SUNETUL

SUNETUL. Vibratiile corpurilor materiale se propaga prin aer( in general prin orice alt gaz), si ajungand la ureche produc senzatia auditiva pe care noi o numim sunet.

Trebuie sa mentionam insa ca nu toate oscilatiile receptionate de ureche sunt percepute auditiv. Obiectul acusticii il constituie studiul producerii si propagarii sunetelor, ingloband aici nu numai vibratiile auditive, ci si pe cele care nu produc senzatie auditiva, cum ar fi ultrasunetele. Vibratiile produse intr-un punct al unui mediu elastic se propaga in acel mediu din aproape in aproape sub forma de unde. In aer sau in lichide avem de-a face cu unde longitudinale, astfel, viteza de propagare va fi E/r

Factorii care influenteaza viteza de propagare a sunetelor sunt: temperatura, constanta si caldura specifica a gazelor, umiditatea aerului( viteza e mai mare in aerul umed decat in cel uscat), ionizarea aerului care duce la cresterea vitezei, precum si curentii de aer si intensitatea sunetului.

In cercetarile de acustica, folosim toate felurile de muzica, dar avem adesea interesul sa ne referim cu deosebire la aceasta forma simpla, sau sa ne apropiem cat mai mult de dansa.

Exista numeroase mijloace, cu care putem produce astfel de oscilatii, mai ales in domeniul audibil. Cele mai intrebuintate sunt: diapazoanele, fluierele, si coardele vibrante.

Diapazoanele: sunt formate de obicei dintr-o furca facuta din otel, prelucrata cu multa grija pentru a avea peste tot aceeasi sectiune. Ea se aseaza pe o cutie de rezonanta deschisa la un capat si facuta din lemn de brad, cu fibrele cat mai regulate. Lungimea ei se calculeaza in asa fel incat sa cuprinda un sfert al lungimii de unda. Diapazonul se excita prin lovire, cu un ciocan de lemn sau cauciuc. Uneori i se adapteaza un dispozitiv de intretinere electrica la fel cu acela folosit pentru sonerii. Odata construit diapazonul trebuie etalonat, ca sa-i cunoastem frecventa de oscilatie.

Fluierul: este bine cunoscut, si nu are nevoie de o descriere speciala. Mentionam numai fluierul lui Galton. El produce sunete foarte inalte si ne serveste ca sa masuram limita de percepere a acestor sunete. Frecventa poate fi variata, lungind sau scurtand coloana de aer in niste suruburi micrometrice.

Coardele sau strunele : folosite in instrumentele muzicale, sunt facute de obicei din metal sau din mate de oaie uscate si rasucite. Le putem face sa vibreze prin percutie, lovire(tambal) prin piscare( chitara, harfa, mandolina), sau prin frecare(violina, violoncel, contrabas)

Tuburile sonore : au aplicatii numeroase la instrumente muzicale: orga sau instrumente de suflat, dar teoria lor este destul de complicata. Ele sunt folosite pentru anciile principalelor instrumente, si sunt facute din bucati intregi de lemn de trestie.

Sirenele: ele sunt formate dintr-un disc metalic, care se roteste in fata unui orificiu prin care vine un curent de aer, si are o serie de gauri periferice. Intreruperea si deschiderea periodica a curentului, produce un sunet, al carui frecventa este data de produsul dintre numarul gaurilor si numarul de rotatii pe secunda. Cantecul caracteristic alo turbinelor si motoarelor de turatie provine dintr-un fenomen analog. In laboratoare, sirenele nu mai au decat o insemnatate istorica, de cand tuburile electronice ne permit sa producem orice frecvente fixe sau variabile, in conditii mult mai avantajoase. Domeniul lor se limiteaza acum numai la semnalizarile acustice, in aer sau in apa, fiindca pun in joc energii acustice foarte mari.

