Curentul electric și efectele lui. Legea lui Ohm

Curentul electric

Curentul electric este mișcarea ordonată a purtătorilor de sarcină electrică printr-un circuit electric.

Purtătorii de sarcină electrică a căror mișcare determină apariția curentului electric pot fi:

a) electronii liberi, în metale.

b) ionii și electronii, în electroliți (soluții sau topituri de acizi, baze sau săruri) și în gaze.

Sensul convențional al curentului electric continuu este invers sensului deplasării electronilor prin circuit.

Intensitatea curentului electric

Când aplicăm o tensiune electrică între două puncte ale unui conductor, apare un curent electric, adică o mișcare dirijată a electronilor săi liberi, care transportă o sarcină:

Intensitatea curentului electric \((I)\) este o mărime fizică scalară numeric egală cu raportul dintre sarcina electrică \(q\) ce trece prin secțiunea transversală a unui conductor și intervalul de timp \(\Delta t\):

Unde: \(q\) – sarcina electrică, \(\Delta t\) – intervalul de timp, \(I\) – intensitatea curentului electric, unitatea de măsură \((A)\) – amperi.

Efectele curentului electric sunt fenomene care se produc în urma trecerii curentului electric printr-un conductor.

Efectele curentului electric sunt:

1. efectul termic – constă în încălzirea conductorului atunci când acesta este străbătut de curent;

2. efectul chimic – constă în depunerea la catod a unei cantități de substanță;

3. efectul magnetic – constă în apariția unui câmp magnetic în jurul unui conductor străbătut de curent.

Efectul termic al curentului electric

Legea lui Joule: căldura degajată \((Q)\) la trecerea curentului electric printr-un conductor este direct proporțională cu rezistența conductorului \((R)\), cu pătratul intensității curentului care trece prin conductor \((I^2)\) și cu timpul acestui proces \((t)\):

Cu alte cuvinte, efectul electrotermic (efectul termic al curentului electric) constă în încălzirea unui conductor la trecerea curentului electric prin el.

Aplicații ale efectului dat: becul electric cu incandescență, aparatele de încălzit electrice, siguranțele fuzibile etc.

Efectul chimic al curentului electric

Disociația electrolitică este procesul de separare a substanțelor ionice în ioni pozitivi și negativi.

Electroliza – procesul de dirijare a ionilor către electrozi și transformarea lor în atomi sau în radicali prin neutralizare.

Legile electrolizei

Masa de substanță separată dintr-un electrolit este proporțională cu sarcina electrică transportată.

Aplicațiile practice ale electrolizei

Electrometalurgie – obținerea unui metal pe cale electrolitică din combinațiile lui naturale.

Galvanostegie – acoperirea suprafeței unor corpuri metalice cu un strat subțire din alt metal cu ajutorul electrolizei, pentru a le proteja anticoroziv: argintare, zincare, aurire, cuprare.

Galvanoplastie – proces electrochimic de depunere a unui strat metalic subțire pe suprafața unui obiect, utilizat pentru a îmbunătăți rezistența la coroziune, aspectul estetic (nichelare, argintare, aurire) sau pentru a reproduce obiecte prin matrițare. Această tehnică implică utilizarea unui curent electric (prin electroliză) pentru a transfera ioni metalici dintr-o soluție (electrolit) pe obiectul plasat la catod.

Efectul magnetic al curentului electric

• În jurul unui magnet permanent și a unui conductor parcurs de curent, se generează un câmp magnetic.
• Câmpul magnetic se manifestă prin acțiune asupra acului magnetic sau asupra conductoarelor parcurse de curent electric.

Inducția magnetică

Electromagnet – o bobină cu miez de fier parcursă de curent.

Aplicații ale efectului magnetic: sonerie, electromagnet, motoare electrice, transformatoare, aparate de măsură.

Legea lui Ohm. Legea lui Ohm pentru o porțiune de circuit: Dacă la capetele unei porțiuni de circuit se aplică o tensiune \((U)\), atunci intensitatea curentului electric \((I)\) produs prin porțiunea respectivă de circuit este direct proporțională cu tensiunea electrică \((U)\) aplicată acelei porțiuni și invers proporțională cu rezistența \((R)\) porțiunii de circuit.

Legea lui Ohm pentru o porțiune de circuit

Legea lui Ohm pentru o porțiune de circuit cu sursă

Legea lui Ohm pentru un circuit