Curentul electric

Celula electrica produce energie electrica din energie chimica. De obicei, aceste celule se interconecteaza pentru a forma o sursa mai puternica la extremitati. Aceste celule interconectate se numesc baterii, desi de multe ori si o singura celula este numita baterie. Un circuit electric este format dintr-o sursa de energie electrica - de exemplu, o baterie - si un conductor, prin care se transporta curentul intre cele doua extremitati ale sursei. Curentul este de fapt o miscare ordonata a electronilor, asemanatoare curgerii apei printr-un tub. Pentru curgere este nevoie de presiune si la fel este si cu migrarea electronilor. Aceasta "presiune" - generata de sursa - se masoara in volti, iar intensitatea curentului in amperi. Debitul apei, produs de presiunea exercitata, depinde de grosimea tevii. Teava lunga si ingusta ingreuneaza curgerea apei, si respectiv: conductorul lung si ingust are o rezistenta mai mare decat sarma mai groasa, produsa din acelasi material. Bateriile solare produc electricitate printr-un proces de conversie fotoelectrică. Sursa energiei este o substantă semiconductoare fotosensibilă precum un cristal de silicon căruia i s-au adăugat impurităti. Când cristalul este atins de lumină, electronii sunt captati de pe suprafata cristalului si migrează către suprafata opusă. Acolo sunt colectati ca un curent de electricitate. Bateriile solare au o viată foarte lungă si sunt folosite in special in satelitii artificiali ca o sursă de electricitate pentru a opera echipamentul de la bord.Rezistenta

Rezistenta electrica se masoara in ohmi. Cuprul este des folosit ca material conductor, deoarece este un conductor bun si are o rezistenta mica. Argintul este un conductor si mai bun, dar utilizarea sa pe scara larga ar fi prea scumpa. In anumite circuite insa, se insereaza special dispozitive electrice cu rezistenta mare pentru a reduce curentul in unele parti ale circuitului.

Descoperirea lui Oersted

Omul de stiinta danez a legat extremitatile unei baterii cu o sarma, vrand sa demonstreze ca sarma se va incalzi cand este parcursa de curent electric. In momentul in care a conectat cele doua borne ale sursei s-a petrecut un fenomen ciudat: acul busolei din apropiere a deviat si nu a mai revenit la pozitia initiala. Oersted si-a dat seama ca curentul din sarma a generat un camp magnetic care a actionat asupra acului busolei. Acest experiment a insemnat descoperirea unuia dintre cele mai importante fenomene ale naturii: electromagnetismul.

ElectromagnetismCurentul din conductor produce un camp magnetic relativ slab, dar cercetatorii au gasit modalitatea de amplificare a acestuia, intr-un timp relativ scurt. Daca se infasoara conductorul sub forma unei bobine si se introduce in interiorul ei un miez de fier, atunci intensitatea campului creste foarte mult. Aceasta bobina cu miez in interior se numeste electromagnet.

Motoare si generatoare

Daca o sarma prin care se incheie un circuit electric se afla langa un magnet permanent, atunci sarma se va misca din pozitia initiala la aparitia curentului, daca nu este tinuta fixa. Acest lucru se datoreaza electromagnetismului. In 1821, Michael Faraday a realizat o masina simpla in care un fir strabatut de curent se misca in jurul unui magnet permanent. Bineinteles, aceasta "masinuta" mica nu era potrivita pentru o utilizare practica, dar prin ea s-a materializat ideeace sta la baza motoarelor electrice moderne: cu ajutorul curentului electric se poate realiza miscare continua. Motoarele electricemoderne utilizeaza electromagneti in loc de o singura sarma si functioneaza mai eficace si mai controlabil.Oersted a aratat ca electricitatea poate genera forte magnetice, iar Faraday , si paralel cu el dar independent, fizicianul american Joseph Henry, au demonstrat ca prin magnetism se poate produce curent electric. Aceasta descoperire a fost prezentata in 1831 cand, cu ajutorul unei bare magnetizate au produs curent electric printr-o bobina, miscand bara in interiorul bobinei. La fel au demonstrat ca se intampla aceelasi lucru daca misca bobina fata de magnet. Observatiile lor au fost preluate de profesorul Heinrich Lenz din Sankt Petersburg, care ulterior a stabilit legile ce guverneaza fenomenele de interectiune a campurilor electrice si magnetice. Acest principiu important se utilizeaza in generatoare, incepand de la dinamurile de la biciclete si pana la generatoarele din centralele electrice care produc putere electrica in gospodarii, magazine, birouri si uzine.   Legile lui Kirhhoff servesc la calcularea retelelor electrice,si anume, cunoscandu-se o parte din marimile care intervin intr-o retea, ele permit sa se determine celelalte marimile necunoscute.

