Prof. Felicia Huides

1
Efectele curentului electric

• Prof. Felicia Huides
• Colegiul tehnic
• Costin Nenitescu
• Bucuresti

2
Efectele curentului electric

• Efectul termic
• Efectul magnetic
• Efectul electrochimic

3
Efectul termic

• Efectul termic (denumit si efect Joule-Lenz) este
  reprezentat de disiparea caldurii într-un
  conductor traversat de un curent electric.
  Aceasta se datoreaza interactiunii particulelor
  curentului (de regula electroni) cu atomii
  conductorului, interactiuni prin care primele le
  cedeaza ultimilor din energia lor cinetica,
  contribuind la marirea agitatiei termice în masa
  conductorului.
• Efectul termic al curentului electric are
  multiple aplicatii industriale cuptoarele
  încalzite electric, taierea metalelor, sudarea cu
  arc electric etc

4
Efect Joule
http//ww2.unime.it/weblab/ita/kim/joule/heat_ita.
htm
5
Efectul magnetic

• Consta in aparitia unui câmp magnetic in jurul
  unui conductor parcurs de curent electric.
• Modulul vectorului inductie magnetica intr-un
  punct situat la distanta r de conductorul parcurs
  de curent electric este
• µ-permeabilitate magnetica absoluta
• I-intensitatea curentului care strabate
  conductorul
• B inductia magnetica
• BSI1T (tesla)

6
Campul magnetic al unui conductor
http//www.walter-fendt.de/ph14ro/mfwire_ro.htm
7
Campul magnetic al unei bare magnetice

• http//www.walter-fendt.de/ph14ro/mfbar_ro.htm

8
Efectul magnetic

• Modulul vectorului inductie magnetica a câmpului
  magnetic creat în centrul unei spire circlare de
  raza r parcursa de curent electric este

9
Efectul magnetic

• Modulul vectorului inductie magnetica a câmpului
  magnetic creat în centrul unui solenoid de raza r
  parcurs de curent electric este

10
Efectul electrochimic

• Electroliza
• Electroliza este procesul de orientare si
  separare a ionilor unui electrolit cu ajutorul
  curentului electric continuu.
• Electroliza unei solutii de clorura de cupru în
  electrolit datorita disocierii sunt prezenti ioni
  de Cu2 si ioni de 2Cl. Dupa mai multe minute de
  functionare catodul capata o culoare rosiatica si
  se degaja un miros întepator.
• Ionii de Cu2 sunt atrasi de catod care le
  cedeaza electroni, sunt neutralizati si se depun
  pe acesta.
• Ionii de 2Cl cedeaza electroni anodului atomii
  neutri de clor, sub forma de molecule de gaz se
  dizolva partial în apa este caracteristic
  mirosul întepator.
• Neutralizarea electrica a ionilor este însotita
  de reactii chimice specifice care transforma
  calitativ suprafata electrozilor.

Electroliza solutiei de NaCl
http//www.xplora.org/downloads/Knoppix/Xplora/Min
za/chimie/electroliza_ro/pag31.html
11
Electroliza solutiei de KI

• Solutia contine ioni K si I- proveniti prin
  ionizarea KI, si ioni H (în apa exista ioni
  H3O) si HO- rezultati prin ionizarea apei.
• La trecerea curentului electric, ionii sunt
  orientati catre cei doi electrozi. La electrodul
  negativ (catod) se produce reducerea ionilor
  H3O, deoarece au potential de reducere mai mare
  decât a ionilor K (-2,92V), în timp ce la
  electrodul pozitiv (anod) are loc oxidarea
  (0,52V), deoarece oxidarea apei se realizeaza la
  o tensiune mult mai mare (1,23V).
• Ecuatiile reactiilor care au loc la electrozi
  sunt
• Ecuatia reactiei totale care se desfasoara la
  electroliza unei solutii de KI este

http//www.xplora.org/downloads/Knoppix/Xplora/Min
za/chimie/electroliza_ro/pag32.html
12
Cantitatea de substanta depusa la Catod

• m KIt KQ (prima lege a electrolizei
  enuntata de Faraday in anul 1833)
• K echivalentul electrochimic
• K m/Q m/ It
• Echivalentul electrochimic este cantitatea de
  substanta depusa la ecatod de un curent cu
  Intesitatea de 1 Amper timp de 1s.
• Echivalentul electrochimic depinde de natura
  substantei prin
• Masa atomica a substantei (A), direct
  proportional
• Valenta substantei (n), invers proportional
• Factorul de proportionalitate se noteaza cu (F)
  si se numeste numarul lui Faraday
• (F 96400 C/echivalent-gram.
• Rezumand aceste dependente putem scrie
• Aceasta ultima relatie reprezinta legea a doua a
  electolizei.

