Fizica
Retele electrice
Reteaua electrica este un circuit electric complex cu ramificatii.
Elementele retelei sunt : nodul, ramura si ochiul.
Nodul retelei este punctul incare se intalnesc, sunt interconectate, cel putin trei conductoare.
Ramura retelei este portiunea de circuit cuprinsa intre doua noduri succesive.
Intensitatea curentului electric este aceeasi in orice punct al ramurii.
Ochiul retelei este succesiunea de ramuri care formeaza un contur inchis.
Calcularea intensitatilor curentilor din ramurile retelei electrice se poate face in mai multe moduri unul dintre acestea fiind cel al legilor lui Kirchhoff.
Prima lege a lui Kirchhoff se refera la nodul retelei si este o consecinta a legii conservarii sarcinii electrice.
Suma intensitatilor curentilor care intra in nodul retelei este egala cu suma intensitatilor curentilor care ies.
I1 + I2 +... + Im = I1 + I2 + ...+ In
Suma algerbrica a intensitatilor curentilor care se intalnesc in nodul retelei este egala cu zero.
Σ Ij = 0, j = 1,2,...,n
Conventie: intensitatile curentilor ce intra in nod se iau cu plus iar intensitatile curentilor ce ies se iau cu minus.
Legea a doua a lui Kirchhoff se refera la ochiul retelei.
Suma algebrica a tensiunilor electromotoare ale generatoarelor de pe ramurile unui ochi de retea este egala cu suma algebrica a caderilor de tensiune de pe ramurile aceluiasi ochi de retea.
Σ Ei = Σ Ij Rj , i = 1,2,...,m; j = 1,2,...,n
Conventie: se alege un sens de parcurs al ochiului de retea in mod arbitrar, tensiunile electromotoare si caderile de tensiune se iau cu semnul plus daca sensul curentului prin acestea si sensul de parcurs coincid si cu semnul minus daca sensurile sunt contrare.
Legile lui Kirchhoff stau la baza stabilirii expresiilor pentru gruparile serie si paralel a rezistoarelor si generatoarelor.
Gruparea rezistoarelor in serie si paralel
Rezistoarele legate in serie apartin aceleiasi laturi si sunt strabatute de acelasi curent electric, aceeasi intensitate a curentului electric.
Rezistenta echivalenta a unei grupari de rezistoare conectate in serie este egala cu suma rezistentelor acestora.
Rs = R1 + R2 + ... + Rn
Rezistoarele legate in paralel apartin la laturi diferite si au aceeasi tensiune electrica la borne.
Inversul rezistentei echivalente a unei grupari de rezistoare legate in paralel este egal cu suma inverselor rezistentelor acestora.
1/Rp = 1/R1 + 1/R2 + ... + 1/Rn
Gruparea generatoarelor identice in serie permite obtinerea unor tensiuni mai mari.
Is = nE / (R + nr)
Gruparea generatoarelor identice in paralel permite obtinerea unor cu intensitati mai mari.
Ip = E / (R + r/n)
Miscarea ordonata a purtatorilor de sarcina electrica in regim permanent printr-o
portiune de circuit necesita transferarea de catre campul electric a energiei
electrice W, [W]SI = 1J (Joule)
W = Uq, W = UIt
Energia electrica dezvoltata sau transferata de o sursa cu E si r pe intregul circuit inchis este
W = EIt
Puterea electrica reprezinta energia electrica transferata in unitatea de timp
P = W / t, [P]SI = 1W (Watt)
Pg = EI, Pg = E2/(R + r), puterea debitata de generator
Pe = UI, Pe = RI2, Pe = U2/R, Pe = RE2/(R + r)2, puterea disipata pe rezistenta externa
Pi = uI, Pi = rI2, Pi = u2/r, Pi = rE2/(R + r)2, puterea disipata pe rezistenta
interna
Pg = Pe + Pi
Transferul maxim de putere de la sursa la circuitul exterior are loc atunci cand R
= r, valoarea maxima a puterii fiind
Pmax = E2/4r
Trecerea curentului electric prin conductoare determina producerea unor fenomene fizice numite efecte ale curentului electric.
Efectul termic al curentului electric consta in incalzirea conductoarelor strabatute de curent electric.
Caldura dezvoltata de un conductor strabatut de curent electric este data de legea lui Joule
Q = RI2t
