II.4. Circuite electrice

Suntem în secolul 21 și trăim într-o lume bazată pe tehnologie, care la rândul ei se bazează 24 de ore din 24 de ore pe energie electrică.

Te-ai gândit măcar odată când ai avut o pană de curent electric, cum ar fi viața ta și a celorlalți fără electricitate ?

Dacă ar avea loc o puternică explozie solară, sistemele de transmitere a curentului electric s-ar avaria.

Consecințele acestei avarieri ar fi:

• Toate orașele ar rămâne în beznă.

• Mijloacele de comunicare nu ar mai funcționa (telefoane, televizoare, calculatoare, radio etc.)

• Nu am mai avea apă la robinet (fără apă de băut și de spălat).

• În spitale ar fi haos, fără aparatură medicală.

• Transportul ar fi blocat.

Dar să nu devenim prea sceptici și să ne bucurăm de această minunăție a lumii, numită curent electric.

Curentul electric este mișcarea ordonată a purtătorilor de sarcină electrică printr-un circuit electric.

Purtătorii de sarcină electrică a căror mișcare determină apariția curentului electric pot fi:

a) Electronii liberi, în metale.

b) Ionii și electronii, în electroliți (soluții sau topituri de acizi, baze sau săruri) și în gaze.

Componentele unui circuit electric

1) Generatoare electrice (surse electrice) sunt dispozitive care au rolul de a produce și de a menține curentul electric printr-un circuit.

Clasificarea generatoarelor după felul curentului produs:

• Generatoare de curent continuu (c.c.), care are un singur sens prin circuit: bateria electrică, acumulatori electrici, bateria solară.

• Generatoare de curent alternativ (c.a.), care își schimbă periodic sensul prin circuit: generatorul din cadrul centralelor electrice, dinamul de la bicicletă.

Simboluri pentru surse electrice :

2) Aparate electrice (consumatori electrici) sunt dispozitive care transformă energia electrică ( a curentului electric ) în :

a) lumină, numit bec electric cu simbolul:

b) căldură, numit rezistor electric (cu nichelină/manganină), cu simbolul:

Exemple de aparate care au rezistori: foen (uscător de păr), aerotermă, calorifer electric, plită electrică, filtru de cafea, fier de călcat, prăjitor de pâine etc.

c) energie mecanică (pune ceva în mișcare), numit motor electric, cu simbolul:

Exemple de aparate care au motoare electrice: aspirator, ventilator, mașină de spălat, frigider, hotă, aer condiționat, mixer etc.

3) Conductoare de legătură sunt fire confecționate din aluminiu sau cupru și care leagă componentele circuitului între ele.

Simbolul pentru conductoarele de legătură este:

4) Întrerupătoare electrice care au rolul de a închide și de a deschide circuitul electric. Numai când întrerupătorul este pe poziție închis, trece curentul electric prin circuit.

Simbolurile pentru întrerupătoare electrice sunt:

Sensul convențional al curentului electric printr-un circuit este de la borna pozitivă a sursei spre borna negativă, prin circuitul exterior (prin consumatori).

🔦 Observație

Sensul convenţional al curentului electric este invers sensului deplasării electronilor prin circuit.

Bineînţeles că vă veţi întreba de ce sensul curentului electric stabilit prin convenţie nu corespunde cu sensul real al deplasării electronilor?

Lucrurile stau aşa, deoarece savanţii din secolul al XIX-lea, neştiind de existenţa electronilor, au fixat sensul curentului electric înainte de a-i cunoaşte natura sa.

Clasificarea generatoarelor după tipul energiei pe care o transformă în energie electrică:

• Bateriile electrice și acumulatorii transformă energia chimică în energie electrică:

• Telefoanele mobile, camerele video, aparatele foto digitale, laptop-urile etc. funcţionează cu acumulatoare.

• Dinamurile și alternatoarele electrice transformă energia mecanică în energie electrică:

• Baterii solare (fotocelule) transformă energia luminii în energie electrică:

Consumatorii electrici sunt dispozitive care transformă energia electrică (a curentului electric) în:

a) lumină, numit bec electric

b) căldură, numit rezistor electric

c) energie mecanică (pune ceva în mișcare), numit motor electric

👀 Experiment: Circuitul electric

Materiale necesare:
Baterie electrică, bec, motoraș, rezistor (poți folosi o sârmă de fier de la buretele metalic de vase), fire de legătură, întrerupător.

Descrierea experimentului:

• Leagă în serie (unul după altul) bateria electrică, becul, motorașul, rezistorul, firele de legătură și întrerupătorul.
• Închide întrerupătorul.
• Ce observi ?

  La închiderea întrerupătorului curentul electric trece prin circuit.
  Becul luminează, motorașul învârte elicea și rezistorul dă căldură.

Concluzia experimentului:
Un circuit electric este format din sursă electrică (bateria electrică), fire de legătură, consumatori electrici (becul, motorașul, rezistorul) și întrerupător.

🔦 Observație

Deoarece toate aparatele electrocasnice funcţionează doar dacă sunt conectate la o priză electrică, ai fi tentat să afirmi că priza este o sursă electrică.

Dar reamintindu-ne că sursa electrică este dispozitivul care produce curent electric, ne dăm seama că acest lucru nu se întâmplă la priză, ea fiind un dispozitiv intermediar între consumatorii electrici şi generatoarele electrice de la diverse centrale electrice.

La instalaţiile electrocasnice există două tipuri de prize:

• priza simplă a cărei soclu are 2 borne;

• priza cu împământare care are două borne şi o bornă legată la pământ (împământarea).

Cele două borne tip mamă ale unei prize nu sunt identice. Pentru a le distinge fără pericol, electricienii utilizează o şurubelniţă specială de tensiune. Când şurubelniţa specială de tensiune introdusă într-o bornă tip mamă se aprinde înseamnă că aceea este borna numită fază, iar în cazul când nu se aprinde, aceea este borna numită nul. Între cele două borne tip mamă (între fază şi nul) există o tensiune de 220V, la fel între fază şi împământare.

Priza cu împământare, cu toate că nu joacă un rol indispensabil în funcţionarea aparatelor, are un rol foarte important în securitatea din domeniul electricităţii. Fără aceasta la producerea accidentală a unui scurtcircuit, atingând carcasa metalică a unui aparat electric ar exista riscul electrocutării.