liceele teoreticetehnologice (profil tehnic)vocationale (profil militar)

i* ' ,n*.1iiiX{liirio

it,,.,,*+:l,lr,"

manualpentru

clasa

Fizicd. clasa a X-a Cuprins

Cuprins

CAPITOLUL'I

, Electrizarea corpurilor. ForJe electrice................... .......................... 5I Intensitatea cArnpului electric. Teorema lui Gauss. ....................... l5.Potenfial electric. Energia potenfiald electricd a sarcinilor punctiforme........... 25

Dielectrici in cAmp electric ................. 32

, Condensatoare electrice ...................... 37

' Gruparea condensatoarelor .............. .........................42

,Energia c6mpului electric dintr-un condensator plan ............. ......4g

' Migcarea particulelor incircate electric in cAmp electric uniform ..................,.. 53

Osciloscopul catodic* ......................... 59

Experimentul Millikan ........................ 62

CAPITOI,UI, il

,'Curentul electric ......r.........!..,.............. 67

"Caracteristici de curent. Legea lui Ohm ............ .......74Lrgile lui Kirchhoff pentru relele electrice ..............88

Gruparea rezistoarelor gi a generatoarelor electrice ...........................................96

$untul, rezistenfa aditrronal[* ............ 109

Mlsurdri electrice ......... l 13

Metode de rezolvare a relelelor de curent continuu .................... 121

Energia gi puterea electricd.Transferul optim de putere .............. 129Conducfia electrici in solide, lichide gi gaze* ...... 139

kgile electrolizei 9i aplica{ii* .......... 149

CAPITOLUL III

CAmpul magnetic. Magnetizarea corpurilor.... ....... 16lInducfia cAmpului magnetic ..:.................. .............. 167

Forfa electromagnetich ...................... 172

Forla electrodinamicl (interactiunea magneticl a curen]ilorelectrici stationari) ........179Forfa Lorentz ................. 184

Migcarea particulelor lnchrcate electric in cAmp magnetic uniforrn ................ 189

Efectul Hall*.......... .,.?r'r,..,.....i..!. .....192

CapitoHI 4 Fizicd. clasa aX-a

Fluxul magnetic..... .......196

Induclia electromagneticd. Legea lui Faraday .......198

, Autoinductia ................. ....................; ..................... 20?

. Energia cAmpului magnetic* .............21(

Producerea tensiunii electrice alternative .........'....214

r: Transfonnatorul qi aplicafiile lui * ............. ............21t

Dioda semiconductoare ..................'..221

', Redresarea curentului alternativ* .....221

, Montaje electronice sirnple* .............22''

CAPITOLUL IV

Lucrare de laborator numirul, Lucrare de laborator num[ruI

r Lucrare de laborator numirul

, Lucrare de laborator num6rul

Lucrare de laborator numdrul

' Lucrare de laborator numhrul

':: Lucrare de laborator numdrul

. Lucrare de laborator numhrul

Lucrare de laborator numdrul

', Lu"r"r" de laborator numirul

d

IbE

* Noti: rotitd.ti rle conftnil pentru specializdrile ar trei ore pe, sdptdmind

Fizicd. clasa a X-a I Capitolul f

aItJJ

I:It{1IItJ

CAPITOLULjffiffi$yerilffim

1. ELECTRIZAREA CORPURILORFORTE ELECTRTCE

Fenomenele elementare de electrizare suntcunoscute incd din antichitate. Thales din Milet (640-548i. H.) a constatat c[ prin frecarea unei baghete de

chihlimbar cu o bucatd de stofh, bagheta caplti propri-etatea de aatrage corpuri u$oare. Deoarece chihlimbarulin greceqte se numepte electron, cuvAntul electrizaredenumegte proprietatea observatl.

Electrizarea corpu rilorExperiment

a) Frecati o vergea de sticli suspendatd ca infig. 1 cu o bucatd de mdtase gi apropiafi de partea

frecatd:

. bucdJele mici de hdrtier o altd vergea de sticld frecatd cu mdtase.

b) Repetafi experienta de la punctul a) folosindo bagheti din ebonitd, frecAnd-o cu o bucatddin stofr de l6nd.

c) Apropiafi vergeaua de sticl5 electrizati debagheta de ebonitd electrizatdsuspendati .

Notafi pe caiete observaJiile frcute in timpulexperimentului gi analizafi-le!

Thales ditt Llilet(640-s48 i.H.)

f,\y6")"f -F

Fig.I

Capitotul I Fizicd. clasa a X-a

o Prin frecare corpurilese electrizeazd.

a Sticla 9i ebonitase electrizeazd cusarcini electrice diferite.Prin convenfia stabilit6de Benjamin Franklin(1706-1779), sticlase incarc6 cu electrici-tate pozitivd, iar ebonitacu electricitate negativd,

o lnhe corpurileelectrizate se exercitdfbrfe de atractie sau

de respingere in funcliede senrnul sarcinilorelectrice cu care suntinchrcate corpurile.Corpurile incdrcatecu sarcini de acelagifel se resping.Corpurile inchrcatecu sarcini electricediferite (de sernnecontrare) se atrag.

Fis. 2

in timpul electrizirii prin frecare apar intotdea-una ambele feluri de sarcini electrice in cantitdli egale.