      De multe ori, circuitele electrice sunt mai complicate , continand una sau mai multe surse de energie electrica si mai multe rezistente, legate in diferite moduri alcatuind retele electrice.

      Marimile care intervin intr-o retea elecrica sunt: fortele elecromotoare, rezistentele diferitelor laturi si curentii prin aceste laturi

      In general, circuitele electrice nu sunt formate dintr-un singur generator si un singur consumator.Un circuit ramificat este circuitul care contine mai multe generatoare si consumatoare.

     Pentru un astfel de cicuit,in mod evident nu se pot folosi legile lui Ohm.

     NOD = Punct al unui circuit in care sunt interconectate cel putin trei elemente de circuit.

     LATURA = Portiune de circuit:

     1 Cuprinsa intre doua noduri;

     2 Care nu cuprinde nici un nod interior;

     3 Care este parcursa de acelasi curent.

     OCHI = Portiune de circuit:

     1 Formata dintr-o succesiune de laturi(cel putin doua) care formeaza o linie poligonala inchisa.

     2 La parcurgerea careia se trece prin fiecare nod o singura data.

     O categorie deosebita de ochiuri o reprezinta ochiuri simple (fundamentale) sunt ochiuri care nu au diagonale.

      TEOREMA I A LUI KIRCHHOFF

      DEMONSTRATIE

      Consideram un nod de retea in care se intalnesc cinci laturi.Curentii din fiecare latura transporta,intr-un interval de timp oarecare, ?t, sarcinile electrice Q1,Q2 ,...,Q5..

     Deoarece sarcina electrica

     1 nu poate fi creata,

     2 nu poate sa dispara

     3 nu se poate acumula in nod,

      Rezulta ca sarcina totala care iese din nod trebuie sa fie egala cu sarcina totala care intra in nod, adica: Q2+Q3+Q5=Q1+Q4 .Impartind aceasta relatie la ?t, se obtine: I1 +I4=I2+I3+I5

     Nod de retea

      Evidend, acest rezultat se poate generaliza pentru orice nod in care se intalnesc orcate laturi. Rezultatul este cunoscut sub denumirea de teorema I a lui Kirchhoff.

      Teorema Ia lui Kirchhoff:Suma intensitentilor curentilor care ies dintr-un nod este egala cu suma intensitatilor care intra in nodul respective.

           Sau

      Suma algebrrica a intensitatilor curentilor care se intalnesc intr-un nod este nula.

     TEOREMA A-II-A A LUI KIRCHHOFF

      Din legea lui Ohm pentru intregul circuit rezulta:I(R+r)=E Aceasta relatie cuprinde in membrul stang suma tensiunilor pe rezistentele din circuit iar in membrul drept-tensiunea electomotoare din ochi.

      Suma algebrica a tensiunilor dintr-un ochi de retea este egala cu suma algebrica a tensiunilor electromotoare din ochiul respectiv ?E=?RI-E1+E2= I1(R1+r)-I2r2-I3(R3+R6)+I4(R4+R5)

      APLICAREA TEOREMELOR LUI KIRCHHOFF

      Daca se cunosc elementele consecutive ale unui circuit (toate caracteristicile generatoarelor si consumatoarelor), ecuatiile obtinute prin aplicarea teoremelor lui Kirchhoff permit aflarea intensitati;lor tuturor curentilor din acel circuit.

      Etapele care trebuie parcurse pentru analiza acestui sistem fizic sunt:

     1. Se identifica nodurile circuitului .

     2. Se identifica laturile circuitului.Se noteaza curentii si se aleg sensuri pentru acestia.

     3. Se aplica teorema I a lui Kirchhoff pentru n-1 noduri.

     4. Se aleg cele f ochiuri pentru care se aplica teorema a II a lui Kirchhoff.Este recomandabil ca acestea sa fie tocmai ochiurile simple (fundamentale).Se aleg sensuri de referinta in cele f ochiuri.

