A indução eletromagnética foi descoberta por Michael Faraday em 1831. Ele descobriu que a força eletromotriz que surge em um circuito condutor fechado é proporcional à taxa de variação do fluxo magnético através da superfície delimitada por esse circuito. A magnitude do EMF não depende se a causa da mudança no fluxo é uma mudança no próprio campo magnético ou o movimento do circuito (ou parte dele) no campo magnético. A corrente elétrica causada por esta fem é chamada de corrente induzida.

Lei de Faraday De acordo com a lei de indução eletromagnética de Faraday, a força eletromotriz agindo ao longo de um circuito escolhido arbitrariamente O sinal negativo na fórmula reflete a regra de Lenz, em homenagem ao físico russo E. H. Lenz: A corrente de indução que surge em um circuito condutor fechado tem a seguinte direção , que o campo magnético que ele cria neutraliza a mudança no fluxo magnético que causou a corrente.

Fluxo magnético Em um campo magnético uniforme, a magnitude do vetor de indução é igual a B, é colocado um circuito fechado plano de área S. A normal n ao plano de contorno forma um ângulo a com a direção do vetor de indução magnética B ( veja a Figura 1). O fluxo magnético através da superfície é a quantidade Ф, determinada pela relação: Ф = В·S·cos a. A unidade de medida do fluxo magnético no sistema SI é 1 Weber (1 Wb).

Fem de indução em um condutor em movimento Deixe um condutor de comprimento L se mover com velocidade V em um campo magnético uniforme, cruzando linhas de força. As cargas no condutor se movem junto com o condutor. Uma carga que se move em um campo magnético sofre a ação da força de Lorentz. Os elétrons livres são deslocados para uma extremidade do condutor e cargas positivas não compensadas permanecem na outra. Surge uma diferença de potencial, que é a fem induzida ei. Seu valor pode ser determinado calculando o trabalho realizado pela força de Lorentz ao mover uma carga ao longo de um condutor: ei = A/q = F·L/q. Segue-se que ei = B·V·L·sin a.

Autoindução A autoindução é um caso especial de várias manifestações de indução eletromagnética. Consideremos um circuito conectado a uma fonte de corrente (Fig. 6). Ao longo do circuito flui uma corrente elétrica I. Esta corrente cria um campo magnético no espaço circundante. Como resultado, o circuito é penetrado pelo seu próprio fluxo magnético F. Obviamente, o próprio fluxo magnético é proporcional à corrente no circuito que criou o campo magnético: Ф = L·I. O fator de proporcionalidade L é chamado de indutância do circuito. A indutância depende do tamanho, formato do condutor e das propriedades magnéticas do meio. A unidade SI de indutância é 1 Henry (H). Se a corrente no circuito mudar, então o fluxo magnético intrínseco Fs também muda. Uma mudança no valor de Fs leva ao aparecimento de uma fem de indução no circuito. Este fenômeno é chamado de autoindução, e o valor correspondente é a fem de autoindução eiс. Da lei da indução eletromagnética segue-se que eiс = dФс/dt. Se L = const, então eiс= - L·dI/dt.

Transformador Um transformador é um dispositivo eletromagnético estático com dois (ou mais) enrolamentos, geralmente projetado para converter corrente alternada de uma tensão em corrente alternada de outra tensão. A conversão de energia em um transformador é realizada por um campo magnético alternado. Os transformadores são amplamente utilizados na transmissão de energia elétrica por longas distâncias, distribuindo-a entre receptores, bem como em diversos dispositivos de retificação, amplificação, sinalização e outros.

Transformadores de potência Os transformadores de potência convertem a corrente alternada de uma tensão em corrente alternada de outra tensão para fornecer eletricidade aos consumidores. Dependendo da finalidade, podem ser crescentes ou decrescentes. Nas redes de distribuição, via de regra, são utilizados transformadores abaixadores trifásicos de dois enrolamentos, convertendo tensões de 6 e 10 kV em tensões de 0,4 kV.

Transformador de Corrente Um transformador de corrente é um dispositivo auxiliar no qual a corrente secundária é praticamente proporcional à corrente primária e é projetado para conectar instrumentos de medição e relés a circuitos elétricos de corrente alternada. Os transformadores de corrente são usados ​​​​para converter corrente de qualquer valor e tensão em uma corrente conveniente para medição com instrumentos padrão (5 A), alimentar enrolamentos de corrente de relés, desconectar dispositivos, bem como isolar dispositivos e seu pessoal operacional de alta tensão.

