Tensiunea electrică

• Curentul electric circulă printr-un conductor atâta timp cât la capetele conductorului este o diferenţă de potenţial electric(adică o tensiune electrică).Această tensiune este produsă de generatoare.

• Cum realizăm un generator care să producă un curent electric constant? Cu o placuţă din zinc

• şi una din cupru,• separate de un material textil(sau carton)• îmbibat în apă acidulată(sau oţet)

obţinem o baterie(Volta) de 1volt • Dacă punem 3 baterii Volta în serie obţinem o baterie de

3volţi, cu care aprindem foarte bine un bec de lanternă

In loc de placuţe din zinc şi cupru putem folosi orice alte 2 metale diferite(de exemplu fier şi nichel,ca la bateriile comerciale Matsushita, sau nichel-cadmiu,ca la Sony)

Bateriile transformă energia chimică în energie electrică, şi astfel produc o Tensiune electromotoare(E),cu formula:

- Bateriile obişnuite produc 1,5 volţiBateria(acumulatorul) de maşină are 12 volţi

Unitatea de măsură a tensiunii electrice este : Volt, cu multiplul KV=1000V

q

L

ElectricaSarcina

iElectricereaSarcinintruSeparaefectuatPeMecanicLucrulE

• Conectând un consumator la o baterie,aceasta nu va furniza circuitului exterior(consumatorului si firelor de legătură) toată tensiunea sa electromotoare(E), ci doar o parte(cam 90-99% de

obicei) numită tensiunea la bornele bateriei(U).Cealaltă parte, foarte mică însă, este căderea de tensiune pe baterie(u)

• tensiunea electromotoare : E=U+u

Priza furnizează tensiunea 220V,curent alternativ

Orice aparat electric are o tensiune electrică nominală, la care funcţionează bine. Becurile de la lustră şi aparatele electrice alimentate de la priză au tensiunea nominală

220V

• Dacă tensiunea generatorului e mult mai mare decât tensiunea nominală a unui aparat electric , aparatul se arde!(este supratensionat)

• Dacă tensiunea generatorului e mult mai mică decât tensiunea nominală a becului , becul luminează foarte slab (becul e subtensionat)

Baterie de 1,5V

Becului, de 3V, i se aplică doar 1,5V

Schema electrică este:

+

motor

- Becul de lanternă are tensiunea nominală 3 volţi

Un motor de 3V(de CD- Player) NU trebuie conectat la o baterie de 9V: se ARDE siguranţa

Gruparea consumatorilor în serie• Conectând 3 becuri în serie

observăm că ele luminează mai slab decât dacă la aceiaşi baterie conectăm un singur bec.(Compară imaginile !)

3Becuri conectate în serie la o baterie de 9V Fiecărui bec i se aplică tensiunea de 3V (=9:3 Volti)

Concluzie: In circuitul serie, tensiunea sursei se împarte la numărul de consumatori

Dezavantajele circuitului serie:-1-Becurile nu se pot arinde separat(doar toate odată) –2- Dacă se arde un singur bec din circuit, se sting toate

Circuitul serie e util dacă trebuie să conectăm mai multi consumatori cu tensiune nominală mică la o sursă de tensiune electromotoare mai mare

Gruparea consumatorilor în paralel

• Concluzie: In circuitul paralel, tensiunea sursei NU se împarte la numărul de consumatori.Tuturor consumatorilor conectaţi în paralel cu sursa li se aplică tensiune egală cu tensiunea de la bornele sursei !

• Conectând becurile în paralel observăm că ele luminează la fel ca atunci când conectăm un singur bec la aceiaşi baterie.(Compară imaginile !)

Avantajele circuitului paralel: - 1-Fiecare bec poate fi stins(sau aprins) separat (independent de celelalte), cu întrerupatorul de pe ramura sa

-2-Dacă se arde un bec, celelalte funcţionează

3Becuri legate în paralel la o baterie de 9V. Fiecărui bec i se aplică tensiunea de 9V

Tensiunea electrică se măsoară cu voltmetrul

montat în paralel !

Atenţie !!: 1.Conectaţi borna + a bateriei la borna pozitivă(roşie,de obicei) a voltmetrulului.