     5. Se aplica teorema a II a lui Kirchhoff in cele f ochiuri alese.

     6. Cu cele n-1ecuatii obtinute se formeaza un sistem de ecuatii obtinut este egal cu numarul laturilor, deci egal cu numarul necunoscutelor (intensitatile curentilor).

      GRUPAREA REZISTOARELOR

     Rezistor echivalent

      Consideram o portiune de circuit electric cuprinsa intre doua puncte,A si B (circuit dipolar) formata numai din consumatori (circuit pasiv). Daca intre punctele A si B tensiunea este U, atunci intre aceste puncte va circula un curent de intensitate I.

      Acest circuit dipolar pasiv poate fi inlocuit cu un singur resistor avand rezistenta aleasa astfel incat, la aceeasi tensiune U, curentul sa aiba aceeasi intensitate I.Rezistor respectiv se numeste resistor echivalent cu diapolul AB, iar rezistenta lui se numeste rezistenta echivalenta a diapolului AB.

     Gruparea serie a rezistoarelor

      Doua sau mai multe rezistoare sunt grupate (conectate) in serie daca sunt pe aceeasi latura a unui circuit electric.

     Observatie

     Fiind pe aceeasi latura,rezistoarele grupate in serie sunt parcurse de acelasi current.

     Consideram o portiune de circuit formata din trei rezistoare grupate in serie .Pentru calcularea rezistentei echivalente a acestei portiuni de circuit ,procedam astfef:

     " Presupunem ca portiunea de circuit se conecteaza la un generator ce asigura la borne o tensiune oarecare, U .Aceasta furnizeaza energie circuitului , astfel incat puterea transmisa gruparii formate din cele trei tranzistoare este egla cu suma puterilor transmise fiecarui resistor in parte : P=P1+P2+P3

     " Deoarece intensitatea curentului este aceeasi prin cele trei rezistoare, se exprima puterile disipate pe acestea in functie de intensitate si rezistente:

     P1=R1I2

     P2=R2I2

     P3=R3I2

     "Notam cu RS rezistorul echivalent gruparii date. Se cupleaza acesta un generator care asigura la borne aceeasi tensiune U (eventual acelasi generator). Fiind echivalent cu gruparea data, prin acest rezistor,curentul trebuie sa aiba aceeasi intensitate, I.Puterea primita de rezistorul echivalent este aceeasi,deci: P=RSI2

     "Inlocuind se obtine: RS=R1+R2+R3

     Acest rezultat poate fi generalizat pentru un numar oarecare de rezistoare grupate in serie.

     Rezistenta a unui grupari in serie:

     Rezistenta echivalenta a unui grupari serie de rezistori este egala cu suma rezistentelor fiecarui rezistor.

     Rezistenta echivalenta este egala cu suma rezistentelor fiecarui rezistor.

     Gruparea serie poate fi utilizata la obtinerea unei valori mai mari a rezistentei electrice.

     Rezistoarele fac parte din aceeasi latura.

     Rezistoarele sunt parcurse de acelasi curent electric.

     Rezistenta echivalenta este mai mare decat cea mai mare dintre rezistentelee cuplate in serie.

     Rezistenta echivalenta a gruparii paralel:

     Inversul rezistentei echivalente a unui grupari paralel de rezistoare este egal cu suma inverselor rezistentelor fiecarui rezistor.

     Gruparea paralel

     Doua sau mai multe rezistoare sunt grupate in paralel daca sunt conectate intre aceleasi doua noduri ale unui circuit.

     Observatie

     Fiind conectate intre aceleasi puncte ale circuitului, rezistoarele grupate in paralel au aceeasi tensiune la borne.

  Electrotehnica ca disciplina stiintifica se ocupa cu studiul starilor si fenomenelor electrice, magnetice si electromagnetice, iar ca disciplina tehnica, cu studiul aplicatiilor practice ale acestor stari si fenomene.

     Pentru a sublinia importanta insusirii cunostintelor din domeniul electronicii, este necesar sa se arate ca forma de energie cea mai utilizata in diferite domenii este energia electrica.

