1

Curs pentru electricieni GPF MASTER SA 2011

5.2.2 NOTIUNI GENERALE DE ELECTROTEHNICA

5.2.2.1 -Legile principale ale Electicitatii

Legea lui OHM; Unitati de masura

Numim Curent electric trecerea unui flux de electroni printr-un circuit. Pentru a exista curent trebuie sa existe o diferenta de potential. Adica o acumulare de electroni (sarcini negative) la un capat ; si o lipsa de electroni la celalalt capat (sarcini pozitive). Diferenta de potential este asigurata de sursa de energie din circuit. Atunci cind se inchide circuitul electronii tind sa-si reia locul uniformizind sarcina electrica . Intrucit cei ce se deplaseaza sint electronii ; curentul v-a avea sensul real de la - spre +. Dupa cum se observa aceasta difera fata de sensul conventional si anume de la + spre -. Daca facem analogia intre legile curentului electric si curgerea apei, putem spune ca pentru ca apa sa curga trebuie sa existe o diferenta de nivel intre o acumulare de apa si o cale pe unde ea sa curga. Diferenta de nivel este similara tensiunii electrice .Debitul de apa este similar curentului electric. Cu cit diferenta de inaltime este mai mare cu atit curentul de apa v-a fi mai mare.

Daca ne concentram acum la mediul prin care curge apa, vom observa ca daca aceeasi cantitate de apa si de la aceeasi inaltime se scurge printr-o teava subtire, v-a curge mai greu decit printr-o teava groasa unde intimpina o rezistenta la curgere mai mica.

Similar si circuitul electric are o rezistenta iar atunci cind rezistenta circuitului este mica, vom avea un curent mai mare decit atunci cind electronii intimpina o rezistenta mare in circuit.

Definim astfel legea lui OHM ce sta la baza electricitatii si anume:

- Diferenta de potential notata cu U se mai numeste si tensiune si se masoara in Volti [ V ]

- Curentul electric se noteaza cu I si se masoara in Amperi [A]

Rezistenta circuitului se noteaza cu R si se masoara in OHM (se citeste OM) si se noteaza cu litera greceasca .

Schema unui circuit simplu este prezentata mai jos:

Distingem in acest circuit cele doua sensuri de curgere ale energiei electricesi anume: Sensul Conventional de la + la (initial s-a considerat ca nu poate circula de la (lipsa) la +(plus)); si sensul real de la la +. Intrucit electonii se deplaseaza intre molecule; de fapt migratia reala este de la la +.

* Se prezinta filmul L ohm.mpg

Fig. 1

ATENTIE: Pentru a masura tensiunea (intr-un circuit de curent continuu) cu un aparat de masura acesta trebuie comutat pe indicativul : U= sau V= sau DCV corespunzator tensiunilor continui si trebuie avut grija ca domeniul sa fie acoperitor.

Pentru a masura curentul dintr-un circuit (de regula) TREBUIE OPRIT CIRCUITUL; SECTIONAT ; INTRODUS AMPERMETRUL SERIE; SI APOI RECONECTAT CIRCUITUL!!!

Mai trebuie mentionat si faptul ca daca se foloseste un multimetru ca ampermetru acesta trebuie comutat pe I= sau A= sau DCA (intr-un circuit de curent continuu) iar domeniul sa fie acoperitor.

Atentie si la borne ,nu numai la comutator !!!!!!

REGULA ESTE CA SE POATE GRESI O SINGURA DATA CU UN APARAT DE MASURA!!!

Orice exceptie intareste regula !!

Vom vedea mai tarziu ca se poate masura curentul fara intrerupere si sectionare cu un aparat special tip cleste care masoara curentul pe baza campului magnetic creat de conductor in jurul sau.

Metoda este foarte buna dar are si dezavantaje , nu numai avantaje.Precizia este mai slaba fiind influentat de campurile magnetice din jur (inclusiv cel terestru).

Ca sa masuram un curent INTOTDEAUNA TREBUIE SA EXISTE UN CONSUMATOR!!!

Prin care sa treaca acel curent.

