Curentul electric

1. Curentul electric Elev:Dumitru Alina Clasa:a X-a F

2. Curentul electric Curentul electric reprezinta deplasarea dirijata a sarcinilor electrice. Sarcinile electrice în mişcare pot fi purtate de electroni,ioni sau o combinaţie a acestora. Stabilirea curentului electric este determinată de existenţa unei tensiuni între cele două puncte (între care se deplasează sarcinile). De asemenea, curentul electric se mai poate stabili dacă un circuit închis este influenţat de o tensiune electromotoare. Exista doua marimi fizice care caracterizeaza curentul electric: • Intensitatea curentului electric • Densitatea de curent

3. Intensitatea curentului electric, numită şi intensitate electrică sau simplu curentul 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 esteamperul (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. • Conform legilor lui Kirchoffîn fiecare nod al unui circuit electric, suma intensităţilor curenţilor care intră în acel nod (considerate pozitive dacă curentul intră în nod şi negative dacă curentul iese din nod) este zero. • Dacă secţiunea conductorului nu poate fi considerată neglijabil de mică şi este necesar să se descrie repartiţia curentului electric pe suprafaţa secţiunii, atunci curgerea curentului electric se caracterizează printr-o altă mărime fizică, densitatea de curent.

4. Densitatea curentului electric (J) este o marime vectorială de stare, ce caracterizează starea electrocinetică.Fluxul vectorului densitate al curentului electric de conductie, printr-o suprafată S, este chiar intensitatea curentului electric de conductie care trece prin acea suprafată. • Densitate de curent electric este un camp vectorial,care asociază fiecărui punct din spaţiu un vector al cărui modul este derivata în raport cu cu unitatea de suprafaţă. În cazul curentului electric ce trece printr-un conductor, densitatea de curent este raportul dintre intensitatea curentului electric care trece prin conductor şi secţiunea transversală a acestuia.

5. Un circuit electric este o reţea care realizează o buclă închisă, realizând astfel o cale de întoarcere pentru curentul electric. O reţea este o conexiune dintre două sau mai multe componente, şi poate fi şi deschisă, nu neapărat un circuit închis. • Reţelele electrice care se compun din surse (de tensiune sau de curent), elemente liniare(rezistori, capacităţii - condensatori, inductori) şi elemente liniar distribuite ( linii de transmisie a energiei) pot fi analizate prin metode algebrice pentru determinarea răspunsului în DC( Curent Continuu), în AC( Curent Alternativ) sau în regim tranzitoriu. • O reţea care conţine, de asemenea şi componente electronice active se numeşte circuit electronic.

6. Tensiunea electromotoarereprezintă marimea fizicascalară egală cu raportul dintre lucrul total efectuat de campul electric pentru a transporta sarcina electrică pe întregul circuit şi mărimea sarcinii electrice. • unde: • U - tensiune electromotoare; • L - lucrul forţei electrice; • q - sarcina electrică.

7. Legea lui Ohm sau legea conducţiei electrice, stabileşte legăturile între intensitatea curentului electric (I) dintr-un circuit,tensiunea electrica(U) aplicată şi rezistenta electrica(R) din circuit. • Legea lui Ohm se poate aplica şi unei porţiuni de circuit. U=R∙I sau

8. Legea lui Ohm se aplică pentru conductori electrici la capetele cărora se aplică tensiuni electrice. Legea lui Ohm spune că într-un circuit intensitatea (I) curentuluielectriceste direct proporţională cu tensiunea (U) aplicată şi invers proporţională cu rezistenţa (R) din circuit. Formula matematică a legii lui Ohm este: U=R∙I sau I este intensitatea curentului, măsurată în amperi (A); U este tensiunea aplicată, măsurată în volţi (V); R este rezistenţa circuitului, măsurată în ohmi (Ω).

9. Cu alte cuvinte, în cazul unui rezistor a cărui rezistenţă este constantă, dacă tensiunea creşte, intensitatea curentului va creşte proportional cu tensiunea şi invers. Un astfel de rezistor care respectă fidel legea lui Ohm se numeşte rezistor ohmic. R=

10. Legile lui Kirchhoff • În tehnica modernă se utilizează circuite electrice mult mai complicate, cu multe ramificaţii, numite reţele electrice, ce au următoarele elemente: • -nodurile reprezintă puncte din reţea în care se întâlnesc cel puţin trei curenţi electrici;-ramurile de reţea sunt porţiuni din reţeaua electrică cuprinse între două noduri succesive;-ochiurile de reţea sunt contururi poligonale închise, formate dintr-o succesiune de rezistori şi surse.