Transformadores de tensão de instrumento Os transformadores de tensão de instrumento são transformadores intermediários através dos quais os instrumentos de medição são ligados em altas tensões. Graças a isso, os instrumentos de medição são isolados da rede, o que permite a utilização de instrumentos padrão (com escala reclassificada) e expande assim os limites das tensões medidas. Os transformadores de tensão são utilizados tanto para medição de tensão, potência, energia, quanto para alimentação de circuitos de automação, alarmes e proteção de relés de linhas de energia contra faltas à terra. Em alguns casos, os transformadores de tensão podem ser usados ​​como transformadores redutores de baixa potência ou como transformadores de teste elevadores (para testar o isolamento de dispositivos elétricos)

Classificação dos transformadores de potencial Os transformadores de potencial diferem: a) pelo número de fases - monofásico e trifásico; b) de acordo com o número de enrolamentos, dois enrolamentos e três enrolamentos; c) de acordo com a classe de precisão, ou seja, de acordo com os valores de erro permitidos; d) pelo método de resfriamento, transformadores com resfriamento a óleo (óleo), com resfriamento a ar natural (seco e com isolamento fundido); e) por tipo de instalação para instalação interna, para instalação externa e para quadro completo (quadro)

Classificação dos transformadores de corrente Os transformadores de corrente são classificados de acordo com vários critérios: 1. De acordo com sua finalidade, os transformadores de corrente podem ser divididos em medição, proteção, intermediário (para inclusão de instrumentos de medição em circuitos de corrente de proteção de relé, para equalização de correntes em circuitos de proteção diferencial, etc.) e laboratório (alta precisão, bem como com muitas taxas de transformação). 2. De acordo com o tipo de instalação, distinguem-se os transformadores de corrente: a) para instalação exterior (em quadros abertos); b) para instalação interna; c) incorporados em aparelhos e máquinas elétricas: interruptores, transformadores, geradores, etc.; d) coberturas aéreas colocadas no topo da bucha (por exemplo, na entrada de alta tensão de um transformador de potência); e) portátil (para medições de controle e testes laboratoriais). 3. De acordo com o projeto do enrolamento primário, os transformadores de corrente são divididos em: a) multivoltas (bobina, enrolamento de laço e enrolamento em forma de oito); b) volta única (haste); c) pneus.

4. De acordo com o método de instalação, os transformadores de corrente para instalação interna e externa são divididos em: a) passagem; b) apoiar. 5. Com base na isolação, os transformadores de corrente podem ser divididos em grupos: a) com isolação seca (porcelana, baquelite, isolação epóxi fundida, etc.); b) com isolamento de papel-óleo e com isolamento de papel-óleo de capacitor; c) preenchido com composto. 6. De acordo com o número de estágios de transformação, existem transformadores de corrente: a) monoestágio; b) dois estágios (cascata). 7. Os transformadores distinguem-se pela tensão de funcionamento: a) para tensão nominal superior a 1000 V; b) para tensão nominal até 1000 V.

Geradores de energia elétrica A corrente elétrica é gerada em geradores - dispositivos que convertem energia de um tipo ou de outro em energia elétrica. Os geradores incluem células galvânicas, máquinas eletrostáticas, termopilhas, painéis solares, etc. O âmbito de aplicação de cada um dos tipos de geradores de eletricidade listados é determinado pelas suas características. Assim, as máquinas eletrostáticas criam uma grande diferença de potencial, mas são incapazes de criar qualquer corrente significativa no circuito. As células galvânicas podem produzir uma grande corrente, mas a sua duração de ação é curta. O papel predominante em nosso tempo é desempenhado pelos geradores eletromecânicos de indução de corrente alternada. Nestes geradores, a energia mecânica é convertida em energia elétrica. Sua ação é baseada no fenômeno da indução eletromagnética. Tais geradores têm um design relativamente simples e permitem obter grandes correntes com uma tensão suficientemente alta

Gerador de corrente alternada Um gerador de corrente alternada (alternador) é um dispositivo eletromecânico que converte energia mecânica em energia elétrica de corrente alternada. Os geradores incluem células galvânicas, máquinas eletrostáticas, termopilhas, painéis solares, etc. O âmbito de aplicação de cada um dos tipos de geradores de eletricidade listados é determinado pelas suas características. Assim, as máquinas eletrostáticas criam uma grande diferença de potencial, mas são incapazes de criar qualquer corrente significativa no circuito.