2.PERCEPEREA SUNETELOR

Perceperea sunetelor de catre om se realizeaza prin intermediul urechii. Sub actiunea unui sunet de inaltime data, vibreaza anumite fibre, excitant terminatiile corespunzatoare ale nervului auditiv, care, la randul sau transmite excitatia la creier. Se constata ca frecventa sunetelor este cuprinsa aproximativ intre 16 Hz si 20000 Hz. Aceste limite variaza insa de la persoana la persoana , si in general cu varsta, astfel la aceeasi persoana limita superioara scade cu varsta .

Vibratiile de frecventa mai mica de 16 Hz se numesc infrasunete , iar cele mai mari de 20000 Hz se numesc ultrasunete. Se constata de asemenea ca si intensitatea sunetelor audibile este cuprinsa intre anumite limite, si anume aproximativ intre 4 x 10 la puterea minus 16 W/cm patrat si 2 x 10 la puterea minus 2 W/cm patrat. Intensitatea minima care exercita senzatia auditiva se numeste prag de audibilitate. Daca intensitatea sunetelor creste prea mult, in ureche apare o senzatie de durere si de presiune. Intensitatea maxima peste care apare aceasta senzatie, se numeste prag tactil.

In orice mediu de propagare sunetul pierde treptat din intensitate, fiindca frecarile transforma energia mecanica in caldura. Cum frecarea creste cu amplitudinea vitezei de oscilatie, iar aceasta cu frecventa , slabirea va fi mai rapida pentru sunetele inalte. Asa se explica de ce atunci cand ascultam de departe o fanfara, auzim numai basii si toba mare. Unele substante, cum sunt vata, pluta, rumegusul de lemn sau alte tencuieli speciale, atenueaza sunetele foarte repede, si de aceea le folosim ca izolanti. Cele elastice, cum sunt metalele, betonul, piatra sau sticla transmit undele sonore pana la distante mari.

Folosirea lor in constructie are avantaje din punct de vedere ingineresc, dar este dezastruoasa in ceea ce priveste izolatia fonica, de aceea trebuie asociate cu paturi izolante. Lichidele transmit de asemenea sunetele, cu atenuari foarte mici. Transmiterea prin vid este imposibila.

3.REFLEXIA SUNETELOR

Ajungand la suprafata de separare dintre doua medii, unda sonora, ca orice unda elastica, este partial reflectata, o alta parte fiind transmisa in cel de-al doilea mediu. In acest fel intensitatea sunetelor reflectate este de obiceimai mica decat a sunetului incident.

Un fenomen natural foarte cunoscut, consecinta a reflexiei sunetului, este ecoul. Acesta consta in faptul ca producand un sunet de durata scurta in fata unui obstacol, in anumite conditii se aude si sunetul reflectat de obstacol. Pentru ca sunetul reflectat sa fie perceput distinct el trebuie sa ajunga la ureche dupa ce a incetat perceperea sunetului initial.

Senzatia auditiva produsa de sunetul initial persista in ureche cel putin o zecime de secunda, astfel ca sunetul reflectat va fi perceput ca ecou, doar daca ajunge la ureche dupa un interval de cel putin 1/10 secunde fata de primul. Pentru un sunet foarte scurt distanta pana la obstacol trebuie sa fie deci de cel putin 17 m, deoarece sunetul care are viteza in aer de cca 340 m/s va parcurge distanta de 34 m in aproximativ o zecime de secunda. Pentru sunete articulate distanta trebuie sa fie cel putin dubla. Astfel, vorbind in fata unui perete reflectator situat la 34 m distanta, ecoul va repeta ultima silaba, din care cauza se numeste ecou monosilabic. In cazul a doi pereti situati fata in fata se poate obtine fenomenul de ecou multiplu, produs de reflexia succesiva pe fiecare din cei doi pereti reflectatori. Fenomenul de ecou are o serie de aplicatii importante precum masurarea adancimii marilor, descoperirea submarinelor in imersiune sau a unor mari banuri de peste. Adancimea marii se determina, de exemplu, masurand timpul dupa care sunetul produs pe un vas la suprafata marii se reintoarse sub forma de ecou in urma reflexiei pe fundul marii.

