T'has encallat amb aquest exercici? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 8

Un termistor NTC té 10 kΩ a 25 °C. Si l'escalfem amb la mà, la seva resistència augmenta o disminueix? Per a què el podríem fer servir?

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 8

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

T'has encallat amb aquest exercici? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 9

Quina funció principal té un condensador en un circuit i en quina unitat es mesura la seva capacitat?

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 9

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

T'has encallat amb aquest exercici? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 10

Quina diferència hi ha entre un polsador i un interruptor? Posa un exemple de cada un.

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 10

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

T'has encallat amb aquest exercici? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Nivell intermedi

Exercici 11

Per què diem que la resistència i el condensador són components passius?

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 11

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

T'has encallat amb aquest exercici? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 12

Una resistència de valor gran i una de valor petit es connecten al mateix circuit. Quina deixa passar més corrent?

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 12

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

T'has encallat amb aquest exercici? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 13

Explica les dues funcions principals d'un transistor.

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 13

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

T'has encallat amb aquest exercici? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 14

Per què diem que el transistor és el component més important de l'electrònica moderna?

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 14

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

T'has encallat amb aquest exercici? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 15

Un alumne connecta un LED directament a una pila de 9 V sense res més i el LED es crema. Què hi faltava?

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 15

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

T'has encallat amb aquest exercici? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 16

Classifica cada element en sensor o actuador: LDR, motor, brunzidor, termistor.

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 16

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

T'has encallat amb aquest exercici? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 17

Descriu, amb l'esquema entrada-procés-sortida, com funcionaria una alarma que soni quan algú entra en una habitació.

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 17

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

T'has encallat amb aquest exercici? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 18

Volem encendre un LED vermell (tensió de treball 2 V, corrent 20 mA) amb una pila de 9 V. Calcula la resistència que cal posar en sèrie.

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 18

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

T'has encallat amb aquest exercici? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 19

Explica què és un relé i per què s'utilitza per governar un aparell de 230 V amb un circuit electrònic de baixa tensió.

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 19

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

T'has encallat amb aquest exercici? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 20

Un transistor governa un motor i la base rep el senyal d'un microcontrolador. Explica què fa el transistor quan la base rep 5 V i què fa quan la base rep 0 V.

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 20

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

T'has encallat amb aquest exercici? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 21

Dues resistències de 220 Ω i 330 Ω es connecten primer en sèrie i després en paral·lel. Calcula la resistència equivalent en cada cas.

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 21

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

T'has encallat amb aquest exercici? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Nivell avançat

Exercici 22

Un divisor de tensió està format per dues resistències en sèrie de 6 kΩ i 3 kΩ connectades a 9 V. Calcula la tensió entre els extrems de la resistència de 3 kΩ.

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 22

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

T'has encallat amb aquest exercici? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 23

Un circuit té una LDR en sèrie amb una resistència fixa de 10 kΩ, alimentats a 10 V. La tensió de sortida es mesura entre els extrems de la resistència fixa. La LDR val 10 kΩ amb llum i 100 kΩ a les fosques. Calcula la tensió de sortida en cada cas i digues quan és més gran.

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 23

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

T'has encallat amb aquest exercici? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 24

Es connecten en sèrie tres LED de 2 V i 20 mA a una font de 12 V. Calcula la resistència en sèrie que cal i la potència que dissipa. Serà suficient una resistència de 14\tfrac{1}{4} W (0,25 W)?

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 24

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

T'has encallat amb aquest exercici? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 25

Dissenya, amb l'esquema entrada-procés-sortida, un fanal que s'encén automàticament quan es fa fosc. Indica quin component fa cada funció i què passa quan surt el sol.

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 25

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

T'has encallat amb aquest exercici? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 26

Un temporitzador utilitza un condensador de 100 µF carregat a través d'una resistència de 10 kΩ. La constant de temps és τ = R · C i el condensador es considera carregat al cap de 5τ. Calcula τ i el temps de càrrega.

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 26

Passem a unitats del SI: R = 10 kΩ = 10000 Ω i C = 100 µF = 100 · 10−610^{-6} F = 0,0001 F.
τ = R · C = 10000 · 0,0001 = 1 s.
Temps de càrrega: 5τ = 5 s.
Si volguéssim un temps més llarg, podríem augmentar la resistència o la capacitat.

T'has encallat amb aquest exercici? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 27

Un alumne munta un circuit amb una pila de 9 V, una resistència de 390 Ω i un LED, i el LED no s'encén. Revisant el circuit, veu que la pota llarga del LED (ànode) està connectada al pol negatiu de la pila. Explica el problema, com solucionar-lo i què hauria passat si hagués omès la resistència.

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 27

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

T'has encallat amb aquest exercici? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 28

Una resistència de 100 Ω i 14\tfrac{1}{4} W es connecta a una font de 12 V. Calcula la potència que haurà de dissipar (P = V2R\tfrac{V^{2}}{R}) i digues si resistirà. Quin és el valor mínim de resistència que es podria connectar a 12 V sense superar els 0,25 W?

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 28

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

T'has encallat amb aquest exercici? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 29

Un transistor té un guany de corrent β = 100 (ICI_{C} = β · IBI_{B}). Hi connectem un motor que necessita 150 mA al col·lector, controlat per una sortida de 5 V amb una resistència de base. Calcula el corrent de base mínim i la resistència de base màxima, sabent que la tensió base-emissor és de 0,7 V.

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 29

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

T'has encallat amb aquest exercici? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 30

Una alarma ha de sonar quan l'alarma està activada (A = 1) i s'obre la porta (P = 1) o la finestra (F = 1). Escriu l'expressió lògica de la sortida S amb les portes AND i OR i digues si sona en aquests casos: (a) P = 1, F = 0, A = 1; (b) P = 0, F = 0, A = 1; (c) P = 1, F = 0, A = 0.

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 30

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

T'has encallat amb aquest exercici? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Preguntes freqüents

Un LED es pot connectar en qualsevol sentit?

No. És un díode i només deixa passar el corrent en un sentit: la pota llarga (ànode) va al positiu. A més, necessita una resistència en sèrie per no cremar-se.

Quina diferència hi ha entre un sensor i un actuador?

Un sensor capta informació de l'entorn, com la llum o la temperatura. Un actuador fa una acció, com un motor que gira o un brunzidor que sona.

Tornar a Tecnologia i Digitalització

Altres temes de Tecnologia i Digitalització 3r ESO