EFECTELE CURENTULUI ELECTRIC

Curentul electric reprezintă mişcarea ordonată a purtătorilor de sarcină electrică.

Trecerea curentului electric prin circuitele electrice este însoţită de apariţia unor fenomene cărora le spunem efecte ale curentului electric.

       În continuare voi prezenta următoarele efecte:

  

1.EFECTUL TERMIC AL CURENTULUI ELECTRIC                                                                       La trecerea curentului electric printr-un conductor acesta se încălzeşte şi degajă căldură în exterior.

                       LEGEA LUI JOULE 

    Căldura degajată prin efectul termic al curentului electric

         se calculează astfel:

         Q =U I Δ t ( 1 )

          I = U / R    ( 2 )

         Din relaţiile 1 şi 2 rezultă:

         Q = U2 Δ t / R

          În aceste relaţii:      Q – căldura degajată

                                        U – Tensiunea electrică

                                        I – Intensitatea curentului electric       

                                       R – Rezistenţa electrică                                                                            

                                       Δ t – intervalul de timp în care corpul este parcurs de curentul electric

         Unitatea de măsură în S.I. pentru căldură este Joule.

         [ Q ]S.I. = [ U ]S.I. [ I ]S.I. [ Δ t ]S.I. = V A s = 1J ( Joule ) 

Efectul termic al curentului electric este utilizat în funcţionarea unor aparate electrocasnice: reşoul, fierul de călcat,cuptorul electric,uscătorul de păr,radiatorul electric,becul cu incandescenţă,fierbătorul electric,etc

a) TERMOPLONJONUL                                                                                              Termoplonjonul (fierbătorul electric) este un încălzitor electric cu ajutorul căruia se fierb lichidele. Utilizarea lui corectă se face astfel: se introduce complet în lichid, până la acoperirea totală  a părţii metalice care încălzeşte şi apoi se conectează la reţeaua electrică. 

 

 Dacă se introduce întâi ştecherul în priză şi apoi termoplonjonul în lichid există riscul de a se încălzi până la topirea conductorului. Acelaşi pericol există dacă se introduce în lichid numai o parte mică din spirala fierbătorului.

 Termoplonjoanele care există în comerţ au puteri definite 300W - 500W şi funcţionează la tensiunea de 220 V.

 Astfel de încălzitoare sunt foarte practice, încălzesc rapid, comod şi fără pierderi prea mari pentru că se introduc direct în lichid şi nu mai încălzesc şi aerul din jur, ca plitele electrice.

           b) USCATORUL CU AER CALD

 Uscătorul cu aer cald este un alt aparat folosit în gospodărie. Un motor electric, echipat cu un mic ventilator, antrenează aerul printre spirele unui rezistor încălzit electric.

   Încălzit astfel, aerul este canalizat prin orificiul de ieşire al aparatului şi trimis către obiectul care trebuie uscat. Este utilizat de obicei la uscarea părului.

          c) INCUBATORUL                                                                                                              Incubatorul sau clocitoarea electrică este un dulap mare, cu rafturi în care sunt aşezate ouălele ce trebuie încălzite electric. Căldura produsă la trecerea curentului electric prin rezistenţe înlocuieşte pe cea degajată de corpul găinilor. În clocitoare electrice ouăle nu se sparg şi nu se răcesc. Din acest motiv, numărul puilor scoşi, la suta de ouă clocite, este cu 20% mai mare decât prin clocirea naturală. În aceste aparate, temperatura este reglată automat, iar învârtirea ouălelor este realizată tot automat la intervale de timp corespunzătoare. Cu ajutorul incubatoarelor se clocesc mii de ouă, în timp ce o găină poate cloci în 21 de zile numai 20-25.

  Căldura degajată de un conductor atunci când e parcurs de curent electric poate fi utilizată în cuptoare electrice, al încălzirea serelor, uscarea fructelor şi cerealelor, etc. însă uneori el este şi dăunător. Dacă inginerii n-ar ţine seama de acest efect în proiectarea motoarelor electrice, acestea s-ar distruge în scurt timp de la punerea lor în funcţiune. Una dintre măsurile de protecţie contra acestui efect constă în instalarea unui ventilator pe axul motorului care în timpul funcţionării antrenează aerul printre bobinele motorului, răcindu-le. Acest fapt îl puteţi constata observând un aspirator de praf în care turbina care absoarbe praful serveşte şi ca ventilat al motorului
     d) LAMPA ELECTRICA CU    INCANDESCENTA                                                   
Un corp încălzit la o temperatură ridicată începe să lumineze (devine incandescent). Firele metalice prin care se stabileşte curentul electric se încălzesc până devin incandescente. Pe acest proces se bazează    funcţionarea becurilor electrice. Filamentul lor se construieşte din metale care se topesc la temperaturi foarte înalte (tungsten, osmin, tantal). Balonul de sticlă în care se află filamentul este golit de aer şi apoi umplut cu un gaz inert, la o presiune mică (Kripton). Temperatura filamentului trebuie să treacă de 2800C pentru ca lumina să fie apropiată de cea emisă de soare. Mărimea şi forma becurilor depind de puterea pentru care sunt proiectate să funcţioneze, iar alegerea becului potrivit se face în funcţie de încăperile şi suprafeţele care trebuie iluminate. Alegând în mod judicios puterea becurilor se realizează o iluminare bună şi o economisire a energiei electrice.

