Legea circuitelor electrice simple

1. Legea circuitelor electrice simple Mihalache Larisa-Ioana Clasa 10s2

2. Intensitatea curentului electric (amper) Intensitatea curentului electric, numită şi intensitate electrică sau simplu curentul este o mărime fizică scalară ce caracterizează curentul electric şi măsoară sarcina electrică ce traversează 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.

3. Tensiunea electrica Tensiunea electrică între două puncte ale unui circuit electric este diferenţa de potenţial între cele două puncte şi este proporţională cu energia necesară deplasării de la un punct la celălalt a unei sarcini electrice. 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.

4. Rezistenta electrica • Rezistenţa electrică este o mărime fizică prin care se exprimă proprietatea unui conductor electric de a se opune trecerii prin el a curentului electric. Unitatea de măsura a rezistenţei electrice, în SI, este ohm-ul, notat cu Ω. • 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.

5. Legea lui Ohm pe o portiune de circuit • 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).             ,

6. Legile lui Kirhhoff Legea 1 • Prima teorema ( lege ) a lui Kirchhoff se refera la un nod si se poate enunta in felul urmator:Suma algebrica a intensitatilor curentlor din laturile care se ramifica dintr-un nod al unui circuit este egala cu 0.Un nod este punctul unui circuit in care sunt interconectate cel putin trei elemente de circuit.Latura unui circuit reprezinta o portiune de circuit care este cuprinsa intre doua noduri,nu cuprinde nici un nod interior si este parcursa de acelasi curent.O conventie adoptata in formularea legii conservari sarcinii spune ca intensitatile curentilor care pleaca dintr-un nod se iau cu semnul + ,iar cele care intra in nod cu semnul -.

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

8. Legea 2 • A doua teorema ( lege ) a lui Kirchhoff face referinta la un ochi de circuit si suna in felul urmator:Suma algebrica a tensiunilor la bornele laturilor ce alcatuiesc un ochi este egala cu 0 ; suma algebrica tensiunilor electromotoare ale surselor din laturile unui ochi de retea este egala cu suma algebrica a caderilor de tensiune pe rezistoarele laturilor. • Un ochi de circuit reprezinta o portiune de circuit care este formata din cel putin doua laturi care formeaza o linie ploigonala inchisa si la parcurgerea caeia se trece prin fiecare nod o singura data.

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

10. Efectul Termic • Aplicaţii industriale Produsele folosite la încălzirea industrială, precum şi pentru uzul casnic, funcţionează pe baza efectului Joule-Lenz. Elementul de circuit comun în construcţia acestor produse este un rezistor (sau mai multe, grupate adecvat) în care se dezvoltă efectul Joule al curentului electric. Rezistorul său (elementul rezistiv care disipă căldura) este realizat din nicrom, feronicrom, fecral, kanthal, cromal ş.a. Aceste materiale sunt rezistente la temperaturi mari, au rezistivitate electrică ridicată şi un coeficient mare de temperatură al rezistivităţii. Efectul termic al curentului electric are multiple aplicaţii industriale: cuptoarele încălzite electric, tăierea metalelor, sudarea cu arc electric etc.

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

12. Efectul electrochimic • Electroliza • Pentru detalii, vezi: Electroliză. • Electroliza este procesul de orientare şi separare a ionilor unui electrolit cu ajutorul curentului electric continuu. • Electroliza unei soluţii de clorură de cupru: în electrolit datorită disocierii sunt prezenţi ioni de Cu2+ şi ioni de 2Cl. După mai multe minute de funcţionare catodul capătă o culoare roşiatică şi se degajă un miros înţepător. Catozii cântăresc mai mult decât iniţial şi dacă m1, m2, m3, m4 sunt masele finale ale acestora m1<m2<m3<m4. Ionii de Cu2+ sunt atraşi de catod care le cedează electroni, sunt neutralizaţi şi se depun pe acesta.

13. Ionii de 2Cl cedează electroni anodului; atomii neutri de clor, sub formă de molecule de gaz se dizolvă parţial în apă; este caracteristic mirosul înţepător. • Neutralizarea electrică a ionilor este însoţită de reacţii chimice specifice care transformă calitativ suprafaţa electrozilor. • Reacţiile chimice de la electrozi duc la fenomenul de ionizare electrolitică a acestora. Comparând m3 şi m4, deducem că masa de cupru depusă pe catod, m~t. Comparând m1, m2, m3, m4, deducem că m~I.

14. Efectul electrochimic • Aplicaţii industriale • Electroliza este utilizată pentru obţinerea metalelor pure (Cu, Ag, Al, Zn, Pt) în galvanoplastie, galvanostegie. • Obţinerea metalelor pure prin rafinare se realizează prin electroliza cu anod solubil unde metalul este transferat de pe anodul impur pe catodul realizat sub forma unei lame sau a unui fir foarte pur. Aluminiul pur se obţine din praf de alumină (Al2O3), care se topeşte într-o cuvă cu pereţi din grafit, acesta constituind catodul. Anodul este un electrod din grafit. În urma electrolizei ionii de Al3+ se depun pe pereţii cuvei.

15. Prin electroliză se obţine şi cuprul electrotehnic de mare puritate. • Galvanoplastia constă în depunerea unor straturi metalice subţiri pe obiecte metalice în scop de protecţie sau decorativ (nichelare, cromare, argintare, aurire etc.)

16. Gruparea rezistoarelor • A. Gruparea serie • Două sau mai multe rezistoare sunt conectate în serie dacă aparţin aceleiaşi ramuri dintr-o reţea electrică. Rezistoarele grupate în serie sunt parcurse de acelaşi curent electric. • B. Gruparea paralel • Două sau mai multe rezistoare sunt grupate în paralel dacă sunt conectate între aceleaşi două noduri.

17. Gruparea generatoarelor • A. Gruparea serie • Pentru agrupa în serie mai multe generatoare se leagă borna negativă a unui generator cu borna pozitivă a următorului generator ş.a.m.d • Să considerăm trei generatoare cu t.e.m. E1; E2 şi E3 şi cu rezitenţele interne r1, r2 şi r3, conectate în serie şi care alimenteză un consumator rezistiv R. Prin aplicarea legii a II-a a lui Kirchhoff pe circuitul dat, se obţine: E1+E2+E3=IR+Ir1+Ir2+Ir3 • de unde:  • Prin comparaţie cu legea lui Ohm pe un circuit închis. • se constată că prin legarea în serie a generatoarelor:- tensiunea electromotoare este egală cu suma t.e.m. a generatoarelor: E=E1+E2+E3- rezistenţa internă este egală cu suma rezistenţelor generatoarelor: r=r1+r2+r3 • se constată că prin legarea în serie a generatoarelor:- tensiunea electromotoare este egală cu suma t.e.m. a generatoarelor: E=E1+E2+E3- rezistenţa internă este egală cu suma rezistenţelor generatoarelor: r=r1+r2+r3

18. B. Gruparea paralelPentru gruparea paralel ageneratoarelor, se leagă la un loc bornele pozitive şi 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+IR Dar: I1 = I2 = I3 deci I = 3I1 Rezultă: • Se constată că t.e.m. este E dar rezistenţa internă devine r/3.

19. Bibliografie: • www.wikipedia.com