Curentul electric.Efectele curentului electricAparate pentru masurarea curentului electricIntensitatea curentului electricTensiunea electrica.Rezistenta electricaLegea lui OhmLegea lui Kirchoff

Circuitul electricUn circuit electric simplu este ansamblul format din: generatorul electric sau sursa electric consumatori conductoare de legturPoriunea de circuit situat n afara generatorului se numete circuit exterior.Poriunea de circuit situat n interiorul generatorului se numete circuit interior.Reprezentarea schematica a elementelor de circuit

Reprezentarea schematica a elementelor de circuit

Curentul electric n conductori metalici Metalele sunt conductoare de clasa I. Buna lor conductibilitate este datorat structurii lor, structur de reea cristalin n nodurile creia sunt ioni pozitivi printre care se mic dezordonat electronii liberi, electroni numii de conducie.Dac avem dou conductoare ncrcate cu poteniale diferite VA < VB, puse n legtur cu un conductor metalic, electronii liberi (purttori de sarcin electric negativ) sunt pui n micare dirijat de forele electrostatice ale cmpului electric ce ia natere. Curentul electric reprezint o micare ordonat a purttorilor de sarcin electric. Sensul curentului electric, prin convenie, este sensul de micare al sarcinii electrice pozitive.

Efectele curentului electricEfect termicEfect magneticEfect chimicTrecerea curentului electric printr-un circuit poate s produc urmtoarele efecte:

Efectul termicEfectul termic (denumit i efect Joule-Lenz) este reprezentat de disiparea cldurii ntr-un conductor traversat de un curent electric. Aceasta se datoreaz interaciunii particulelor curentului (de regul electroni) cu atomii conductorului, interaciuni prin care primele le cedeaz ultimilor din energia lor cinetic, contribuind la mrirea agitaiei termice n masa conductorului. Curentul electric incalzeste conductorul prin care circula.Acest efect se produce intotdeauna.

Efectul magneticEste reprezentat de apariia unei tensiuni electromotoare de inducie (descris cantitativ de legea induciei electromagnetice Faraday) ntr-un conductor supus aciunii unui cmp magnetic. Acul magnetic este deviat n preajma conductorului parcurs de curentul electric, rezult, curentul electric genereaz n jurul su un cmp magnetic. Acest efect se produce ntotdeauna.

Efectul chimic-electrolizaConsta in depunerea de substanta la electrozii unei solutii de electrolit. Curentul electric separ ionii din soluiile conductoare, i transport la electrozi, unde se neutralizeaz i se depun sau provoac diverse reacii chimice.

Aparate pentru masurarea curentului electricPrincipalele instrumente de masura utilizate sunt ampermetrul pentru masurarea intensitatii curentului electric si voltmetrul pentru masurarea tensiunii electrice .

Ampermetrul

n general pentru masurarea curentului electric este necesara ntreruperea circuitului si introducerea unui ampermetru A, de rezistenta rA, n circuitul parcurs de curentul de masurat. nainte de introducerea ampermetrului n circuit, curentul electric are valoarea I si se numeste valoarea adevarata a curentului de masurat: Unde UAB este tensiunea la bornele AB iar RC este rezistenta circuitului parcurs de curentul I.Ca urmare a introducerii ampermetrului n circuit, curentul masurat Im, mai mic dect I, va avea valoarea: unde rA este rezistenta interna a ampermetrului. Eroarea relativa ce apare ca urmare a introducerii ampermetrului n circuit este: Pentru ca aceasta eroare sa fie ct mai mica trebuie ca rezistenta ampermetrului sa fie ct mai mica fata de rezistenta circuitului.

VoltmetrulPentru masurarea tensiunii intre doua puncte ale unui circuit se foloseste un instrument numit voltmetru.Pentru a masura tensiunea intre doua puncte ale unui circuit, voltmetrul cu cele doua borne ale sale se conecteaza la cele doua puncte.

Tensiunea indicata de voltmertru este egala cu tensiunea dintre punctele A si B

Intensitatea curentului electricMarimea ce caracterizeaza un curent electric din punct de vedere al afactelor pe care le produce se numeste intnsitatea curentului electric.Intensitatea curentului electric este o marime fizica scalara definita prin raportul:Q = sarcina electrica transportataT = intervalul de timp in care trece curentul electric prin medii

Un coulomb reprezint sarcina electric transportar prin seciunea transversal a unui conductor de un curent electric staionar cu intensitatea de 1A n timp de 1 s. Intensitatea curentului electric se msoar cu ampermetrul.