     Centralele electrice producatoare de energie sunt de mai multe tipuri: termoelectrice, hidroelectrice, atomoelectrice etc. In conditiile actuale de dezvoltare ale tehnicii, centralele producatoare de energie electrica constituie unitati puternice, cu puteri de ordinul a sute si mii de megawatt, incadrate in sisteme energetice unice, nationale sau internationale, permitand valorificarea avantajoasa a resurselor energiei naturale.

     Centralele termoelectrice, amplasate in apropierea resurselor naturale de combustibili solizi si fluizi, permit utilizarea rationala a acestora, mai ales a celor inferiori, care nu pot fi utilizati cu acelasi randament in alte scopuri, economisindu-se totodata costul transportului lor. De asemenea, centralele termoelectrice amplasate in centre industriale permit realizarea in conditii economice a instalatiilor de termoficare atat a unitatilor de productie, cat si a cladirilor de locuit.

     Centralele hidroelectrice folosesc energia inepuizabila a caderilor de apa si permit amenajarea hidrotehnica si de navigatie a cursurilor de apa.

     Centralele atomoelectrice constituie unul din mijloacele eficiente de folosire in scopuri pasnice a imensei energii continute de atomul material. Intrucat sursele de combustibili fosili (carbune si titei) ale pamantului sunt epuizabile, energia atomica va fi cea careia ii revine rolul de a asigura, in cea mai mare parte, consumul de energie al omenirii in viitor.

     In prezent, in toate sectoarele de activitate se foloseste, in cele mai diverse moduri, energia electrica. Motoarele electrice de actionare a diferitelor utilaje, masini si mijloace de transport transforma energia electrica in energie mecanica, lampile electrice o transforma in energie luminoasa, cuptoarele electrice o transforma in energie termica (caldura) pentru topit, incalzit sau uscat. Daca se considera si utilizarea energiei electrice in telecomunicatii, in automatizari, in aparatele electrocasnice, rezulta domeniul foarte vast in care aceasta forma de energie isi gaseste utilizarea.

     Sarcina electrica este una din proprietatile de baza ale materiei. Toate materialele sunt formate din atomi, fiecare din ei fiind compus din nucleu, care contine protoni si neutroni, si electroni plasati pe diverse orbite in jurul sau. Numarul de protoni din nucleu determina natura atomului. Daca exista un singur proton, atomul este de hidrogen; daca sunt douazeci si noua, atomul este de cupru; daca sunt nouazeci si doi, atomul este de uraniu.

Fiecare proton are o sarcina electrica elementara egala si de semn contrar sarcinii electronului. Se considera ca sarcina protonului este pozitiva, iar sarcina electronului negativa. Neutronii nu au sarcina electrica, prezenta lor in nucleu afectand numai masa atomului. Sarcina totala a nucleului este egala cu sarcina totala a electronilor ce-l inconjoara, astfel incat atomul este neutru din punct de vedere electric.

     Savantii atomisti afirma existenta mai multor particule subatomice, altele decat protonii, neutronii si electronii, noi particule fiind pe cale de a fi descoperite. Totusi, particulele de baza, descrise anterior, sunt cele care ne intereseaza in teoria simpla a electricitatii.

     Un curent electric este o miscare a sarcinilor electrice. In unele materiale, electronii sunt puternic legati de nucleele lor; in altele, ei sunt mai slab legati de nuclee, astfel incat electronii aflati pe orbitele departate scapa de sub influenta nucleului, devenind liberi in material.

     Atomii care au pierdut unul sau mai multi electroni au o sarcina reziduala pozitiva, fiind numiti ioni. Electronii liberi sunt sarcini negative izolate. Substantele in care exista multi electroni liberi se numesc conductoare, iar cele in care electronii sunt strans legati de atomi se numesc izolante.

     Daca electronii liberi dintr-un conductor sunt facuti sa se deplaseze in aceeasi directie, miscarea lor constituie un curent electric.

     Cei mai vechi cercetatori in fenomenele electrice, necunoscand interpretarea curentului ca flux de electroni, au presupus sensul curentului electric de la borna pozitiva la cea negativa a bateriei. Acesta este sensul neconventional al curentului. Fluxul de electroni este dirijat, insa, in sens invers. Deci, va trebui sa facem deosebirea intre curentul conventional si fluxul dirijat de electroni.

