Producerea și utilizarea curentului electric continuu

Producerea și utilizarea curentului electric continuu

Circuitul electric reprizintă ansamblul format din generator electric, fire conductoare de legătură. Întrerupător și consumator.

Circuitul electric are două porțiuni distincte:

• porțiunea din exteriorul circuitului, numită circuit exterior
• porțiunea din interiorul circuitului circuitului, numită circuit interior.

Elementele de circuit pot fi legate în serie sau în paralel.

Curentul electric reprezintă deplasarea ordonată a purtătorilor de sarcină electrică într-un conductor.

Purtătorii de sarcină pot fi:

• electronii într-un metal
• ionii într-un lichid

Sensul conventional al curentului electric reprezintă sensul invers de deplasare al electronilor.

Intensitatea curentului electric ”I”

Definitie: este o mărime fizică fundamentală egală cu raportul dintre sarcina electrică ce traversează secțiunea unui conductor într-un interval de timp și mărimea acelui interval.

I = Q/∆t,

Q = sarcina electric[

Δ t = intervalul de timp

[I]SI = 1 Amper (A)

!Orice sarcină electrică este un multiplu întreg al sercinii elementare.

Instrumentul de masură pentru intensitatea curentului electric este ampermetrul. Un ampermetru ideal are rezistența egală cu 0. Pentru a măsura intensitatea curentului ampermetrul se conectează în serie.

Se consideră un ampermetru cu rezistența RA cu ajutorul căruia se poate măsura un curent cu intensitatea IA. Pentru a măsura un curent I > IA se conectează în serie cu acesta o rezistență adițională numită șunt, care este egală cu:

RS = RA / (n-1), n = I / IA.

Tensiune electrică ”U”

Definiție: este o mărime fizică scalară egală cu raportul dintre lucrul mecanic efectuat pentru deplasarea unei sarcini electrice și mărimea sarcinii respective.

U = L / Q

[U]Si = 1 Volt (V).

Un Volt este egal cu:

Instrumentul de măsură utilizat pentru măsurarea tensiunii electrice este voltmetrul. Voltmetrul ideal are reziststența egală cu infint. Pentru a măsura tensiunea voltmetrul se conectează în paralel.

Se consideră un voltmetru cu rezistența RV care poate măsura o tensiune UV. Dacă se dorește măsurarea unei tensiuni U > UV se conectează îm serie cu acesta o rezistență adțională:

RA = RV (n-1), n = U / UV

O sursă de tensiune este caracterizată de:

• tensiunea electromotoare E
• rezistența internă r

! Sursa ideală de tensiune are rezistența internă r = 0 (Ex: bateria).

Relația dintre tensiunea electromotoare E a unie surse, căderea de tensiune pe circuitul exterior U (tensiunea la borne) și căderea de tensiune pe circuitul interior u este:

E = U + u

Legea lui Ohm

Pentru o porțiune de circuit:

I = U / R, U =R∙I, R = U / I

Pentru întregul circuit:

Regimul de funcționare al unei surse:

a) Regimul normal - tensiunea la bornele sursei se poate calcula cu ajutorul relației:

U = I∙R sau

U = E - u

u = I∙r

rezultă U = E-I∙r

b) Regimul de funcționare în gol:

R = ∞

Rezultă din I = U / ∞ => I = 0

    U = E

c) Regimul de funcționare în scurtcircuit:

R = 0

din

rezultă

Rezistența electrică ”R”

Definiție: reprezintă o mărime fizică scalară ce caracterizează elementele de circuit.

Elementul de circuit care se caracterizează numai prin rezistență se numește rezistor.

R=U/I, [R]SI = 1 Ohm (Ω)

! Rezistența unui conductor nu variază în funcție de tensiune si intensitate.

Rezistența unui rezistor in funcție de caracteristicile lui geometrice este egală cu:

,

ρ - rezisitivitatea electrică, l - lungimea conductorului, s - aria secțiunii transversale

[ρ ]SI = Ω∙m.

Rezisitivitatea este o caracteristică a materialului din care este confecționat conductorul.

Rezisitivitatea variază în funcție de temperatură după legea:

ρ = ρ0(1 + α t)

ρ0 - rezistivitatea la 0 grade Celsius

ρ - rezistivitatea la temperatura t

α - coeficient termic al rezistivității.