Nu se poate masura curentul unei surse; Ar insemna sa masuram curentul de scurtcircuit al unei surse ceea ce de regula ESTE DISTRUCTIV PENTRU SURSA SI PENTRU APARATUL DE MASURA !!!!

Masurarea curentului intr-un circuit de curent continuu

NOT:Nu conectai niciodat un ampermetru ntr-un circuit de curent al crui intensitate de curent depete domeniul de msurare prevzut (vezi manualul aparatului). Dup conectarea ampermetrului n circuitul de curent, ncepei msurtoarea din domeniul de msurare cel mai mare i micorai apoi pas cu pas domeniul de msurare. Acest lucru mpiedic deteriorarea ampermetrului i duce la obinerea unui rezultat de msurare n unitatea corect (mA sau A) fr prea multe zerouri n fa.

NOT:Ampermetrele au o rezisten interioar foarte mic. n cazul unei conectri greite, adic n paralel, la o surs de tensiune, rezistena interioar mic determin un flux de curent foarte mare care poate distruge aparatul de msur.

Se prezinta filmul 001 Aparate de masura.MPG

PUTEREA ELECTRICADefinim ca PUTERE ELECTRICA produsul dintre curent si tensiune: P=UxI

Puterea este o masura instantanee a consumului si reprezinta ceva similar unei Forte.

A nu se confunda cu ENERGIA care este o valoare de putere dezvoltata pe o perioada de timp determinata. ( Atentie : acasa nu platim Lumina sau Curentul ; platim ENERGIA ELECTRICA adica o suma de Puteri pe o perioada de folosire.

Puterea creste atit cu tensiunea cit si cu Intensitatea curentului. Atentie la derivatele formulei:

P=U2/R P=I2R (se vor comenta si exemplifica)Se prezinta filmul 002 Puterea.MPGELEMENTE DE CIRCUIT Intr-un circuit elecric se gasesc 3 grupe de elemente; si anume:

a. Producatoare (surse) de energie

b. Consumatoare de energie

c. Auxiliare

a. ELEMENTE PRODUCATOARE DE ENERGIE ELECTRICA

Din grupa elementelor ce produc energie (mai precis ce furnizeaza energie electrica)

a.1.-Avem acumulatorii ce furnizeaza de fapt energia absorbita anterior (in realitate, doar o parte din ea)

* Se prezinta filmul baterii.mpga.2.-Generatoarele propriuzise ce convertesc diverse forme de energie in energie electrica ; si anume ::

Chimice

Bateriile clasice (cu carbon; alcaline; etc.)

Termice

Termocuplul

Piezoelectrice

traductoare piezo

Fotonice

Celule foto-voltaice

Mecanice

dinam; alternator; etc

b. ELEMENTE CONSUMATORE DE ENERGIE ELECTRICA

Consumatorii sunt foarte diversi si pot la randul lor sa fie grupati dupa tipul de energie eliberat. Contrar surselor consumatorii transforma energia electrica in alte forme de energie; si anume:

Chimice

schimbarea legaturilor chimice (electroliza; acoperiri galvanice)

Termice

Rezistentele ; Generatoare de caldura (Infra-rosu; microunde; etc.)

Piezoelectrice

traductoare piezo

Fotonice

Becurile (cu filament sau descarcari in gaze ); LED-urile etc

Mecanic

motoare; electromagneti; etc

c. ELEMENTELE AUXILIARE

Elementele Auxiliare folosesc pentru a completa circuitele si a permite siguranta si functionalitatea acestora ;

Sigurante; intrerupatoare; conductoare; izolatoare etc.

5.3.1.2 SURSE DE ENERGIE

CHIMICE: Bateriile (produc energie electrica prin reactii chimice)

Bateriile uzate se arunca (ele au alta compozitie chimica inainte si dupa folosire)

Acumulatorii (inmagazineaza energie electrica prin reactii chimice)

Acumulatorii livreaza numai energia primita dupa care trebuiesc incarcati. Compozitia chimica in faza de incarcat si descarcat difera. In acumulatori reactiile chimice sint reversibile.