11. Prima lege a lui Kirchhoff este o expresie a conservării sarcinii electrice într-un nod al unei reţele electrice. Este evident că sarcina electrică totală ce pătrunde într-un nod de reţea trebuie să fie egală cu sarcina electrică ce părăseşte acel nod:Q1+Q2=Q3+Q4Mişcarea sarcinilor electrice efectuându-se în acelaşi timp, se poate scrie:I1+I2=I3+I4I1+I2 - I3- I4= 0 • sau • Suma algebrică a intensităţilor curenţilor electrici care se întâlnesc într-un nod de reţea este egală cu zero.

12. A doua lege a lui Kirchhoff se referă la ochiuri de reţea şi afirmă că: • suma algebrică a tensiunilor electromotoare dintr-un ochi de reţea, este egală cu suma algebrică a căderilor de tensiune pe rezistorii din acel ochi de reţea Pentru scrierea ecuaţiei se alege un sens de referinţă şi se consideră pozitive tensiunile care au acelaşi sens cu cel de referinţă, la fel şi pentru intensităţile curenţilor: E1+E2-E3-E4 = R1I1-R2I2-R3I3-R4I3+R5I4

13. Gruparea rezistoarelor • Orice porţiune a unui circuit electric comunică cu restul circuitului printr-un număr oarecare de borne. Cea mai simplă situaţie este cazul în care porţiunea de circuit este un dipol. Dacă dipolul este pasiv (nu conţine generatoare), fiind format numai din rezistoare, atunci el poate fi înlocuit cu un singur rezistor, numit rezistor echivalent, astfel încât restul circuitului să nu "simtă" înlocuirea. • Un rezistor este echivalent unei grupări de rezistoare dacă, la aplicarea aceleiaşi tensiuni la bornele rezistorului echivalent ca şi la bornele grupării, circulă un curent electric cu aceeaşi intensitate.

14. 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. Considerând un grup de trei rezistori conectaţi în seie, la bornele fiecărui rezistur se va regăsi câte o tensiune U1; U2 şi U3 încât se poate scrie:U=U1+U2+U3Pe baza legii lui Ohm pe fiecare rezistor rezultă:U=IR1+IR2+IR3sau U=I(R1+R2+R3)Aplicăm aceeaşi lege la circuitul echivalent:U=IRsRezultă următoarea relaţie: Rs=R1+R2+R3 În cazul general, când sunt conectate n rezistoare în serie

15. Gruparea in serie

16. B. Gruparea paralel • Două sau mai multe rezistoare sunt grupate în paralel dacă sunt conectate între aceleaşi două noduri Rezistoarele grupate în paralel au aceeaşi tensiune la borne. Conform legii I a lui KirchhoffI=I1+I2+I3 Pentru circuitul echivalent De unde rezultă:

17. Sau în cazul în care sunt conectaţi în paralel n rezistori Rezistenţa echivalentă Rp este întotdeauna mai mică decât oricare din rezistanţele Rk. Pentru cazul în care sunt conectate doar două rezistoare în paralel este comod de calculat rezistenţa echivalentă folosind relaţia:

18. Energia electrica Energia electrica reprezinta capacitatea de actiune a unui sistem fizico-chimic. Energia electrica prezinta o serie de avantaje in comparatie cu alte forme de energie, si anume: producerea energiei electrice in centrale electrice are loc in conditii economice avantajoase • energia electrica poate fi transmisa la distante mari prin intermediul campului electromagnetic, fie direct prin mediul inconjurator, fie dirijat prin linii electrice; • la locul de consum, energia electrica poate fi transformata in conditii economice in alte forme de energie; energia electrica poate fi divizata si utilizata in parti oricat de mici, dupa necesitati

19. Dezavantajul pe care il prezinta energia electrica in comparatie cu alte forme ale energiei consta in aceea ca nu poate fi inmagazinata. Energia electrica trebuie produsa in momentul cand este ceruta de consumatori.Producerea energiei electrice se realizeaza prin transformarea altor forme de energie: • transformarea energiei chimice a combustibililor in turbine cu aer, gaz, motoare cu ardere interna; • transformarea energiei potentiale sau cinetice a apelor; • transformarea energiei atomice • transformarea altor forme de energie: maree, solara, eoliana;