Tipuri de dependene de timp ale intensitii curentului electricn funcie de dependena de timp a intensitii curentului, se folosesc urmtoarele denumiri: curent continuu- sensul curentului rmne acelai curent alternativ- sensul se inverseaz periodic.

Tensiunea electrica(electromotoare)Prin definiie , diferena de potenial electric (tensiunea electric) dintre dou puncte ale unui cmp electric este mrimea fizic scalar egal cu raportul dintre lucrul mecanic efectuat de cmp pentru a deplasa o sarcin de prob ntre cele dou puncte i valoarea sarcinii de prob. n sistemul internaional , unitatea de msur pentru U este 1 V (Volt). Pentru meninerea constant a intensitii curentului electric, prin conductor, trebuie ca diferena de potenial la capetele lui s rmn constant. Acest condiie este realizat de generatorul electric.unde:U - tensiune electromotoare; L - lucrul forei electrice; q - sarcina electric.

Generatoarele electrice sunt caracterizate de o tensiune electromotoare E: numeric egal cu lucrul mecanic efectuat pentru a transporta unitatea de sarcin pozitiv de-a lungul nteregului circuit. E= U+uE - tensiunea electromotoare sau tensiune la bornele sursei n circuit deschisU - tensiunea pe circuitui exterior sau tensiunea la bornele sursei n circuit nchisu - tensiunea pe circuitul interior

Rezistenta electricaRezistena electric este o mrime fizic prin care se exprim proprietatea unui conductor electric de a se opune trecerii prin el a curentului electric. Unitatea de msura a rezistenei electrice, n SI, este ohm-ul, notat cu .Pentru un conductor omogen, valoarea rezistenei este:unde: este rezistivitatea materialului din care este fcut conductorul msurat n ohm metru; l este lungimea conductorului, msurat n metri; S este seciunea transversal a conductorului, msurat n metri ptrai;

ntr-un circuit electric simplu (ochi), valoarea rezistenei circuitului se calculeaz cu ajutorul legii lui Ohm, fiind egal cu raportul dintre tensiunea U aplicat la bornele sursei i intensitatea I a curentului care circul prin circuit.

A.Legea lui ohm pe o portiune de circuitIntensitatea curentului electric printr-o portiune de circuit pasiva (fara generator) este direct proportionala cu tensiunea aplicata la bornele circuitului.

Daca intre doua puncte ale unui circuit intre care se aplica tensiunea U se conecteaza pe rand consumatoridiferiti (diferiti ca dimensiuni sau ca natura a substantei din care sunt facuti) se constata ca pentru aceeasi valoare a intensitatii curentului, rezistentele sunt diferite.

Definind tensiunea electromotoare a unui generator (E), a fost prezentata si relatia dintre tensiunea de la bornele acestuia (Ub), aplicata unui circuit electric simplu, si caderea de tensiune in interiorul generatorului (u):Pentru cele doua portiuni ale circuitului, cea exterioara generatorului (circuit exterior) si cea interioara (circuit interior), poate fi utilizata legea lui Ohm formulata anterior (legea lui Ohm pentru o portiune de circuit):pentru circuitul exterior: U = IRpentru circuitul interior: u = Ir

B.Legea lui ohm pentru intreg circuitulFolosind relatiile obtinute prin utilizarea legii lui Ohm pentru o portiune de circuit, se obtine:

E = IR + Ir = I(R+r)Astfel a fost formulata de catre Ohm o lege pentru intregul circuit. Utilizarea acesteia pemite calcularea valorii intensitatii curentului electric ce se stabileaste intr-un circuit electric simplu, in functie de parametrii acestuia.uma dintre rezistenta interna a generatorului si cea a circuitului exterior reprezinta rezistenta electrica totala a circuitului electric simplu.

