Forta si Gratie

Transportul curentului electric prin linii lungi. Fenomene asociate.

In orice circuit electric, curentul electric prin circuit urmeaza cu prioritate traseul minimei rezistente. Daca exista o diferenta de rezistenta semnificativa intre doua laturi interconectate ale circuitului, curentul va circula predominant pe latura cu rezistenta cea mai mica.

Ce inseamna predominant? Inseamna ca daca avem o linie de curent aferenta unui consumator casnic cu rezistenta aproape 0 (zero) si un rezistor legat in paralel la linia de curent, sa spunem de 100 Ohmi, curentul care va trace prin rezistor va fi aproape nul, in mod cert insesizabil. Aproape tot curentul va trece prin firul cu rezistenta nula si intensitatea in amperi va putea fi masurata doar pe acel fir. In orice schema de curent, sursa de tensiune se simbolizeaza cu V in SUA si cu U in Europa.

Tinand cont de regula de mai sus, se poate spune ca o dozare corecta a rezistentelor / impedantelor pe o zona de circuit in care exista linie de impamantare (la randul ei cu o anumita rezistenta aleasa in functie de specificatiile de functionare ale circuitului) va determina o comutare partiala a curentului electric prin ea (prin pamant) doar in cazul unei supraincarcari a retelei, preintampinand astfel atat arderea circutelor cat si o gama destul de larga de accidente de electrocutare dar neafectand curgerea normala a sarcinii prin circuit atunci cand circuitul functioneaza la parametrii pentru care a fost proiectat.

Pentru a fi cat mai rigurosi in exprimare, fenomenul de opozitie a unei bucati de circuit contra trecerii curentului electric prin ea se numeste rezistenta electrica (in circuitele de curent continuu) si respectiv impedanta electrica (in circuitele de curent alternativ). Impedanta este o MARIME COMPLEXA (care are legatura cu oscilatia in timp a curentului prin circuit si fenomenele conexe de tip rezistivitate indusa), in timp ce rezistenta este o MARIME ALGEBRICA si este fixa. Tot pentru a pastra rigurozitatea, este de precizat faptul ca impedanta devine o proprietate semnificativa a circuitelor electrice atunci cand frecventa curentului alternativ prin circuit este mare si foarte mare (precum in antenele radio-tv). Curentul de la priza nu face o diferenta semnificativa intre impedanta si rezistenta electrica.

Exemplul ilustrat mai sus se aplica si in cazul pasarilor care stau cu ambele picioare pe firele de inalta tensiune fara a fi electrocutate. Ele pot fi considerate rezistente legate in paralel la firul electric, mult mai mari ca valoare decat rezistenta firului insasi. De asemenea, un om care sta in aer agatat cu ambele maini de firul de inalta tensiune nu va fi electrocutat. Totusi sunt necesare si aici precizari suplimentare si nuantari.

Mai concret... rezistenta corpului uman este variabila. Ea oscileaza intre o valoare minima si o valoare maxima in functie de anumite conditii. Care sunt acestea? In general cele care privesc calitatea pielii. Pielea poate fi un izolator destul de bun atunci cand este uscata, relativ tare, groasa si fara leziuni, dar poate fi si un conductor de electricitate la fel de bun atunci cand este umeda, cand e lezata sau e sarata (de la transpiratie spre exemplu). Rezistenta pielii oscileaza intre aceste doua conditii diametral opuse, de la o valoare maxima de 1.000.000 Ohmi (cand se comporta ca un bun izolator) pana la o valoare minima de 1000 Ohmi (cand actioneaza ca un bun conductor). La un metru de cablu de inalta tensiune, in cazul in care acesta este fabricat din Aluminiu, rezistenta echivalenta este de 2,82 x 10^(-8), adica 0,000000282 Ohmi, insignifianta comparativ cu rezistenta corpului uman sau a pasarii. Dat fiind ca pasarea intra in contact cu firul de inalta tensiune prin intermediul ghearelor (o piele uscata, neteda, etansa, tare, groasa), cu atat mai mult acestea vor actiona ca un izolator si curentul nu va trece.