Teste 11-1 (indução eletromagnética)

Opção 1

1. Quem descobriu o fenômeno da indução eletromagnética?

A. X. Oersted. B. Sh. Pingente. V. A. Volta. G. A. Ampère. DM Faraday. E . D. Maxwell.

2. Os terminais da bobina do fio de cobre são conectados a um galvanômetro sensível. Em qual dos seguintes experimentos o galvanômetro detectará a ocorrência de uma fem de indução eletromagnética na bobina?

Um ímã permanente é removido da bobina.

Um ímã permanente gira em torno de seu eixo longitudinal dentro da bobina.

A. Somente no caso 1. B. Somente no caso 2. C. Somente no caso 3. D. Nos casos 1 e 2. E. Nos casos 1, 2 e 3.

3. Qual é o nome da grandeza física igual ao produto do módulo B da indução do campo magnético pela área S da superfície penetrada pelo campo magnético e pelo cosseno
ângulo a entre o vetor B de indução e a normal n a esta superfície?

A. Indutância. B. Fluxo magnético. B. Indução magnética. D. Autoindução. D. Energia do campo magnético.

4. Qual das seguintes expressões determina a fem induzida em circuito fechado?

A. B. EM. G. D.

5. Quando uma tira magnética é empurrada para dentro e para fora de um anel de metal, ocorre uma corrente induzida no anel. Esta corrente cria um campo magnético. Qual pólo está voltado para o campo magnético da corrente no anel em direção: 1) ao pólo norte retrátil do ímã e 2) ao pólo norte retrátil do ímã.

6. Qual é o nome da unidade de medida do fluxo magnético?

7. A unidade de medida de qual quantidade física é 1 Henry?

A. Indução de campo magnético. B. Capacitâncias elétricas. B. Autoindução. D. Fluxo magnético. D. Indutância.

8. Que expressão determina a conexão entre o fluxo magnético através de um circuito e a indutância eu circuito e força atual EU no circuito?

A. LI . B. . EM. LI ‘ . G. LI 2 . D.

9. Que expressão determina a relação entre a fem de autoindução e a intensidade da corrente na bobina?

A. B . EM . LI . G . . D. LI ‘ .

10. As propriedades de vários campos estão listadas abaixo. Qual deles possui campo eletrostático?

As linhas de tensão não estão associadas a cargas elétricas.

O campo tem energia.

O campo não tem energia.

A. 1, 4, 6. B. 1, 3, 5. EM. 1, 3, 6. G. 2, 3, 5. D. 2, 3, 6. E. 2, 4, 6.

11. Um circuito com área de 1000 cm 2 está em um campo magnético uniforme com indução de 0,5 T, o ângulo entre o vetor EM

A. 250Wb. B. 1000 Wb. EM. 0,1 Wb. G. 2,5 · 10 -2 Wb. D. 2,5 Wb.

12. Que intensidade de corrente em um circuito com indutância de 5 mH cria um fluxo magnético 2· 10 -2 Wb?

R. 4 mA. B. 4 A. C. 250 A. D. 250 mA. D. 0,1 A. E. 0,1 mA.

13. O fluxo magnético através do circuito em 5 · 10 -2 s diminuiu uniformemente de 10 mWb para 0 mWb. Qual é o valor do EMF no circuito neste momento?

A. 5 · 10 -4 VB 0,1 VV 0,2 VG 0,4 VD 1 VE 2 V.

14. Qual é o valor da energia do campo magnético de uma bobina com indutância de 5 H quando a corrente nela é de 400 mA?

A. 2 J. B. 1 J. B. 0,8 J. G. 0,4 J. D. 1000 J. E. 4 10 5 J.

15. Uma bobina contendo n voltas de fio está conectada a uma fonte de corrente contínua com tensão você na saída. Qual é o valor máximo da fem autoindutiva na bobina quando a tensão em suas extremidades aumenta de 0 V para você EM?

A, você V, B. nU V.V. você /P você ,

16. Duas lâmpadas idênticas são conectadas a um circuito de fonte CC, a primeira em série com um resistor, a segunda em série com uma bobina. Em qual das lâmpadas (Fig. 1) a intensidade da corrente, quando a chave K é fechada, atingirá seu valor máximo mais tarde que a outra?

