Curentul electric in diferite medii

12 CURENTUL ELECTRIC

Curentul electric Curentul electric poate fi: De conducţie – Dacă mişcarea ordonată a sarcinilor electrice are loc în medii conductoare sau în vid De exemplu: 1) Mişcarea ordonată a electronilor liberi în metale 2) Mişcarea electronilor de la catod la anod în tuburi electronice 3)

Curentul electric in diferite medii - Math

Curentul electric in vid Evident in vid nu sunt purtatori de curent electric (sarcini electrice) si pentru a asigura curentul electric ei se obtin folosind fenomenul emisiei termoelectronice (a se vedea mai sus) Fenomenul de trecere a curentului electric in vid sta la baza functionarii tubului cu doi, trei sau mai multi electrozi

a Curentul electric: generarea unui curent electric necesită

Simbolul electric al rezistorului fix, precum şi mărimile electrice de terminal ale acestuia sunt prezentate în Figura 4 a, în care prin i s-a notat curentul electric prin rezistor, iar prin v s-a notat tensiunea electrică care apare între terminalele rezistorului, la trecerea curentului prin acesta Figura 4 a

Curentul electric stationar - Math

Curentul electric stationar 1 Curentul electric stationar Tensiunea electromotoare Legea lui Ohm pentru un circuit interg Regulile lui Kirchhoft Lucrul si puterea curentului electric continuu 1 Daca printr-o suprafata oarecare se transporta sarcina electrica, atunci se spune ca prin aceasta suprafata circula curent electric

A CURENTUL ELECTRIC STAȚIONAR 1 Intensitatea curentului

A CURENTUL ELECTRIC STAȚIONAR 1 Intensitatea curentului electric Curentul electric reprezintă o mișcare ordonată a purtătorilor de sarcină electrică liberi, sub acțiunea unui câmp electric Purtătorii de sarcină electrică liberi sunt: 1 electronii, în cazul conductorilor metalici; 2 electronii și golurile, în cazul

Efectul termic al curentului electric

EFECTELE CURENTULUI ELECTRIC Când curentul electric trece printr-un conductor, produce un efect 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

FIZICĂ – clasa a X-a Electricitate

Definiţie: Curentul electric staţionar este acel curent în care viteza purtătorilor de sarcină este constantă în timp 2 1 1 Circuitul electric Pentru a menţine într-un fir conductor un curent electric staţionar, este necesar să se menţină în el un câmp electric constant, adică să se menţină la capetele firului o

TEST DE EVALUARE - CURENTUL ELECTRIC Clasa a VIII a

TEST DE EVALUARE - CURENTUL ELECTRIC Clasa a VIII – a BAREM DE EVALUARE ȘI DE NOTARE - se punctează oricare alte formulări / modalități de rezolvare corectă a cerințelor - nu se acordă punctaje intermediare, altele decât cele precizate explicit prin barem Nu se acordă fracțiuni de punct - se acordă 10 puncte din oficiu

Laboratorul numărul 9 Transformatorul electric - Considerații

Transformatorul electric - Considerații generale Transformatorul electric este un aparat static, cu două sau mai multe înfășurări, cuplate magnetic, cu rolul de a modifica parametrii puterii electrice în curent alternativ (tensiunea, curentul și eventual numarul de faze), frecvența ramânând constantă

FORMULE ŞI RELAŢII FOLOSITE ÎN ELECTROTEHNICĂ

I – intensitatea curentului electric U – tensiunea electrică R – rezistenţa electrică R + r – suma tuturor rezistenţelor Legea lui Joule – caldura dezvoltata W in timpul t in conductorul cu rezistenta R cand este parcurs de curentul I W =R⋅I2 ⋅t unde : W = caldura R – rezistenta electrica I – curentul electric t = timpul

Curentul electric in diferite medii1

Curentul electric in diferite medii

Curentul electric in metale. Dependenta rezistentei de temperatura.