In plus, firele NU SUNT FIERBINTI deoarece curentul alternativ transportat pe ele la uriasele tensiuni de zeci sau sute de mii de volti curge la o intensitate foarte mica pe fir (de aprox. 1A), fapt care nu genereaza rezistenta (impedanta) semnificativa in linii, asadar nu deterioreaza firele prin degajare de caldura. Mai mult, in felul acesta nu se pierde putere pe drum mai mult de 5-10 procente. Fenomenul transporarii curentului la distanta prin linii lungi sub tensiuni de zeci de mii de Volti si o intensitate de aprox. 1A este posibil prin conversia pe care o realizeaza transformatoarele la sursa si la destinatie. In mod normal s-ar putea spune ca V=I*R este formula care ar face imposibila cresterea tensiunii si diminuarea intensitatii in conditiile in care avem de-a face cu o rezistenta foarte mica si relativ constanta a linilor de curent. Aceasta formula insa nu se aplica pentru ca transportarea curentului prin linii lungi nu se face in cadrul unui circuit simplu in care vorbim de o tensiune, o intensitate si o rezistenta. Circuitul cuprinde cel putin 2 transformatoare (unul la sursa, altul la destinatie) si alte componente conexe - inclusiv circuitul de impamantare aferent transferului in siguranta a curentului prin linii lungi. Calculele sunt adesea complicate si circuitele complexe.

Capacitatea transformatoarelor de a converti voltajele de la bornele diferitelor surse de curent alternativ (de la sursa centralei generatoare pana la sursa de la priza a consumatorului casnic) sunt si motivul major pentru care a fost ales curentul alternativ ca forma de curent transmisibil intre o sursa si o destinatie (in detrimentul curentului continuu), si anume faptul ca transformatoarele au capacitatea sa modifice voltajele doar in curent alternativ. In general, o centrala de curent (de exemplu o termocentrala) produce energie electrica la o diferenta de potential de 25.000 de Volti intre o borna si cealalta a generatorului. Aceasta tensiune electrica este apoi supusa unui proces de convertire intr-o tensiune mai mare, prin intermediul unui transformator care o amplifica la o valoare cuprinsa intre 130.000 si 400.000 Volti. Ulterior, cand curentul electric transportat prin liniile de inalta tensiune ajunge in zona de consum, el este trecut prin transformatoare care scad voltajul pana la nivelul pe care noi il folosim la priza de curent si anume 230 V. De mentionat ca transformatoarele electrice nu modifica numarul de oscilatii pe secunda ale curentului alternativ (frecventa standard fiind de 60 Hz in America si 50 Hz in Europa). In final, ceea ce conteaza dupa toate aceste procese de conversie si transformare este cat de multa putere poate fi realmente transferata de la sursa (centrala generatoare) la destinatie (consumatorii). Puterea generata de o centrala electrica este in general de cateva sute de Mw (megawati), 1 MW = 1.000.000 W.

Revenind la exemplul cu liniile de tren sau de inalta tensiune de peste campuri, daca pasarile sau omul ar atinge si cel de-al doilea cablu in timp ce raman in contact cu primul cablu, diferenta de potential creata ar genera un curent prin corp care ar duce la deces. S-ar crea un circuit inchis intre o sursa de potential si o alta sursa de potential cu o diferenta de zeci sau sute de mii de volti intre cele doua. Intensitatea curentului electric asociata unei tensiuni atat de mari face practic organele si tesuturile sa explodeze sau sa arda instantaneu. La fel s-ar intampla daca am atinge cu picioarele pamantul in timp ce ramanem conectati la unul dintre cabluri in cazul in care in circuitul firelor de inalta tensiune este prevazuta undeva o instalatie de impamantare. S-ar produce in acest caz un curent electric pe traseul de circuit inchis format din:

Linia de tensiune -> Om -> Pamant -> Circutul de impamantare -> Cealalta linie de tensiune.