* Se prezinta filmul baterii.mpg

MASINI ELECTRICE: Intr-un conductor ce se misca intr-un cimp magnetic se induce curent electric.Miscarea trebuie sa fie relativa intre cele doua piese (conuctor sau bobina) si magnet (sau electromagnet).

Efectul este reversibil si anume daca trece curent printr-un conductor (sau bobina ) aflat intr-un cimp magnetic asupra lui se v-a exercita o forta ce-l v-a pune in miscare.(aceasta este o prezentare simplista a fenomenului).

Dinamul: prin invirtire da curent continuu (are acelasi sens)

Alternatorul: prin invirtire da curent alternativ (sensul se schimba periodic)

Amintim aici ca mai exista si alte surse de energie electrica cum ar fi : solara(luminoase); termice; electrostatice; piezoelectrice; etc.

Se vor exemplifica cu mostre:baterii sectionate (noi si vechi) acumulatori ;

termocuplu; * Se prezinta filmul termica.mpg; Se face si demonstratie practica

pastile piezo; * Se prezinta filmul piezo.mpg Electrostatice; cunoastere ,importanta;

fotocelula; * Se prezinta filmul solara.mpg; Se face si demonstratie practica

mini dinam (motor de curent continuu invirtit ); Se face si demonstratie practica

mini altrnator (motor pas cu pas); Se face si demonstratie practica

CONSUMATORI

Chimici : Transformarea energiei electrice in energie chimica; ex: Incarcarea acumulatorilor, reprezinta un proces reversibil de transformari din energie electrica in energie chimica si invers.

Termici : La trecerea curentului printr-un conductor electric acesta produce caldura.

Orice rezistenta electrica este un consumator termic. * Se prezinta filmul rezistente.mpg O categorie aparte o reprezinta becurile clasice (cu filament incandescent). Filamentul este confectionat din Wolfram; un metal care are punctul de topire peste 3000 o C si a carui rezistivitate creste substantial cu temperatura. Astfel pe masura ce se incalzeste curentul ce trece prin el scade .Punctul normal de functionare al becurilor este apropiat de temperatura de topire al filamentului. *Se prezinta filmul becuri.mpg

O alta categorie speciala de rezistente o constituie sigurantele fuzibile. Ele reprezinta rezistente mici inseriate in diverse circuite electrice. La trecerea curentului prin ele, se incalzesc dar prin constructie nu produc efecte secundare. In momentul in care avem curent prea mare prin circuit, caldura v-a creste iar materialul din care sint confectionate se v-a topi ; intrerupind circuitul. * Se prezinta filmul sigurante.mpg

O alta categorie speciala de rezistente o constituie conductorii electrici. Orice conductor are o rezistenta . Din acest motiv conductoarele electrice se confectioneaza din materiale cu rezistivitate cit mai mica (cupru).

In opozitie cu conductorii electrici (de regula metalele) sunt izolatorii. Acestia sunt materiale a caror rezistenta electrica este asa de mare incit practic prin ele nu trece curent. Conductorii electrici sunt inveliti cu un strat de izolatori (material plastic, hirtie, lacuri, etc).

* Se prezinta filmul conductori.mpg

Un conductor special echivalent cu o supapa de sens il reprezinta dioda semiconductoare .

Aceasta este conductoare intr-n sens al curentului si izolatoare la inversarea polaritatii.

Se prezinta filmul dioda.mpg ; Se face si demonstratie practica.

Materialele semiconductoare sunt o familie aparte nefiind nici izolatori dar nici nu respectalegile conductivitatii clasice. De fapt conduc curentul in conditii speciale.

2.3.3 Electromagnetici : Dupa cum am precizat mai inainte o bobina parcursa de un curent electric aflata intr-un cimp magnetic, produce o forta de miscare .Acest fenomen este folosit in industria autovehiculelor sub forma de relee;electrovalve; electromagneti (actuatoare; startere etc); si motoare electrice (demeror; ventilatoare; stergator parbriz etc) * Se prezinta filmul relee.mpg EMBED Equation.3

DCV20V

DCA

20A

PAGE Pag 3Sedinta 2

_1140189610.unknown

_1140190158.unknown