Legea circuitelor electrice Legea circuitelor electrice simplesimple

Mihalache Larisa-Mihalache Larisa-IoanaIoana

Clasa 10s2Clasa 10s2

Intensitatea curentului Intensitatea curentului electricelectric

Intensitatea curentului electricIntensitatea curentului electric, numită şi , numită şi intensitate electricăintensitate electrică sau simplu sau simplu curentulcurentul este o este o

mărimemărime fizicăfizică scalară ce caracterizează scalară ce caracterizează curentulcurentul electric electric şi măsoară şi măsoară sarcinasarcina electricăelectrică ce traversează ce traversează

secţiunea unui conductor în unitatea de timp. secţiunea unui conductor în unitatea de timp.

Unitatea de măsură în Sistemul Internaţional este amperul (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.

tQ

I

A]I[ SI

(amper)

Tensiunea electricaTensiunea electrica

Tensiunea electricăTensiunea electrică între două puncte ale unui între două puncte ale unui circuit electric este diferenţa de circuit electric este diferenţa de potenţialpotenţial între între cele două puncte şi este proporţională cu cele două puncte şi este proporţională cu energiaenergia necesară deplasării de la un punct la necesară deplasării de la un punct la celălalt a unei celălalt a unei sarcinisarcini electriceelectrice..

Tensiunea electromotoare reprezintă mărimea fizică scalară egală cu raportul dintre lucrul total efectuat de câmpul electric pentru a transporta sarcina electrică pe întregul circuit şi mărimea sarcinii electrice.

Rezistenta electricaRezistenta electrica Rezistenţa electricăRezistenţa electrică este o mărime fizică prin care se este o mărime fizică prin care se

exprimă proprietatea unui conductor electric de a se exprimă proprietatea unui conductor electric de a se opune trecerii prin el a curentului electric. Unitatea de opune trecerii prin el a curentului electric. Unitatea de măsura a rezistenţei electrice, în măsura a rezistenţei electrice, în SISI, este ohm-ul, notat cu , este ohm-ul, notat cu Ω.Ω.

Pentru un conductor omogen, valoarea rezistenţei este :Pentru un conductor omogen, valoarea rezistenţei este :

ρ este rezistivitatea materialului din care este făcut conductorul, măsurată în ohm · metru;

l este lungimea conductorului, măsurată în metri; S este secţiunea transversală a conductorului, măsurată

în metri pătraţi; Într-un circuit electric, valoarea rezistenţei se calculează

cu ajutorul legii lui Ohm, fiind egală cu raportul dintre tensiunea U aplicată la bornele sursei şi intensitatea I a

curentului care circulă prin conductor.

Legea lui Ohm pe o portiune de Legea lui Ohm pe o portiune de circuitcircuit

Intensitatea curentului electric, care trece printr-o porţiune de circuit, este direct proporţionalã cu tensiunea aplicatã la capetele porţiunii de circuit şi invers proporţionalã cu rezistenţa acelei porţiuni de circuit. Formula matematică a legii lui Ohm este: , ,• I este intensitatea

curentului, măsurată în amperi (A);

• U este tensiunea aplicată, măsurată în volţi (V);

• R este rezistenţa circuitului, măsurată în ohmi (Ω).

             ,

Legile lui KirhhoffLegea 1Legea 1 Prima teorema ( lege ) a lui KirchhoffPrima teorema ( lege ) a lui Kirchhoff se refera se refera

la un nod si se poate enunta in felul urmator:la un nod si se poate enunta in felul urmator:Suma algebrica a intensitatilor curentlor din Suma algebrica a intensitatilor curentlor din laturile care se ramifica dintr-un nod al unui circuit laturile care se ramifica dintr-un nod al unui circuit este egala cu 0.este egala cu 0.Un nod este punctul unui circuit in care sunt Un nod este punctul unui circuit in care sunt interconectate cel putin trei elemente de circuit.interconectate cel putin trei elemente de circuit.Latura unui circuit reprezinta o portiune de circuit Latura unui circuit reprezinta o portiune de circuit care este cuprinsa intre doua noduri,nu cuprinde care este cuprinsa intre doua noduri,nu cuprinde nici un nod interior si este parcursa de acelasi nici un nod interior si este parcursa de acelasi curent.curent.O conventie adoptata in formularea legii O conventie adoptata in formularea legii conservari sarcinii spune ca intensitatile curentilor conservari sarcinii spune ca intensitatile curentilor care pleaca dintr-un nod se iau cu semnul + ,iar care pleaca dintr-un nod se iau cu semnul + ,iar cele care intra in nod cu semnul -. cele care intra in nod cu semnul -.