     Electricitatea produsa de sarcini imobile se numeste statica. Prin frecarea a doua obiecte se produce un transfer de electroni de pe unul pe celalalt, astfel incat unul se incarca pozitiv, iar celalalt negativ (sistemului format din cele doua corpuri nu i s-a dat nici o alta sarcina exterioara, din care motiv sarcina pozitiva rezultanta este egala si de semn contrar cu cea negativa).

     Daca unul din cele doua obiecte este un material izolant, sarcina electrica se acumuleaza pe suprafata sa. De exemplu, daca un stilou de plastic este frecat cu o bucata de stofa, el va acumula sarcina negativa si va atrage mici bucatele de hartie. Hartia se va incarca pozitiv si se va orienta spre stilou. Sarcinile electrice actioneaza similar polilor magnetici; sarcinile de acelasi semn se resping, iar cele de semne contrare se atrag. Daca un corp conductor izolat, incarcat negativ, este atins cu mana, atunci sarcina lui trece spre pamant sub forma unui curent electric foarte slab.

     Cea mai veche sursa de electricitate au constituit-o masinile electostatice cu frictiune, singura forma de electricitate cunoscuta pana in secolul XVIII fiind cea statica.

     Siguranta sau fuzibilul este formata dinr-un conductor subtire care se incalzeste si se topeste, deschizand circuitul, atunci cand curentul depaseste o anumita valoare. In locuinte se folosesc pentru protectia instalatiei electrice sigurante capsulate. Tot in acest scop se mai folosesc intreruptoare automate in miniatura, avand curentul de rupere mai mic de 60 A.

     La o instalatie casnica mica, sigurantele sau alte dispozitive de protectie sunt plasate in trei puncte. Inainte de intrarea in contor se dispune o siguranta de 60 A pe faza liniei de alimentare. Dupa contor si intreruptorul principal urmeaza un tablou de sigurante (sau intreruptoare miniatura) de 30 A pentru fiecare circuit de putere sau grup de circuite (sigurantele de 5 A sunt suficiente, in mod obisnuit pentru circuitele de iluminare). La un circuit modern de tip buclat cu o priza de iesire de 13 A, fiecare fisa a consumatorilor electrici are propria sa siguranta adecvata acestuia. Intr-un astfel de circuit, un consumator fix este conectat prin intermediul unei cutii cu sigurante, daca aceasta nu este incorporata in el. La 22 septembrie 1791,la Newington Butts,lînga Londra,familia unui fierar sarac,James Faraday,a sporit cu înca un fiu:Michael.La scoala el a învatat doar sa scrie, sa citeasca si sa socoteasca.

      Fratele sau mai mare a devenit fierar, învatînd meseria de la tatal sau.Dupa moartea tatalui sau,micul Michael,în loc sa mearga la scoala,a trebuit sa munceasca.Pentru a-si ajuta familia,a început sa vînda ziare.Fiind un copil slabut,n-a putut face fata muncilor grele din fierarie. În 1804,la vîrsta de numai 13 ani,a izbutit cu greu sa fie angajat ucenic la un librar,care în acelasi timp era si legator de carti.Acolo a învatat meseria,devenind calfa;opt ani a lucrat în subsolul din casa unde patronul avea pravalia.În tot acest timp,framîntat de o nepotolita dorinta de a învata,citea pe nerasuflate carte dupa carte: le alegea dintre cele aduse de clienti la legat.Pe cele care-l interesau mai mult le studia temeinic,facîndu-si însemnari care exprimau "aprobarea sau dezaprobarea teoriilor care mereu apar în lumea stiintelor",dupa cum scria în caietul de notite.Lectura Enciclopediei britanice l-a familiarizat cu fizica.

      Numai cititul cartilor nu putea însa potoli setea de a sti a lui Michael.Ajutat de fratele sau,a reusit sa plateasca taxele pentru a frecventa un ciclu de conferinte publice serale de fizica si astronomie.Împreuna cu cîtiva prieteni care urmau si ei aceste cursuri,a întemeiat un fel de asociatie intitulata "Societatea filozofica a orasului",în cadrul careia tineau adevarate prelegeri despre ceea ce audiau,citeau sau experimentau,caci tînarul legator îsi instalase un mic laborator în podul unei case.