2. Conectaţi borna minus a bateriei la una din cele 3borne”calibru” ale voltmetrulului, aleasă asfel încât să nu măsuraţi o intensitate mai mare decât calibrul. Altfel, se va ARDE

Borne calibru

• Pentru a măsura tensiunea aplicată becului(de 3V)din imagine,alegem calibrul 6V. Aceasta înseamnă că la capătul scalei, unde scrie12V, aparatul măsoară 6V !! Observăm că voltmetrul indică diviziunea 6 şi aceasta înseamnă că tensiunea este 3V calculată cu formula:

VA

312

66

lScaleiDeLaCapatuDiviziunea

CalibrulIndicataDiviziuneatensiunea

+

+

Tensiunea electrică se poate măsura şi cu multimetrul, utilizat la fel ca voltmetrul cu singura diferenţă că indică direct valoarea tensiunii(indiferent de calibrul folosit), şi

deci doar citim, şi nu mai calculăm tensiunea

• Probleme rezolvate:1. I. Bateria având 9V, ce tensiuni sunt aplicate becurilor

1,2,3 din imagine II.Becurile având tensiunea nominală 3V, sunt adaptate cu generatorul,sau sunt supratensionate,sau subtensionate?

1 2

3

A B

C D

E F

1. Cum putem conecta la o singură baterie de 9V: trei becuri de 3V, 2 becuri de 4,5V şi un bec de 9V astfel încât toate să se aprindă perfect?

Rezolvare:Becul3 montat paralel cu bateria are la borne: 9V. Becurile1 şi 2 fiind montate pe ramura EF paralelă cu ramura AB a bateriei, primesc împreună 9V, deci fiecare primeşte 4,5V. II. Becurile,de3V ar fi fost adaptate cu generatorul dacă li s-ar fi aplicat chiar 3V, deci sunt supratensionate şi se pot arde

Rezolvare:3becuri de 3V se montează pe ramura MN, 2becuri de 4,5 pe ramura PQ, iar becul de 9V se montează singur pe ramura RS M

N

P

Q

R

S

Scurtcircuitul* Scurtcircuitul se produce când curentul electric

trece prin puncte ale circuitului care trebuiau izolate,sau trece doar prin baterie(sursă) şi fire conductoare fără să treacă prin consumatoare

* Daca sursa este în scurtcircuit, se va distruge.* Dacă circuitul este prevăzut cu siguranţă, se va

arde doar siguranţa

Siguranţa arsă

A

BCablul AB produce scurtcircuit

ACablul EF produce scurtcircuit

+

A

B

scurtcircuit

Cablul AB produce scurtcircuit

Schema electrică:

Cablul CD scurtcircuitează becul 2, şi acesta nu luminează. Curentul electric trece prin cablul CD

Siguranţa

Exerciţii- scrieţi răspunsurile pe caiet

1. I. Bateria având 4,5V, ce tensiuni sunt aplicate becurilor 1,2,3,4 din imagine (montajul se numeşte mixt)

II.Becurile având tensiunea nominală 3V, sunt adaptate cu generatorul,sau sunt supratensionate,sau subtensionate?III. Reprezentaţi schema electrică a circuitului şi completaţi-o cu simbolul unui întrerupător care să stingă becurile 1,2,3, dar să rămână aprins becul 4

2. I. Cum putem conecta la un singur generator de 6V: trei becuri de 2V, 2 becuri de 3V şi un bec de 6V astfel încât toate să se aprindă perfect? II.Reprezentaţi schema electrică a circuitului şi completaţi-o cu simbolurile unor becuri de 1,5V astfel încât toate să se aprindă perfect ! Câte astfel de becuri s-ar putea monta?