In cazul cand distanta la peretele reflectator este mai mica decat distanta minima pentru producerea ecoului, sunetul reflectat va sosi inainte de incetarea senzatiei auditive a sunetului direct, producand o prelungire si o intarire a acestuia. Fenomenul poarta numele de reverberatie. Daca sunetul reflectat este perceput aproape concomitent cu cel direct, fenomenul de reverbatie devine foarte util deoarece produce o intarire a senzatiei auditive fara a produce si distorsionarea sunetului direct.

Calitatile sunetului; sunetele se deosebesc unele de altele prin:inaltime, timbru si intensitate. Inaltimea este calitatea sunetului, de a fi mai inalt decat altul, cu un numar mai mare de vibratii pe secunda. Prin definitie, intensitatea unui sunet reprezinta energia care strabate intr-o secunda prin unitatea de suprafata perpendiculara pe directia de propagare. Sunetele cu vibratii sinusoidale simple sunt foarte rar intalnite in viata curenta.

In general, vibratiile corpurilor sunt mai complexe si de aici rezulta calitatea pe care o numim timbru.

4.ULTRASUNETELE

Sunetele audibile nu depasesc decat foarte rar frecventa 20000 Hz. Dincolo de aceasta limita, avem aceste ultrasunete.

Le putem produce prin diferite mijloace: sirene speciale, vibratia barelor metalice sau a coloanelor de aer destul de scurte, anumite dispozitive electromagnetice etc., iar metoda cea mai potrivita este sa folosim vibratia lamelor de cuartz, taiate intr-un fel anumit, din cristalul natural.

In campuri electrice aceste lame se contracta sau se dilata, dupa sensul liniilor de forta, iar intr-un camp care variaza periodic in timp, cu aceeasi frecventa ca vibratia proprie a cuartzului, putem aduce lama in rezonanta si atinge astfel intensitati sonore, pana la ordinul kilowatilor pe decimetrupatrat.

In aer, mai ales la frecvente inalte, ultrasunetele se sting repede, dar prin lichide sau prin solide propagarea se face in conditii destul de bune.

Se produc atunci condensari si dilatari, cu variatii foarte mari de presiune, iar acceleratiile impuse paturilor strabatute pot sa intreaca de sute de mii de ori pe a gravitatiei.

Rezulta astfel agitatii locale foarte intense, care dau nastere la fenomene speciale, cu aplicatii practice deosebit de importanta.

Sub actiunea ultrasunetelor se poate mari viteza unor reactii chimice care, in conditii normale, sedesfasoara mult mai incet.

Undele ultrasonore, cu lungime de cativa mm, se reflecta foarte bine poe obstacole, fiindca fenomenele de difractie devin practic neglijabile, chiar la suprafetele neregulate. De aceea le folosim la sondajele submarine, ca sa masuram adincimea apei. Se trimite un fascicul de ultrasunete, cu durata scurta, si se inregistreaza momentul plecarii si iesrii lor, dupa reflexie.

Creatorul acestei metode de sondaj ultrasonor este fizicianul Paul Langevin. Ea a fost aplicata pentru prima oara, in razboiul mondial din 1914-1918, la cautarea si urmarirea submarinelor.

Mai mentionam ca liliecii au laringele adaptat ca sa emita sunete de de frecvente superaudibile pentru om, care au fost masurate si sunt a ordinul 40000 Hz. Aceste ultrasunete se reflecta pe obstacole si permit animalului sa se orienteze la intuneric.

Forta-marime vectoriala

Forţa (F) este marimea vectoriala care masoara taria, intensitatea unei interactiuni. Actiunea unui corp asupra altui corp actiune reciproca se numeste interactiune.