Supraconductibilitatea

Experientele au demonstrat ca in metale curentul electric este conditionat de electroni. Curentul electric in metale poate fi obtinut la aplicarea unei diferente de potential foarte joase. Prin urmare electronii in metale practic sunt liberi. La aplicarea diferentei de potential electronii capata o miscare ordonata cu o viteza crescanda. La ciocnirea cu ionii din reteaua cristalina electronii cedeaza energia acumulata partial sau integral, prin ce si se explica rezistenta metalelor. Rezistenta metalelor depinde de temperatura comform legii:

R=R0(1 +®t)

Dat fiind faptul ca la incalzire metalele nu se dilata substantial, o expresie analoaga se obtine si pentru rezistenta specifica:

½=½0(1 +®t)

0; ½0- rezistenta conductorului si rezistenta specifica la 0oC;®- coeficientul termic al

rezistentei care depinde in mare masura de natura metalului.

Curentul electric in gaze

Trecerea curentului electric prin gaze mai poarta denumirea de descarcare electrica. In stare normala gazul este un dielectric. Evident, curentul electric este conditionat de sarcini electrice in miscare. Purtatorii de curent pot apare atat prin actiune din exterior, cat si in rezultatul proceselor care au loc in insasi gaz. In primul caz este vorba de descarcare neautonoma, in al doilea caz - autonoma. Descarcarea neautonoma poate fi provocata prin incalzirea gazului (ionizare termica), prin actiunea razelorXsi a razelor ultraviolete, precum si prin actiunea radiatiei radioactive. De rand cu procesele de ionizare, au loc si procese de recombinare, adica de reunire a electronului cu ionul pozitiv. Desigur ca ionii dispar si datorita caderii lor pe electrozi. Pentru numarul de ioni care apar intr-o secunda intr-o unitate de volum se obtine expresia:

Δni=rn2+j

e¢l under- coeficientii de proportionalitate care determina procesul de recombinare; n- concentratia perechilor de ioni in gaz;j- densitatea curentului in gaz;l- distanta dintre electrozi;e- sarcina electronului. La campuri electice joase (diferenta de potential joasa) are loc legea lui Ohm: j=¾E:

In cazul campurilor inalte

j=eΔnil: In primul caz predomina procesul de recombinare, in al doilea - procesul de ionizare. Dependentaj=f(E) reprezinta o curba care trece in saturatie:

Curentul electric in diferite medii2

6 j j sat E .........................autonoma neautonoma In cazul descarcarii autonome procesul de formare a purtatorilor de curent poate avea diferite forme.

Ionizare prin ciocnire

In gaze datorita miscarii termice a moleculelor intodeauna exista un numar anumit de electroni, insa concentratia lor este atat de joasa incat ei nu pot asigura curentul electric in gaze. La cimpuri electrice relative inalte electronul poate fi accelerat pana la asa energie incat la o ciocnire cu moleculele gazului sa produca ionizarea lor. Astfel apar noi electroni, dar si ioni.

Fotoionizarea

La iteractiunea unui foton ultraviolet poate aduce la excitarea molecule sau la ionizarea ei. Astfel de ionizare a moleculei care este urmata de aparitia sarcinilor electrice se numeste fotoionizare. Emiterea electronilor de pe suprafata electrozilor In apropierea suprafetei metalului se formeaza un nouras de electroni. Ei nu pot parasi metalul din cauza fortelor coulombiene: indepartarea electronului de la molecula este insotita

de aparitia unui ion pozitiv. Si totusi datorita diparitiei electronilor dupa energie unii din ei pot

parasi metalul dar numarul lor este prea mic. La cresterea temperaturui electrodului numarul de electroni care parasesc metalul creste brusc si daca intre electrozi exista camp electric de accelerare apare curentul electric. Asa un proces care aduce la descarcarea electrica autonoma se numeste emisie termoelectronica. Un alt proces care asigura descarcarea electrica autonoma

este emiterea electronilor de catre electrozi la bombardarea lor (electrozilor) cu electroni sau ioni

- emisi electronica secundara. La cimpuri electrice destul de inalte are loc emisia electronilor de catre electrozi - emiterea electronilor de cimpul electric. Plasmaeste gazul partial sau integral ionizat, concetratia sarcinilor pozitive si negative fiind egale. Plasma, in fond, este un bun conductor. Pote fi aplicata pentru realizarea reactiei termonucleare dirijate (la moment nu este realizata) si la transformarea caldurii nemijlocit in energie electrica in generatoarele magnetohidrodinamice.

