Tensiunea electric ă

1. Tensiunea electrică • Curentul electric circulă printr-un conductor atâta timp cât la capetele conductorului este o diferenţă de potenţial electric(adică o tensiune electrică).Această tensiune este produsă de generatoare. • Cum realizăm un generator care să producă un curent electric constant?Cu o placuţă din zinc • şi una din cupru, • separate de un material textil(sau carton) • îmbibat în apă acidulată(sauoţet) obţinem o baterie(Volta) de 1volt • Dacă punem 3 baterii Volta în serie obţinem o baterie de 3volţi, cu care aprindem foarte bine un bec de lanternă In loc de placuţe din zinc şi cupru putem folosi orice alte 2 metale diferite(de exemplu fierşi nichel,ca la bateriile comerciale Matsushita, sau nichel-cadmiu,ca la Sony)

2. Bateriile transformă energia chimică în energie electrică, şi astfel produc o Tensiune electromotoare(E),cuformula: • Conectând un consumator la o baterie,aceasta nu va furniza circuitului exterior(consumatorului si firelor de legătură) toată tensiunea sa electromotoare(E), ci doar o parte(cam 90-99% de obicei) numită tensiunea la bornele bateriei(U).Cealaltă parte, foarte mică însă, este căderea de tensiune pe baterie(u) • tensiunea electromotoare : E=U+u • Unitatea de măsură a tensiunii electrice este : Volt, cu multiplul KV=1000V • - Bateriile obişnuite produc 1,5 volţiBateria(acumulatorul) de maşină are 12 volţi • Priza furnizează tensiunea 220V,curent alternativ

3. Oriceaparat electric are o tensiune electrică nominală, la care funcţionează bine. Becurile de la lustră şi aparatele electrice alimentate de la priză au tensiunea nominală 220V • - Becul de lanternă are tensiunea nominală 3 volţi • Dacă tensiunea generatorului e mult mai mică decât tensiunea nominală a becului , becul luminează foarte slab (becul e subtensionat) • Dacă tensiunea generatorului e mult mai mare decât tensiunea nominală a unui aparat electric , aparatul se arde!(este supratensionat) motor Becului, de 3V, i se aplică doar 1,5V Baterie de 1,5V Un motor de 3V(de CD- Player) NU trebuie conectat la o baterie de 9V: se ARDE siguranţa Schema electrică este: + X

4. Gruparea consumatorilor în serie • Conectând 3 becuri în serie observăm că ele luminează mai slab decât dacă la aceiaşi baterie conectăm un singur bec.(Compară imaginile !) • Concluzie: In circuitul serie, tensiunea sursei se împarte la numărul de consumatori 3Becuri conectate în serie la o baterie de 9V Fiecărui bec i se aplică tensiunea de 3V (=9:3 Volti) • Dezavantajele circuitului serie:-1-Becurile nu se pot arinde separat(doar toate odată) –2- Dacă se arde un singur bec din circuit, se sting toate • Circuitul serie e util dacă trebuie să conectăm mai multi consumatori cu tensiune nominală mică la o sursă de tensiune electromotoare mai mare

5. Gruparea consumatorilor în paralel • Conectând becurile în paralel observăm că ele luminează la fel ca atunci când conectăm un singur bec la aceiaşi baterie.(Compară imaginile !) • Concluzie: In circuitul paralel, tensiunea sursei NU se împarte la numărul de consumatori.Tuturor consumatorilor conectaţi în paralel cu sursa li se aplică tensiune egală cu tensiunea de la bornele sursei ! 3Becuri legate în paralel la o baterie de 9V. Fiecărui bec i se aplică tensiunea de9V • Avantajele circuitului paralel: - 1-Fiecare bec poate fi stins(sau aprins) separat (independent de celelalte), cu întrerupatorul de pe ramura sa • -2-Dacă se arde un bec, celelalte funcţionează