Forta se noteaza: <F>SI = N

Interacţiunea înseamnă întâlnirea a doua mişcări (a doua particule sau a doua sisteme de particule) care se deosebesc între ele ca direcţie, intensitate şi mai ales ca sens. Esenţa filozofică a forţei este deosebirea de mişcare.

Forţa ca toate mărimile fizice este o măsură a mişcării. Forţa apare şi acţionează la nivelul particulelor elementare.

Forta se masoara cu dinamometrul construit pe baza efectului de deformare elastica a unui resort.

Orice forţa este dată de produsul presiunii cu aria suprafeţei pe care se exercită acea presiune.

Unele forțe sunt consecințe ale forțelor fundamentale, dar au nevoie de modele idealizate pentru a fi

înțelese în profunzime și folosite în aplicații.Forța normală

FN reprezintăforţa normalăexercitată asupra obiectelor.

Forța normală este forța de respingere între atomii aflați în contact strâns. Când norii de electroni ai

atomilor aflați în apropiere se suprapun, respingerea Pauli (cauzată de natura

de fermioni a electronilor) are ca rezultat forța ce acționează normal la suprafața de contact între

două obiecte.[43] Forța normală, de exemplu, este responsabilă pentru integritatea structurală a

meselor și clădirilor, și este forța ce răspunde atunci când o forță exterioară apasă un obiect solid. Un

exemplu de forță normală în acțiune este la impactul unui obiect pe o suprafață fixă.[6]

FrecareaForță de frecare.

Frecarea este o forță ce se opune mișcării. Forța de frecare este legată direct de forța normală ce

acționează pentru a păstra două corpuri solide separate în punctul de contact. Există două clasificări

largi ale forțelor de frecare: frecarea statică și frecarea cinetică.

Forța de frecare statică ( ) se opune forțelor aplicate asupra unui corp pe o direcție paralelă cu o

suprafață de contact, și le echilibrează pe acestea, până la o limită specificată de coeficientul de

frecare statică ( ) înmulțit cu forța normală ( ). Cu alte cuvinte, modulul forței de frecare statică

satisface inegalitatea:

.

Forța de frecare cinetică ( ) este independentă de forțele aplicate și de mișcarea obiectului.

Astfel, modulul acestei forțe este:

,

unde   este coeficientul de frecare cinetică. Pentru majoritatea suprafețelor, coeficientul

de frecare cinetică este mai mic decât cel de frecare statică.[6]

Mecanica continuumului

Când rezistenţa aerului ( ) devine egală în modul cu forţa gravitaţiei ce acţionează asupra unui obiect în

cădere ( ), acesta ajunge într-o stare de echilibru dinamic la oviteză terminală.

Legile lui Newton și mecanica clasică în general au fost dezvoltate la început pentru a descrie modul

în care forțele afectează particule punctiforme idealizate, și nu obiecte tridimensionale. Dar, în

realitate, materia are o structură extinsă și forțele ce acționează într-o parte a unui obiect ar putea

afecta alte părți ale obiectului. Pentru situațiile în care structura ce ține atomii unui corp împreună

poate curge, se poate contracta, extinde sau schimba forma, teoriile mecanicii continuumului descriu

modul în care forțele afectează materialul. De exemplu, în fluide, diferențele de presiune au ca efect

forțe pe direcția gradientului presiunii, după cum urmează:

unde   este volumul corpului din fluid și   este funcția scalară ce descrie presiunea în toate

punctele din spațiu. Gradienții și derivatele presiunii au ca efect forța arhimedică în fluidele aflate în

câmpuri gravitaționale, vânturile în atmosferă, și portanța asociată cu aerodinamica și cu zborul.[6]

Un exemplu de astfel de forță asociată cu presiunea dinamică este rezistența fluidelor: o forță ce se

opune mișcării unui corp solid printr-un fluid din cauza viscozității. Pentru așa-numita rezistență

Stokes, forța este aproximativ proporțională cu viteza, dar de sens contrar:

unde:

 este o constantă ce depinde de proprietățile fluidului și de dimensiunile corpului (de obicei,

de aria secțiunii transversale), și

 este viteza corpului.[6]

Formal, forțele din mecanica continuumului sunt complet descrise de un tensor al tensiunilor, în

termeni definiți în general de

unde   este aria secțiunii transversale relevantă pentru volumul pentru care se calculează tensorul.

