template2.1_r1_c1


Google      


Circuite electrice


Legea lui Ohm







   Forma locala a legii lui Ohm

In metale si in semiconductori miscarea ordonata a purtatorilor de sarcina este ingreunata de ciocnirea lor cu ionii retelei cristaline, ciocniri in urma carora viteza de antrenare sau viteza de drift a electronilor se anuleaza. Electronii pot ramane pentru un timp in stare legata de ionul cu care s-a ciocnit, formand un atom neutru. Pe langa miscarea de antrenare electronul participa si la miscarea de agitatie termica, care este haotica. Daca intensitatea campului electric este E , atunci sub influenta fortei electrice F = q·E electronii sunt accelerati pe durata timpului dintre doua ciocniri succesive descriind o miscare uniform accelerata cu acceleratia a = F/m = e·E/m, unde e si m sunt sarcina electronului si m este masa electronului. Viteza de antrenare sau de drift este viteza medie a electronilor in directia lui E: vn = a·tc/2 (n de la negativ pentru ca sarcina electronului este negativa), tc reprezinta timpul mediu dintre doua ciocniri.
Miscarea electronilor ramane o miscare haotica, dar cu o componenta pe directia campului electric
miscarea.electr.in.prezenta.campului
|vn| = a·tc/2 = e·E·tc/2m Notam: e·tc/2m = μ. Factorul de proportionalitate μn se numeste mobilitate electronilor care este constant daca timpul dintre doua ciocniri este independent de intensitatea campului electric, conditie indeplinita cand viteza de antrenare este mult mai mica decat viteza medie termica (vt = √3RT/M ≈ 3,6·105 m/s pentru temperatura de 27oC, in timp ce vn ≈ 1 cm/s, constanta universala a gazelor R = 8,31·103j/Kmol·K, temperatura absoluta T = 300 K, masa molara M )
   vn = µn·E    [ µ ]SI = m2/V·s
portiune din conductor
   Consideram o portiune din
   conductor cu sectiunea S si cu lungimea L = vn·Δt. Toti electronii din volumul V = S·vn·Δt, aflati in miscare ordonata, vor iesi in intervalul de timp Δt prin fata S2. Notam cu n numarul de electroni liberi din unitatea de volum, atunci numarul de electroni din volumul V este
N = n·V = n·S·vn·Δt = [n·S·e·E·tc/2m]·Δt
Densitatea de curent totala in conductorul metalic este egala cu densitatea de curent datorita miscarii electronilor liberi
J = ΔI/S = N·e/S·Δt ( pentru ca I = Δq/Δt = N·e/Δt )
J = [n·S·e·E·tc·e/2m]·Δt/S·Δt
J = n·[e·tc/2m]·e·E = n·µn·e·E
Notam cu σ = e·n·µn, aceasta marime se numeste conductivitatea electrica a conductorului, iar E este intensitate campului electric total din interiorul unui conductor si, rezulta ca densitatea de curent devine:

J = σ·E

Relatia exprima forma locala a legii lui Ohm care se enunta: densitatea de curent de conductie este proportionala cu intensitatea totala a campului electric din interiorul unui conductor.

Lege lui Ohm pentru o portiune de circuit

Inversul conductivitatii se numeste rezistivitate pe care o notam cu ρ, deci
ρ = 1/σ → J = E/ρ
Caderea de tensiune intre sectiunile S1 si S2 este
U = E·l , unde E este intensitatea campului electric , iar l este lungimea conductorului intre sectiunile S1 si S2 , atunci putem transforma astfel:
J = [1/ρ]·U/l |·S
J·S = U·S/[ρ·l]    → 1)
Notam R = ρ·l/S = {2m/[e2·n·tc]}·l/S     → 2)
Relatia 2) exprima rezistenta electrica a portiunii de circuit. Tinem seama si de relatia J = I/S     → 3)
Atunci in relatia 1) introducem relatia 3) si rezistenta electrica R din 2) si obtinem:
I·S/S = U·S/[ρ·l] = U/[ρ·l]/S.

