Electrodinamica

Electrodinamica este domeniul stiintific vizand dinamicile de natura electromagnetica ale materiei si energiei. Ea studiaza fortele care se exercita intre corpurile incarcate electric datorita particulelor atomice si subatomice +/- care nu se afla in echilibru electromagnetic, participand astfel la diferite interactiuni pe baza de camp electromagnetic. Teoria interactiunii particulelor pe baza campurilor electromagnetice a fost elaborata de Maxwell in a doua jumatate a secolului XIX.

ELECTRODINAMICA CLASICA da o descriere cantitativa corecta a fenomenelor electromagnetice la scara macroscopica si la intensitati mari ale campurilor. Completarea teoriei maxwelliene in conformitate cu principiile fizicii cuantice (subatomice) a dus la teoria cuantica a interactiunii electromagnetice, sau, cum se mai numeste in termeni de specialitate, ELECTRODINAMICA CUANTICA.

Interactiunea electromagnetica este determinanta pentru proprietatile materiei la scara macroscopica. Manifestarea ei sub forma unor forte care actioneaza in oricare punct din spatiu si in orice moment de timp asupra materiei incarcate cu sarcina electrica nenula constituie bazele teoriei campurilor electromagnetice.

In cazul legaturilor metalice dintre atomi, am vazut ca acestea constau in existenta unor asa zisi nori de electroni rezultati din punerea in comun a electronilor de valenta de catre mai multi atomi vecini legati metalic. Acesti electroni circula printre atomii invecinati, avand o mobilitate destul de ridicata in cadrul structurii locale. Fenomenul curentului electric se leaga de existenta acestor electroni, in sensul punerii lor intr-o miscare ordonata in interiorul unui conductor metalic sub influenta unei tensiuni electrice aplicate conductorului.

Sarcinile electrice in miscare pot fi purtate intre doua puncte de pe traseul unui conductor de catre electroni sau de catre ioni (atomi cu sarcina electrica). Corpul uman este un bun conductor de electricitate, dar nu pentru ca este de natura metalica si prin el circula electroni liberi :-) ci pentru ca legaturile moleculare din interiorul adipos al celulelor, tesuturilor si organelor corpului nostru sunt adesea de natura ionica, asadar avem de a face nu cu electroni liberi purtatori de sarcina negativa, ci cu atomi ionizati (adesea saruri), purtatori de sarcina (pozitiva sau negativa), care se pot misca liber in anumite conditii prin solutiile de saruri din corpul nostru.

Este foarte important sa intelegem cat mai clar fenomenul curentului electric si putem face asta explicand urmatoarele notiuni din punct de vedere al unei analogii cu o conducta de apa:

1. Tensiunea electrica intre doua puncte ale unui conductor
2. Intensitatea curentului electric printr-un conductor
3. Rezistenta electrica a conductorului
4. Puterea electrica generata de fluxul de sarcina din conductor

1. Tensiunea electrica (exprimata in volti) este analoaga cu diferenta de presiune a apei dintre doua puncte ale unei conducte. Sa presupunem ca avem interconectate intre ele un rezervor plin cu apa situat la 20 de metri inaltime de sol si unul, umplut la aceeasi capacitate de apa ca primul, situat la 5 metri inaltime fata de nivelul solului. Sa presupunem ca cele doua comunica intre ele printr-un tub orizontal aflat la nivelul solului. Pe o sectiune oarecare din acest tub, recipientul 1 (aflat la inaltimea de 20 m) exercita o presiune in directia recipientului 2, iar recipientul 2 (aflat la inaltimea de 5m) o alta presiune in directia recipientului 1. Coloana de lichid din stanga exercita o presiune pe culoarul orizontal de lichid indreptata de la stanga catre dreapta, in timp ce coloana de lichid din dreapta exercita o presiune de sens opus in lichidul de pe acelasi culoar. Formula presiunii exercitate de o coloana verticala de lichid la baza sa este: p = (ρ x g x h), unde ρ este densitatea lichidului, g acceleratia gravitationala a planetei pe care se intampla fenomenul iar h inaltimea coloanei de lichid. Dat fiind ca g si ρ sunt egale in cazul ambelor recipiente, h este singura marime care difera si de aceea cele doua presiuni difera. Mai exact, presiunea exercitata de lichidul din recipientul 1 in culoarul orizontal este mai mare decat cea de sens opus exercitata de lichidul din recipientul 2, ceea ce face ca lichidul sa curga prin tubul orizontal din recipientul 1 inspre recipientul 2. Diferenta de presiune care determina curgerea poate fi numita diferenta de potential. Aceasta determina curentul de apa sa se miste prin tub de la potentialul mai mare la cel mai mic, diferenta de potential fiind analoaga tensiunii electrice (exprimate in volti) dintre doua borne ale unui circuit intre care se creeaza curent electric asemenea fluxului de apa din teava prin care cele doua recipiente de lichid comunica unul cu celalalt.