13
Efectul electrochimic

• Electroliza este utilizata pentru obtinerea
  metalelor pure (Cu, Ag, Al, Zn, Pt) în
  galvanoplastie si galvanostegie.
• Galvanoplastia consta în depunerea unor straturi
  metalice subtiri pe obiecte metalice în scop de
  protectie sau decorativ (nichelare, cromare,
  argintare, aurire etc.)
• Galvanostegia consta în depuneri electrolitice de
  metal pe mulaje din materiale plastice (sau
  ceara), impregnate cu un strat de grafit, pentru
  a le face conductoare. Mulajul este montat la
  catod si dupa depunerea metalului se îndeparteaza
  materialul mulajului. Se obtin astfel reproduceri
  foarte fidele ale formei unor obiecte (sculpturi,
  alte opere de arta).

14
Aplicatii industriale

• Produsele folosite la încalzirea industriala,
  precum si pentru uzul casnic, functioneaza pe
  baza efectului Joule-Lenz. Elementul de circuit
  comun în constructia acestor produse este un
  rezistor (sau mai multe, grupate adecvat) în care
  se dezvolta efectul Joule al curentului electric.
  Rezistorul sau (elementul rezistiv care disipa
  caldura) este realizat din nicrom, feronicrom,
  fecral, kanthal, cromal s.a. Aceste materiale
  sunt rezistente la temperaturi mari, au
  rezistivitate electrica ridicata si un coeficient
  mare de temperatura al rezistivitatii.
• Efectul termic al curentului electric are
  multiple aplicatii industriale cuptoarele
  încalzite electric, taierea metalelor, sudarea cu
  arc electric etc.
• Arcul electric este un curent electric de mare
  intensitate. La separarea sub sarcina electrica a
  doua piese metalice în contact, densitatea de
  curent creste foarte mult datorita micsorarii
  zonelor de contact, pe masura departarii pieselor
  si datorita tensiunii electromotoare (t.e.m.) de
  autoinductie care ia nastere la întreruperea
  curentului.

http//www.softedu.eu/tehnologie/preview_planse/Su
dareArcElectric.jpg
15
Aplicatii industriale

• Datorita efectului Joule-Lenz foarte puternic,
  metalul este topit local si vaporizat. În
  conditiile existentei vaporilor metalici si a
  contactelor puternic încalzite, aerul dintre
  contacte se ionizeaza si ia nastere o plasma
  fierbinte cu temperaturi de cca. 6.0007.000 K.
  Sub actiunea diferentei de potential dintre
  contacte plasma se deplaseaza, formând arcul
  electric deci curentul electric continua sa
  existe si dupa întreruperea mecanica a
  circuitului.
• Din procesele de recombinare ale purtatorilor de
  sarcina, arcul electric elibereaza energie sub
  forma de radiatii luminoase intense. La sudarea
  metalelor, arcul electric se formeaza între un
  electrod si piesa de sudat taierea metalelor se
  realizeaza prin topire locala cu arc electric,
  iar la întreruperea circuitelor electrice arcul
  este stins prin metode si dispozitive speciale
  care favorizeaza procesele de deionizare în
  coloana de arc. La întrerupatorul cu pârghie,
  pentru a se evita topirea sau distrugerea
  partiala prin arc electric a pieselor de contact,
  între acestea se monteaza în paralel un
  condensator. Condensatorul se încarca si preia
  energia eliberata de câmpul magnetic prin
  curentul de autoinductie, fara a se mai produce
  un arc electric.
• Când un material conductor este plasat într-un
  câmp magnetic alternativ, curentii indusi
  determina încalzirea materialului. La frecvente
  mari încalzirea este mai pronuntata la suprafata
  materialului conductor efectul este utilizat la
  tratamente superficiale ale metalelor si pentru
  lipire.
• Cuptoarele electrice se utilizeaza si pentru
  topirea metalelor. Daca un dielectric este
  introdus între doua armaturi plane, alimentate în
  curent alternativ, acesta se încalzeste din cauza
  pierderilor de polarizare. Fenomenul este
  utilizat pentru topirea maselor plastice, la
  încalzirea îmbinarilor din lemn, la încalzirea
  alimentelor în cuptoarele cu microunde s.a.
• Calculul la încalzirea produsa de trecerea
  curentului electric prin conductoarele aparatelor
  si masinilor electrice este foarte important
  încalzirea nu trebuie sa afecteze stabilitatea
  termica a materialelor izolatoare.

http//mirror-uk-rb1.gallery.hd.org/_exhibits/ligh
t/light-bulb-glowing-filament-AHD.jpg
Cuptor electric uzina metalurgica
16
Manual virtual de fizica

• http//msabau.xhost.ro/?FizicE3
• http//msabau.xhost.ro/?FizicE3Electromagnetism
  CE2mpul_magnetic_produs_de_curentul_electric

17
Bibliografie

• http//ro.wikipedia.org/wiki/Efectele_curentului_e
  lectric
• http//msabau.xhost.ro/?FizicE3Electromagnetism
  CE2mpul_magnetic_produs_de_curentul_electric
• http//www.xplora.org/downloads/Knoppix/Xplora/Min
  za/chimie/electroliza_ro/pag32.html
• http//www.walter-fendt.de/ph14ro/mfbar_ro.htm
• http//ww2.unime.it/weblab/ita/kim/joule/heat_ita.
  htm
• http//www.wawa.com.sg/Development/kidsscience/ima
  ges/battery.png
• http//www.wawa.com.sg/Development/kidsscience/kid
  sscience_dec.htm