Curentul Electric (1)

CURENTUL ELECTRIC

Cine lucreaza in domeniu electric, indiferent de tehnologie sau complexitatea aparatelor ce le utilizeaza, are tensiunea si curentul prezente. Pe mai multe capitole vom incerca sa aratam cum este inteles curentul, tensiunea, densitatea de curent  ...  pana acum.

Rasfoind o „cartulie” veche (1914) am fost surprins de comparatiile facute intre curentul electric si un fluid (apa).

                                   Fig.1

                                       Fig.2

                                       Fig.3

                                       Fig.4

 „Curentul este generat intr-o linie electrica datorita incercarii de a egala o diferenta de potential. De ultima (diferenta de potential) depinde puterea curentului.
Curentul electric poate fi comparat, oarecum, cu apa ce curge neintrerupt prin tevile unei instalatii, de la un nivel superior spre unul inferior.Cantitatea curentului electric se compara, la un timp anume, cu cantitatea de apa care circulatia in tevi.Tensiunea electrica stabileste diferenta de presiune intre cele doua nivele de apa. Rezistenta conductoarelor electrice este comparata cu frecarea apei de peretii tevii. Puterea curentului poate fi comparata cu apa, daca la capat se pune de exemplu, o roata (ce este pusa in miscare).”

„Cartulia” este un fel de abaca, nu a fost scrisa exclusiv pentru electricieni, fiind realizata pentru, citez: fabricanti, functionari din productie, masinisti si montatori (vezi prima pagina). Capitolul numit „Electrotehnica” nu a fost scris decat pe 10 pagini, din cele 200.

La intrebarea: „de ce din aceasta carte a fost extras citat” ?
Raspunsul: „a fost mai la indemana”.
 
Dupa 50 de ani, in cartea Physics, care a mai fost folosita drept sursa si la alte lucrari (este mult prea buna pentru a face rezumate … si a nu extrage articole), autorii, profesor David Halliday (S.U.A.) si Robert Resnick (S.U.A), la capitolul „Curentul si rezistenta” spun:

31-1 Curentul si densitatea de curent

Electronii liberi dintr-un conductor metalic izolat, de exemplu dintr-un fir de cupru, se gasesc intr-o miscare dezordonata ca si cea a moleculelor inchise intr-un container. Ei nu au o miscare de ansamblu in lungul firului.
Daca se intersecteaza conductorul cu un plan oarecare, ipotetic,numarul de electroni ce strabate planul in unitatea de timp de la dreapta spre stanga este egal cu al acelora care il strabate de la stanga spre dreapta, fluxul mediu (net) este zero.

Daca capetele conductorului sint legate la o baterie, un camp electric va exista in fiecare punct al firului. Daca diferenta de potential produsa de baterie este de 10 V si daca conductorul (presupus uniform) este de 5 m lungime, intensitatea campului electric in fiecare punct va fi de 2 V/m. Acest camp E va actiona asupra electronilor si va determina aparitia unei miscari rezultante in directia –E. Spunem in acest caz ca s-a stabilit un curent electric i; daca in intervalul de timp t prin orice sectiune transversala prin conductor trece o sarcina netta q, atunci curentul, presupus constant va vi:

  i = q/t  (1)

Unitatile de masura S.I. sunt pentru i amperul (A), pentru q coulombul (C) si secunda (s) pentru t.
………………………………………………………………………………………
Daca curgerea sarcinilor nu se face cu un debit constant, curentul variaza in timp si va fi dat de limita ecuatiei (1), adica;

i = dq/dt
………………………………………………
Curentul i este acelasi prin orice sectiune transversala a conductorului chiar daca sectiunea transversala este diferita in puncte diferite. In acelasi mod debitul de apa (presupus incompresibil) in orice sectiune transversala a unei conducte este acelasi, chiar daca sectiune variaza. Viteza de curgere a apei este mai mare in portiunile inguste ale conductei si mai mica in cele mai largi, astfel ca debitul, masurat in m3/s, ramane neschimbat. Aceasta constanta a curentului electric rezulta din faptul ca sarcina trebuie sa se conserve; ea nu se produce si nu se pierde in mod constant, in nici un punct al conductorului in conditiile stationare presupuse.
…………………………………………………
Curentul i este caracteristic pentru un conductor dat. El este o marime macroscopica, ca de exemplu masa sau volumul unui obiect sau lungimea unei bare. Marimea microscopica atasata ei este densitatea de curent j. Ea este o marime vectoriala atasata fiecarui punc din conductor si nu intregului conductor.
…………………………………………………..

31-2 Rezistenta, rezistivitatea si conductivitatea
………………………………………….
Trecerea sarcinilor printr-un conductor este adeseori comparata cu trecerea, (scurgerea) apei printr-o conducta, ce are loc datorita faptului ca exista diferenta de presiune la capetele conductei, produsa si mentinuta de o pompa. Aceasta diferenta de presiune poate fi comparata cu diferenta de potential ce exista la capetele unui rezistor conectat la o baterie. Debitul de apa scurs (in m3/s) este comparat cu curentul (C/s sau A). Viteza de scurgere a apei pentru o diferenta de presiune este determinata de natura conductei; este ea lunga sau scurta, larga sau ingusta ? Este plina sau goala, eventual cu pietris ? Aceste caracteristici ale conductei sunt analoage cu rezistenta conductorului.

articolul va continua,