        2.EFECTUL ELECTROCHIMIC 

Soluţiile apoase ale unor substanţe(piatră vânătă-sare,acizi,baze) sunt conductoare şi se numesc electroliţi. La trecerea curentului electric printr-un electrolit are loc pe electrozi  depuneri de substanţă şi degajări de gaze.                                                                

    Electroliza este o modalitate de a separa substanţele chimice, într-un lichid, cu ajutorul curentului electric. Unele lichide conţin particule încărcate cu sarcină negativă sau pozitivă. De exemplu, când dizolvăm sare (NaCl) în apă, ea se descompune în particule pozitive de sodiu şi particule negative de clor. Conectând o baterie catod şi anod, care sunt cufundaţi în lichid, particulele negative se vor acumula la polul pozitiv (anod) al bateriei, iar cele pozitive la polul negativ (catod).

    Cutiile de băuturi răcoritoare sunt adesea fabricate din aluminiu obţinut prin electroliză. Aluminiul este un metal utilizat pe scară largă, din el fabricându-se veselă şi cabluri electrice. Însă, în natură, el nu se găseşte în stare pură, ci într-o rocă numită bauxită- o combinaţie de aluminiu, oxigen şi alte substanţe. Metalul pur se obţine prin electroliză. Alumina topită (aluminiu şi oxigen) se toarnă într-un recipient. Particulele de oxigen sunt încărcate cu sarcină negativă, iar cele de aluminiu- cu sarcină pozitivă. Când prin lichid circulă un curent electric, aluminiul se depune pe catod, de unde poate fi prelucrat.

     Bijuteriile sau tacâmurile “ de argint” nu sunt totdeauna din argint masiv, ci pot fi doar argintate. Desenul de mai jos arată cum se poate acoperi o piesă de metal cu un strat subţire dintr-un alt metal.

   Piesa se conectează la borna negativă a unei surse de curent şi se cufundă într-un lichid ce conţine particule pozitive de argint. La trecerea curentului, argintul se depune pe piesa metalică, învelind-o. Acest proces se poate aplica multor metale. Cuiele de fier sunt adesea acoperite cu zinc, ca să nu ruginească.

  

3. EFECTUL MAGNETIC AL CURENTULUI ELECTRIC                                                           

La trecerea curentului electric printr-un conductor acesta se comportă ca un magnet. 

Sistemul alcătuit dintr-o bobină în interiorul căreia se află un miez de fier se numeşte electromagnet.Experimental s-a demonstrat că:  

• -Forţa de atracţie exercitată de electromagnet asupra unui obiect din fier este mai mare atunci când bobina electromagnetului are mai multe spire.
• -Forţa de atracţie exercitată de un electromagnet asupra unui obiect de fier este mai mare atunci când intensitatea curentului electric prin spirile bobinei electromagnetului este mai mare.
• -Forţa de atracţie exercitată de un electromagnet asupra unui obiect de fier este mai mare, atunci când obiectul de fier închide miezul de fier al electromagnetului. Dacă un fir prin care circulă curent electric este înfăşurat pe un suport de fier se formează o bobină care magnetizează puternic (dar care poate şi electrocuta dacă firul nu este bine izolat).

Comparand un electromagnet cu un magnet permanent,constatam urmatoarele:

·        -polii magnetici ai electromagnetului se pot inversa,pe cand la magneti nu putem realiza acest lucru

·        -forta de atractie exercitata asupra obiectelor de fier poate fi reglata dupa voie la electromagneti,pe cand la magneti aceasta ramane constanta.

Aceste calitati ale electromagnetilor in raport cu magnetii permanenti au oferit posibilitatea utilizarii lor intr-un domeniu foarte larg de aplicatii practice si tehnice.

a) Releul electromagnetic. Este un dispozitiv cu care se comandă, de la distanţă, închiderea şi deschiderea reţelelor electrice cu tensiuni periculoase sau alte circuite şi mecanisme, pentru a economisi timp şi energie şi a asigura securitatea omului

b)Soneria electrică. Piesa de bază în construcţia soneriei electrice este electromagnetul. Apasând pe buton închidem circuitul electric al soneriei. Curentul care trece prin bobina electromagnetului face ca electromagnetul să atragă plăcuţa din fier şi un ciocănel care se află la capatul lamei elastice şi loveste un clopoţel, producând un sunet. Atracţia plăcuţei din fier întrerupe contactului şurubului şi circuitul se întrerupe. Soneria electrică se foloseşte ca avertizor sonor.          

c)Macaraua electromagnetică.   
 Macaraua electromagnetică are ca piesă de bază un electromagnet în formă de clopot.                 
  Ea se foloseşte la ridicarea şi transportul obiectelor din fier, greu de manevrat.