FIZICA

    CURENTUL ELECTRIC ÎN DIFERITE MEDII

Curentul electric reprezintă deplasarea dirijată a sarcinilor electrice. Există două mărimi fizice care caracterizează un curent electric:

• intensitatea curentului electric, numită adesea simplu tot curent electric, care caracterizează global curentul, referindu-se la cantitatea de sarcină electrică ce străbate secțiunea considerată în unitatea de timp. Se măsoară în amperi.
• densitatea de curent este o mărime vectorială asociată fiecărui punct, intensitatea curentului regăsindu-se ca integrală pe întreaga secțiune a conductorului din densitatea de curent. Se măsoară în amperi pe metru pătrat.
• Sarcinile electrice în mișcare pot fi purtate între două puncte date, de electroni, ioni sau o combinație de ioni și electroni. Producerea curentului electric este determinată de existența unei tensiuni electrice între cele două puncte (între care se deplasează sarcinile) ale unui circuit electric. Tensiunea în cauză poate fi dată de o sursă de tensiune electrică existentă în circuitul electric considerat.

De asemenea, curentul electric mai poate lua naștere într-un circuit dacă acesta este un circuit închis și este influențat de o tensiune electromotoare (t.e.m.) variabilă, separată galvanic de acesta. Fenomenul este denumit inducție electrică.

     Efectul termic (denumit şi efect Joule-Lenz) este reprezentat de disiparea căldurii într-un conductor traversat de un curent electric. Aceasta se datorează interacţiunii particulelor curentului (de regulă electroni) cu atomii conductorului, interacţiuni prin care primele le cedează ultimilor din energia lor cinetică, contribuind la mărirea agitaţiei termice în masa conductorului.

Efectul termic al curentului electric are multiple aplicaţii industriale,  în cazul efectului Joule energia electrică transformându-se în energie termică.

            Dintre cele mai cunoscute aplicaţii:

§         radiatoarele electrice, realizate în general din fire sau benzi din aliaje speciale, cu rezistivitate foarte mare şi cu un coeficient termic al rezistivităţii mic (astfel de aliaje sunt cele de crom-nichel);

Radiator electric

§        cuptoarele cu rezistenţă  precum cele din metalurgie sau din industria sticlăriei,  prevăzute cu rezistoare din materiale ce suportă temperaturi foarte ridicate (peste 2000⁰C);

    siguranţele fuzibile, utilizate în reţelele electrice deoarece prin topirea lor este întrerupt circuitul în care sunt stabilite valori mari ale intensităţii curentului electric;

Siguranţă fuzibilă automată

 §       lămpile de iluminat, având filamente din wolfram ce pot atinge temperaturi între 2300⁰C şi 2600⁰C (aceste filamente radiază lumină şi caldură,  fiind evidenţiat prin acest exemplu faptul că, la temperaturi foarte mari,  energia electrică consumată este transfomată în două forme de enerige: o parte se disipă sub formă de caldură, restul  regăsindu-se sub formă de energie luminoasă);

Siguranţă fuzibilă automată

§        ampermetrul termic, al cărui principiu de funcţionare este bazat pe modificarea lungimii unui fir conductor prin care trece curent electric (variaţia relativă a lungimii firului conductor este proporţională cu căldura disipată, deci cu pătratul intensităţii curentului electric, ceea ce permite etalonarea instrumentului de măsura ca ampermetru).

Efectul magnetic este reprezentat de apariţia unei tensiuni electromotoare de inducţie într-un conductor supus acţiunii unui câmp magnetic.             Actiunea conductoarelor parcurse de curent electric asupra unui ac magnetic, respectiv a unor mici obiecte de fier, asemănător acţiunii unui magnet permanent, evidenţiază într-un mod simplu acest efect al curentului electric. Îşi găseşte aplicaţii în construcţia macaralelor electromagnetice, a soneriilor şi a motoarelor electrice.

Sonerie exterioară	Vehicul cu motor electric

  

Efectul chimic al curentului electric are două aplicaţii importante: acumulatoarele, posibilitatea încărcării acestora, cea de a doua aplicaţie constând în obţinerea de substanţă, prin depunere sau degajare, la electrozii unui electrolizor.

             Electroliza reprezintă o altă aplicaţie importantă a efectului chimic al curentului electric. Aceste procese, cunoscute sub numele de electroliză, se produc în urma aplicării unei diferenţe de potenţial electric între doi electrozi cufundaţi într-un electrolit. Un astfel de dispozitiv, construit pentru producerea electrolizei, se numeşte electrolizor sau voltametru.

Electroliza are astăzi multiple aplicaţii, dintre acestea amintim: obţinerea sau purificarea metalelor pe cale electrochimică (acest domeniu fiind numit electrometalurgie), depunerea unor straturi metalice pe suprafaţa unor corpuri, pentru a le proteja de coroziune, sau modelarea unor metale (galvanotehnica), obţinerea unor substanţe necesare în industria chimică, farmaceutică, etc.

Piese galvanizate

            Formarea arcului electric este însoţită de degajări de temperatură foarte mari, încât poate produce topirea metalelor,  fiind exploatat  îndeosebi  la sudarea în arc electric şi la tăierea metalelor.

Arc electric	Sudare în arc electric