Upload
cosmin-andrei
View
212
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
PRODUCEREA SI UTILIZAREA CURENTULUI ELECTRIC CONTINUU
1. CURENTUL ELECTRIC
A. Curentul electric reprezintă deplasarea dirijată a sarcinilor electrice. Observaţii: Sarcinile electrice în mișcare pot fi purtate între două puncte date, de electroni (metale), ioni sau o combinație de ioni și electroni (lichide şi gaze).
B. Intensitatea curentului electric reprezintă cantitatea de sarcină electrică ce străbate secțiunea transversală în unitatea de timp.
I= qΔt
,
[ I ]SI=Cs=A( Amper )
C. Densitatea de curent este o mărime vectorială asociată fiecărui punct prin care trece curentul electric
j=env= IS
şi
n=NV
unde j = densitatea de curent ; e = sarcina electronului; v = viteză de drift (viteza electronului în
substanţă); I = intensitatea curentului electric; S = aria secţiunii transversale, n = concentraţia electronilor
(sau numărul de electroni din unitate de volum)
D. Circuitul electric simplu:
Elemente componente:
- Sursa de current continuu (generator): rolul generatorului este acela de a asigura diferenţa de potenţial între două puncte
- Rezistor: consumator în circuit
rezistor cu R constantă ; rezistor cu rezistenţă variabilă
- Ampermetrul: măsoară intensitatea curentului electric. Ampermetrul se montează în orice punct al circuitului (în serie) şi ca urmare, indiferent de locul de amplasare, va indica aceeaşi valoare a intensităţii.
- Volmetrul: măsoară căderea de tensiune pe consumator (se montează în paralel pe consumator)
E) Prezenţa curentului electric într-un circuit determină apariţia a trei efecte principale: - efectul termic: curentul electric încălzeşte conductorii prin care circulă;
- efectul chimic: atunci când curentul electric trece printr-o soluţie de electrolit, la electrodul negativ (catod) se depune o anumită cantitate de substanţă;
- efectul magnetic: în jurul unui conductor străbătut de curent apare un câmp magnetic.
F) Tensiunea electromotoare este egală cu lucrul mecanic efectuat pentru a transporta unitatea de sarcină electrică de-a lungul întregului circuit.
Wq
=W 1
q+
W 2
q unde W = energia disponibilă în sursă. W1 - energia necesară transportului purtătorilor de sarcină în circuitul exterior
W2 - energia necesară transportului purtătorilor de sarcină prin sursă.
E=Wq reprezintă tensiunea electromotoare
U=W 1
q reprezintă tensiunea la bornele sursei, U AB=V A−V B=
LA→B
Δt cu LAB = lucrul mecanic necesar transportului purtătorilor de sarcină
u=W 2
q reprezintă căderea de tensiune în interiorul sursei E = U + u
2. LEGEA LUI OHM
A. Rezistenţa electrică
R=UI
,
[ R ]SI=[ U ]SI
[ I ]SI
=VA
=Ω
R= ρlS - dependenţa rezistenţei electrice de caracteristicile rezistorului (conductor metallic filoform)
unde ρ = rezistivitatea electric ă (constant de material); [ρ]SI = Ω.m
l = lungimea conductorului S = aria secţiunii transversal
ρ=ρ0 (1+αt )unde ρ0 = rezistivitatea electrică la temperatura de 0 °C;
ρ = rezistivitatea electrică la temperatura relativă t °C; α = coeficientul de temperatură al rezistivităţii
Conductivitatea reprezintă inversul rezistivităţii şi este folosită pentru a caracteriza un material din
punctul de vedere al conductivităţii electrice. σ=1
ρ
B. Legea lui Ohm pentru o porţiune de circuit şi pentru întreg circuitul
I=UR
I= ER+r
Intensitatea curentului electric printr-un circuit este direct proporţională cu tensiunea electromotoare din circuit şi invers proporţională cu rezistenţa totală a circuitului.
C. Caracteristicile curent -tensiuneRegimuri de funcţionare:
- funcţionarea în sarcină;
- funcţionarea în scurtcircuit: I sc=
Er ;
- funcţionarea în gol: U=E, circuitul este deschis
caracteristica curent - tensiune pentru caracteristica curent-tensiune pentru caracteristica curent-tensiuneun rezistor liniar o sursă reală pentru o sursă ideală
3. LEGILE LUI KIRCHHOFF
A. Legea I Suma algebrică a intensităţii curenţilor electrici care se întâlnesc într-un nod de reţea este
egală cu zero. ∑i=1
n
I i=0
B. Legea a II-a Suma algebrică a tensiunilor electromotoare este egală cu suma algebrică a produselor dintre intensitatea curentului şi rezistenţa totală pentru fiecare ramură.
∑i=1
n
E i=∑j=1
m
I j R j+∑i=1
n
I i ri
4. GRUPAREA REZISTOARELOR SI A GENERATOARELOR ELECTRICE
A. Gruparea generatoarelor în serie şi în paralel
R s=∑i=1
n
R i
1R p
=∑i=1
n1Ri
caz particular: n rezistoare identice: {Es=nE ¿ ¿¿¿
{E p=E ¿¿¿¿
B. Gruparea generatoarelor în serie şi paralel
{E=∑ Ek ¿ ¿¿¿
{E=∑
Ek
rk
∑ 1rk
¿ ¿¿¿
sau E p=r p (I sci+ I sc2+. . .. I scn )
caz particular: n generatoare identice: {E s=nE ¿ ¿¿¿
{E p=E ¿¿¿¿
C. Adaptarea aparatelor de măsură:
Şuntul ampermetrului (se montează în circuit pentru a mări
domeniul de măsurare al ampermetrului): RS=
R0
n−1 cu n= I
I 0
unde I = intensitatea din circuitul principal
I0 = intensitatea care circulă prin ampermetru
Rezistenţa adiţională a voltmetrului: Ra=R0(n−1)
5. ENERGIA SI PUTEREA CURENTULUI ELECTRIC
A. Energia curentului electric
* circuitul exterior : Wext = U I t = R I2 t =
U2
Rt
; Q = R I2 t =
U2
Rt
- legea lui Joule
* circuitul interior : Wint = u I t = r I2 t =
u2
Rt
* întregul circuitul: W = E I t = ( R + r ) I2 t =
E2
( R+r )t
1 kwh = 3,6 ∙106 J
B. Puterea curentului electric :
* puterea în circuitul exterior : Pext = U I = R I2 =
U2
R
* puterea în circuitul interior : Pint = u I = r I2 =
u2
R
* puterea sursei : P = E I = ( R + r ) I2
C. Teorema transferului maxim de putere se face când rezistenţa circuitului exterior este egală cu
rezistenţa internă a sursei R = r ; Pmax =
E2
4 r
D. Randamentul circuitului electric :
η=
W ext
W total ; η= R
R+r