Efectele curentului electric

Prof. ing. Petruiu SandaColegiul tehnic Aurel VlaicuBaia Mare

Toate efectele curentului electric constau n transformarea energiei electrice ntr-o alt form de energie .Principalele efecte produse de curentul electric sunt:

Efectul termic Efectul magnetic Efectul electrochimic Efectul Hall Efectul piezoelectric Efectul fotoelectric Efecte termoelectrice (Seebeck, Peltier i Thompson)

1. Efectul termicEfectul termic (denumit i efect Joule-Lenz) const n ncalzirea conductoarelor strbtute de curentul electric.

Fizicianul englez James Joule a studiat efectul transformrii energiei electrice n energie termic n conductoarele parcurse de curent, l-a denumit efect electrocaloric i a stabilit experimental legea acestei transformri: Q= R I

Aplicaii ale efectului termic

Efectul termic al curentului electric are multiple aplicaii casnice i industriale:

Aparate electrocasnice

plita electricfierul de clcatradiatoarele electrice maina de splat usctorul de pr

Radiator electric

Aplicaii industriale:

cuptoarele cu rezisten- precum cele din metalurgie sau din industria sticlriei,prevzute cu rezistoare din materiale ce suport temperaturi foarte ridicate (peste 20000C); Cuptor electric Cuptor de topit sticla

tierea metalelor

sudarea cu arc electric

2. Efectul magnetic

n jurul unui magnet permanent i a unui conductor parcurs de curent se genereaz un cmp magnetic

Aplicaii ale efectului magnetic

ELECTROMAGNETUL o bobin strbatut de curent electric se comport ca un electromagnet: atrage corpurile de fier.

Motorul electricMotorul electric transform energia electromagnetic n energie mecanic

3. Efectul electrochimicEfectul chimical curentului electric are dou aplicaii importante: Electroliza - obinerea de substan, prin depunere sau degajare, la electrozii unui electrolizor. Acumulatoarele - posibilitatea ncrcrii acestora

ELECTROLIZA este procesul de orientare iseparare a ionilor unuielectrolit cu ajutorul curentului electric continuu n procesul deelectroliz, ionii pozitivi saucationiisunt dirijai nsprecatod(pol negativ), iar ionii negativi sauanioniinspreanod(pol pozitiv) unde i pierd sarcina i se depun sau intr n reacie chimic. Specificm c laanodexist un proces deoxidare, n timp ce lacatodunul de reducere.

Aplicaii ale efectului electrochimicElectroliza are astzi multiple aplicaii, dintre acestea amintim: Electrometalurgia - obinerea sau purificarea metalelor pe cale electrochimic

Galvanotehnica *galvanostegia -const n depunerea unor straturi metalice subiri pe obiecte metalice n scop de protecie sau decorativ (nichelare, cromare, argintare, aurire etc.) *galvanoplastia - const n depuneri electrolitice de metal pe mulaje din materiale plastice (sau cear), impregnate cu un strat de grafit, pentru a le face conductoare. Mulajul este montat la catod i dup depunerea metalului se ndeprteaz materialul mulajului. Se obin astfel reproduceri foarte fidele ale formei unor obiecte (sculpturi, alte opere de art).

4. Efectul Halleste un efect galvanomagnetic observat pentru prima dat deEdwin Herbert Halln1880. acest efect const n apariia unui cmp electric transversal (denumit cmp electric Hall EH) i a unei diferene de potenial ntr-un metal sau semiconductor parcurse de un curent electric, atunci cnd ele sunt introduse ntr-un cmp magnetic, perpendicular pe direcia curentului.

Aplicaii ale efectului HallFie c este vorba de conductori metalici sau de semiconductori, tensiunea Hall poate s intrein ntr-un circuit exterior un curent electric, ceea ce permite realizarea de generatoare Hall. De asemenea, efectul Hall poate fi folosit pentru msurarea cmpurilor magnetice, obinndu-se traductorii Hall.Senzorii pe baza efectului Hall sunt folosii pentru a msura:Cmpurile magnetice;Intensitatea curenilor electrici: senzori de curent.Senzorii de poziie fr contact, utilizat mai ales n automobile, pentru detectarea poziiei fa de un ax de rotaie (cutie de viteze, ...).Senzori Hall n sistemele de msurare a vitezei n transportul feroviar.Senzori Hall sub tastatura instrumentelor muzicale moderne (organe, organe digitale, sintetizatoare), evitndu-se astfel uzura, care este des ntlnit la comutatoarele electrice convenionale.Efectul Hall este utilizat n domeniul sateliilor artificiali, n special la proiectarea elicelor acestor satelii.

5. Efectul piezoelectriceste pus in eviden prin apariia unei diferene de potenial electric la capetele unui dielectric sau feroelectric atunci cnd asupra lui acioneaz o for de compresie mecanic. Diferena de potenial se datoreaz polarizrii electrice a materialului piezoelectric sub aciunea deformatoare a solicitrii mecanice externe. Polarizarea electric const n apariia unor sarcini electrice pe suprafaa materialelor piezoelectrice supuse aciunii forelor de ntindere.

