En moltes experiències i treballs pràctics necessitem una font d’alimentació de doni llum a una bombeta, a un aparell o un dispositiu, etc. No sempre el muntatge al laboratori és sense electricitat o, si és el cas, no sempre es pot connectar directament a la xarxa elèctrica (220 V). Per aquests casos els equips d’electricitat, que hi són a la majoria dels centres educatius, disposen d’una font d’alimentació que es connecta a la xarxa elèctrica i que subministra corrent continu des d’1,5 a 12 V i de vegades corrent variable de 12 ó 30 V com la de la fotografia de sota que correspon a una que formava part d’alguns equips d’electricitat ENOSA.
Moltes vegades, però, no les tenim o pot passar que aquestes fonts d’alimentació no subministren el voltatge que volem. En aquests casos haurem d’acudir a muntatges alternatius. A continuació comentaré algunes propostes en relació a pràctiques concretes.
- Per a la llei d’Ohm
- Per a un escalfador elèctric de baixa potencia
- Per a l’efecte fotoelèctric amb lampadeta de neó
- Per a l’experiment de Hertz
- Altres fonts d’alimentació de corrent continu de reciclatge
De tot el que explico només les piles químiques són les que recomano utilitzar directament per l’alumnat sense cap problema. Totes les altres propostes estan dirigides al professorat que és el que valorarà en cada cas l’ús que en farà.
Per a la llei d’Ohm
Si estem treballant l’electricitat a l’ESO i volem que tot l’alumnat de la classe participi a l’experimentació haurem d’utilitzar alhora moltes fonts d’electricitat i no sempre disposem de totes les que necessitem o de prou endolls per endollar-les, o no confiem massa en que nosaltres mateixos puguem desdoblar-nos i estar atents a que tota la canalla les utilitzi sense perill.
Si es tracta d’estudiar, per exemple, els principis bàsics del corrent elèctric al voltant de la llei d’Ohm tenim prou amb voltatges petits (fins a 9 V), i en aquest cas disposem d’una alternativa ideal que no necessita endolls i voltatges de 220 V i són les tradicionals piles de petaca de 4,5 V (formades per tres piles en sèrie d’1,5 V cadascuna). N’hi ha de zinc-carboni (3R12, 1-2 €) i alcalines (3LR12, 3-5 €).
Bé és veritat que aquest tipus de pila cada vegada s’utilitza menys i que de vegades no es troben a les gran superfícies, però sí a les botigues tipus basars i també per internet (només cal buscar per pila de petaca). Són barates (uns 2 €), no tenen cap perill i subministren fins als 9 V, d’1,5 en 1,5, si tenim l’alumnat treballant de dos en dos amb una pila cadascú.
Només cal obrir la tapa (que va a pressió) amb un tornavís i apareixen les tres piles que contenen. Ara, amb uns cables amb pinces de cocodril es pot connectar a una, a dos o a les tres piles, i si cada alumne té una pila de petaca es poden connectar en sèrie i disposar fins a 9 volts, més que suficient per estudiar la llei d’Ohm o les seves implicacions.
En el següent vídeo de Cienciabit ens mostren com treballar els aspectes comentats amb una pila de petaca (sense obrir-la) i una bombeta i algunes resistències.
Una alternativa a les piles de petaca són les piles clàssiques AA i AAA, però se les ha de lligar d’alguna manera. A les botigues d’electricitat i per internet (buscar per portapiles) es troben amb facilitat caixetes portapiles de plàstic (a partir de 3 €) que permeten connectar dues, tres, o quatre piles en sèrie i que es poden utilitzar de manera similar a les piles de petaca per a obtenir voltatges variats.
Per a un escalfador elèctric de baixa potencia
Fa un temps us vaig proposar de construir un escalfador elèctric d’aigua de baixa potència per a fer experiències de termologia, per exemple per trobar el valor de la capacitat tèrmica de l’aigua. Allí, però, donava per suposat que disposàveu de la font d’alimentació adequada per a fer-lo funcionar. Està pensat per endollar-lo a 12 V de corrent altern (CA, AC en anglès) per tal d’evitar l’electròlisi de l’aigua si aquesta és de l’aixeta i porta dissoltes un mínim de sals, el que succeiria si els 12 V foren de corrent continu (CC, DC en anglès).