I = U/R

Enuntul legii lui Ohm pentru o portiune de circuit (nu include generator):
Intensitatea curentului electric printr-o portiune de circuit este egala cu raportul dintre tensiunea aplicata la capetele acestei portiuni de circuit si rezistenta electrica a portiunii de circuit.
Unitatea SI pentru rezistenta electrica rezulta din R = U/I
[R]SI =[U]SI/[I]SI = V(volt)/A(amper) = Ω(ohm)
Conductanta electrica G in SI are unitatea de masura 1/Ω
O portiune de conductor care este parcursa de un curent cu intensitatea de 1 A, cand tensiunea de la capetele sale este de 1V, are rezistenta de 1 ohm.
Reostate
Aplicatie:
Reostate
a) Montand un reostat intr-un circuit se poate varia intensitatea curentului electric prin deplasarea contactului alunecator, deoarece se modifica lungimea rezistorului R = ρ·l/S si odata cu ea se modifica rezistenta rezistorului. Din legea lui Ohm pentru o portiune de circuit
I = U/R = U/[ρ·l/S ],
rezulta ca la tensiune constanta prin modificarea rezistentei (lungimii conductorului) intensitatea variaza.
b)Folosind toate bornele rezistorului cu rezistenta variabila se obtine o divizare a tensiunii (divizor de tensiune sau potentiometru).
Aplicam legea lui Ohm pentru o portiune de circuit:
I = U/R
R este rezistenta totala cuprinsa intre bornele a si b, presupunem ca rezistenta rezistorului cuprinsa intre bornele a si c este R1, iar cea cuprinsa intre c si b este R2 (figura b), deci R = R1 + R2 (gruparea in serie a rezistorilor) si atunci
I = U/(R1 + R2) ;    → 1)
Pe de alta parte
U1 = I·R1    → 2)
si U2 = I·R2    → 2)
In relatiile 2) se introduce relatia 1) si se obtine:
U1 = U·R1/[R1 + R2]    → 3)
U2 = U·R2/[R1 + R2]    → 3)

Acordeon





Divertisment → Bucuria castigatorului


banner.c.e.jpg



banner.a.einstein bac1
Nu invatam pentru scoala, ci pentru viata.
Seneca.

Cercetatorul Ohm

Ohm statea la masa, cu capul in maini si se gandea. Inca de mai multa vreme era nemultumit de sine insusi. Profesorul Ohm se lupta cu cercetatorul Ohm. Se indeparta din ce in ce mai mult de profesiunea de profesor, cu care isi castiga painea. Cel mai mult ii placea sa stea cu instrumentele lui, aplecat deasupra hartiilor acoperite cu cifre, sa experimenteze si sa calculeze, pana cand foamea si saracia il obliga din nou sa-si castige traiul zilnic facand pe profesorul. Ridica privirea si ochii i se oprira pe caldarea in care se topea gheata. Avea nevoie de gheata pentru termoelementul ce functiona pe baza efectului Seebeck, cu care a inlocuit elementul Volta, imprecis. Termoelementul era construit din sarma de bismut si cupru. Capetele firelor erau legate intre ele. Una din legaturi era cufundata in apa care fierbe, cealalta in gheata, astfel incat diferenta de temperatura dintre ele era de 100oC. Aceasta sursa avea intotdeauna tem necesara desfasurarii experimentelor in conditii bune.
banner.logo2
modelul.atomic
sus

« Pagina precedenta      Pagina urmatoare »



Postati:

Facebook widgets   Twitter widgets   Google plus widgets   linkedin

Legi Evaluare Bacalaureat Probleme
Legea lui Ohm

Efectul fotoelectric

Legea dezintegrarii

Inductia magnetica

Regula lui Lenz

Optica

Bacalaureat 2013

Bacalaureat 2014

Bacalaureat 2015

Mecanica

Electricitate

Electrostatica

S.G.
  Circuite electrice   © 2017 - Toate drepturile rezervate