Aplicaii ale efectului piezoelectricSenzori piezoelectriciTraductoareDoza de pickupDifuzoareGenerator de ultrasunete

4. Efectul fotoelectricEfectul fotoelectric externeste un fenomen ce const n punerea n libertate aelectronilor(numii fotoelectroni) dincorpurile solide, sub aciunealuminii.

Aplicaii ale efectului fotoelectricFotodiodele i fototranzistoarele (celule fotoconductoare) se utilizeaz n automatizri pt. conversia semnalelor luminoase n semnale electrice: iluminat stradal, senzori pt. protecia mainilor unelte, numrarea obiectelor etcDiodele electroluminiscente (LED)Fotocuplorul utilizat pt. comanda roboilor,mouse-uri, comanda unor circuite de for etc.

5. Efecte termoelectrice Efectul Seebeck sau efectul termoelectric direct, const n apariia uneitensiunitermoelectromotoare ntr-un circuit compus din doi sau mai muli conductori sau semiconductori diferii ale cror contacte sunt meninute latemperaturidiferite. A fost descoperit n1823de fizicianul german balticThomas Johann Seebeck

Aplicaii ale efectului Seebeck Termocuplurile - sunt ansambluri de dou conductoare ce au jonciunile la temperaturi diferite

Principala aplicaie a termocuplurilor const n msurarea temperaturilor. Cu ajutorul termocuplurilor se pot msura temperaturi ntr-un interval larg. De exemplu n cazul termocuplului cromel se pot msura temperaturi ntre 2500 C i 12500 C cu o eroare sub 1%. Dei erorile de msura sunt mai mari decat n cazul termometrelor cu rezistor, termocuplurile au avantajul dimensiunilor reduse i al vitezelor de urmrire a temperaturii ridicate.Termocuplurile introduse ntr-un balon de sticl vidat pot fi folosite la msurarea radiaiilor.Prin legarea n serie a mai multor termocupluri se pot realiza termobaterii. Astfel de baterii permit obinerea de tensiuni electromotoare cu un randament de pn la 15%.Termocuplurile sensibile sunt utilizate la construirea unor instrumente de msurare a curenilor alternativi de joas i nalt frecvena, a cror funcionare nu este influenat de prezena cmpurilor magnetice.

Efectul Peltierconst n degajarea sau absorbia decldurla jonciunea dintre doi conductori diferii (metal sau semiconductor), cnd prin aceasta circul uncurent electric. Obs.:Efectul Peltier a fost descoperit in 1834 si este invers efectului Seebeck, de aceea unii vorbesc despre efectul Seebeck-Peltier.

Aplicaii ale efectului PeltierEfectul Peltier se folosete frecvent n construcia sondelor de temperatura (termocuple) ce pot msura temperaturi destul de mari, chiar pn la 1000 grade C. se mai folosete destul de intens n ultima vreme n construcia genilor frigorifice deoarece prin alimentarea cu curent electric scoate cldura dintr-o incint i o transfer n afar. senzori termoelectrici pentru temperatura

Efectul ThomsonDac un conductor omogen este adus ntr-o stare n care nu toate punctele sale se afl la aceeai temperatur, se constat apariia unui efect termoelectric ce a primit numele de efect Thomson.

Dac conductorul nu este strbtut de curent electric, distribuia de temperatur este cea punctat. n cazul n care conductorul este strbtut de curent electric, distribuia temperaturii este dat de una din cele dou curbe continue.

Importana energiei electricePrin descoperirea energiei electrice n secolul XIX, omenirea a asistat la un uria salt tehnologic, energia electric fiind cea mai mare descoperire din istoria omenirii, astzi umanitatea devenind dependent de ea. Fr energia electric, omenirea nu ar fi ajuns la nivelul actual de dezvoltare. Fr ea, omul ar fi rmas nc la iluminat prin lamp, la munc manual sau chiar la comunicare primitiv (direct). De fapt, fr energia electric, omul ar fi rmas la un nivel de Ev Mediu.Tema de reflecie: Imaginai - v o sptmn/o lun fr curent electric pe ntreaga Terra

BIBLIOGRAFIE Constantin Mantea, Mihaela Garabet - Fizica, Manual pentru clasa a X-a, Editura All 2008. Doina Turcitu, Dan Oniciuc, Adrian Cernueanu, Gabriela Olaru Fizica, manual pentru clasa a X-a, Editura Radical 2005 Sabina Hilohi, Florin Hilohi, Doinia Ghinea Electrotehnica aplicat, manual pentru clasa a X-a, EDPhttp://ro.wikipedia.org/wiki/Efectele_curentului_electric http://ro.wikipedia.org/wiki/Efectele_curentului_electrichttp://msabau.xhost.ro/?Fizic%E3:Electromagnetism:C%E2mpul_magnetic_produs_de_curentul_electrichttp://www.xplora.org/downloads/Knoppix/Xplora/Minza/chimie/electroliza_ro/pag32.html http://www.walter-fendt.de/ph14ro/mfbar_ro.htmhttp://ww2.unime.it/weblab/ita/kim/joule/heat_ita.htm