• 3. Dacă cu o baterie de maşină(de 12V) dorim să aprindem cât mai multe becuri de 3V, şi 4V(astfel încât să nu fie subtensionate dar nici să nu se ardă!), câte becuri de 3V s-ar putea monta, şi câte de 4V ? Reprezentaţi schema electrică a circuitului cu toate becurile de 3V şi 4V

4.Dacă într-un pahar de sifon punem două linguriţe din metale diferite(una din oţel, alta din aluminiu,de exemplu) se produce tensiune electrică? Cum,şi cu ce aparat ai putea verifica(măsura)

• 5.Bateriile transformă : A) energie electrică în energia chimică, B) energie mecanică în energie electrică , C)energia chimică în energie electrică, D) energie mecanică în energia chimică

• 6. Volt-ul este unitatea internaţională de măsură a : A) energiei bateriilor, B) intensităţii, C) tensiunii, D)puterii bateriilor

Exerciţii- scrieţi răspunsurile pe caiet

• 7. Cum crezi că sunt conectate becurile instalaţiei de iluminat din clasă (sau din laboratorul de fizică)? In serie

sau paralel? Explică de ce! • 8. Cum trebuie conectate două consumatoare în circuit astfel încât

să primească tensiuni egale?:A) In serie, B) în paralel? , C) amândouă lângă generator

10.Reprezentaţi schema electrică a circuitului lustrei cu 3 becuri şi întrerupător dublu, astfel încât să putem aprinde separat unul din becuri, iar pe celelalte două împreună!

Exerciţii- scrieţi răspunsurile pe caiet

Problemă rezolvată: 9. Becurile de la lustră funcţionează la tensiunea nominală 220V ,curent alternativ.Cum crezi că sunt conectate becurile lustrei? In serie sau paralel? Reprezentaţi schema electrică a circuitului lustrei cu 2 becuri şi întrerupător dublu, astfel încât să putem aprinde(sau stinge) fiecare bec separat!Rezolvare:Dacă cele 2becuri ar fi conectate în

serie,ar împărţi între ele tensiunea 220V de la reţea, şi ar primi fiecare doar 110V,deci ar lumina foarte slab; în plus la arderea unui bec ,s-ar stinge şi celălalt.Becurile de lustră sunt conectate în paralel. * Schema electrică este:

220V c.a.

Exerciţii- scrieţi răspunsurile pe caiet

13. Reprezentaţi schema electrică a unor circuite cu baterie de 12V şi: I. 2 becuri de 12V. Cum trebuiesc conectate: în paralel sau în serie?II. 2 becuri de 6V. Cum trebuiesc conectate: în paralel sau în serie?III. 6 becuri de 4V. Cum trebuiesc conectate în paralel,în serie,sau în

montaj mixt?

11. I. Precizaţi avantajele circuitului paralel faţă de circuitul serie.II. Ştiind că circuitul serie are mai multe dezavantaje faţă de circuitul parelel, de ce se mai utilizează şi circuite serie? Daţi exemple de circuite serie utile

12.Reprezentaţi schema electrică a circuitului lustrei cu ventilator(şi un bec) şi întrerupător dublu, astfel încât să putem aprinde separat becul, sau ventilatorul,ambele având tensiunea nominală 220V, şi alimentate de la reţeaua de 220V

10. A) Reprezentaţi schema electrică a circuitului, şi apoi completaţi schema cu simbolul unui voltmetru care să măsoare intensitatea curentului prin becul 1

• B)Ce tensiune e aplicată becului 1 ?• C)Ce tensiune e la bornele becului

2 ?• D)Ce tensiune e aplicată becului 6?• E) Completaţi schema electrică cu

simbolul unui voltmetru care să măsoare tensiunea la bornele becului1 . Ce tensiune va indica acest voltmetru ?

1

2 3

4 5 6

Baterie de 9volti

Exerciţii

Această lecţie face parte dintr-un set de lecţii pentru gimnaziu şi liceu destinat îmbunătăţirii predării fizicii cu ajutorul calculatorului. Lectiile informatizate pot conţine simulări ale proceselor fizice, experimente

virtuale,animaţii , şi sunt concepute şi pentru a fi mai atractive pentru elevi.

Orice sugestie, observaţie, sau întrebare despre această lecţie puteţi trimite pe adresa autorului :

laurentziu_roshu@yahoo.com Prin observaţiile dvs. puteţi contribui la perfecţionarea

acestui set de lecţii .Vă mulţumesc

Pentru a vedea pagina anterioara, faceţi click pe săgeată

Pentru a vedea pagina anterioara, faceţi click pe săgeată