Si es necessités 12 volts a corrent continu es podrien utilitzar moltes fonts d’alimentació d’aparells electrònics, com per exemple de routers vells o altres, que subministren fins a 4 o 5 amperis, però si es vol una sortida de 12 V de corrent altern com és aquest cas s’ha d’aconseguir un transformador clàssic com els que venen en els equips d’òptica per a donar corrent al focus de llum (normalment amb bombeta de baioneta de 12 V), o un transformador electrònic que no rectifiqui el corrent com són els transformadors per a bombetes halògenes (a partir de 10 €). S’ha de parar compte ja que la majoria dels altres transformadors de 12 V que ofereixen a les botigues són de corrent continu.
Com ara s’estan canviant a les cases molts focus halògens per bombetes led i retirant els transformadors que utilitzaven és qüestió de ficar un anunci a la sala de professors per demanar als col·legues que no els llancin i els portin per al laboratori.
Per a l’efecte fotoelèctric amb lampadeta de neó
No sé si coneixeu aquells tornavisos de neó que s’utilitzen per comprovar si arriba tensió a la xarxa elèctrica. S’introdueix la punta del tornavís en un dels forats de l’endoll i es toca amb un dit l’altre extrem de l’eina per a fer terra; si hi arriba una fase llueix la lampadeta de neó situada al mànec.
Les bombetes de neó tenen dues terminals metàl·liques separades una petita distància a l’interior del seu bulb, que està ple de gas neó. Quan la diferència de potencial entre els terminals és d’uns 75 volts salten els electrons que exciten el gas que dona llum vermella. Aquestes bombetes de neó són molt baratetes. Es poden comprar 50 unitats amb resistència de seguretat en sèrie per 3 € al mercat asiàtic.
Si la bombeta de neó està il·luminada amb llum de freqüència suficientment elevada es produeix l’efecte fotoelèctric entre els terminals i llueix a un voltatge inferior als 75 V. És el que ens explica Cèsar Sancho en la segon part del seu vídeo Dos experiencias sobre lámparas de neón.
Si us hi fixeu en el vídeo, utilitza dues piles per donar llum al led ultraviolat i un aparell per subministrar el voltatge variable a la lampadeta de neó. Del sistema per lligar les piles ja hem parlat, però on aconseguim aquest regulador de voltatge?
La font d’alimentació del de César sembla un autotransformador variable (variac) que proporciona en corrent altern des de voltatge 0 (zero) fins al voltatge d’entrada a l’aparell (220 V) o una mica més. Un per un preu acceptable hi és el que venen a Salkit (44 €).
L’alternativa més econòmica passa per un regulador de voltatge o de velocitat electrònic (a partir d’11 €, com aquests que venen a Amazon. De tots dos tipus de reguladors, però, hi ha de més cars, de més potència i/o amb indicador digital de voltatge de sortida.
Per a l’experiment de Hertz
Un experiment a fer molt xulo és la rèplica de l’experiment de Hertz de la transmissió inalàmbrica de les ones electromagnètiques. Heinrich Rudol Hertz va ser un dels científics que a finals del segle XIX va ajudar a revolucionar la física, per exemple confirmant experimentalment les equacions de Maxwell. L’anomenat experiment de Hertz va consistir-hi en la producció d’ones electromagnètiques amb un oscil·lador en el que saltava una guspira gracies a una bobina de Ruhmkorff i la recepció d’aquestes ones en una espira conductora no tancada, però amb els terminals molt propers entre els quals es reproduïa la guspira.
En la variant de l’experiment que realitza Elisea Serrano de la Facultat de Física de la Universitat de Sevilla, es substitueix la bobina de Ruhmkorff de l’oscil·lador per un encenedor de cuina de gas, i el receptor per una antena formada per dos varetes metàl·liques unides per una lampadeta de neó, que és on es produirà la guspira.