Curentul electric in lichide

Curentul electric in topituri si solutii este conditionat de electroni si ioni (pozitivi si negativi). In acest caz pe elctrozi se depun substante si acest proces poarta nume de electroliza. Masa de supstanta depusa pe electrozi este direct proportionala sarciniiqcare trece prin limita si reprezinta I-a lege a lui Faraday: m=kq=kIt;

Curentul electric in diferite medii3

undek- coeficient de proportionalitate numit echivalentul electrochimic al substantei si depinde de natura ei. Legea a II-a a lui Faraday face legatura dintre echivalentul electrochimic si echivalentul chimic al substantei. Se numesteechivalent chimic al substanteiraportul dintre masa molara si valenta elementului.

Atunci

K=1 F ¢A Z undeF- asa numita constanta lui Faraday. Constanta lui Faraday este aceeasi pentru toate substantele si este egala cu produsul dintre numarul lui Avagadro si sarcina electronului:

F=NAe:

Substituind toate acestea in formula care exprima I-a lege a lui Faraday, obtinem legea unita a lui Faraday: m=1 F A z It:

Curentul electric in semiconductori

Semiconductori sunt substantele pentru care condictibilitatea electrica ocupa valoare de mijloc intre conductoiri si dielectrici. Dar totusi carateristici pentru semiconductori este nu

atit valoarea conductibilitatii electrice cit faptul ca ea (conductibilitatea electrica) creste odata

cu temperatura (la metale se micsoreaza). Deosebesc semiconductori intrinseci (cu conductibilitate proprie) si extrinseci (conductibilitate prin impuritati). Vom explica succint conductibilitatea semiconductorilor la exemplul germaniului (analog siliciului). Legatura dintre atomi ale germaniului este asigurata de patru electroni de valenta cuplati cu patru electroni de valenta a patru atomi vecini Ge Ge Ge Ge Ge legaturi cu electroni de valenta Daca un electron de valenta paraseste legatura el devine liber. In cimp electric exterior electronul se deplaseaza si asigura curent electric. Concomitent, locul de unde a plecatelectronul devine liber si poarta numirea de gol, care are sarcina pozitiva. Golul poate ocupat de un alt electroncare se misca in cimp electric, astfel golul se deplaseaza si el in cimp electric in sens opus electronului. Deci curentul electric in semiconductori intrinseci este asigurat de electroni si goluri concentratia carora sunt egale.

Curentul electric in diferite medii4

Ge @jj Semiconductoare pure in realitate nu exista. Daca bunaoara un atom de germaniu este ocupat de un atom de fosfor, atunci avind cinci electroni de valenta, el asigura patru legaturi cu atomi de germaniu, iar un electron de valenta fosforului ramine liber (fara legatura) si poate usor sa parasesca atomul. Ge P j Ge Ge Ge Astfel conductibilitatea este asigurata de electroni - conductibilitate prin impuritati (extrinseca). Daca insa un atom de germaniu este inlocuit cu un atom de bor, atunci trei electroni de valenta ai borului asigura numai trei legaturi cu atomul de gemaniu, iar o legatura ramine libera si poate fi ocupata de un alt electron. Conductibilitatea este asigurata de goluri. In primul caz vorbim den-semiconductori (negativ), in al doilea caz -p- (pozitiv). Ge B j Ge Ge Ge La temeraturi relativ joase predomena conductibilitatea extrinseca, iar la temeraturi inalte - intrinseca.

