Documentul abordează efectele curentului electric, incluzând efectul termic, magnetic și electrochimic. Efectul termic, cunoscut și ca efect Joule-Lenz, conduce la disiparea căldurii în conductori și are aplicații industriale variate, precum încălzirea electrică și sudarea. Efectul electrochimic se referă la procesele de electroliză, utilizate pentru obținerea metalelor pure și pentru diverse aplicații în galvanoplastie.

1. REALIZAT DE MIHALCA ANDREI DANIEL-XE
COLEGIUL NATIONAL ‘HOREA,CLOSCA SI
CRISAN’
PROF. FIZICA HUMENIUC RAMONA
Efectele curentului electric

2. Efectele curentului electric
Efectul termic
Efectul magnetic
Efectul electrochimic

3. 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.
Efectul termic al curentului electric are multiple aplicaţii
industriale: cuptoarele încălzite electric, tăierea metalelor,
sudarea cu arc electric etc

4. Efect Joule
http://ww2.unime.it/weblab/ita/kim/joule/heat_ita.htm

5. Efectul magnetic
Constă in aparitia unui câmp magnetic in
jurul unui conductor parcurs de curent
electric.
Modulul vectorului inducţie magnetică intr-
un punct situat la distanta r de conductorul
parcurs de curent electric este:
 μ-permeabilitate magnetică absolută;
 I-intensitatea curentului care străbate conductorul;
B = inducţia magnetică
[B]SI=1T (tesla);

6. Campul magnetic al unui conductor
http://www.walter-fendt.de/ph14ro/mfwire_ro.htm
r
I
B
⋅⋅
=
π
µ
2

7. Campul magnetic al unei bare magnetice
http://www.walter-fendt.de/ph14ro/mfbar_ro.htm

8. Efectul magnetic
Modulul vectorului inducţie
magnetică a câmpului
magnetic creat în centrul
unei spire circlare de raza r
parcursa de curent electric
este:

9. Efectul magnetic
Modulul vectorului inducţie
magnetică a câmpului
magnetic creat în centrul
unui solenoid de raza r
parcurs de curent electric
este:
B


10. Efectul electrochimic
Electroliza
 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.
 Ionii de Cu2+ sunt atraşi de catod care le
cedează electroni, sunt neutralizaţi şi se depun
pe acesta.
 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.
Electroliza solutiei de NaCl
http://www.xplora.org/downloads/Knoppix/Xplora/Minza/chimie/electro

11. Electroliza soluţiei de KI
 Soluţia conţine ioni K+
şi I-
proveniţi prin
ionizarea KI, şi ioni H+
(în apă există ioni
H3O+
) şi HO-
rezultaţi prin ionizarea apei.
 La trecerea curentului electric, ionii sunt
orientaţi către cei doi electrozi. La electrodul
negativ (catod) se produce reducerea ionilor
H3O+
, deoarece au potenţial de reducere mai
mare decât a ionilor K+
(-2,92V), în timp ce la
electrodul pozitiv (anod) are loc oxidarea
(0,52V), deoarece oxidarea apei se realizează
la o tensiune mult mai mare (1,23V).
 Ecuatiile reacţiilor care au loc la electrozi
sunt:
 Ecuatia reacţiei totale care se desfăşoară la
electroliza unei soluţii de KI este: http://www.xplora.org/downloads/Knoppix/Xplora/Minza/chimie

12. Cantitatea de substanta depusa la Catod
m = K·I·t = K·Q (prima lege a electrolizei enuntata de Faraday in anul 1833)
K = echivalentul electrochimic
K= m/Q = m/ I·t
Echivalentul electrochimic este cantitatea de substanta depusa la ecatod de un curent cu
Intesitatea de 1 Amper timp de 1s.
Echivalentul electrochimic depinde de natura substantei prin:
- Masa atomica a substantei (A), direct proportional
- Valenta substantei (n), invers proportional
Factorul de proportionalitate se noteaza cu (F) si se numeste numarul lui Faraday
(F = 96400 C/echivalent-gram.
 Rezumand aceste dependente putem scrie:
Aceasta ultima relatie reprezinta legea a doua a electolizei.
n
A
F
K ⋅=
1

13. Efectul electrochimic
Electroliza este utilizată pentru obţinerea metalelor pure (Cu, Ag,
Al, Zn, Pt) în galvanoplastie si galvanostegie.
Galvanoplastia constă în depunerea unor straturi metalice
subţiri pe obiecte metalice în scop de protecţie sau decorativ
(nichelare, cromare, argintare, aurire etc.)
Galvanostegia constă în depuneri electrolitice de metal pe
mulaje din materiale plastice (sau ceară), impregnate cu un
strat de grafit, pentru a le face conductoare. Mulajul este
montat la catod şi după depunerea metalului se îndepărtează
materialul mulajului. Se obţin astfel reproduceri foarte fidele
ale formei unor obiecte (sculpturi, alte opere de artă).

14. 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.
 Arcul electric este un curent electric de mare intensitate. La
separarea sub sarcină electrică a două piese metalice în contact,
densitatea de curent creşte foarte mult datorită micşorării zonelor de
contact, pe măsura depărtării pieselor şi datorită tensiunii
electromotoare (t.e.m.) de autoinducţie care ia naştere la întreruperea
curentului.
http://www.softedu.eu/tehnologie/preview_planse/SudareArcElectri

15. 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.
http://mirror-uk-rb1.gallery.hd.org/_exhibits/light/light-b
Cuptor electric uzina metalurgica

16. Bibliografie
http://ro.wikipedia.org/wiki/Efectele_curentului_electric
http://msabau.xhost.ro/?Fizic%E3:Electromagnetism:C
%E2mpul_magnetic_produs_de_curentul_electric
http://www.xplora.org/downloads/Knoppix/Xplora/Minza
/chimie/electroliza_ro/pag32.html
http://www.walter-fendt.de/ph14ro/mfbar_ro.htm
http://ww2.unime.it/weblab/ita/kim/joule/heat_ita.htm
http://www.wawa.com.sg/Development/kidsscience/imag
es/battery.png
http://www.wawa.com.sg/Development/kidsscience/kidss
cience_dec.htm