L’encenedor de cuina per guspira del vídeo disposa d’un element piezoelèctric que en ser comprimit genera un alt voltatge capaç de fer saltar una guspira en el aire entre els seus terminals (més de 5 kV). Aquests encenedors són molt barats; surten per uns 3 €, però en cada pulsació salta només una guspira.
Hi ha, però encenedors de cuina per guspira que aconsegueixen l’alt voltatge amb un circuit electrònic alimentat per una pila d’1,5 V. Són una mica més cars (a partir de 1o €) però produeixen polsos continuats d’alt voltatge, és a dir, una guspira que sembla contínua.
Més barats que aquests últims encenedors són les raquetes matamosquits que venen a les botigues tot a 100 per us 5 €. Els mosquits es fregeixen gràcies a un alt voltatge generat per un circuir electrònic similar al dels encenedors anteriors.
Aquests generadors/encenedors es poden utilitzar per d’altres experiències com són les d’electroestàtica, carregant un electroscopi per exemple, o una altra amb molt d’èxit entre el públic juvenil com és la de fer esclatar amb força soroll vapor d’alcohol en un pot.
Ull!, en treballar amb aquests generadors s’ha de para molt de compte de no manipular les coses quan estan funcionant. No són perillosos però l’enrampada us pot deixar ben contents.
Encara hi ha més alternatives per aconseguir altes tensions com són, entre altres, els que els venedors anomenen generadors d’alta tensió de polsos, com el de la foto de la vora, que amb un voltatge d’entrada de 3 a 6 V de corrent continua generen una sortida de fins a 400 kV que pot generar un arc elèctric d’1 a 2 cm. Són molt barats, a partir de 2 €.
César Sancho utilitza un d’aquests últims generadors en la seva versió de l’experiment sobre la transmissió de les ones electromagnètiques en la que substitueix el receptor de fil metàl·lic per una bobina d’inducció de cuina .m
Altres fonts d’alimentació de corrent continu de reciclatge
Un carregador de mòbil subministra 5 V (els més antics 3,3 V) de corrent continua, encara que amb potències petites, però suficients per fer funcionar un circuit petit de leds i resistències en una placa de proves, per exemple. Si es combina un d’aquests carregadors amb un potenciòmetre podem aconseguir una font d’alimentació variable de corrent continu.
Luis Carlos Galán explica en el vídeo de sota Cómo hacer una fuente de alimentación 5v dc. ¡¡recicla tu viejo cargador de móvil!! el que el seu títol indica, però serveix el que diu per a qualsevol tipus de font d’alimentació 0 carregador d’aparells elèctrics/electrònics de qualsevol voltatge de sortida.
Actualment els carregadors de mòbil venen separats en dues parts, el transformador i el cable USB, fins al punt que de vegades el telèfon arriba només amb el cable, així que segur que tenim al voltant carregadors sense cable amb endoll USB. Si ara transformen un cable USB de telèfon aprofitant els seus cables vermell i negre el podrem endollar a qualsevol carregador lliure.
Per altra banda, si no disposeu de carregadors de mòbils, routers, portàtils, etc. vells, podeu demanar-los també als amics o als companys del centre, encara que també es poden aconseguir de segona mà, com el de la fotografia de sota de 12 V, 4 A, en mercadets o wallapop per uns 10 €.
D’altres fons d’alimentació de reciclatge les trobem ens les fonts d’alimentació d’ordinadors vells de sobretaula tipus ATX, de les que es poden obtenir sortides de 3,3, 5 i 12 volts.
Si es busca en el navegador per reutilitzar, transformar, reciclar font d’alimentació d’ordinador surten suficients tutorials com per avorrir-te, com per exemple el de Lluis Llamas Fuente de alimentación casera con fuente ATX.
Experimentació lliure 
[…] Descubrimiento accidental en clase de física. El muntatge és el de l’experiment de Hetz del que ja vam parlar com fer-ho en una altra entrada, més una llum ultraviolada tipus germicida, per les quals ens interessarem […]