THE electrodinamică este ramura fizicii care studiază sarcini electrice în mișcare. Principalele concepte studiate în acest domeniu sunt curentul electric (i), rezistența electrică (R) și puterea electrică (P).
THE curent electric este mișcarea ordonată a sarcinilor și este determinată de cantitatea de sarcină (ΔQ) care trece într-un timp dat (Δt). Unitatea sa de măsură este amperul (A).
THE rezistență electrică se găsește prin Legea lui Ohm 1 și 2, care raportează rezistența la tensiune (U) și curentul (i), precum și rezistența la tipul de material din care este realizat conductorul. Unitatea sa de măsură este ohmul (Ω).
THE energie electrică este eficiența dispozitivului de a transforma energia, în acest caz energie electrică. Unitatea sa de măsură este watul (w).
Citeste si: Legile lui Ohm — Legile fundamentale pentru studiul electricității
rezumat
- Electrodinamica studiază sarcina în mișcare.
- Cele trei concepte principale ale electrodinamicii sunt: curentul electric, rezistența electrică și puterea electrică.
- Curentul electric (i) este cantitatea de sarcină care trece printr-un conductor într-un timp dat.
- Rezistența electrică este dificultatea de a trece curentul într-un conductor.
- Rezistența electrică respectă legea 1 și a 2-a lui Ohm, formulată de Georg Simon Ohm.
- Prima lege a ohmului face legătura între tensiunea (U) și curentul electric (i).
- Dacă rezistența unui conductor este constantă, numim acest rezistor ohmic.
- A doua lege a ohmului face legătura între rezistența electrică și tipul și forma materialului din care este fabricat conductorul.
- Puterea electrică este eficiența transformării energiei și poate fi găsită prin tensiunea și curentul unui dispozitiv.
Ce este electrodinamica?
Este o subdomenie a fizicii care se află în interior șielectricitate. THE preocuparea în acest domeniu este studierea mişcării sarcini electrice. Prin urmare, studiul electrodinamicii constă în înțelegerea și aplicarea curentului electric, a rezistenței electrice și a puterii electrice.
Concepte principale de electrodinamică
Electrodinamica se ocupă de înțelegerea efectelor sarcinilor în mișcare. Astfel, principalele sale concepte sunt: curent electric, rezistență electrică și putere electrică
Curent electric
THE curent electric este mișcarea ordonată a sarcinilor electrice în interiorul unui conductor datorită unei diferențe de potențial (ddp). Intensitatea curentului (i) este calculată prin cantitatea de sarcini (ΔQ) care trec pe conductor într-un timp dat (Δt):
i: curent electric (C/s sau A)
Î: sarcină electrică (C)
t: timp(e)
→ Clasa video: Electrodinamică în Enem — curent electric
rezistență electrică
THE rrezistenţă șielectriceste dificultatea de a trece curentul electric. Respectă prima și a doua lege a lui Ohm (legile formulate de Georg Simon Ohm despre funcționarea rezistenței electrice).
→ Prima lege a lui Ohm
THEPrima lege a ohmului determină că curentul electric (i) este proporţional cu tensiunea (U) la care este supus conductorul. Și dacă această relație este constantă, adică dacă rezistența electrică (R) este constantă, numim aceste rezistențe ohmice.
i: curent electric (A)
R: rezistență electrică (Ω)
U: tensiune (V)
→ a 2-a lege a ohmului
THEA doua lege a lui Ohmdetermină că rezistența electrică este o caracteristică a corpului și depinde de formă (lungime și suprafață) și de materialul din care este realizat corpul, rezistivitate (ρ). A doua lege a lui Ohm leagă aceste două caracteristici.
L: lungimea conductorului (L)
R: rezistență electrică (Ω)
A: zona conductorului (m2)
ρ: rezistivitate (Ω. M2)
→ Videoclass: Electrodinamica în Enem — rezistența electrică și legile lui Ohm
Energie electrică
Puterea este eficiența echipamentului în transformarea energiei, adică cât de repede este capabil dispozitivul să transforme o energie (ΔE) în alta. Se măsoară în wați (W).
În cazul energiei electrice, avem eficiența de a transforma energia electrică în alte energii, precum termic, luminoasă și sonoră.
