© Marius Costache, Bazele Fizice ale Ingineriei

LEGEA LUI OHM. DETERMINAREA REZISTENŢEI ELECTRICE

DETERMINAREA PUTERII UNUI BEC

1. Breviar al cunoştinţelor teoretice

1.1 Rezistenţa electrică

Materialele conductoare sunt bune conducătoare de electricitate deoarece au în

componenţa lor purtători de sarcină electrică liberi. Purtătorii de sarcină electrică liberi din

metale sunt electronii.

Dacă la capetele metalului se aplică o diferenţă de potenţial electric (o tensiune

electrică, U măsurată în „volţi” V ), în metal va apărea un câmp electric care va pune în

mişcare ordonată electronii (curent electric).

Prin convenţie, sensul curentului electric se alege în sensul invers de mişcare a

electronilor. Intensitatea curentului electric ( I ) se măsoară în „amperi” (A).

În mişcarea lor, electronii suferă ciocniri cu ionii reţelei cristaline a conductorului.

Aceste ciocniri frânează mişcarea electronilor şi determină rezistenţa electrică a

conductorului, R, definită prin relaţia R=U/I şi măsurată în ohmi Ω.

Rezistenţa electrică a unui conductor este proporţională cu lungimea l a conductorului

şi invers proporţională cu aria secţiunii transversale S a acestuia:

Ω== ][, RS

lR eρ (1)

în care eρ este rezistivitatea electrică a materialului din care este confecţionat

conductorul. Rezistivitatea electrică depinde de natura materialului şi de temperatură:

m[;)](1[ 0, Ω=]−+= eee TT ραρρ ο (2)

α = coeficientul de temperatură al rezistivităţii

eo,ρ = rezistivitatea electrică la T0 = 273 K ( t0 = 0 oC)

Conductoarele cu rezistenţă electică se numesc rezistoare şi sunt reprezentate pe

schemele electrice prin următorul simbol:

R

© Marius Costache, Bazele Fizice ale Ingineriei

2

E,E,E,E,r

I R

+ -

1.2 Legile lui Ohm

• Legea lui Ohm pentru o porţiune de circuit:

(3)

• Legea lui Ohm pentru un circuit simplu:

(4)

E = tensiunea electromotoare a sursei de tensiune ; r = rezistenţa internă a sursei de tensiune

1.3 Puterea electrică

Atunci când un consumator este conectat la tensiunea electrică U, prin el va trece un curent de

intensitate I.

Energia electrică transferată consumatorului în timpul t , respectiv puterea electrică, se pot

calcula cu relaţiile:

W = U I t , [W ]= 1 Joule (5)

IUt

P ⋅==W

, [P]= 1 W (watt) (6)

2. Instalaţia experimentală

Materiale necesare:

- sursă de tensiune electrică reglabilă

- rezistor electric cu rezistenţă electrică variabilă (reostat cu cursor)

- bec electric cu filament

- voltmetru

- ampermetru

- conductoare de legătură

R

UI =

rRI

+=

E

© Marius Costache, Bazele Fizice ale Ingineriei

3

3. Principiul metodei

3.1 Determinarea rezistenţei electrice a unei porţiuni de circuit utilizând voltmetrul şi

ampermetrul

Folosind legea lui Ohm pentru o porţiune de circuit (rel. 3), obţinem:

I

UR

R

UI =⇒= (7)

Măsurând căderea de tensiune (U) pe porţiunea de circuit şi intensitatea curentului electric (I)

, se poate calcula rezistenţa electrică (R).

3.2 Determinarea puterii electrice a unui bec

Prin măsurarea tensiunii electrice (U) la bornele becului şi a intensităţii curentului electric (I)

prin bec, se poate calcula puterea electrică a becului folosind relaţia (6).

4. Mod de lucru

4.1 Mod de lucru pentru Determinarea rezistenţei electrice

- se realizează montajul experimental

- Cu ajutorul potenţiometrului de pe sursa de alimentare, se poate modifica tensiunea de

alimentare în intervalul V)25,15(lim ∈entarea

U

- se completează Tabelul 1 cu perechile de citiri I şi U pentru diferite poziţii ( l ) ale

cursorului reostatului; U se mai numeşte „căderea de tensiune pe rezistor”.

- se calculează raporturile U/I pentru fiecare set de citiri (pentru fiecare l ) şi se calculează

rezistenţa electrică (R) corespunzătoare fiecărei lungimi l a rezistorului.

- se trasează graficul R = f( l ) şi se trag concluziile.

4.2 Mod de lucru pentru Determinarea puterii uni bec

- se mută cursorul reostatului pe poziţia l = 0 (R = 0)

- se conectează voltmetrul în paralel cu becul electric, pentru a se citii căderea de tensiune (U)

pe bec

- se modifică tensiunea electrică aplicată circuitului şi se citesc perechile ( I , U )

corespunzătoare (minim 5 determinări), trecându-se rezultatele în Tabelul 2.

- se calculează Pbec şi Rbec şi se trag concluziile. De ce se modifică rezistenţa becului ?

R=Rmax

V

A

+

- Ualimentare

R = 0

Reostat cu cursor

l

U

I Bec electric cu filament

© Marius Costache, Bazele Fizice ale Ingineriei

4

Tabelul 1

l1 = 15 cm l2 = 2 l1 = [cm] l3 = 3 l1 = [cm]

Nr. crt

I [div]

I [mA]

U [div]

U [V] I

U

[Ω]

R [ ]

I [div]

I [mA]

U [div]

U [V] I

U

[Ω]

R [ ]

I [div]

I [mA]

U [div]

U [V] I

U

[Ω]

R [ ]

1

2

3

4

5

=

div

mA............

AmpermetruK ;

=

div

V.............

VoltmetruK

Obs: în coloana „R” se trece media aritmetică a valorilor „ I

U ” corespunzătoare.

Tabelul 2

Nr. crt

I [A]

U [V]

P = U I [ ] I

UR

bec=

[ ] 1

2

3

4

5

5. Întrebări

1) Ce este „curentul electric” ?

2) Cum explicaţi apariţia rezistenţei electrice a conductoarelor ?

3) Ce semnificaţie au mărimile care intervin în expresiile legilor lui Ohm? Care sunt unităţile lor

de măsură în SI ? Completaţi Tabelul 1 şi Tabelul 2 cu unităţile de măsură care lipsesc.

4) Cum se poate calcula puterea electrică a unui consumator ?

5) De ce nu este constantă rezistenţa electrică a reostatului? Dar a becului cu filament? Care sunt

factorii de care depinde rezistenţa electrică a unui conductor ?