2. Intensitatea curentului electric (exprimata in amperi) este analoaga cu debitul de apa care curge prin tubul orizontal (tubul putand fi considerat echivalentul unui conductor electric). O diferenta de presiune mai mare intre extremitatile conductei (deci o tensiune electrica mai mare) genereaza un debit de apa mai mare prin sectiunea transversala a conductei (deci un curent electric mai intens). . Curentul electric la trecerea prin circuit este asemenea unei ape care umple complet o conducta (indiferent de forta cu care circula prin ea). Este foarte important sa se inteleaga corect analogia cu apa din conducta, in sensul in care curentul electric nu este un fir de apa siroind pe fundul unei conducte ci o conducta umpluta cu apa in proportie de 100%, permanent si etans. Iar cum apa nu este compresibila (precum un gaz), electronii circula relativ uniform prin conductor cu o viteza mai mare sau mai mica (variind in jurul valorii de 1 mm/s).

3. Rezistenta electrica (exprimata in Ohmi) este analoaga cu rezistenta (frecarea) fata de peretii conductei a jetului de apa, atunci cand apa curge prin tubulatura. Calitatea suprafetei tubulaturii incetineste mai mult sau mai putin fluxul apei si adesea il tulbura, opunand curentului o contraforta la inaintare pe care o asociem cu rezistivitatea diferitelor piese de circuit.

4. Puterea electrica poate fi imaginata in felul urmator: un furtun prin care tasneste apa (curent electric) la o anumita presiune (tensiune electrica) si cu un anumit debit (intensitate electrica) este indreptat asupra paletilor unei mori de apa. Paletii incep sa se invarta mai repede (cu o putere mai mare) in cazul in care presiunea prin furtun creste (tensiunea electrica) si implicit si debitul de apa creste (intensitatea curentului electric). Vom avea astfel doua forte, una imputernicind-o pe cealalta: presiune mai mare pe furtun deci forta mai mare cu care apa iese afara si loveste paletii, precum si o cantitate mai mare de apa care strabate furtunul in unitatea de timp, asadar o masa mai mare de apa care izbeste paletul cu o forta inertiala mai mare (daca dai cu o minge de pinpong intr-un geam sau dai cu o minge de golf la o aceeasi viteza a lansarii in acelasi geam nu este acelasi lucru: inertia mingii de golf este mult mai mare datorita masei mult mai mari, incat poate sparge geamul, in timp ce mingea de ping pong nu are nici o sansa sa faca acest lucru). De aceea cand marim presiunea prin furtun, odata cu ea se mareste si forta cu care apa iese din furtun si se izbeste de paletul morii, dar si debitul apei - cantitatea de apa iesita din furtun si cazuta pe paletul de moara. Are astfel loc o crestere exponentiala a puterii fluxului de apa. In baza acestor considerente putem intelege de ce puterea electrica are formula P=I*V, fiind si marimea care de fapt ne intereseaza cel mai mult, deoarece transferul eficient de energie din circuit catre orice utilizator care are nevoie sa foloseasca aceasta enegie este pana la urma o masura a randamentului de putere al circuitului.

Vom vedea mai departe care sunt feneomenele electrice efective corespunzatoare celor 4 marimi: tensiune, intensitate, rezistenta si putere a curentului electric.

Miscarea electronilor in interiorul unui conductor este determinata de existenta unei tensiuni electrice intre cele doua extremitati ale conductorului (sau circuitului). Aceasta tensiune este de fapt un camp electric indus care pune presiune asupra electronilor liberi din circuit chiar la bornele circuitului, in sensul ca la una dintre borne forta indusa electronilor din circuit este repulsiva, in timp ce la cealalta borna este atractiva. Cat timp circuitul ramane inchis (un comutator face ca toate elementele din circuit sa comunice), se genereaza curent electric prin intermediul fluxului de electroni liberi care se misca in virtuatea acestei forte prin firele metalice conductoare de la o zona de atomi la alta, ce iese in materie de electroni dintr-o zona de atomi fiind si ceea ce intra in acelasi moment in ea.

Daca miscarea sarcinilor electrice se face numai intr-un singur sens, prin conductor se genereaza un curent electric continuu (precum la baterie, care are in permanenta aceeasi borna cu plus si aceeasi borna cu minus). Daca sensul de deplasare alterneaza, prin conductor circula curent electric alternativ (bornele sunt cand repulsive, cand atractive).