Acest formalism include termeni de presiune asociați cu forțe ce acționează normal pe aria secțiunii

transversale (diagonala tensorului) ca și termeni legați de forfecare, termeni asociați cu forțe ce

acționează paralel cu secțiunea transversală (elementele din afara diagonalei). Tensorul tensiunilor

explică forțele ce cauzează deformări, atât tensiuni, cât și comprimări.

Forța de tensiune

Forțele de tensiune pot fi modelate folosind fire ideale, fără masă, fără frecări, care nu se rup și nu se

întind. Pot fi combinate cu scripeți ideali, ce permit firelor ideale să schimbe direcția forțelor. Firele

ideale transmit forțele de tensiune instantaneu în perechi acțiune-reacțiune astfel încât dacă două

corpuri sunt legate de un fir ideal, orice forță pe direcția firului exercitată de primul obiect este însoțită

de o forță de-a lungul firului în direcția opusă exercitată de al doilea obiect.[44] Legând același fir de

mai multe ori de același obiect cu ajutorul unei structuri cu scripeți în mișcare, forța de tensiune poate

fi multiplicată. Pentru fiecare fir care acționează asupra unui corp, un alt factor al forței de tensiune

din fir acționează asupra corpului. Totuși, deși astfel de mecanisme permit o creștere a forței, există

o creștere corespunzătoare în lungimea firului ce trebuie dislocată pentru a mișca corpul. Aceste

efecet combinate au ca efect conservarea energiei mecanice, deoarece lucrul mecanic efectuat

asupra corpului este același indiferent de cât complicat este mecanismul.[6][45]

Forța elastică

Fk este forţa care răspunde greutăţii corpului prins de resort.

O forță elastică acționează în direcția aducerii unui resort la lungimea sa inițială. Un resort ideal este

considerat fără masă, fără frecări, nu se rupe, și se poate întinde oricât de mult. Aceste resorturi

exercită forțe ce se opun contractării și întinderii resortului, proporțional cu distanța pe care este

deplasat față de poziția de echilibru.[46] Această relație linară a fost descrisă de Robert Hooke în

1676, după care afost denumită legea lui Hooke. Dacă   este deplasarea resortului, forța

exercitată de un resort ideal este:

unde   este constanta resortului. Semnul minus explică tendința forței elastice de a acționa în

opoziție față de forța aplicată.[6]

Forța centripetă

Pentru un corp accelerat în mișcare circulară, forța neechilibrată ce acționează asupra unui corp

este:[47]

unde   este masa corpului,   este viteza lui și   este distanța față de centrul traiectoriei circulare și   este vectorul unitate îndreptat în direcție radială spre exterior. Aceasta înseamnă că forța

centripetă neechilibrată simțită de orice corp este întotdeauna îndreptată spre centrul de curbură al

traiectoriei. Asemenea forțe acționează perpendicular pe vectorul viteză asociat cu mișcarea unui

corp, și deci nu modifică modulul vitezei obiectului, ci doar direcția acesteia. Forța neechilibrată ce

accelerează un corp poate fi rezolvată într-o componentă perpendiculară pe traiectorie și una

tangentă la traiectorie. Astfel se obține forța tangențială ce accelerează obiectul fie mărindu-i viteza,

fie micșorându-i-o, și forța radială (centripeă), care îi modifică direcția.[6]