      Un eveniment de seama în viata lui Faraday a fost audierea lectiilor

cunoscutului chimist Davy,pe care Faraday le-a expus apoi în rezumat în fata prietenilor sai.Faraday simtea sa-si consacre tot timpul învataturii si stiintei.Nazuia sa lucreze la Institutul Regal,a carei activitate stiintifica o conducea Davy,dar nu stia ce sa faca pentru a ajunge acolo.

      La 25 de ani Faraday a publicat pentru prima oara rezultatele unei lucrari efectuate de el.De atunci numarul comunicarilor publicate a crescut an cu an. Muncea fara ragaz,de dis-de-dimineata si pîna-n noapte.Descriind într-o scrisoare adresata unui prieten viata pe care o ducea,Faraday îl prevenea: "Sa nu ma întelegi gresit -nu ma plîng .cu cît am mai mult de lucru,cu atît învat mai mult...." În aceasta perioada a avut loc calatoria în Europa în care Faraday l-a însotit pe Davy,calatorie ce a durat doi ani si a jucat un rol de seama în dezvoltarea tînarului om de stiinta.El a putut lua cunostinta nemijlocit de situatia existenta în stiinta europeana,sa vada laboratoarele din principalele centre de cercetari ale Europei continentale si sa stabileasca relatii personale cu o serie de mari savanti ai vremii. Tragîndu-se dintr-o familie de muncitori,el însusi muncitor în tinerete,Faraday era patruns de conceptii democratice.El sublinia ca"Stiinta nu poate sa progreseze decît într-o republica ".

      Cînd curtea I-a oferit titlu de noblete si rangul de pair al Angliei,el l-a refuzat.Atunci a declarat "Tatal meu a fost meserias,fratele meu este de asemenea meserias,iar eu am fost cîndva lucrator într-o legatorie de carti.Ma cheama Michael Faraday si asa vreau sa stea scris o data si o data pe piatra mea de mormînt." Democratismul lui Faraday s-a exprimat si în neobosita lui activitate de popularizator.Marele savant se socotea dator sa transmita celor din rîndurile carora se ridicase cît mai mult din cunostintele pe care el însusi le capatase.Munca încordata,activitatea continua depusa de Faraday din frageda

tinerete,preocuparile stiintifice de care nu se rupea nici în perioadele de odihna sau boala au avut urmari grele asupra sanatatii sale.Înca de la vîrsta de 29 de ani a început sa-l supere si,o data cu trecerea timpului si cu cresterea surmenajului,din ce în ce mai grav-slabirea memoriei.Pentru Faraday,care vedea în cercetarile stiintifice sensul vietii sale,astenia nervoasa de care suferea era"un zid între mine si ceea ce doresc sa înfaptuiesc".

      În 1836 a trebuit sa plece sa-si îngrijeasca sanatatea în conditiile unui repaus complet în Elvetia. Dar si atunci nu-si putea opri mintea sa lucreze.În jurnalul sau aminteste ca tocmai în timp ce admira peisajul cu ghetari si zapezi ce se topeau în zilele de sfîrsit de iarna petrecute în Elvetia I-a venit ideea explicatiei teoretice a inductiei electrice.El nu s-a lasat coplesit nici de piedicile pe care i le punea sanatatea zdruncinata.Înainte de a-l angaja în laboratorul sau, Davy l-a sfatuit sa nu renunte la meseria de legator de carti,cu care putea sa cîstige destul de bine si l-a prevenit ca stiinta este o stapîna ingrata,care recompenseaza rau pe cei care o slujesc,si ca daca ar

ramîne pe totdeuna la Institutul Regal,ar ajunge sa moara de foame. În ciuda acestui sfat,Michael n-a ezitat sa-si paraseasca vechea meserie,desi patronul legatoriei îi promisese ca-l va lasa mostenitor.