Intensitatea curentului electric are legatura cu numarul de electroni delocalizati (sarcini electrice) care ajung sa circule ca si curent electric prin fire, precum si cu amploarea miscarii acestora (marimea fortei care ii delocalizeaza). Cu cat sunt mai multi electroni delocalizati iar forta delocalizarii mai mare, cu atat amperajul (sau intensitatea curentului electric prin fire) este mai mare. Numarul de electroni care circula intr-un flux electric aferent functionarii unui bec uzual de 100W timp de o secunda este extrem de mare: cca. 8,5 x 1022 (adica 85.000 de miliarde de miliarde de electroni).

Rezistenta unui circuit de curent electric este reprezentata de acele conditii care se opun inaintarii electronilor prin piesele de circuit. La nivel micro, de electron, nici viteza de miscare si nici directia de miscare a electronilor dintr-un flux de curent electric nu este constanta.

In cel mai simplu circuit electric, tensiunea, intensitatea si rezistenta unei piese de circuit relationeaza in felul urmator: V=I*R.




Asta inseamna ca daca tensiunea la bornele piesei de circuit cu rezistenta R creste (adica presiunea prin conducta creste), deoarece rezistenta piesei ramane constanta (conducta nu isi modifica proprietatile si dezvolta aceeasi forta de frecare la contactul cu apa), atunci si intensitatea curentului prin piesa creste proportional cu tensiunea (fluxul de apa pin conducta creste). Iar daca V (presiunea) creste, iar I (fluxul) vrem sa ramana constant, atunci trebuie sa crestem R (rezistenta).

Energia electrica este forta de miscare a sarcinilor electrice pe unitatea de distanta.
E = F x d (Joule = Newton x metru)

Puterea electrica este energia electrica transferata de circuit intr-o unitate de timp unui consumator electric.
P = E / t (Watt = Joule / secunda)

Practic Puterea curentului electric MASOARA fluxul de Energie electrica.

In mod asemanator, Intensitatea curentului electric MASOARA fluxul de Sarcina electrica:
I = Q / t (Ampere = Coulomb / secunda)

IMPORTANT! In metale, viteza de deplasare a electronilor este de aproximativ 1 milimetru pe secunda. Cu alte cuvinte, este o viteza foarte mica! Si totusi, atunci cand actionam intrerupatorul electric al unui circuit de iluminare, becul - aflat la o oarecare distanta de intrerupator sau de sursa - se aprinde instantaneu. Acest lucru este posibil pentru ca ceea ce se intampla si conteaza la deplasarea sarcinilor negative (a electronilor) prin conductor nu este deplasarea propriuzisa a sarcinilor pe o distanta mare, ci declansarea unei deplasari ordonate si sincronizate a tuturor purtatorilor de sarcina mobila existenti in conductor, datorita propagarii prin conductor ca unda, la o viteza aproximativ egala cu viteza luminii, a campului electric purtator de forta de la bornele sursei de tensiune, acesta determinand miscarea simultana a electronilor liberi aflati in orice punct al conductorului / circuitului, adica inclusiv a electronilor din filamentul becului, fapt care aduce filamentul la incandescenta cvasi-instantaneu, sesizandu-se aprinderea neintarziata a becului (prin generarea de radiatie electromagnetica in spectrul vizibil).

Ca si curiozitate.. Electronii orbiteaza in jurul nucleului atomic cu 90% din viteza luminii in vid. Totusi, electronii liberi din marea de electroni aferenta legaturilor metalice din interiorul unui conductor electric curg prin conductor sub forma de curent electric cu o viteza infima, de aprox. 1 mm/sec. Carui fapt se datoreaza viteza extrem de mica? Se datoreaza faptului ca electronii se ciocnesc foarte des cu structura atomica fixa a metalului (electronii liberi sunt singura componenta mobila din interiorul conductorului) si se mai ciocnesc si intre ei. Deplasarea lor arata cam in felul urmator:




 


Comentarii (0)

Nume

E-mail (nu se publica online)

Comentariu
Pentru a preveni subscrierea automata de comentarii de catre programe-robot, te rugam sa introduci textul din imagine in caseta alaturata. Comentariul va fi trimis doar daca textul corespunde imaginii.
»

 

Contribuie financiar..

Existenta unei astfel de lucrari presupune o investitie continua de timp, inspiratie si energie in cercetare si dezvoltare. Sustinerea financiara a proiectului poate asigura consacrarea deplina a eforturilor depuse inspre aducerea in manifestare a unei noi cunoasteri, capabila sa interconecteze in mod optim fiecare domeniu al vietii noastre cu fortele spirituale care ne guverneaza existenta.

 


Experiente de cunoastere..



 


Pentru cel care citeste..


Menirea acestui proiect este sa inspire si sa trezeasca setea de adevar si de cunoastere. Sa motiveze pe fiecare in parte sa cerceteze mai departe acele aspecte ale existentei care il preocupa cu adevarat. Sa trezeasca dorinte si initiative de sustinere a libertatii, dreptatii si calitatii vietii pe planeta. Sa ofere directii potentiale de progres pline de scop si sens.

