ELECTROTEHNICA SI MASINI

ELECTRICE

Dr. Ing. Dr. Ing. LuminiLuminiţţaa BAROTEBAROTE

Universitatea Transilvania din BrasovInginerie Mecanica

STRUCTURA

Partea I

� Electrostatica

� Electrocinetica

� Electrodinamica

� Circuite electrice de curent alternativ

Partea II

� Transformatorul electric

� Maşina asincronă

� Maşina sincronă

Partea III

� Aplicaţii ale electrotehnicii in mecanica

� M. Ţaţa, A. Gogioiu, Electrotehnică şi maşini electrice, Reprografia Universităţii Transilvania din Braşov, 1982.

� C. Marinescu, Electrotehnica, Reprografia Universităţii Transilvania din Braşov, 1992.

� D. Bidian, Electrotehnica, Editura Lux Libris, Brasov, 1997.

� A. Gogioiu, M. Ţaţa, Maşini electrice, Editura Aronia, Braşov, 1993.

� C. Marinescu, D. Bidian, M. Cernat, Masini si aparate electrice, Vol 1, Editura Lux Libris, Brasov, 1998.

� M. Cernat, D. Bidian, C. Marinescu, Masini si aparate electrice, Vol 2, Editura Universităţii Transilvania din Braşov, 1998.

BIBLIOGRAFIE

EVALUARE

� Examen: 80 %.

� Laborator: 20 %.

� Prezenta: 1 punct in plus la nota finala (minim 10 prezente)

� Prezentarea la examen este condiţionată de efectuarea integrală a lucrărilor practice de laborator.

CURS 1

ELECTROSTATICA

� Sarcina electrica si câmp electric;

� Formula lui Coulomb;

� Calculul intensitatii câmpului electric produs de o sarcina punctiforma;

� Tensiunea electrica;

� Lucrul mecanic al forţelor de natura electrica.

CONTINUT

� Sarcina electrică

Sarcina electrică: mărimea fizică scalară cu ajutorul căreia se caracterizează starea de electrizare a corpurilor.

Notaţie: q.

Unitate de măsură: Coulomb, [C];submultipli: mC (10-3), µC (10-6), nC (10-9), pC (10-12).

Sarcina electrică elementară: electronul, sarcină negativă, qe = -1.602*10-19 C

Câmpul electric este starea de existenţă a materiei din jurul corpurilor electrizate, ce se caracterizează prin faptul că exercită forţe sau cupluri asupra unor corpuri electrizate aflate în câmpul electric.

� Câmpul electric în vid. Intensitatea câmpului electric.

Intensitatea câmpului electric într-un punct este egală cu raportul dintre forţa exercitată de câmpul electric asupra unui corp de probă şi sarcina electrică q a corpului de probă situat în acel punct.

q

FEV = VEqF ⋅=

Unitate de măsură: Volt/metru (V/m).

Linia de câmp electric este curba tangentă în orice punct la intensitatea

câmpului electric .V

E

VE

VE

VE

VE

Sensul liniilor de câmp electric este acelaşi cu sensul

Fig. 1.1. Fig. 1.2.

� Liniile de câmp electric

.V

E

Repartiţia (distribuţia) sarcinii pe corpuri poate fi:

- volumetrică, sarcina se găseşte distribuită în întreg volumul corpului, caracteristică materialelor izolante.

- densitatea de volum a sarcinii electricedV

dq

V

q

V

V =∆

∆=

→∆lim

0

ρ [C/m3]

- superficială, sau de suprafaţă, sarcina se află pe suprafaţa corpului, caracteristică pentru conductoare.

dS

dq

S

q

S

S =∆

∆=

→∆lim

0

ρ [C/m2] - densitatea de suprafaţa a sarcinii electrice

dVqV

⋅= ∫ ρ

dSqS

⋅= ∫ ρ

- liniară, sau de linie, sarcina se află pe corpuri filiforme (fire subţiri, cabluri, linii electrice).

dl

dq

l

q

l

l =∆

∆=

→∆lim

0

ρ [C/m] - densitatea de linie a sarcinii electrice

dlql⋅= ∫ ρ

dldSdVqlSV

t ⋅+⋅+⋅= ∫∫∫ ρρρ

Sarcina totală se obţine prin însumare:

� Formula lui Coulomb

12

12

2

12

2121

4

1

r

r

r

qqF ⋅

⋅⋅

⋅⋅=

επ

⋅⋅⋅==

m

F90

1094

1

πεε

⋅=

m

Fr 0εεε

permitivitate electrica

permitivitatea vidului

permitivitate relativa a mediului

1q2q

12F 21F12r

12F 21F1q 2q

+

(+)

-

(-)

Fig. 1.3.

� Formula lui Coulomb

COULOMB = Sarcina electrica a unui corp mic situat in vid, la distantade 1 m de un alt corp incarcat cu aceeasi sarcina electrica asupra caruiase exercita o forta de 9*109 N.

Importanta relaţiei lui Coulomb: Permite definirea unitatii de măsura a sarcinii electrice:

Principiul suprapunerii forţelor:

k

n

k k

k

n rr

qqFFFF ⋅

⋅⋅=+++= ∑

=13

0

214

...επ

� Calculul intensităţii câmpului electric produs de o sarcină punctiformă

VEqF ⋅= '

r

r

r

qqF ⋅

⋅⋅

⋅⋅=

2

'

4

1

επ

Fig. 1.4.

r

r

r

q

q

FEV ⋅

⋅⋅⋅==

2'4 επ

r

VEq 'q F

2 sarcini punctiforme aflate intr-un sistem izolat:

Forta de interacţiune dintre sarcini:

� Tensiunea electrică

∫ ⋅=B

CAAB dlEU

)(

A

B

(C)

E

dl

Unitate de măsură: Voltul (V).

Fig. 1.5.

AB

B

CA

B

CA

B

CAAB UqdlEqdlEqdlFL ⋅=⋅⋅=⋅⋅=⋅= ∫∫∫ )()()(

� Lucrul mecanic al forţelor de natură electrică

Lucrul mecanic pentru deplasarea sarcinii q intre punctele A si B:

Definiţie VOLT:

Intre doua puncte din câmpul electric exista tensiunea electrica de 1 V daca pentru a deplasa o sarcina de 1 C este necesar un lucru mecanic de 1 J.

Unitate de măsură: Joule (J).