R. No primeiro. B. No segundo. B. No primeiro e no segundo ao mesmo tempo. D. Na primeira, se a resistência do resistor for maior que a resistência da bobina. D. No segundo, se a resistência da bobina for maior que a resistência do resistor.

17. Uma bobina com indutância de 2 H é conectada em paralelo a um resistor com resistência elétrica de 900 Ohms, a corrente na bobina é de 0,5 A, a resistência elétrica da bobina é de 100 Ohms. Que carga elétrica fluirá no circuito da bobina e do resistor quando eles forem desconectados da fonte de corrente (Fig. 2)?

A. 4000 Cl. B. 1000 Cl. V. 250Cl. G. 1 10 -2 Cl. D. 1,1 10 -3 Cl. E. 1 10 -3 Cl.

18. Um avião voa a uma velocidade de 900 km/h, o módulo da componente vertical do vetor de indução do campo magnético da Terra é 4 10 5 Tesla. Qual é a diferença de potencial entre as extremidades das asas do avião se a envergadura for de 50 m?

A. 1,8 B. B. 0,9 C. C. 0,5 C. D. 0,25 C.

19. Qual deve ser a intensidade da corrente no enrolamento da armadura de um motor elétrico para que uma força de 120 N atue sobre uma seção do enrolamento de 20 voltas de 10 cm de comprimento, localizada perpendicularmente ao vetor de indução em um campo magnético com uma indução de 1,5 Tesla?

A. 90 A. B. 40 A. C. 0,9 A. D. 0,4 A.

20. Que força deve ser aplicada a um jumper de metal para movê-lo uniformemente a uma velocidade de 8 m/s ao longo de dois condutores paralelos localizados a uma distância de 25 cm um do outro em um campo magnético uniforme com indução de 2 Tesla? O vetor de indução é perpendicular ao plano em que os trilhos estão localizados. Os condutores são fechados por um resistor com resistência elétrica de 2 ohms.

A. 10000 N. B. 400 N. C. 200 N. G. 4 N. D. 2 N. E. 1 N.

Teste 11-1 (indução eletromagnética)

opção 2

1. Qual é o nome do fenômeno da ocorrência de corrente elétrica em um circuito fechado quando o fluxo magnético através do circuito muda?

A. Indução eletrostática. B. O fenômeno da magnetização. B. Força Ampere. Força G. Lorentz. D. Eletrólise. E. Indução eletromagnética.

2. Os terminais da bobina do fio de cobre são conectados a um galvanômetro sensível. Em qual dos seguintes experimentos o galvanômetro detectará a ocorrência de uma fem de indução eletromagnética na bobina?

Um ímã permanente é inserido na bobina.

A bobina é colocada em um ímã.

3) A bobina gira em torno de um ímã localizado
dentro dela.

A. Nos casos 1, 2 e 3. B. Nos casos 1 e 2. C. Somente no caso 1. D. Somente no caso 2. E. Somente no caso 3.

3. Qual das seguintes expressões determina o fluxo magnético?

A. BScosα. B. . EM. qvBsinα. G. qvBI. D. IBlsina .

4. O que a seguinte afirmação expressa: a fem induzida em um circuito fechado é proporcional à taxa de variação do fluxo magnético através da superfície delimitada pelo circuito?

A. A lei da indução eletromagnética. Regra de B. Lenz. B. Lei de Ohm para um circuito completo. D. O fenômeno da autoindução. D. Lei da eletrólise.

5. Quando uma tira magnética é empurrada para dentro e para fora de um anel de metal, ocorre uma corrente induzida no anel. Esta corrente cria um campo magnético. Qual pólo está voltado para o campo magnético da corrente no anel em direção: 1) ao pólo sul retrátil do ímã e 2) ao pólo sul retrátil do ímã.

A. 1 - norte, 2 - norte. B. 1 - sul, 2 - sul.

B. 1 - sul, 2 - norte. G. 1 - norte, 2 - sul.

6. A unidade de medida de qual quantidade física é 1 Weber?

A. Indução de campo magnético. B. Capacitâncias elétricas. B. Autoindução. D. Fluxo magnético. D. Indutância.

7. Qual é o nome da unidade de medida de indutância?

A. Tesla. B. Weber. V. Gauss. G. Farad. D. Henrique.

8. Qual expressão determina a relação entre a energia do fluxo magnético no circuito e a indutância eu circuito e força atual EU no circuito?

