Forta si Gratie

Explicitarea fenomenelor electrice aferente conectarii in serie a rezistentelor la o sursa de tensiune

Rezistentele electrice legate in serie la o sursa de tensiune presupun existenta unei caderi de tensiune (diferente de potential intre bornele rezistentei) pe fiecare din ele.

Ne propunem sa deducem caderile de tensiune de pe rezistente in raport cu tensiunea sursei din circuit, precum si relatia dintre intensitatile curentului electric prin fiecare dintre cele n rezistente in raport cu intensitatea curentului care pleaca din sursa, respectiv se intoarce inapoi la sursa.

Ne mai intereseaza rezistenta pe care o intampina curentul electric la nivelul intregului circuit in raport cu rezistenta intampinata la trecerea sa prin fiecare din cele n rezistoare.

Este indicat sa facem iarasi o analogie cu apa dintr-o conducta sub presiune formata din mai multe module cu proprietati diferite..

Apa care intra si iese dintr-un tronson de teava rugoasa (pe care o umple complet cand circula prin ea) nu mai are aceeasi presiune la iesire ca la intrare. Diferenta de presiune se datoreaza fortelor de frecare cu teava a jetului de apa si reprezinta diferenta de potential sau caderea de tensiune (pierderea de presiune sau de forta) pe tronsonul respectiv de teava, generator de rezistenta la inaintare pentru fluxul de apa sau, similar, de curent. Daca inseram pe parcursul unei tevi ideale (fara forte de frecare) mai multe tevi avand suprafete cu diferite coeficiente de frecare (sa spunem plastic, smirghel si tabla), pentru fiecare tronson de teava cu rezistenta diferita vom avea o pierdere de presiune a apei (o cadere de tensiune) astfel incat diferenta dintre presiunea initiala (cu care apa intra in conducta ideala) si presiunea finala (cu care apa iese la celalalt capat din succesiunea de conducte reale) - tradusa prin tensiunea la bornele circuitului - este suma tuturor pierderilor de presiune (caderilor de tensiune) de pe fiecare tronson (rezistenta) in parte. E ca si cum am avea un flux de apa curgand etans printr-o succesiunea de tevi cu diametre diferite, care opun rezistente diferite la inaintare atunci cand fluxul de apa este pompat prin intermediul unei surse de presiune.

Practic fiecare piesa rezistiva din circuit are o cadere de tensiune la bornele sale si suma caderilor de tensiune este chiar tensiunea de la bornele circuitului.

Se confirma formula atestata de legile lui Kirchhoff: V = V1 + V2 + V3

Tot in acelasi circuit ne intrebam ce se intampla cu intensitatea. Aici discutia este si mai interesanta. Am fi tentati sa credem ca, pe masura ce conductele sunt traversate de apa, intensitatea scade progresiv de la una la alta, astfel incat prin fiecare portiune cu rezistenta intensitatea fluxului (de apa sau de curent) va fi mai mica decat in anterioara parcursa. Da, ar fi asa daca nu nu tinem cont de faptul ca apa este un lichid incompresibil, la fel ca si curentul electric, asadar orice rezistenta dezvoltata de o portiune de conducta in aval (spre varsare) se transmite in amonte (catre izvor). De aceea intensitatea curgerii nu poate fi decat una singura peste tot, data de diferenta de presiune a apei dintre izvor si varsare raportata la rezistenta totala a parcursului.

Se confirma asadar formula intensitatii i functie de tensiune si rezistenta: pentru mai multe rezistente legate in serie la bornele unei surse de tensiune, intensitatea curentului electric in circuit este constanta si este data de formula:

I = V / R_total, unde R_total este rezistenta tuturor pieselor de circuit

Mai ramane de aflat care este rezistenta totala (R_total) raportata la rezistentele individuale (R1, R2, R3).

Deoarece portiunile de conducta rugoase au actionat contra inaintarii fluxului prin teava exercitand fiecare propria forta de rezistenta la inaintare transmisa in fiecare moment intregului sistem, rezulta ca, asemenea unui tren care este franat progresiv de rezistenta la inaintare exercitata de fiecare din perechile sale de roti, rezistenta totala este suma rezistentelor individuale, si anume:

R_total = R1 + R2 + R3 (formula echivalenta a rezistentelor inseriate)

Rezulta imediat: I = V / (R1 + R2 + R3)

si, deoarece V=I*R, avem si caderile de tensiune calculate:

V1 = I * R1,
V2 = I * R2,
V3 = I * R3

O observatie indirecta dar deosebit de interesanta care deriva din acest studiu este ca intensitatea curentului care pleaca de pe o borna a sursei V in circuit este aceeasi cu intensitatea curentului care se intoarce din circuit pe borna cealalta a sursei.

Acest lucru este valabil pentru orice circuit, oricat de complicat, curentul electric nefiind o curgere de sarcina care dezechilibreaza electric sursa, asadar ce pleaca printr-o spira se intoarce in permanenta prin cealalta. A fost totusi interesant sa descoperim si sa argumentam acest lucru in cadrul unui circuit simplu, cu rezistoare montate in serie.

Comentarii (0) Nume E-mail (nu se publica online) Comentariu