Curentul electric
Prin curent electric se înțelege deplasarea ordonată a purtătorilor de
sarcină electrică, liberi într-un conductor (mediu), sub acțiunea unui
câmp electric.
Trebuie subliniat faptul că mișcarea ordonată a purtătorilor de sarcină electrică, liberi, din conductor nu este o simplă mișcare rectilinie uniformă, ci reprezintă un fenomen complex, deoarece purtătorii de sarcină din conductor se găsesc într-o continuă mișcare haotică de agitație termică, suferind multiple accelerări, frânări și devieri datorită ciocnirilor dintre ei cât și datorită ciocnirilor cu ionii rețelei cristaline ce formează conductorul. Din aceste motive, putem vorbi numai de viteză medie a mișcării ordonate a purtătorilor de sarcină în conductor, sub acțiunea câmpului electric, care se numește viteză drift sau de antrenare. Această viteză are o valoare foarte mică: pentru un curent de 10A printr-un conductor de cupru cu secțiunea de 10mm2 are valoarea vd=0,06mm/s. Totuși, un curent electric se transmite cu o viteză foarte mare datorită faptului că printr-un conductor se propagă câmpul electric pe toată lungimea conductorului și acesta antrenează electronii sau ionii pe care îi întâlnește în cale. Din acest motiv conductorii se mai numesc și ghiduri de câmp electric.
Pentru a realiza un curent electric este necesar să se creeze un câmp electric într-un spațiu în care să se găsească purtători de sarcină liberi (electroni, ioni).
Realizarea câmpului electric se face cu ajutorul unei diferențe de potențial DV=VA-VB. Purtătorii de sarcină se vor mișca până ce se va ajunge la echilibrul celor două potențiale, după care curentul electric încetează.
Efectele curentului electric
- efectul termic
- efectul magnetic
- efectul chimic
Intensitatea curentului electric I, este o mărime fizică scalară care măsoară sarcina electrică ce străbate secțiunea transversală a unui conductor în unitatea de timp:
Indiferent de tipul purtătorilor de sarcină mobili, sensul convențional al curentului electric este dat de sensul intensității câmpului electric, adică sensul scăderii potențialului.
Măsurarea intensității curentului electric se face cu ajutorul ampermetrului care se conectează în serie cu circuitul prin care este curentul electric.
Ampermetrul este aparat electric care măsoară intensitatea curentului prin efectele sale. Asfel, există:
- ampermetre magnetoelectrice
- ampermetre feromagnetice
- ampermetre termice
- ampermetre cu semiconductoare
Simbolul de reprezentare al ampermetrului este:
Pentru menținerea curentului electric, trebuie ca tensiunea electrică pe porțiunea AB să fie menținută constantă. Acest lucru se va putea realiza dacă purtătorii de sarcină sunt readuși la cele două capete ale conductorului, printr-un alt traseu.
Pentru aceasta este necesar să se cheltuiască energie ca să se învingă lucrul mecanic al forțelor electrice. Rezultă că, pentru a întreține un curent electric constant, printr-un conductor, este nevoie de o sursă electrică de energie, cu denumirea de generator electric, care este conectat prin conductori de legătură la capetele conductorului AB, astfel se realizează un circuit electric.
Generatorul electric este un dispozitiv care transformă o formă de energie: chimică, mecanică, optică, termică etc. în energie electrică. Astfel, ele se numesc: pile, dinamuri, alternatoare, celule fotoelectrice.
Simbolul de reprezentare al unui generator electric este redat în figura de mai jos.
Sursele de curent electric asigură o diferență de potențial DV constantă, adică un câmp electric sub acțiunea căruia electronii de pe întregul circuit sunt antrenați într-o mișcare ordonată cu viteză constantă.
Schema unui circuit electric trebuie să cuprindă: un generator, conductoare de legătură și consumatorii electrici. Generatorul electric este caracterizat de tensiunea electromotoare E necesară pentru a produce lucrul mecanic în deplasarea sarcinilor electrice pe întregul circuit, atât în interiorul lui cât și pe porțiunea exterioară a acestuia. Se poate scrie relația energetică pe un astfel de circuit:
W=Wext+Wint
Dacă raportăm energiile la unitatea de sarcină electrică se obține:
E=U+u
unde "E" este tensiunea electromotoare a sursei, "U" este tensiunea la bornele consumatorului iar "u" este căderea de tensiune din interiorul generatorului.
Măsurarea tensiunilor se face cu ajutorul voltmetrului V care trebuie conectat în paralel cu elementul de circuit (generator, consumator, conductori de legătură, rezistor, etc.). Din cele relatate mai sus rezultă că din întreaga energie cheltuită W=E.q numai o parte este utilă Wext=U.q deci randamentul unei surse electrice este:
Cu cât căderea de tensiune în interiorul sursei este mai mare, cu atât randamentul acesteia este mai mic. Pentru aceasta se proiectează generatoare care să aibă pierderi cât mai mici în interiorul lor.
| 
BluePink 