Legea 1Legea 1 I1+I2-I3=0I1+I2-I3=0

Ex :Se da I1 = 2A I2 = 3A Ex :Se da I1 = 2A I2 = 3A si I3 = 6A sa se determine si I3 = 6A sa se determine I4I4

Se alege pentru I4 un sens Se alege pentru I4 un sens arbitrar ca in figura de mai arbitrar ca in figura de mai jos si obtinem:jos si obtinem:I1 + I2 - I3 + I4 = 0I1 + I2 - I3 + I4 = 0=> I4 = I3 - I2 - I1 = 6 - 3 - => I4 = I3 - I2 - I1 = 6 - 3 - 2 = 1A =>2 = 1A =>Sensul pentru I4 coincide Sensul pentru I4 coincide cu sensul ales.cu sensul ales.

Legea 2Legea 2 A doua teorema ( lege ) a lui KirchhoffA doua teorema ( lege ) a lui Kirchhoff face face

referinta la un ochi de circuit si suna in felul referinta la un ochi de circuit si suna in felul urmator:urmator:Suma algebrica a tensiunilor la bornele laturilor ce Suma algebrica a tensiunilor la bornele laturilor ce alcatuiesc un ochi este egala cu 0 ; suma algebrica alcatuiesc un ochi este egala cu 0 ; suma algebrica tensiunilor electromotoare ale surselor din laturile tensiunilor electromotoare ale surselor din laturile unui ochi de retea este egala cu suma algebrica a unui ochi de retea este egala cu suma algebrica a caderilor de tensiune pe rezistoarele laturilor. caderilor de tensiune pe rezistoarele laturilor.

Un ochi de circuitUn ochi de circuit reprezinta o portiune de circuit reprezinta o portiune de circuit care este formata din cel putin doua laturi care care este formata din cel putin doua laturi care formeaza o linie ploigonala inchisa si la formeaza o linie ploigonala inchisa si la parcurgerea caeia se trece prin fiecare nod o parcurgerea caeia se trece prin fiecare nod o singura data. singura data.

Efectul TermicEfectul Termic

Efectul termic (denumit şi efect Joule-Efectul termic (denumit şi efect Joule-Lenz) este reprezentat de disiparea Lenz) este reprezentat de disiparea căldurii într-un conductor traversat de căldurii într-un conductor traversat de un curent electric. Aceasta se datorează un curent electric. Aceasta se datorează interacţiunii particulelor curentului (de interacţiunii particulelor curentului (de regulă electroni) cu atomii regulă electroni) cu atomii conductorului, interacţiuni prin care conductorului, interacţiuni prin care primele le cedează ultimilor din energia primele le cedează ultimilor din energia lor cinetică, contribuind la mărirea lor cinetică, contribuind la mărirea agitaţiei termice în masa conductoruluiagitaţiei termice în masa conductorului

Efectul TermicEfectul Termic Aplicaţii industrialeAplicaţii industriale Produsele folosite la încălzirea industrială, precum şi Produsele folosite la încălzirea industrială, precum şi

pentru uzul casnic, funcţionează pe baza efectului Joule-pentru uzul casnic, funcţionează pe baza efectului Joule-Lenz. Elementul de circuit comun în construcţia acestor Lenz. Elementul de circuit comun în construcţia acestor produse este un rezistor (sau mai multe, grupate adecvat) produse este un rezistor (sau mai multe, grupate adecvat) în care se dezvoltă efectul Joule al curentului electric. în care se dezvoltă efectul Joule al curentului electric. Rezistorul său (elementul rezistiv care disipă căldura) este Rezistorul său (elementul rezistiv care disipă căldura) este realizat din nicrom, feronicrom, fecral, kanthal, cromal ş.a. realizat din nicrom, feronicrom, fecral, kanthal, cromal ş.a.

Aceste materiale sunt rezistente la temperaturi mari, au Aceste materiale sunt rezistente la temperaturi mari, au rezistivitate electrică ridicată şi un coeficient mare de rezistivitate electrică ridicată şi un coeficient mare de temperatură al rezistivităţii.temperatură al rezistivităţii.