A . . B . . EM . LI 2 , G . LI ‘ . D . LI.

9. Qual é a quantidade física X é determinado pela expressão x = para uma bobina de P voltas .

A. FEM de indução. B. Fluxo magnético. B. Indutância. D. EMF de autoindução. D. Energia do campo magnético. E. Indução magnética.

10. As propriedades de vários campos estão listadas abaixo. Qual deles possui um campo elétrico de indução de vórtice?

As linhas de tensão estão necessariamente associadas a cargas elétricas.

As linhas de tensão não estão associadas a cargas elétricas.

O campo tem energia.

O campo não tem energia.

O trabalho realizado pelas forças para mover uma carga elétrica ao longo de um caminho fechado pode não ser igual a zero.

O trabalho realizado pelas forças para mover uma carga elétrica ao longo de qualquer caminho fechado é zero.

A. 1, 4, 6. B. 1, 3, 5. C. 1, 3, c. G. 2, 3, 5. D. 2, 3, 6. E. 2, 4, 6.

11. Um circuito com área de 200 cm 2 está em um campo magnético uniforme com indução de 0,5 T, o ângulo entre o vetor EM indução e uma normal à superfície do contorno de 60°. Qual é o fluxo magnético através da espira?

A. 50 Wb. B. 2 · 10 -2 Wb. V. 5 · 10 -3 Wb. G. 200 Wb. D. 5 Wb.

12. Uma corrente de 4 A cria um fluxo magnético de 20 mWb no circuito. Qual é a indutância do circuito?

A. 5Gn. B. 5mH. V. 80 Gn. G. 80mH. D. 0,2 Gn. E. 200Gn.

13. O fluxo magnético através do circuito em 0,5 s diminuiu uniformemente de 10 mWb para 0 mWb. Qual é o valor do EMF no circuito neste momento?

A. 5 10 -3 B. B. 5 C. C. 10 C. D. 20 V. D. 0,02 V. E. 0,01 V.

14. Qual é o valor da energia do campo magnético de uma bobina com indutância de 500 mH quando a corrente nela é de 4 A?

A. 2 J. B. 1 J. C. 8 J. D. 4 J. D. 1000 J. E. 4000 J.

15. Bobina contendo P voltas de fio, conectado a uma fonte DC com tensão você na saída. Qual é o valor máximo da fem autoindutiva na bobina quando a tensão em suas extremidades diminui de você V a 0 V?

A. você V. B. nU V.V. você / n V.G. Talvez muitas vezes mais você , depende da taxa de variação da corrente e da indutância da bobina.

16. No circuito elétrico mostrado na Figura 1, existem quatro chaves 1, 2, 3 E 4 fechado. Abrindo qual dos quatro proporcionará a melhor oportunidade para detectar o fenômeno da autoindução?

A. 1. B. 2. V.3.G. 4. D. Qualquer um dos quatro.

17. Uma bobina com indutância de 2 H é conectada em paralelo a um resistor com resistência elétrica de 100 Ohms, a corrente na bobina é de 0,5 A, a resistência elétrica da bobina é de 900 Ohms. Que carga elétrica fluirá no circuito da bobina e do resistor quando eles forem desconectados da fonte de corrente (Fig. 2)?

A. 4000 Cl. B. 1000 Cl. V. 250Cl. G. 1 10 -2 Cl. D. 1,1 10 -3 Cl. E. 1 10 -3 Cl.

18. Um avião voa a uma velocidade de 1800 km/h, o módulo da componente vertical do vetor de indução do campo magnético da Terra é 4 10 -5 Tesla. Qual é a diferença de potencial entre as extremidades das asas do avião se a envergadura for de 25 m?

A. 1,8 B. B. 0,5 a.C. 0,9 V. D. 0,25 V.

19. Moldura retangular com áreaS Com choque elétricoEU colocado em magnético campo de induçãoEM . Qual é o momento da força que atua no referencial se o ângulo entre o vetorEM e a normal ao quadro é a?

A. SII pecado A. B. SII. EM. SII porque um. G. EU 2 B.S. pecado A. D. EU 2 B.S. porque um. .

opção 2

São conhecidos vários tipos de fenômenos de corrente elétrica, diferindo dependendo do tipo de substância em que ocorre em condições apropriadas.

A condutividade elétrica é a capacidade de uma substância conduzir corrente elétrica.