6. Atenţie !!: 1.Conectaţi borna + a bateriei la borna pozitivă(roşie,de obicei) a voltmetrulului. 2. Conectaţi borna minus a bateriei la una din cele 3borne”calibru” ale voltmetrulului, aleasă asfel încât să nu măsuraţi o intensitate mai mare decât calibrul. Altfel, se va ARDE Tensiunea electrică se măsoară cu voltmetrul montat în paralel ! + • Pentru a măsura tensiunea aplicată becului(de 3V)din imagine,alegem calibrul 6V. Aceasta înseamnă că la capătul scalei, unde scrie12V, aparatul măsoară 6V !! Observăm că voltmetrul indică diviziunea 6 şi aceasta înseamnă că tensiunea este 3V calculată cu formula: + X V Borne calibru

7. Tensiunea electrică se poate măsuraşi cu multimetrul, utilizat la fel ca voltmetrul cu singura diferenţă că indică direct valoarea tensiunii(indiferent de calibrul folosit), şi deci doar citim, şi nu mai calculăm tensiunea • Probleme rezolvate: 1 2 • I. Bateria având 9V, ce tensiuni sunt aplicate becurilor 1,2,3 din imagine II.Becurile având tensiunea nominală 3V, sunt adaptate cu generatorul,sau sunt supratensionate,sau subtensionate? E F 3 C D Rezolvare:Becul3 montat paralel cu bateria are la borne: 9V. Becurile1 şi 2 fiind montate pe ramura EF paralelă cu ramura AB a bateriei, primesc împreună 9V, deci fiecare primeşte 4,5V. II. Becurile,de3V ar fi fost adaptate cu generatorul dacă li s-ar fi aplicat chiar 3V, deci sunt supratensionate şi se pot arde A B N Q S • Cum putem conecta la o singură baterie de 9V: trei becuri de 3V, 2 becuri de 4,5V şi un bec de 9V astfel încât toate să se aprindă perfect? Rezolvare:3becuri de 3V se montează pe ramura MN, 2becuri de 4,5 pe ramura PQ, iar becul de 9V se montează singur pe ramura RS M P R

8. Scurtcircuitul Siguranţa arsă A * Scurtcircuitul se produce când curentul electric trece prin puncte ale circuitului care trebuiau izolate,sau trece doar prin baterie(sursă) şi fire conductoare fără să treacă prin consumatoare * Daca sursa este în scurtcircuit, se va distruge. * Dacă circuitul este prevăzut cu siguranţă, se va arde doar siguranţa B CablulABproduce scurtcircuit Schema electrică: X A Siguranţa + A scurtcircuit Cablul CD scurtcircuitează becul 2, şi acesta nu luminează. Curentul electric trece prin cablul CD CablulEFproduce scurtcircuit B CablulABproduce scurtcircuit

9. Exerciţii- scrieţi răspunsurile pe caiet 2. I. Cum putem conecta la un singurgenerator de 6V: trei becuri de 2V, 2 becuri de 3V şi un bec de 6V astfel încât toate să se aprindă perfect? II.Reprezentaţi schema electrică a circuitului şi completaţi-o cu simbolurile unor becuri de 1,5V astfel încât toate să se aprindă perfect ! Câte astfel de becuri s-ar putea monta? 1. I. Bateria având 4,5V, ce tensiuni sunt aplicate becurilor 1,2,3,4 din imagine (montajul se numeşte mixt) II.Becurile având tensiunea nominală 3V, sunt adaptate cu generatorul,sau sunt supratensionate,sau subtensionate?III. Reprezentaţi schema electrică a circuitului şi completaţi-o cu simbolul unui întrerupător care să stingă becurile 1,2,3, dar să rămână aprins becul 4 • 3. Dacă cu o baterie de maşină(de 12V) dorim să aprindem cât mai multe becuri de 3V, şi 4V(astfel încât să nu fie subtensionate dar nici să nu se ardă!),câte becuri de 3V s-ar putea monta, şi câte de 4V ? Reprezentaţi schema electrică a circuitului cu toate becurile de 3Vşi 4V