Efectul termic al curentului electric are multiple Efectul termic al curentului electric are multiple aplicaţii industriale: cuptoarele încălzite electric, aplicaţii industriale: cuptoarele încălzite electric, tăierea metalelor, sudarea cu arc electric etc.tăierea metalelor, sudarea cu arc electric etc.

Efectul magneticEfectul magnetic

Este reprezentat de apariţia unei Este reprezentat de apariţia unei tensiuni electromotoare de inducţie tensiuni electromotoare de inducţie (descrisă cantitativ de legea inducţiei (descrisă cantitativ de legea inducţiei electromagnetice Faraday) într-un electromagnetice Faraday) într-un conductor supus acţiunii unui câmp conductor supus acţiunii unui câmp magnetic.magnetic.

Efectul electrochimicEfectul electrochimic ElectrolizaElectroliza Pentru detalii, vezi: Electroliză.Pentru detalii, vezi: Electroliză. Electroliza este procesul de orientare şi separare Electroliza este procesul de orientare şi separare

a ionilor unui electrolit cu ajutorul curentului a ionilor unui electrolit cu ajutorul curentului electric continuu.electric continuu.

Electroliza unei soluţii de clorură de cupru: în Electroliza unei soluţii de clorură de cupru: în electrolit datorită disocierii sunt prezenţi ioni de electrolit datorită disocierii sunt prezenţi ioni de Cu2+ şi ioni de 2Cl. După mai multe minute de Cu2+ şi ioni de 2Cl. După mai multe minute de funcţionare catodul capătă o culoare roşiatică şi funcţionare catodul capătă o culoare roşiatică şi se degajă un miros înţepător. Catozii cântăresc se degajă un miros înţepător. Catozii cântăresc mai mult decât iniţial şi dacă m1, m2, m3, m4 mai mult decât iniţial şi dacă m1, m2, m3, m4 sunt masele finale ale acestora sunt masele finale ale acestora m1<m2<m3<m4. Ionii de Cu2+ sunt atraşi de m1<m2<m3<m4. Ionii de Cu2+ sunt atraşi de catod care le cedează electroni, sunt neutralizaţi catod care le cedează electroni, sunt neutralizaţi şi se depun pe acesta.şi se depun pe acesta.

Ionii de 2Cl cedează electroni anodului; Ionii de 2Cl cedează electroni anodului; atomii neutri de clor, sub formă de atomii neutri de clor, sub formă de molecule de gaz se dizolvă parţial în apă; molecule de gaz se dizolvă parţial în apă; este caracteristic mirosul înţepător.este caracteristic mirosul înţepător.

Neutralizarea electrică a ionilor este Neutralizarea electrică a ionilor este însoţită de reacţii chimice specifice care însoţită de reacţii chimice specifice care transformă calitativ suprafaţa electrozilor.transformă calitativ suprafaţa electrozilor.

Reacţiile chimice de la electrozi duc la Reacţiile chimice de la electrozi duc la fenomenul de ionizare electrolitică a fenomenul de ionizare electrolitică a acestora. Comparând m3 şi m4, deducem acestora. Comparând m3 şi m4, deducem că masa de cupru depusă pe catod, m~t. că masa de cupru depusă pe catod, m~t. Comparând m1, m2, m3, m4, deducem că Comparând m1, m2, m3, m4, deducem că m~I.m~I.

Efectul electrochimicEfectul electrochimic Aplicaţii industrialeAplicaţii industriale Electroliza este utilizată pentru obţinerea metalelor Electroliza este utilizată pentru obţinerea metalelor

pure (Cu, Ag, Al, Zn, Pt) în galvanoplastie, pure (Cu, Ag, Al, Zn, Pt) în galvanoplastie, galvanostegie.galvanostegie.