Todas as substâncias são divididas em três classes: condutores, semicondutores e dielétricos. Os condutores são do primeiro e do segundo tipo: nos condutores do primeiro tipo (metais) a corrente é criada por elétrons e a condutividade é chamada eletrônica; nos condutores do segundo tipo (soluções de sais, ácidos, álcalis) a corrente é criada por íons.

O fenômeno do movimento direcionado de portadores de carga elétrica livres em uma substância ou no vácuo é chamado de corrente de condução.

A intensidade de uma corrente elétrica é medida por uma quantidade física chamada intensidade da corrente elétrica. A magnitude da corrente de condução é determinada pela carga elétrica de todas as partículas que passam pela seção transversal do condutor por unidade de tempo:

Nos cálculos práticos, é utilizado o conceito de densidade de corrente elétrica (determinada numericamente pela razão entre a intensidade da corrente e a área da seção transversal do condutor):

;

Experimentos estabeleceram que a intensidade da corrente elétrica é proporcional à intensidade do campo elétrico e depende das propriedades da substância condutora. A dependência da corrente nas propriedades de uma substância é chamada de condutividade, e seu valor inverso é chamado de resistência.

;

G – condutividade;

R= 1\ G - resistência;

A resistência depende da temperatura: ;

α – coeficiente de resistência de temperatura.

Os semicondutores ocupam uma posição intermediária entre condutores e dielétricos; suas moléculas são conectadas por ligações covalentes. Essas ligações podem ser destruídas sob certas condições: adicionamos uma impureza de elétrons ou uma impureza de íons positivos, e então surge a possibilidade de obter condutividade de elétrons ou buracos. Para fornecer corrente em um semicondutor, uma diferença de potencial deve ser aplicada.

A condutividade elétrica dos dielétricos é praticamente zero devido às ligações muito fortes entre os elétrons e o núcleo. Se um dielétrico for colocado em um campo elétrico externo, a polarização dos átomos ocorrerá devido ao deslocamento de cargas positivas em uma direção e de cargas negativas na outra. Com um campo elétrico externo muito forte, os átomos podem ser despedaçados e ocorre uma corrente de ruptura.

Além da corrente de condução, existe também uma corrente de deslocamento. A corrente de deslocamento é causada por uma mudança no vetor de intensidade do campo elétrico ao longo do tempo.

A corrente elétrica só pode fluir em um sistema fechado.

Tópico 1.2 Circuitos elétricos simples e complexos

Um circuito elétrico é um conjunto de dispositivos e objetos que garantem o fluxo de corrente elétrica da fonte ao consumidor.

Um elemento de um circuito elétrico é um objeto ou dispositivo separado. Os principais elementos de um circuito elétrico são: fonte de energia elétrica, consumidores, dispositivos de transmissão de energia elétrica. EM fontes de energia elétrica vários tipos de energia não elétrica são convertidos em energia elétrica. EM consumidores A energia elétrica é convertida em calor, luz e outros tipos de energia não elétrica. Dispositivos para transmitir energia elétrica das fontes aos consumidores são linhas de energia. Todos os elementos básicos dos circuitos elétricos possuem resistência elétrica e afetam a quantidade de corrente no circuito elétrico.

Além dos elementos principais, os circuitos elétricos contêm elementos auxiliares: fusíveis, interruptores, interruptores, instrumentos de medição e muito mais.

O circuito elétrico é chamado simples, se consistir em um loop fechado. O circuito elétrico é chamado complexo(ramificado), se consistir em vários contornos fechados.

Carregue em movimento. Pode assumir a forma de uma descarga repentina de eletricidade estática, como um raio. Ou poderia ser um processo controlado em geradores, baterias, células solares ou de combustível. Hoje veremos o próprio conceito de “corrente elétrica” e as condições para a existência da corrente elétrica.

Energia elétrica

A maior parte da eletricidade que usamos vem na forma de corrente alternada da rede elétrica. É criado por geradores que funcionam de acordo com a lei da indução de Faraday, devido à qual um campo magnético variável pode induzir uma corrente elétrica em um condutor.

Os geradores possuem bobinas rotativas de fio que passam por campos magnéticos à medida que giram. À medida que as bobinas giram, elas abrem e fecham em relação ao campo magnético e criam uma corrente elétrica que muda de direção a cada volta. A corrente passa por um ciclo completo de ida e volta 60 vezes por segundo.