P: putere electrică (A.V sau W)
i: curent electric (A)
U: tensiune (V)
Pentru a găsi energie electrică în rezistențe, putem modifica această primă ecuație a puterii electrice împreună cu ecuația rezistenței electrice. Izolând tensiunea (U), în ecuația rezistenței electrice, avem:
Înlocuind U în ecuația puterii electrice, avem:
Și încă mai putem găsi o altă ecuație care izolează curentul (i) în ecuația rezistenței electrice și îl înlocuiește în ecuația puterii electrice:
Citeste si: Circuite electrice — conexiuni care permit circulația curentului electric
Electrodinamica în Enem
Electrodinamica poate fi găsită în viața de zi cu zi cu ușurință în orice dispozitiv electric pe care îl folosim. Deci asta este una dintre cele mai solicitate discipline, la Fizică, la Enem.
Având în vedere acest lucru, problemele care implică circuite, cum ar fi dușul electric și becurile, care implică transformarea energiei, printre altele, sunt probleme de analiză electrodinamică. Să ne uităm la un exemplu de mai jos.
(Enem 2016) O lampă LED (diodă emițătoare de lumină), care funcționează cu 12V și curent continuu de 0,45 A, produce aceeași cantitate de lumină ca o lampă incandescentă cu o putere de 60 W.
Care este valoarea reducerii consumului de energie la inlocuirea lampii incandescente cu cea LED?
Rezoluţie
Folosind ecuația puterii și plasând informațiile în enunț, avem:
Deoarece exercițiul cere reducerea puterii, avem că puterea lămpii incandescente a fost de 60 W, iar cea a LED-ului, de 5,4 W. Scăzând unul de celălalt, avem o reducere de 54,6 W.
Exerciții rezolvate de electrodinamică
1. (Enem 2017) Capacitatea unei baterii cu acumulatori, cum ar fi cea utilizată în sistemul electric al unui automobil, este specificată în amperi oră (Ah). O baterie de 12 V, 100 Ah oferă 12 J pentru fiecare coulomb de încărcare care curge prin ea.
Dacă un generator, cu rezistență internă neglijabilă, care asigură o putere electrică medie egală cu 600 W, conectat la bornele bateriei descrise, cât timp ar dura reîncărcarea acesteia complet?
a) 0,5 ore
b) 2 ore
c) 12 h
d) 50 h
e) 100 h
Rezoluţie
Alternativa B.
Pentru a ști ora, trebuie să ne dăm seama de cantitatea de energie totală când încărcarea este completă, adică când cantitatea de sarcină Q este egală cu 100A.h. Deoarece sarcina este văzută în mod normal în coulomb, să transformăm unitatea de măsura. Ca într-o oră, avem 3600 de secunde, putem înmulți 100 A.h cu 3600 de secunde, lăsându-ne cu 360000 C.
Dacă 1 C furnizează 12 J de energie, pt regula de Trei, 360000 C furnizează 432000 J:
Folosind ecuația puterii și timpul de izolare (t):
Transformând secundele în ore, avem 7200 secunde = 2 ore.
2. (Enem 2016) Un electrician trebuie să instaleze un duș care are o putere nominală de 220V - 4400W până la 6800W. Pentru instalarea dusurilor se recomanda o retea corespunzatoare, cu fire de diametru adecvat si a întrerupător dimensionat la putere și curent electric, prevăzut cu o marjă de toleranță strânsă de 10%. Întreruptoarele sunt dispozitive de siguranță utilizate pentru a proteja instalațiile electrice de scurtcircuite și suprasarcini electrice si trebuie dezarmat ori de cate ori exista un trecere de curent electric mai mare decat cel permis in dispozitiv.
Pentru a realiza o instalare sigură a acestui duș, valoarea curentului maxim al întreruptorului trebuie să fie:
a) 20 A
b) 25 A
c) 30 A
d) 35 A
e) 40 A
Rezoluţie
Alternativa D.
Pentru a găsi curentul maxim care poate curge prin întrerupător, trebuie să folosim valoarea maximă a puterii (6800W) în ecuația puterii electrice:
Dar declarația afirmă că întrerupătorul de circuit prezice cu 10% mai mult curent, așa că pentru a calcula această diferență:
Adunând cele două, avem o valoare aproximativă de 33 A.
de Gabriela de Oliveira
Profesor de fizică