Pseudoforțe

Există forțe care depind de sistemul de referință, adică apar din cauza adoptării unor sisteme de

referință neinerțiale. Asemenea forțe sunt forța centrifugă și forța Coriolis.[48]Aceste forțe sunt

considerate fictive, deoarece nu există în sisteme de referință neaccelerate.[6]

În teoria relativității generale, gravitația devine și ea o pseudoforță ce apare în situații în care spațiu-

timpul deviază de la o geometrie liniară. Ca extensie, teoria Kaluza-Klein și teoria corzilor asociază

electromagnetismul și alte forțe fundamentale respectiv curburii diferitelor dimensiuni, ceea ce ar

implica în cele din urmă că toate forțele sunt pseudoforțe.

Fenomene termice

1) Difuzia Fenomenul de patrundere a moleculelor unui corp prinre moleculele altui corp, fara interventia unei forte exterioare se numeste difuzie.

2) Calorimetrie

2.1 TemperaturaProprietatii unui corp de a avea o anumita stare de incalzire i se asociaza marimea fizica scalara numita temperatura. Temperatura este o marime fizica de stare.

Unitati de masura : - Kelvin(K)

- Celsius(©C) T(K)=t(©C)+273,15

- Fahrenheit(©F)

Instrumente de masura pentru temperatura: termometrul.

2.2 Caldura.Trecerea unui corp dintr-o stare de incalzire in alta stare de incalzire, in urma contactului termic cu un alt corp este caracterizata de marimea fizica numita caldura(Q).

Unitate de masura : joule(J)

2.3 Conductoare si izolatoareUn corp care interactioneaza foarte incet cu mediul exterior se numeste isolator termic.

2.4 CalorimetrulUn invelis (perete) care nu permite corpurilor din interior sa interactioneze termic cu

exteriorul, este un izolator perfect. In realitate nu exista un izolator perfect. O foarte buna izolare termica se poate realize cu ajutorul calorimetrului.

Daca in calorimetru se introduc doua corpuri cu temperaturi diferite, in procesul de realizare a echilibrului termic, caldura cedata(Qced)de corpul cu temperatura mai mare este egala cu caldura absorbita(Qabs)de corpul cu temperatura mai mica.

Ecuatia calorimetrica Qced=Qabs

Calorimetria este capitolul fizicii care se ocupa cu studiul caldurii primite sau cedate de un corp.

2.4.1 Coeficienti caloriciCoeficientii calorici sunt marimi fizice care stabilesc legatura dintre caldura

primita(cedata) de un corp si variatia temperaturii lui.

2.4.2 Caldura specifica Caldura specifica (c) este marimea fizica numeric egala cu caldura necesara pentru a varia temperatura unitatii de masa dintr-un corp cu un grad.

2.4.3 Capacitatea caloricaCapacitatea calorica (C) este marimea fizica numeric egala cu caldura necesara pentru a varia temperatura unui corp cu un grad.

3) CombustibiliCombustibilii sunt substante prin arderea carora se degaja caldura.

Clasificarea combustibililor

a) Dupa starea de agregare: b) Dupa modul de obtinere

- solizi - naturali

Combustibili - lichizi Combustibili

- gazosi - artificiali

3.1 Puterea caloricaCaldura degajata prin arderea unui combustibil este direct proportionala cu masa

combustibilului ars Q = m

Caldura degajata prin arderea unui combustibil depinde de natura combustibilului.

Relatia intre caldura degajata prin arderea unui combustibil si masa combustibilului este: Q = m q(unde q este o constanta ce depinde de natura combustibilului, numita putere calorica.

Puterea calorica(q) este marimea fizica numeric egala cu caldura degajata prin arderea unitatii de masa dintr-un combustibil.

4) Motoare termiceUn sistem fizic care exercita forte ce efectueaza lucru mecanic atunci cand primeste caldura se numeste motor termic.

Caldura necesara functionarii unui motor termic se obtine prin arderea combustibilului.