Obţinerea metalelor pure prin rafinare se realizează Obţinerea metalelor pure prin rafinare se realizează prin electroliza cu anod solubil unde metalul este prin electroliza cu anod solubil unde metalul este transferat de pe anodul impur pe catodul realizat transferat de pe anodul impur pe catodul realizat sub forma unei lame sau a unui fir foarte pur. sub forma unei lame sau a unui fir foarte pur. Aluminiul pur se obţine din praf de alumină (Al2O3), Aluminiul pur se obţine din praf de alumină (Al2O3), care se topeşte într-o cuvă cu pereţi din grafit, care se topeşte într-o cuvă cu pereţi din grafit, acesta constituind catodul. Anodul este un electrod acesta constituind catodul. Anodul este un electrod din grafit. În urma electrolizei ionii de Al3+ se din grafit. În urma electrolizei ionii de Al3+ se depun pe pereţii cuvei.depun pe pereţii cuvei.

Prin electroliză se obţine şi cuprul Prin electroliză se obţine şi cuprul electrotehnic de mare puritate.electrotehnic de mare puritate.

Galvanoplastia constă în depunerea Galvanoplastia constă în depunerea unor straturi metalice subţiri pe obiecte unor straturi metalice subţiri pe obiecte metalice în scop de protecţie sau metalice în scop de protecţie sau decorativ (nichelare, cromare, decorativ (nichelare, cromare, argintare, aurire etc.)argintare, aurire etc.)

Gruparea rezistoarelorGruparea rezistoarelor A. Gruparea serieA. Gruparea serie Două sau mai multe rezistoare Două sau mai multe rezistoare

sunt conectate în serie dacă sunt conectate în serie dacă aparţin aceleiaşi ramuri dintr-o aparţin aceleiaşi ramuri dintr-o reţea electrică. Rezistoarele reţea electrică. Rezistoarele grupate în serie sunt parcurse grupate în serie sunt parcurse de acelaşi curent electric.de acelaşi curent electric.

B. Gruparea paralel Două sau mai multe

rezistoare sunt grupate în paralel dacă sunt conectate între aceleaşi două noduri.

Gruparea generatoarelorGruparea generatoarelor A. Gruparea serieA. Gruparea serie Pentru agrupa în serie mai multe generatoare se Pentru agrupa în serie mai multe generatoare se

leagă borna negativă a unui generator cu borna leagă borna negativă a unui generator cu borna pozitivă a următorului generator ş.a.m.dpozitivă a următorului generator ş.a.m.d

Să considerăm trei generatoare cu t.e.m. ESă considerăm trei generatoare cu t.e.m. E11; E; E22 şi  şi EE33 şi cu rezitenţele interne r şi cu rezitenţele interne r11, r, r22 şi r şi r33, conectate în , conectate în serie şi care alimenteză un consumator rezistiv R. serie şi care alimenteză un consumator rezistiv R. Prin aplicarea legii a II-a a lui Kirchhoff pe Prin aplicarea legii a II-a a lui Kirchhoff pe circuitul dat, se obţine: Ecircuitul dat, se obţine: E11+E+E22+E+E33=IR+Ir=IR+Ir11+Ir+Ir22+Ir+Ir33

de unde: de unde:  Prin comparaţie cu legea lui Ohm pe un circuit Prin comparaţie cu legea lui Ohm pe un circuit

închisînchis.. se constată că prin legarea în serie a generatoarelor:se constată că prin legarea în serie a generatoarelor:

- tensiunea electromotoare este egală cu suma t.e.m. a - tensiunea electromotoare este egală cu suma t.e.m. a generatoarelor: E=Egeneratoarelor: E=E11+E+E22+E+E33- rezistenţa internă este egală cu suma rezistenţelor - rezistenţa internă este egală cu suma rezistenţelor generatoarelor: r=rgeneratoarelor: r=r11+r+r22+r+r33

B. Gruparea paralelB. Gruparea paralelPentru gruparea paralel ageneratoarelor, se leagă la un loc bornele pozitive şi Pentru gruparea paralel ageneratoarelor, se leagă la un loc bornele pozitive şi

de asemenea se leagă împreună bornele negative.de asemenea se leagă împreună bornele negative.

Considerăm trei generatoare identice cu t.e.m. E şi rezistenţa interioară r, grupate în paralel şi care alimentează un consumator cu rezistenţa R. Aplicând legile lui Kirchhoff pe circuit se obţin:I=I1+I1+I1E=I1r+IRDar: I1 = I2 = I3 deci I = 3I1Rezultă:

Se constată că t.e.m. este E dar rezistenţa internă devine

r/3.

Bibliografie:Bibliografie: www.wikipedia.comwww.wikipedia.com