Os geradores podem ser movidos por turbinas a vapor aquecidas por carvão, gás natural, petróleo ou por um reator nuclear. Do gerador, a corrente passa por uma série de transformadores, onde sua tensão aumenta. O diâmetro dos fios determina a quantidade e a intensidade da corrente que eles podem transportar sem superaquecer e perder energia, e a tensão é limitada apenas pelo quão bem as linhas estão isoladas do solo.

É interessante notar que a corrente é transportada por apenas um fio e não por dois. Seus dois lados são designados como positivos e negativos. No entanto, como a polaridade da corrente alternada muda 60 vezes por segundo, eles têm outros nomes - quente (linhas de energia principais) e terra (funcionando no subsolo para completar o circuito).

Por que a corrente elétrica é necessária?

A corrente elétrica tem muitas utilidades: pode iluminar a sua casa, lavar e secar a roupa, levantar o portão da garagem, fazer ferver água numa chaleira e ativar outros utensílios domésticos que facilitam muito a nossa vida. No entanto, a capacidade da corrente de transmitir informações está se tornando cada vez mais importante.

Ao se conectar à Internet, um computador utiliza apenas uma pequena parte da corrente elétrica, mas isso é algo sem o qual as pessoas modernas não conseguem imaginar suas vidas.

O conceito de corrente elétrica

Assim como o fluxo de um rio, um fluxo de moléculas de água, uma corrente elétrica é um fluxo de partículas carregadas. O que causa isso e por que nem sempre segue na mesma direção? Quando você ouve a palavra “fluir”, o que você pensa? Talvez seja um rio. Esta é uma boa associação porque é por esta razão que a corrente elétrica recebe esse nome. É muito semelhante ao fluxo da água, mas em vez de as moléculas de água se moverem ao longo de um canal, as partículas carregadas se movem ao longo de um condutor.

Dentre as condições necessárias para a existência da corrente elétrica, há um ponto que exige a presença de elétrons. Os átomos em um material condutor têm muitas dessas partículas carregadas livres flutuando ao redor e entre os átomos. Seu movimento é aleatório, portanto não há fluxo em nenhuma direção. O que é necessário para que exista corrente elétrica?

As condições para a existência de corrente elétrica incluem a presença de tensão. Quando aplicado a um condutor, todos os elétrons livres se moverão na mesma direção, criando uma corrente.

Curioso sobre corrente elétrica

O que é interessante é que quando a energia eléctrica é transferida através de um condutor à velocidade da luz, os próprios electrões movem-se muito mais lentamente. Na verdade, se você caminhasse lentamente próximo a um fio condutor, sua velocidade seria 100 vezes mais rápida que a dos elétrons. Isso se deve ao fato de que eles não precisam percorrer grandes distâncias para transferir energia entre si.

Corrente contínua e alternada

Hoje, dois tipos diferentes de corrente são amplamente utilizados - contínua e alternada. No primeiro, os elétrons se movem em uma direção, do lado “negativo” para o lado “positivo”. A corrente alternada empurra os elétrons para frente e para trás, mudando a direção do fluxo várias vezes por segundo.

Os geradores usados ​​em usinas de energia para produzir eletricidade são projetados para produzir corrente alternada. Você provavelmente nunca percebeu que as luzes da sua casa realmente piscam porque a direção atual muda, mas isso acontece rápido demais para que seus olhos detectem.

Quais são as condições para a existência de corrente elétrica contínua? Por que precisamos dos dois tipos e qual é o melhor? Estas são boas perguntas. O facto de ainda utilizarmos ambos os tipos de corrente sugere que ambos servem fins específicos. No século XIX, era claro que a transmissão eficiente de energia a longas distâncias entre uma central eléctrica e uma casa só era possível em tensões muito elevadas. Mas o problema era que enviar voltagem realmente alta era extremamente perigoso para as pessoas.

A solução para esse problema foi reduzir a tensão fora de casa antes de mandá-la para dentro. Até hoje, a corrente elétrica contínua é utilizada para transmissão de longa distância, principalmente devido à sua capacidade de ser facilmente convertida em outras tensões.

Como funciona a corrente elétrica?

As condições para a existência de corrente elétrica incluem a presença de partículas carregadas, um condutor e tensão. Muitos cientistas estudaram a eletricidade e descobriram que existem dois tipos de eletricidade: estática e corrente.