Intensitatea curentului electric ce se stabileaste la inchiderea unui circuit electric simplu este direct proportionala cu tensiunea electromotoare a generatorului si invers proportionala cu rezistenta totala a circuitului (Legea lui Ohm pentru un circuit electric simplu):

Legea lui Kirchoff1. IntroducereUn circuit este, de obicei, format din diferite elemente conectate ntre ele, astfel nct s existe unasau mai multe ci de nchidere a curentului electric.Se va considera circuitul din figura 1, format dintr-o sursa si 3 elemente.Figura 1 Circuit cu o surs i 3 elementePentru realizarea acestui circuit, au fost efectuate cteva conexiuni ntre bornele elementelor; aceste conexiuni se numesc noduri. Astfel, avem:- una din bornele sursei a fost conectat cu una din bornele elementului 1 (nodul A)- cealalta borna a elementului 1 a fost conectat cu una din bornele elementului 2 i cu una dinbornele elementului 3 (nodul B) -n final, celelalte borne ale elementelor 2 i 3, se conecteaz cu borna liber a sursei, nchizndusecircuitul (nodul C)

Schematic, un circuit poate fi reprezentat sub forma din figura urmtoare:Figura 2 Circuitul din figura 1, redesenat-Din punctul de vedere al reprezentrii, nodul B a fost divizat n nodurile B1 i B2; deoarecepotenialul unui punct este unic, diferena de potenial ntre B1 i B2 este nul; este ca i cum, un conductor perfect ar conecta cele dou puncte. -Astfel, punctele B1 i B2 constituie un singur nod. Un rationament identic se poate aplica si nodului C. Circuitul are, asadar, 3 noduri: A, B i C.Parcurgnd nodurile, se pot identifica circuite prin care curentul poate circula; acestea se numesc ochiuri.Circuitul considerat, are 3 ochiuri, cum se observa n figura urmatoare:Figura 3 Identificarea ochiurilor circuitului din Figura 1 -un ochi, reprezentat cu rou, care se nchide prin elementul 1, apoi elementul 3 i n final prin surs; -un ochi, reprezentat cu albastru, ce trece prin elementul 1, apoi elementul 2 i se nchide prin surs; -n sfrit, un ochi, reprezentat cu verde, ce trece prin elementul 3 i se nchide prin elementul 2.Oricare dintre acestea poate fi parcurs de un curent electric.

Teorema I a lui Kirchhoff (Legea nodurilor)

Chiar daca se cunosc toate elementele ce formeaza un circuit si ecuaitile caracteristice corespunzatoare, (Componente elementare), nu este posibil sa se determine totalitatea tensiunilor si curenilor din circuit. Este necesar sa se cunoasca cele doua teoreme importante, cunoscute ca Teoremele lui Kirchhoff.

Figura 4 Explicativ pentru Teorema I (Legea nodurilor)Conform Teoremei I, n orice moment, suma algebrica a curenilor ce intra sau ies dintr-un nod, estenul.Pentru curenii reprezentai n Figura 4, Teorema I conduce la ecuatia: i2+i4-i1-i3=0Cu alte cuvinte, suma curenilor care "intra" n nod este egal cu suma celor ce "ies" din nod.Astfel, daca suma curentilor ce intra n nod este egal cu suma celor ce ies, nodul nu poate acumulasarcina electrica. Altfel spus, un nod este perfect conductor, fara posibilitatea acumulrii de sarcinaelectrica.Figura 5 Curenii din circuit

Teorema a II-a a lui Kirchhoff (Legea ochiurilor)Conform Teoremei a II-a a lui Kirchoff (Legii ochiurilor), n orice moment, suma algebric a tensiunilor de-a lungul oricrui ochi de circuit, este nul.Figura 6 Explicativ pentru Teorema a II-a (Legea ochiurilor)Cu sensurile de referinta specificate n figura de mai sus si parcurgnd ochiul n sensul acelor deceasornic, Teorema a II-a a lui Kirchhoff conduce la ecuatia: u1-u2+u3-u4=0De notat faptul ca, tensiunile u2 si u4 au fost considerate cu semn negativ, deoarece sensurile lor dereferin, sunt opuse sensului de parcurgere a ochiului. Indiferent de sensul de parcurgere a ochiului(n sens orar sau trigonometric), se vor obine ecuatii de tensiuni echivalente.

Va multumim pentru atentie!

Proiectul a fost realizat de :Rusu BiancaBalan AnastasiaHogea TeodoraPopa VladSolomon GeorgianaSobea DianaSalehi Mosen