ELECTROCINETICA

Modulul Electrotehnica aplicataClasa a X-a

Domeniul electric

Electricitatea este o ramură a fizicii care se ocupă cu studiul fenomenelor electrice. Electricitatea are doua părţi principale:

electrostatica şi electrocinetica.

Revoluţia industrială a determinat inventarea a numeroase maşini şi aparate

care utilizau aplicatiile practice ale fenomenelor electrice.

Electrocinetica• Electrocinetica cuprinde studiul starilor electrice

ale conductoarelor parcurse de curent electric de conductie, ceea ce se pune în evidenta experimental si prin dezvoltarea de caldura sau se produce în aceste conductoare.

• Se numeste curent electric orice miscare ordonata de sarcini electrice.

Legea lui Ohm pentru un circuit electric simplu

• Se numeste circuit electric simplu ansamblul format din generatorul electric, conductorii de legatura si unul sau mai multi consumatori(receptori).

• 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):

• E=Ub+uE=Ub+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 = IR     - pentru circuitul interior: u = Ir

• Folosind relatiile obtinute prin utilizarea legii lui Ohm pentru o portiune de circuit, se obtine:

• E = IR + Ir = I(R+r)

• Utilizarea acesteia pemite calcularea valorii intensitatii curentului electric ce se stabileaste intr-un circuit electric simplu, in functie de parametrii acestuia.

• Suma 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):

rRE

I

Intensitatea curentului electric• Intensitatea curentului electric, numită şi intensitate

electrică este o marime fizica scalară ce caracterizează curentul electric şi măsoară sarcina electrica ce traversează secţiunea unui conductor în unitatea de timp.

• Unitatea de măsură în Sistemul International este amperul (A), si este egal cu intensitatea curentului electric care trece prin doi conductori identici expusi in vid intre care exista o forta de 2·10-7 N.

• Intensitatea curentului electric se masoara cu un aparat numit ampermetru.

tQ

I

A]I[ SI

Legile lui Kirchoff

• Oricat de complexa ar fi o retea electrica,pot fi identificate in ea urmatoarele elemente constitutive:

- nodul de retea orice punct din retea in care se intalnesc minimum 3 conductori:ex A,B,C.

- latura de retea portiunea din retea cuprinsa intre 2 noduri vecine: exemplu AB,AC

- ochiul de retea o succesiune de laturi de retea formand un contur poligonal inchis: exemplu ABCA, ACDA

In anul 1847 Gustav Robert Kirchoff a demonstrat 2 legi care pot fi folosite la rezolvarea retelelor de curent continuu,adica la aflarea intensitatii

curentilor care parcurg laturile de retea.

PRIMA LEGE A LUI KIRCHOFF: Se refera la nodurile de retea si exprima

conservarea sarcinii electrice intr-un no de retea.Ea afirma ca suma sarcinilor electrice care intra intr-un nod intr-un anumit interval de timp este egala cu suma sarcinilor care ies din nod in acelasi interval de timp.

• Suma algebrica a intensitatilor curentilor electrici care se intalnesc intr-un nod de retea este egala cu zero.

A DOUA LEGE A LUI KIRCHOFF

Se refera la ochiurile de retea.

• Suma algebrica a tensiunilor electromotoare ale surselor in lungul unui ochi de retea este egala cu suma algebrica a caderilor de tensiune de pe laturile ochiului.

REZISTENTA ELECTRICA

Rezistenţa electrică este o mărime fizică prin care se exprimă proprietatea unui conductor electric de a se opune trecerii prin el a curentului electric. Unitatea de măsura a rezistenţei electrice, în SI, este ohm-ul, notat cu Ω.

Intr-un circuit electric, valoarea rezistenţei se calculează cu ajutorul legii lui Ohm, fiind egală cu raportul dintre tensiunea U aplicată la bornele sursei şi intensitatea I a curentului care circulă prin conductor.

• Dependenţa rezistenţei de natura şi dimensiunile conductorului :

• R = ρ l / S

• ρ – rezistivitate electrică ρ SI = Ωm

• Dependenţa rezistenţei de temperatură :

• ρ = ρ0 ( 1 + α t ) ; R = R0 ( 1 + α t ) ;

• α –coeficient termic al rezistivităţii ; α SI = grad -1

Gruparea rezistoarelor

A. GRUPAREA SERIE

Două sau mai multe rezistoare sunt conectate în serie dacă aparţin aceleiaşi ramuri dintr-o reţea electrică. Rezistoarele grupate în serie sunt parcurse de acelaşi curent electric.

B. GRUPAREA PARALEL

Două sau mai multe rezistoare sunt grupate în paralel dacă sunt conectate între aceleaşi două noduri.

Efectele curentului electric

• Curentul electric are numeroase efecte:EFECTUL TERMIC:

Efectul termic (denumit şi efect Joule-Lenz) este reprezentat de disiparea caldurii într-un conductor traversat de un curent electric. Aceasta se datorează interactiunii particulelor curentului (de regula electroni) cu atomii conductorului, interacţiuni prin care primele le cedează ultimilor din energia lor cinetica, contribuind la marirea agitatiei termice în masa conductorului.

EFECTUL MAGNETIC: Este reprezentat de aparitia unei tensiuni

electromotoare de inductie (descrisa cantitativ de legea inductiei electromagnetice Faraday) într-un conductor supus actiunii unui camp magnetic.

EFECTUL ELECTROCHIMIC:

• Electroliza este procesul de orientare şi separare a ionilor unui electrolit cu ajutorul curentului electric continuu.

• Prin electroliză se obţine şi cuprul electrotehnic de mare puritate.

• Galvanoplastia constă în depunerea unor straturi metalice subţiri pe obiecte metalice în scop de protecţie sau decorativ (nichelare, cromare, argintare, aurire etc.)

Aplicatii ale efectului termic

• SIGURANTA FUZIBILA este folosita pentru protectia instalatiei electrice la scurtcircuit.

RELEELE TERMICE

• Instalatiile de automatizare si cele de actionari industriale sunt prevazute cu relee termice care au rolul de a proteja acele circuite impotriva suprasarcinilor.

• SUDAREA ELECTRICA – prin arc sau prin rezistenta

• CUPTOARELE TERMICE – topirea metalelor, calirea si revenirea pieselor, preincalzirea unor piese

• APARATURA ELECTROCASNICA– Foarte variata.– Identificam ca aparatura electrocasnica:

fierbatoarele electrice, radiatorul, pistolul de lipit, aparatele de prajit, termorezistentele, fierul de calcat, resoul electric etc.

– Cele mai utilizate pentru incalzirea unui spatiu sunt radiatoarele electrice.

Bibliografie