      La 25 august 1867 a murit acela care,dupa caracterizarea data de F.Engels si pe deplin confirmata în istorie ,a fost "A fost cel mai mare cercetator în domeniul electricitatii". Dar roadele muncii sale titanice,experimentale si teoretice,traiesc astazi atît în nenumaratele aplicatii ale electrificarii,care contribuie hotîrîtor la eliberarea oamenilor de o mare povara eforturilor fizice cît si în cele mai înaintate cercetari teoretice ale fizicii cîmpului,care lasa sa se întrevada orizonturile unui progres nelimitat al cunoasterii umane si al tehnicii. Marele fizician englez a facut mari descoperiri experimentale, fundamentale în electricitate:

     -inductia electromagnetica(1831);

     -legile electrolizei(1833);

     -autoinductia(1834);

     -liniile de forta electrice si dielectrice(1837-1838);

     -schimbarea planului de polarizare a luminii sub actiunea unui cîmp magnetic(1845);

     -descoperirea diamagnetismului si paramagnetismului(1846);

      Fiecare dintre aceste descoperiri a antrenat lucrari teoretice -experimentale generatoare de aplicatii practice esentiale pentru tehnica moderna;ele au constituit totodata baze de plecare în dezvoltarea unor directii noi,esentiale,ale fizicii moderne,care au dus la cunoasterea stiintifica,la marile descoperiri cu privire la structura fizica a materiei.

      Primul dinam-principiul dinamului

      Un obiectiv separat al cercetarilor lui Faraday era de a explica fenomenul magnetismului rotational descoperit de Arago. În acest scop el a realizat o noua masina electrica,folosind magnetul Societatii Regale.Un disc de cupru,fixat într-un ax de bronz,montat astfel încît sa poata fi rotit în diferite pozitii fata de polii magnetului,era legat la un galvanometru prin doi conductori:unul pleca de la axul discului celalalt de la un colector care era apasat cu mîna pe marginea discului.În clipa cînd discul a fost rotit,acul galvanometrului a deviat si devierea s-a mentinut tot timpul cît a durat învîrtirea discului,fiind mai mare sau mai mica,dupa iuteala cu care era rotit discul. Aceasta experienta a dovedit pe deplin ca miscarea mecanica produce curenti indusi.Aparatul-un adevarat transformator al energiei mecanice în energie electrica-este prototipul generatorului de curent

continuu(dinamul). La sfîrsitul memoriului din 24 noiembrie 1831 Faraday da si explicatia fenomenului descoperit de Arago:în discul metalic învîrtit în apropierea acului magnetic sau a unui magnet ce se poate roti în jurul axului,deci care taie liniile de forta magnetice,se produc curenti electrici indusi.La rîndul lor, curentii electrici indusi în disc si acul sau magnetul alcatuiesc un motor electric:de aceea are loc si încîrtirea acului sau a magnetului.

     Se poate trage deci concluzia ca pîna în 1831 Faraday a facut descoperiri de importanta principala,care în asamblu alcatuiesc cea mai mare parte din bazele electrotehnicii.

      De la conductibilitate la electroliza

      Faraday,in urma experientelor efectuate stabileste ca toate corpurile,de la metale pîna la lichide si gaze,conduc electricitatea,dar în grade diferite;caldura influenteaza conductibilitatea,

marind-o sau micsorînd-o în functie de substanta corpului. În mod deosebit I-a atras atentia schimbarea conductibilitatii la trecerea unui corp din stare solida în stare lichida(primul corp studiat a fost apa, care cînd îngheata,nu mai este buna conductoare de electricitate ).

      Dupa Faraday,în electroliza descompunerile s-ar datora fortelor interne din molecule.Curentul electric modificînd afinitatea chimica dintre particulele de substanta din electrolit,în aceasta apar descompuneri si recompuneri.Se formeaza anioni si cationi din care,la electrozi,apar particulele descompuse ale corpului supus electrolizei.Dezvoltarea ulterioara a cercetarilor a aratat ca ionii se formeaza în electrolit înainte de interventia curentului electric.Aceasta dezvoltare a fost însa posibila tocmai datorita lucrarilor lui Faraday asupra electrolizei.

