Lectii de curs: bazele electrotehnicii

Dezvoltarea societatii contemporane nu poate fi conceputa fara energie in general si energie electrica in particular. Daca Egiptul antic a fost un dar al Nilului, fara indoiala ca societatea moderna este un dar al electricitatii, cel putin sub doua din aspectele ei esentiale: energie si informatie. Trebuie remarcat si cu aceasta ocazie ca suportul informatiei este energia.

Lucrarea de fata isi propune sa treaca in revista principalele aspecte pe care le cuprinde electricitatea, evidentiind legile principale si felul in care acestea sunt aplicate in studiul concret al campului electromagnetic si al circuitelor electrice.

CAP 1. ELECTROSTATICA
1.1. Sarcina electrica
Electrostatica este acea parte din Electrotehnica, care studiaza fenomenele produse de sarcinile electrice aflate in repaus. Aceste sarcini electrice pot fi puse in evidenta prin electrizarea corpurilor, stare ce poate fi produsa pe unele corpuri prin frecare, contact sau prin inductie.
Prin aceste procedee se constata ca, corpurile sunt aduse intr-o stare astfel incat intre ele se manifesta actiuni, forte de respingere sau de atractie. De aici si concluzia ca exista doua feluri de sarcina electrica: negativa si pozitiva. Corpurile cu sarcina electrica de acelasi semn se resping iar cele cu sarcini electrice de semne contrare se atrag.

Prin urmare se poate afirma ca sarcina electrica este o marime scalara ce caracterizeaza starea de electrizare a unui corp. Ea poate fi notata cu Q si calculata cu relatia Q = I · t, unde I este curentul printr-un conductor, iar t este timpul in care acest curent parcurge conductorul. Unitatea de masura a sarcinii electrice in sistemul international (SI) este coulombul; se noteaza cu C si se defineste cu relatia:
   
Coulombul – reprezinta sarcina electrica transportata prin sectiunea transversala a unui conductor, de un curent stationar cu intensitatea de un amper in timp de o secunda.
Prin numeroase experiente s-a constatat ca cea mai mica sarcina elementara este sarcina electronului e, iar o sarcina Q a unui corp poate fi exprimata ca multiplu al sarcinii elementare, adica:
        Q = n · e, unde n ? Z
Daca se considera un sistem izolat din punct de vedere electric, adica un sistem care nu schimba sarcina electrica cu exteriorul, se constata ca in cursul interactiunilor care decurg in sistem intre corpurile ce-l alcatuiesc, sarcina electrica nu-si schimba valoarea, adica se conserva, fapt ce exprima legea conservarii sarcinii electrice.

CUPRINS

CAP 1. ELECTROSTATICA    3
1.1. Sarcina electrica    3
1.2. Legea lui Coulomb    3
1.3. Campul electrostatic.    4
1.4. Inductie si flux electric    6
1.5. Potentialul electric    7
1.6. Capacitatea electrica    9
1.7. Legarea (conectarea) condensatoarelor    10
1.8. Polarizarea dielectricilor    11
1.9. Energia campului electric dintre armaturile unui condensator    12
1.10. Aplicatii    13
CAP 2. ELECTROCINETICa. CURENTUL CONTINUU.    16
2.1. Curentul continuu    16
2.2 Efectele curentului electric.    17
2.3. Legea lui Ohm. Rezistenta electrica.    17
2.4. Energia si puterea electrica. Legea lui Joule-Lenz    18
2.5. Teorema transferului maxim de energie.    19
2.6. Teoremele lui Kirchhoff    19
2.7. Gruparea rezistoarelor.    21
2.8. Legarea surselor.    22
2.9. Teorema suprapunerii efectelor (superpozitiei)    23
2.10. Teorema generatorului echivalent de tensiune (Thévenin)    24
2.11. Teorema generatorului echivalent de curent (Norton)    25
2.12. Circuite neliniare de curent continuu.    25
2.13. Aplicatii    28
CAP 3. ELECTROMAGNETISM    31
3.1. Fenomene magnetice    31
3.2. Campul magnetic. Forte in campul magnetic.    31
3.2.1. Forta Lorenz.    32
3.2.2. Forta Laplace.    32
3.2.3. Forta Ampere.    33
3.3. Inductia magnetica, intensitatea campului magnetic, flux magnetic.    34
3.4. Circuite magnetice.    35
3.4.1. Materiale magnetice.    35
3.4.2. Magnetizarea materialelor feromagnetice.    35
3.4.3. Legea circuitului magnetic.    36
3.5. Inductia electromagnetica.    37
3.5.1. Fenomene de inductie electromagnetica.    37
3.5.2. Legea inductiei electromagnetice.    38
3.5. Inductanta proprie si inductanta mutuala.    39
3.5.4. Tensiune electromotoare de autoinductie.    41
3.5.5. Energia campului magnetic.    41
3.6. Aplicatii    42
CAP 4. CURENTUL ALTERNATIV    44
4.1. Curentul alternativ monofazat. Producerea curentului (tensiunii) alternativ    44
4.2. Marimi caracteristice ale curentului (tensiune) alternativ    45
4.3. Operatii cu marimi sinusoidale    47
4.4. Reprezentarea simbolica a marimilor sinusoidale    48
4.4.1. Reprezentarea geometrica (prin fazori)    48
4.4.2. Reprezentarea analitica (in complex)    50
4.5 Circuite de curent alternativ in regim permanent    51
4.5.1 Circuitul serie R, L    51
4.5.2 Circuitul serie R, C    52
4.5.3. Circuitul serie R, L, C    53
4.6. Puteri in regim sinusoidal    54
4.6.1. Puterea instantanee    54
4.6.2. Puterea activa    55
4.6.3. Puterea reactiva    55
4.6.4. Puterea aparenta    55
4.6.5. Puterea complexa    55
4.7. Rezonanta in circuite de curent alternativ    56
4.7.1. Rezonanta serie (rezonanta de tensiune)    56
4.7.2. Rezonanta paralel (rezonanta de curent)    57
4.8 Aplicatii:    59
CAP 5. CUADRIPOLI ELECTRICI    61
5.1. Ecuatiile cuadripolului    61
5.2. Scheme echivalente    61
5.3. Determinarea constantelor cuadripolului din incercari particulare: mers in gol si scurtcircuit    62
5.4. Impedanta caracteristica si constanta de propagare a cuadripolului    62
5.5. Aplicatii    63