Efectele curentului-electric

1. Curentul electric

2. Curentul electric
Currentul electric reprezintă deplasarea dirijată a sarcinilor
electrice. Există două mărimi fizice care caracterizează
curentul electric:
intensitatea curentului electric, numită adesea simplu tot
curentul electric, caracterizează global curentul măsurănd
cantitatea de sarcină electrică ce străbate secţiunea
considerată în unitatea de timp. Se măsoară în amperi.
densitatea de curent este o mărime vectorială asociată
fiecărui punct, intensitatea curentului regăsindu-se ca
integrală pe întreaga secţiune a conductorului din
densitatea de curent. Se măsoară în amperi pe metru
pătrat.

3. Curentul electric

4. Caracteristici
Sarcinile electrice în mişcare pot fi purtate de
electroni, ioni sau o combinaţie a acestora.
Stabilirea curentului electric este determinată de
existenţa unei tensiuni între cele două puncte
(între care se deplasează sarcinile). De
asemenea, curentul electric se mai poate stabili
dacă un circuit închis este influenţat de o tensiune
electromotoare.

6. Intensitatea curentului electric
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.

8. Conform legilor lui
Kirchoff, în fiecare nod al
unui circuit electric, suma
intensităţilor curenţilor
care intră în acel nod
(considerate pozitive dacă
curentul intră în nod şi
negative dacă curentul iese
din nod) este zero.
• Dacă secţiunea
conductorului nu poate fi
considerată neglijabil de
mică şi este necesar să se
descrie repartiţia curentului
electric pe suprafaţa
secţiunii, atunci curgerea
curentului electric se
caracterizează printr-o altă
mărime fizică, densitatea de
curent.

9. Curent continuu, curent alternativ
Dacă mişcarea sarcinilor se face numai într-un singur
sens, avem de-a face cu un curent continuu (generat de
exemplu de bateria galvanică sau de dinam). Dacă sensul
de deplasare alternează în timp, curentul se numeşte
alternativ (alternatorul este un dispozitiv care generează
un asemenea curent). Curentul alternativ folosit în
industrie este de obicei (cvasi) sinusoidal, adică
intensitatea lui variază ca o funcţie sinusoidală (în timp).

11. În cazul redresării curentului alternativ se obţine un curent continuu de
intensitate variabilă, numit şi pulsatoriu (sau ondulat). Redresarea se
poate face cu ajutorul tuburilor electronice (diode sau duble diode) sau
semiconductoarelor (diode, punţi redresoare).
Transformarea inversă, pentru a obţine curent alternativ din curent
continuu, se face cu ajutorul unor dispozitive electronice (invertoare) şi
este utilă, de exemplu, la alimentarea de la elemente galvanice sau
acumulatoare a unor consumatori ce au nevoie de curent alternativ
(lămpi electrice pentru avarii, alimentarea unor aparate electrice care
funcţionează cu curent alternativ de la acumulatorul autoturismului). De
asemenea din curent alternativ se poate obţine curent continuu şi cu
ajutorul grupurilor comutatrice (un motor electric de curent alternativ
roteşte un dinam pentru a produce curent continuu care să alimenteze de
exemplu electrodul de sudură).

12. Curentul electric poate produce fenomene diferite:
• căldură, fenomen cunoscut sub numele de efect termic
sau efect Joule:
• apariţia unei forţe asupra conductoarelor străbătute de
el aflate în câmp magnetic, cunoscute sub denumirea de
forţe electromagnetice sau forţe electrodinamice:
• apariţia unui câmp magnetic (rotativ) în jurul
conductoarelor pe care le străbate.
• transportul de substanţe (electroliza) atunci când
purtătorii de sarcină care determină curentul electric
continuu sunt ionii dintr-o soluţie sau topitură.

14. Cîmpul magnetic
Câmpul magnetic este o mărime fizică vectorială ce
caracterizează spaţiul din vecinătatea unui magnet,
electromagnet sau a unei sarcini electrice în mişcare. Acest
câmp vectorial se manifestă prin forţele care acţionează
asupra unei sarcini electrice în mişcare (forţă Lorentz),
asupra diverselor materiale (paramagnetice, diamagnetice
sau feromagnetice după caz). Mărimea care măsoară
interacţiunea dintre câmp magnetic şi un material se
numeşte susceptibilitate magnetică.
Câmpul magnetic şi câmpul electric sunt cele două
componente ale câmpului electromagnetic. Prin variaţia
lor, cele două câmpuri se influenţează reciproc şi astfel
undele electrice şi magnetice se pot propaga liber în spaţiu
sub formă de unde electromagnetice

15. Tensiunea electrică
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.
Unde:
U - tensiune electromotoare;
L - lucrul forţei electrice;
q - sarcina electrică.

17. Aplicaţii industriale
 Datorită efectului Joule-Lenz foarte puternic, metalul este topit local şi vaporizat. În condiţiile
existenţei vaporilor metalici şi a contactelor puternic încălzite, aerul dintre contacte se ionizează şi
ia naştere o plasmă fierbinte cu temperaturi de cca. 6.000–7.000 K. Sub acţiunea diferenţei de
potenţial dintre contacte plasma se deplasează, formând arcul electric; deci curentul electric
continuă să existe şi după întreruperea mecanică a circuitului.
 Din procesele de recombinare ale purtătorilor de sarcină, arcul electric eliberează energie sub
formă de radiaţii luminoase intense. La sudarea metalelor, arcul electric se formează între un
electrod şi piesa de sudat; tăierea metalelor se realizează prin topire locală cu arc electric, iar la
întreruperea circuitelor electrice arcul este stins prin metode şi dispozitive speciale care
favorizează procesele de deionizare în coloana de arc. La întrerupătorul cu pârghie, pentru a se
evita topirea sau distrugerea parţială prin arc electric a pieselor de contact, între acestea se
montează în paralel un condensator. Condensatorul se încarcă şi preia energia eliberată de câmpul
magnetic prin curentul de autoinducţie, fără a se mai produce un arc electric.
 Când un material conductor este plasat într-un câmp magnetic alternativ, curenţii induşi determină
încălzirea materialului. La frecvenţe mari încălzirea este mai pronunţată la suprafaţa materialului
conductor; efectul este utilizat la tratamente superficiale ale metalelor şi pentru lipire.
 Cuptoarele electrice se utilizează şi pentru topirea metalelor. Dacă un dielectric este introdus între
două armături plane, alimentate în curent alternativ, acesta se încălzeşte din cauza pierderilor de
polarizare. Fenomenul este utilizat pentru topirea maselor plastice, la încălzirea îmbinărilor din
lemn, la încălzirea alimentelor în cuptoarele cu microunde ş.a.
 Calculul la încălzirea produsă de trecerea curentului electric prin conductoarele aparatelor şi
maşinilor electrice este foarte important: încălzirea nu trebuie să afecteze stabilitatea termică a
materialelor izolatoare.
Cuptor electric uzina metalurgica