      În urma experientelor,Faraday ajunge la concluzia ca electrolitul trebuie sa fie format din doi ioni pe care-i libereaza în timpul descompunerii electrochimice.Pe baza masuratorilor efectuate în cursul a nenumarate experiente,adesea repetate,el stabileste ca în procesul descompunerii electrochimice ionii se dezvolta la anod sau la catod în anumite proportii;numerele care indica aceste proportii le numeste echivalenti electrochimici. Exemplificînd, Faraday spune:"... Hidrogenul, noxigenul, clorul, iodul,plumbul,staniul...sunt ioni,iar numerele 1,8,36,125,104,58 sunt echivalentii lor electrochimici."

      Inductia,factor fundamental

      În secolul al XX-lea,Faraday exprima în mod clar convingerea ca:"orice fenomen care depinde de puterile materiei anorganice si,poate,chiar de cele mai multe dintre puterile legate de viata vegetala si animala este subordonat

electricitatii". Iar în cadrul fenomenelor electricitatii, arata Faraday,inductia"are cea mai mare influenta generala asupra fenomenelor electrice,ea pare sa fie legata de fiecare din ele si are în realitate caracterul unui principiu prim,esential si fundamental." În urma a numeroase experiente,Faraday a stabilit ca nu se poate electriza un corp cu un fel de electricitate fara ca,prin inductie,sa se produca si celalalt fel de electricitate.Aceasta l-a dus la convingerea ca exista o strînsa legatura între inductie si faptul,constatat experimental si de alti oameni de stiinta,ca în fenomenele electrice sunt prezente întotdeauna doua feluri, doua forme ale electricitatii, opuse si totodata inseparabile. Concepînd fenomenele electrice în mod dialectic,ca o unitate a contrariilor, Faraday vedea tocmai în inductie acel factor care asigura unitatea celor doua forte,forme sau sensuri ale electricitatii,aparitia si existenta lor inseparabila.

Teoria metodei

     Aplicând o tensiune exterioara continua pe jonctiune, astfel încât polul pozitiv sa fie la partea p si polul negativ la partea n, se constata ca prin jonctiune trece un curent electric, a carui intensitate creste cu cresterea tensiunii aplicate. Daca însa se inverseaza polaritatea tensiunii exterioare, practic nu trece curent. Caracteristica curent - tensiune se aseamana cu cea a unei diode. De aceea o jonctiune p - n se mai numeste si dioda semiconductoare. Sensul tensiunii exterioare pentru care prin jonctiune trece curent, cu polul pozitiv la partea p si cel negativ la partea n, se numeste sens direct; sensul pentru care nu trece curent - sens invers.

     Câmpul creat de tensiunea directa în stratul de baraj este de sens invers câmpului stratului de baraj. Câmpul rezultat din suprapunerea acestor doua câmpuri va fi deci mai mic, electronii din partea n îl pot învinge mai usor si pot trece spre p. Când se aplica pe jonctiune o tensiune exterioara inversa, cu polul negativ la regiunea p si cel pozitiv la n, electronii din zona n sunt atrasi de polul pozitiv iar golurile din zona p sunt atrase de polul negativ. Rezulta o largire a stratului de baraj, saracit de purtatori. Prin stratul de baraj nu trec electroni spre polul pozitiv, deoarece în partea p, de unde ar trebui sa vina, nu exista electroni liberi. De asemenea prin stratul de baraj nu trec goluri spre polul negativ, deoarece în partea n nu exista goluri. Asadar, când se aplica o tensiune inversa, dioda semiconductoare este blocata, prin ea nu circula curent.

     Modul de lucru

     Se masoara pentru diferite valori ale tensiunii (obtinute prin modificarea rezistentei potentiometrului) valorile intensitatii curentului în circuit.

Tensiunea pentru care apare un curent în circuit se numeste tensiune de deschidere. Pentru tensiuni mai mici decât tensiunea de deschidere nu circula curent în circuit.

     Daca se inverseaza tensiunea la bornele circuitului, atunci curentul nu mai circula prin circuit. Totusi, crescând tensiunea, se observa ca totusi începe sa circule curent prin circuit. Tensiunea pentru care se observa acest fenomen se numeste tensiune de strapungere.

     Surse de erori

     Sursa principala de erori este voltmetrul, pentru ca prin el totusi trece curent, atunci când prin dioda nu poate trece, ceea ce duce la valori mai scazute ale tensiunii de deschidere si tensiunii de strapungere.