4.1 Clasificarea motoarelor termice dupa locul in care se produce arderea:1) Motoare cu ardere externa(locomotiva cu abur,turbina cu abur etc)

2) Motoare cu ardere interna(motorul cu aprindere prin scanteie,motorul Diesel, motorul cu reactie etc.)

3) Motoare cu aprindere prin scanteie

-Foloseste drept combustibil un amestec de vapori de benzina si aer(amestec carburant) a carui ardere are loc in interiorul unui cilindreu cu piston.Motorul functioneaza in 4 timpi:

1. Admisia – Supapa A(de admisie) este deschisa. Pistonul coboara si amestecul carburant intra in cilindru.

2. Compresia – Supapele A su E(de evacuare) sunt inchise. Pistonul urca si amestecul carburant este comprimat(p=106 Pa)

3. Aprinderea si detenta – Supapele A si E sunt inchise. Bujia produce scanteia si amestecul carburant arde, producand coborarea pistonului. Acestea este timpul motor in care se produce lucru mecanic.

4. Evacuarea – Supapa E este deschisa. Pistonul urca si gazele arse sunt evacuate prin teava de esapament.

4.2 Randamentul motorului termicRandamentul unui motor termic( )este marimea fizica numeric egala cu raportul

intre lucrul mecanic efectuat(L) si caldura(Q)rezultata prin arderea combustibilului.

Curentul electric

Ce este curentul electric?O intrebare esentiala si fundamentala.In cartile de fizica, curentul electric este definit ca fiind miscarea ordonata

a purtatorilor de sarcina .Ce sunt purtatorii de sarcina?Pentru inceput sa aruncam o scurta privire asupra materiei .Conform Dictionarului Explicativ al Limbii Romane materia este - "Substanta

din care sunt facute diverse obiecte; obiect, corp, element considerat din punctul de vedere al compozitiei sale."

Adica tot ce ne inconjoara, ce putem atinge.Deci un obiect oarecare, este format din materie, substanta. Orice obiect fizic

este compus la randul sau din componente mai mici, numite atomi .Atomul este cea mai mica particula dintr-o substanta care prin procedee chimice

obisnuite nu poate fi fragmentata in alte particule mai simple. Deci atomul sta la baza materiei. Orice obiect fizic pe care il vedem si atingem reprezinta materie, care la randul sau este compusa din atomi.

Structura atomului - atomul este format dintr-un nucleu de protoni si neutroni in jurul caruia graviteaza pe orbite electronii, formand astfel invelisul electronic.

Nucleul - contine sarcini electrice incarcate pozitiv, numite protoni, si sarcini electriceneutre, numite neutroni .

Invelisul electronic - este format din sarcini electrice incarcate negativ, numite electroni.

Structura unui atom

Ce este sarcina electrica?Thales din Milet ( n. cca. 635 i. Hr. d. cca. 543 î.Hr.) - un filozof grec a observat�

prin experimentele sale proprietatea chihlimbarului de a atrage corpuri usoare atunci cand este frecat de lana. Acest fenomen se numeste electrizare . Adica chihlimbarul este electrizat , sau are osarcina electrica, sau ca este incarcat electric.

Prin acest procedeu, corpurile electrizate incep sa interactioneze intre ele exercitand forte de atragere sau respingere, numite forte de interactiune electrica . Pentru a exprima fenomenul de electrizare a fost introdusa marimea fizica numita, sarcina electrica.

Deci pentru a exprima proprietatea de atragere sau respingere a corpurilor electrizate a fost introdus termenul de sarcina electrica, mergand mai departe si observand faptul ca exista doua feluri de forte, de atractie, respectiv de respingere s-a ajuns la concluzia ca exista doua tipuri de sarcina electrica: sarcina electrica negativa si sarcina electrica pozitiva .

Revenim la structura atomului si spunem ca, electronul este incarcat negativ iar protonul este incarcat pozitiv, iar neutronul, dupa cum ii spune si numele, este neutru din punct de vedere electric.