Fenomenul de electrizare a putut fi explicat gi

interpretat dupd descop enrea el e ctr onului.Aga cum ali invdfat in clasele anterioare, electronul

este o particald elementardcarc intri in alcdtuirea atomilordin care sunt constituite corpurile. Electronul este oparticuli incdrcat6 cu sarcind electricl negativd. Deoarece

sarcina electrici a electronului este cea mai mic[ sarcindelectrici negativi cunoscutd, ea a fost numiti ssrcindelementard de electricitute negativd gi are valoarea:

e:- 1,602r lQ-u6.).... ...,.,... -..--,,. .,.-.. .....,....,,,,..,. , .:

Numdrul electronilor dintr-un atom este egal cu

numirul protonilor din nucleu. Fiecare proton estepurtdtorul unei sarcini electrice pozitive, egald Si de

semn contrar cu surcinu unui electron.Cdnd frecdm bagheta de sticld cu mitase, o parte

din atomii de pe suprafafa baghetei de sticld pierd dinelectro-nii lor periferici, care trec pe bucata de mitase.Astfel, sticlu se tncarcd cu electricitate pozitivd, deoarece

un numdr de atomi din moleculele sticlei au sarcinileelec-trice pozitive din nucleu necompensate, iarmdtaseu se tncarcd cu electricitate negativd, primindprin fre-care un surplus de electroni.

Numdrul de electroni pe care-i pierde sticla este

egal cu numdrul de electroni pe care-i primegte mitaseagi de aceea cele doui corpuri se incarc[ cu cantitdJi deelectricitate egale (ca m[rime).

Illectrizarea pozitiv[ corespunde pierderiide clcctroni, iar electrizaret negativl co-

rcspunde unui adaos de elcctroni

Un alt procedeu prin care un corp poate fi eli:ctrizateste electrizarea prin contactul unui corp neutru dinpunct de vedere electric (aga cum sunt toate corpurileaflate in stare normald!) cu un corp electrizat (fig.2).

Astfel in urma contactului dintre cele doui corpuri,conductoare, sferice, identice, ele se incarcd cu acelagifel de electricitate. Dacd inifial corpul electrizat aveasarcind electricd *q, dupd contactul cu corpul neutru,

ele doud corpuri vor fi incdrcate fiecare cu sarcina

oclectricd + j (fie :). in clasa a VIII-a, ali studiat

rxperimental electrizarea, folosind pendulul electric.in cazul corpurilor conductoare se poate realiza

cl rt'trizarea prin infl uenfi.Dacd un corp incircat electric este adus in apro-

Ferea corpului conductor, se ob{ine separarea sarcinilorpzitive gi negative ale conductorului (prin aglomerarea

electronilor intr-o anumitd regiune a corpului).

Temil experimentulii

Folosind o bagheti de ebonit6, o bucatd depostav gi un electroscop, realizali unexperiment prin care sd punefi in evidenJlelectrizarca prin influ-enfl pi explicafi ceea

ce ati observat in timpul experimentului.

Atenlie!

Studiul electrizirii corpurilor a permis enuntarea

legii conservdrii sarcinii electrice: intr-un sistem inchis,suma algebricl a sarcinilor electrice rimdne constantd.

Forte electrice

in experimentul prezentat (fig.l) afi constatat cdintre corpurile electrizate se manifestl forle deinteracfiune, adicd fo4e de atracfie pi forle de respingere,in functie de semnul sarcinilor electrice cu care suntincircate corpurile. Charles Augustin de Coulomb(1736-1806) a mdsurat cantitativ forfele electrostatice,folosind o balanJd de torsiune.

Rezultatele experimentale i-au permis lui Coulombsd enanle legea interaclianilor electrice.dintre doudcorpuri punctiforme incdrcate cu sarcini electrice (fig.a).

Dou[ corpuri punctifirrme incircate cusarcinile clcctrice ql ,ri q2 gi situatg la

Fizicd. clasa u X-a Capitolul I

q,=q qtoooq'lq;+

ooFis.3

Charles Argristin de Cotilontb(17t6-1806)

Capitotdl

9lt0 ? q<o5> .t . .j,.lr't F'tz

Q.to

9lx

Q1.0 i Qr.o<5........i .PtFzr |-'rz

->r %>0B

?.rz

Fis.4

I

I

tg

Fizicd. clasa a X-a

distanfa ,1166 unul fali de celilalt, se atragsau se resping cu forle care sunt orientatepe direcfia ce trece prin punctelc undesunt situate corpurile. Mirimea acestorforlc este direct proporfionali cu sarcinileelectrice qi invers proporfionall cu

pitratul distanlei dintre ele.

Relafia poate fiTcrisi ca o egalitate daci se

introduce o constant[ de proporfionalitate.

in clasa a

constantei este:

F = 1 .9r'92

4ne t2

IX-a, afi inv[fat cd in vid, valoarea

I = 9.loe Nm2 /c2

4neo

Penhu cd s-a observat o dependenf[ a valorii forfeiin frrncfie de mediul in care se petrec interacfiunile intre

sarcinile qr $i q2 , s-aintrodusmdrimea fizicd e,,numitd

permitivitatea relativd a mediuluf. Forfa coulombiand este

mai micd intr-un mediu oarecare decdt in vid, de t, ori,

adici:

e. 9r'92L.,

t'

tr=F;.

, sau:t=to.trF-*, to

Scris[ vectorial relafia devine:

Fr-z= I .at'lt.l4nt,o.t, t2 r