Indiferent cine esti tu, cel care citeste, nu prelua implicit ce scrie aici sau in oricare alta parte. Confrunta aceste informatii cu bunul tau simt interior. Experimenteaza aceste lucruri in viata ta, adopta-le, ajusteaza-le sau renunta la ele pe masura ce iti largesti orizonturile. Poate ca te-ai nascut si ai fost educat in tot felul de dogme pe care le exersezi de zeci de ani. Dar pe drumul acela ai tot fost. Stii unde duce, stii unde se opreste, stii foarte bine ca nu-ti mai ofera de o buna perioada de vreme nimic nou care sa-ti satisfaca aspiratia spre mai mult, mult mai mult.

Opreste-te acum si schimba. Ia-ti ce ai tu nevoie de aici si intra pe o noua cale a ta, inca o data si de la inceput. Fa cativa pasi pe acest nou drum. Vezi cum te simti. Confrunta provocarea. Permite povestii sa se deruleze. Urmareste fiecare pas facut si alege-l curajos pe urmatorul. Interiorizeaza experienta. Te simti mai viu? Misterul te incita? Perspectiva te invioreaza? Daca da, atunci da-ti voie sa vezi cat de adanca este vizuina iepurelui!

 

 

Contact..

Eduard IrimiaAutor: Eduard Irimia
Locatie: Bucuresti, Romania
E-mail: contact@fortasigratie.ro
Mai multe informatii: Despre Autor

 

Din invataturile altora..


- "Cel mai mare esec nu este faptul ca ai gresit, ci acela ca nu ai incercat." ~ Leon Adama

- "A te purta ca si cum viata este o pasnica livada inflorita inseamna a te muta, nating, intr-o utopie. Calmul este bun, pretuirea bunei-dispozitii e legitima, dar adoptarea neconditionata a unui perpetuu si bovin suras e o forma de insuficienta mentala." ~ Andrei Plesu

- "Inca de la nasterea pe aceasta planeta multi dintre noi suntem conditionati sa credem ca menirea noastra este sa ne sacrificam, sa devenim martiri, sa simtim durere in timp ce altcineva se simte bine prin mijlocirea durerii noastre. Cand insa ajungem sa ne percem pe noi la fel de importanti ca pe oricine altcineva, cand ajungem sa ne oferim atat noua cat si altora dragostea si respectul la care visam, atunci toata viata noastra va fi despre dragoste si respect."
~ Lyssa Royall

- "Opusul dragostei nu este ura, este indiferenta. E apatia. Este sa nu-ti pese catusi de putin."
~ Leo Buscaglia

- "Exemplul personal nu este principalul lucru care ii capaciteaza pe altii, este singurul lucru care o poate face. El reprezinta diferenta dintre a avea o idee despre cale si a merge pe cale.''
~ Albert Schweitzer

- "A te educa pe tine nu inseamna ca esti prost intr-o prima faza. Inseamna ca esti suficient de inteligent incat sa iti dai seama ca sunt teribil de multe lucruri de invatat." ~ Melanie Joy

- "Sa fii vesnic tanar nu inseamna sa ai 20 de ani, inseamna sa ai un ideal in viata pentru care sa lupti si pe care sa il cuceresti!"
~ Prof. Dr. Ana Aslan

- "Un om trebuie sa fie suficient de matur ca sa-si recunoasca greselile, destul de destept ca sa invete din ele si indeajuns de tare ca sa le indrepte!" ~ Alphonse Allais

- "Caracterul unui om nu se arata in momentele de confort, ci in cele de schimbari si controverse." ~ Martin Luther King

- "Cele mai intunecate locuri din iad sunt rezervate acelora care isi mentin neutralitatea in vremuri de criza morala." ~ Dante Alighieri

- "Raiul pe Pamant este o alegere pe care o avem de facut, nu un loc pe care il avem de gasit."
~ Wayne Dyer

- "Viziunea fara actiune este visare. Actiunea fara viziune este cosmar." ~ Proverb japonez

- "Sufletele mari au vointa, cele slabe au doar dorinte." ~ Proverb Chinezesc

- "Lucreaza pentru cauze, nu pentru aplauze. Traieste pentru a exprima, nu pentru a impresiona. Nu dispera sa-ti faci prezenta remarcata, fa-ti doar absenta simtita."
~ intelepciune contemporana

 

 

Inscrie-te in comunitatea noastra..

Adresa ta de e-mail:


Adaugare e-mail  Stergere e-mail


Pentru a evita ca mesajele sa ajunga in SPAM,
iti recomand sa adaugi la contactele din contul tau de e-mail adresa info@fortasigratie.ro