10. Exerciţii- scrieţi răspunsurile pe caiet 4.Dacă într-un pahar de sifon punem două linguriţe din metale diferite(una din oţel, alta din aluminiu,de exemplu) se produce tensiune electrică? Cum,şi cu ce aparat ai putea verifica(măsura) • 5.Bateriile transformă : A) energie electrică în energia chimică, B) energie mecanică în energie electrică , C)energia chimică în energie electrică, D) energie mecanică în energia chimică • 6. Volt-ul este unitatea internaţională de măsură a : A) energiei bateriilor, B) intensităţii, C) tensiunii, D)puterii bateriilor • 7.Cum crezi că sunt conectate becurile instalaţiei de iluminat din clasă (sau din laboratorul de fizică)? In serie sau paralel? Explică de ce! • 8.Cum trebuie conectate două consumatoare în circuit astfel încât să primească tensiuni egale?:A) In serie, B) în paralel? , C) amândouă lângă generator

11. Exerciţii- scrieţi răspunsurile pe caiet Problemă rezolvată: 9. Becurile de la lustră funcţionează la tensiunea nominală 220V ,curent alternativ.Cum crezi că sunt conectate becurile lustrei? In serie sau paralel? Reprezentaţi schema electrică a circuitului lustrei cu 2 becuri şi întrerupător dublu, astfel încât să putem aprinde(sau stinge) fiecare bec separat! Rezolvare:Dacă cele 2becuri ar fi conectate în serie,ar împărţi între ele tensiunea 220V de la reţea, şi ar primi fiecare doar 110V,deci ar lumina foarte slab; în plus la arderea unui bec ,s-ar stinge şi celălalt.Becurile de lustră sunt conectate în paralel. * Schema electrică este: 10.Reprezentaţi schema electrică a circuitului lustrei cu 3 becuri şi întrerupător dublu, astfel încât să putem aprinde separat unul din becuri, iar pe celelalte două împreună! 220V c.a.

12. Exerciţii- scrieţi răspunsurile pe caiet 11. I. Precizaţi avantajele circuitului paralel faţă de circuitul serie.II. Ştiind că circuitul serie are mai multe dezavantaje faţă de circuitul parelel, de ce se mai utilizează şi circuite serie? Daţi exemple de circuite serie utile 12.Reprezentaţi schema electrică a circuitului lustrei cu ventilator(şi un bec)şi întrerupător dublu, astfel încât să putem aprinde separat becul, sau ventilatorul,ambele având tensiunea nominală 220V, şi alimentate de la reţeaua de 220V • 13. Reprezentaţi schema electrică a unor circuite cu baterie de 12V şi: • 2 becuri de 12V. Cum trebuiesc conectate: în paralel sau în serie? • 2 becuri de 6V. Cum trebuiesc conectate: în paralel sau în serie? • 6 becuri de 4V. Cum trebuiesc conectate în paralel,în serie,sau în montaj mixt?

13. Exerciţii 10. A) Reprezentaţi schema electrică a circuitului, şi apoi completaţi schema cu simbolul unui voltmetru care să măsoare intensitatea curentului prin becul 1 1 • B)Ce tensiune e aplicată becului 1 ? • C)Ce tensiune e la bornele becului 2 ? • D)Ce tensiune e aplicată becului 6? • E) Completaţi schema electrică cu simbolul unui voltmetru care să măsoare tensiunea la bornele becului1 . Ce tensiune va indica acest voltmetru ? 3 2 6 4 5 Baterie de 9volti

14. Pentru a vedea pagina anterioara, faceţi click pe săgeată Această lecţie face parte dintr-un set de lecţii pentru gimnaziu şi liceu destinat îmbunătăţirii predării fizicii cu ajutorul calculatorului. Lectiile informatizate pot conţine simulări ale proceselor fizice, experimente virtuale,animaţii , şi sunt concepute şi pentru a fi mai atractive pentru elevi. Orice sugestie, observaţie, sau întrebare despre această lecţie puteţi trimite pe adresa autorului : laurentziu_roshu@yahoo.com Prin observaţiile dvs. puteţi contribui la perfecţionarea acestui set de lecţii .Vă mulţumesc