Sarcina negativa a electronului este egala ca marime cu sarcina pozitiva a protonului su nu s-au observat niciodata sarcini mai mici decat acestea. Sarcina protonului sau a electronului este cea mai mica unitate naturala de sarcina.

Deci asta este compozitia materiei, este formata din atomi care la randul lor au in structura lor protoni si neutroni in nucleu, si electroni pe invelisul electronic.

Un aspect important al atomului il prezinta orbitarea electronilor in jurul nucleului, si proprietatea electronilor de a fi mobili spre deosebire de protoni si neutroni, ce raman fixati in nucleu. Electronii au importanta proprietate ca in anumite situatii sa se poata deplasa de la un atom la celalalt, deci sunt mobili, liberi si in anumite conditii pot migra in interiorul materiei.

Deci,Miscarea ordonata a purtatorilor de sarcina (negativi - adica electronii, pentru ca

doar ei sunt mobili) reprezinta curentul electric.Un alt lucru interesant si important il reprezinta sensul curentului electric :

Sensul curentului electric

Daca spre exemplu intre doua armaturi incarcate cu sarcini electrice diferite, ca in figura de mai sus, se conecteaza un material conductor de sarcina electrica, electronii din structura moleculara din interiorul materialului conducator incep sa fie respinsi de armatura negativa si atrasi de catre armatura pozitiva, astfel avand loc o migrare a electronilor de la minus la plus, luand nastere un curent electric de-a lungul conductorului. Acesta este sensul real al curentului electric.

Deoarece la inceput se-a presupus ca sensul curentului electric este de la un potential pozitiv la unul negativ, si a fost folsita foarte mult in teorie aceasta presupunere, aceasta presupunere falsa a ramas folosita in teorie cu numele de sens conventional al curentului electric, si in majoritatea cazurilor, in cartile de teorie este folosit sensul conventional al curentului electric.

Dar sensul real al curentului electric este dat de miscarea ordonata a purtatorilor de sarcina negativi, adica a electronilor, de la un potential negativ, la un potential pozitiv, mai pe romaneste de la minus la plus.

Deci ne-am format o idee simpla, dar fundamentala si reala asupra existentei curentului electric, nu putem stapani niciun lucru daca nu-i cunoastem originile. O sa vedem in continuare functionalitatea si alte lucruri interesante despre curentul electric.

Curent continuu, curent alternativ

Forma grafică a curentului electric continuu

Forma grafică a curentului electric alternativ

Forma grafică a curentului electric pulsatoriu

Dacă mișcarea sarcinilor electrice se face numai într-un singur sens, este vorba de un curent

continuu (generat de exemplu de bateria galvanică sau de dinam). Dacă sensul de deplasare

alternează în timp, curentul se numeștealternativ (alternatorul este un dispozitiv care generează un

asemenea curent). Curentul alternativ folosit în industrie este de obicei (cvasi) sinusoidal, adică

intensitatea lui variază ca o funcție sinusoidală (în timp).

În cazul redresării curentului alternativ se obține un curent continuu de intensitate variabilă, numit și pulsatoriu (sauondulat). Redresarea se poate face cu ajutorul tuburilor electronice (diode sau duble

diode) sau semiconductoarelor(diode, punți redresoare).

Transformarea inversă, pentru a obține curent alternativ din curent continuu, se face cu ajutorul unor

dispozitive electronice (invertoare) și este utilă, de exemplu, la alimentarea de la elemente galvanice

sau acumulatoare a unor consumatori ce au nevoie de curent alternativ (lămpi electrice pentru avarii,

alimentarea unor aparate electrice de curent alternativ care funcționează cu curent de la acumulatorul

de automobil). De asemenea din curent alternativ se poate obține curent continuu și cu ajutorul

grupurilor comutatrice (un motor electric de curent alternativ rotește un dinam, pentru a produce

curent continuu care să alimenteze de exemplu un aparat de sudură electrică).