Curentul electric in vid

Evident in vid nu sunt purtatori de curent electric (sarcini electrice) si pentru a asigura curentul electric ei se obtin folosind fenomenul emisiei termoelectronice (a se vedea mai sus). Fenomenul de trecere a curentului electric in vid sta la baza functionarii tubului cu doi, trei sau mai multi electrozi. Unul din electrozi se incalzeste in rezultat sunt emisi electroni (sau se foloseste o spirala suplimentara menita special pentru acesta). Tubul cu doi electrozi mai este numit si dioda cu vid. Dioda conduce curentul electric intr-un singur sens, cind potentialul

Curentul electric in diferite medii5

atomului este mai inalt decit al catodului (catodul si reprezinta sursa de electroni). Dioda poate fi aplicata pentru redresarea curentului alternativ mai ales la valori inalte ale intensitatii curentului electric cind folosirea diodelor semiconductoare este dificila. Tubul electronic cu trei electrozi (trioda) poate fi utilizat la amplificatea tensiunii.

Exemple de rezolvare a problemelor

1. La electroliza se depune cupru din solutie de CuSO4la tensiunea deU= 8,0 V. Se cere

cantitatea de energie consumata pentru obtinerea unui kilogram de cupru.

U= 8,0 V

z= 2

A= 0,0653 kg/mol

m= 1 kg

F= 96,5¢103C/mol

W¡?

Solutie

Energia consumata este

W=UIt:

ProdusulItpoate fi obtinut din legea lui Faraday:m=1 F A z

It:Atunci avem:

W=U¢mFz

W= 8¢1¢96;5¢103¢2

0;0635= 24;3¢103(J):

Raspuns:W= 24:3 MJ.

2. Se cere grosimea stratului de argint care se depune in 3 min pe un detaliu la electroliza

din AgNO

3la densitatea curentului de 26 A/m2.

t= 180 s

½= 10;5¢103kg/m3

A= 107,9¢10¡3kg/mol

z= 1

F= 96,5¢103C/mol

j= 2,6 kA/m2 d¡?

Solutie

Conform legii lui Faraday:

m=1 F A z It: Masa substantei depuse poate fi exprimata prin densitate si volum (sau densitate, grosime si arie). Obtinem: m=½V=½dS=1 F A z It;

[PDF] Curentul electric in diferite medii - Math

Curentul electric in diferite medii1

Curentul electric in diferite medii

Supraconductibilitatea

R=R0(1 +®t)

½=½0(1 +®t)

0; ½0- rezistenta conductorului si rezistenta specifica la 0oC;®- coeficientul termic al

Curentul electric in gaze

Δni=rn2+j

In cazul campurilor inalte

Curentul electric in diferite medii2

Ionizare prin ciocnire

Fotoionizarea

Curentul electric in lichide

Curentul electric in diferite medii3

Atunci

F=NAe:

Curentul electric in semiconductori

Curentul electric in diferite medii4

Curentul electric in vid

Curentul electric in diferite medii5

Exemple de rezolvare a problemelor

1. La electroliza se depune cupru din solutie de CuSO4la tensiunea deU= 8,0 V. Se cere

U= 8,0 V

A= 0,0653 kg/mol

F= 96,5¢103C/mol

W¡?

Solutie

Energia consumata este

W=UIt:

It:Atunci avem:

W=U¢mFz

W= 8¢1¢96;5¢103¢2

0;0635= 24;3¢103(J):

Raspuns:W= 24:3 MJ.

2. Se cere grosimea stratului de argint care se depune in 3 min pe un detaliu la electroliza

3la densitatea curentului de 26 A/m2.

½= 10;5¢103kg/m3

A= 107,9¢10¡3kg/mol

F= 96,5¢103C/mol

Solutie

Conform legii lui Faraday:

Curentul electric in diferite medii6

96;5¢103¢1¢10;5¢103= 49;8¢10¡6(m):

Raspuns:d= 49,8¹m.