É o segundo que desempenha um papel importante no dia a dia de qualquer pessoa, pois representa uma corrente elétrica que passa pelo circuito. Nós o usamos diariamente para abastecer nossas casas e muito mais.

O que é corrente elétrica?

Quando cargas elétricas circulam em um circuito de um lugar para outro, é criada uma corrente elétrica. As condições para a existência de corrente elétrica incluem, além de partículas carregadas, a presença de um condutor. Na maioria das vezes é um fio. Seu circuito é um circuito fechado no qual a corrente passa da fonte de energia. Quando o circuito está aberto, ele não consegue completar a viagem. Por exemplo, quando a luz do seu quarto está apagada, o circuito está aberto, mas quando o circuito está fechado, a luz está acesa.

Potência atual

As condições para a existência de corrente elétrica em um condutor são muito influenciadas pelas características de tensão, como a potência. Esta é uma medida de quanta energia é usada durante um determinado período de tempo.

Existem muitas unidades diferentes que podem ser usadas para expressar essa característica. No entanto, a energia elétrica é quase medida em watts. Um watt é igual a um joule por segundo.

Carga elétrica em movimento

Quais são as condições para a existência de corrente elétrica? Pode assumir a forma de uma descarga repentina de eletricidade estática, como um raio ou uma faísca resultante da fricção com um tecido de lã. Mais frequentemente, porém, quando falamos de corrente elétrica, estamos falando de uma forma mais controlada de eletricidade que faz as luzes acenderem e os aparelhos funcionarem. A maior parte da carga elétrica é transportada por elétrons negativos e prótons positivos dentro de um átomo. No entanto, estes últimos estão principalmente imobilizados dentro dos núcleos atômicos, de modo que o trabalho de transferência de carga de um lugar para outro é feito pelos elétrons.

Os elétrons em um material condutor, como um metal, são amplamente livres para se moverem de um átomo para outro ao longo de suas bandas de condução, que são as órbitas mais altas dos elétrons. Força ou tensão eletromotriz suficiente cria um desequilíbrio de carga que pode fazer com que os elétrons fluam através de um condutor na forma de uma corrente elétrica.

Se fizermos uma analogia com a água, tomemos, por exemplo, um cano. Quando abrimos a válvula em uma extremidade para permitir que a água flua para dentro do cano, não precisamos esperar que a água chegue até o fim. Recebemos água do outro lado quase instantaneamente porque a água que entra empurra a água que já está no cano. Isto é o que acontece quando há corrente elétrica em um fio.

Corrente elétrica: condições para a existência de corrente elétrica

A corrente elétrica é geralmente considerada um fluxo de elétrons. Quando as duas extremidades de uma bateria são conectadas entre si por meio de um fio metálico, essa massa carregada passa através do fio de uma extremidade (eletrodo ou pólo) da bateria até a outra. Então, vamos nomear as condições para a existência de corrente elétrica:

1. Partículas carregadas.
2. Condutor.
3. Fonte de voltagem.

Porém, nem tudo é tão simples. Quais condições são necessárias para a existência de corrente elétrica? Esta questão pode ser respondida com mais detalhes considerando as seguintes características:

• Diferença de potencial (tensão). Esta é uma das condições obrigatórias. Deve haver uma diferença de potencial entre os 2 pontos, o que significa que a força repulsiva criada pelas partículas carregadas num local deve ser maior do que a sua força noutro ponto. As fontes de tensão, via de regra, não ocorrem na natureza e os elétrons são distribuídos de maneira bastante uniforme no ambiente. No entanto, os cientistas conseguiram inventar certos tipos de dispositivos onde essas partículas carregadas podem se acumular, criando assim a voltagem necessária (por exemplo, em baterias).
• Resistência elétrica (condutor). Esta é a segunda condição importante necessária para a existência de corrente elétrica. Este é o caminho ao longo do qual viajam as partículas carregadas. Somente os materiais que permitem que os elétrons se movam livremente atuam como condutores. Aqueles que não possuem essa capacidade são chamados de isolantes. Por exemplo, um fio de metal será um excelente condutor, enquanto sua bainha de borracha será um excelente isolante.

Tendo estudado cuidadosamente as condições de surgimento e existência da corrente elétrica, as pessoas conseguiram domar esse elemento poderoso e perigoso e direcioná-lo para o benefício da humanidade.

O fenômeno da ocorrência de corrente elétrica em um circuito condutor fechado quando o fluxo magnético coberto por esse circuito muda é chamado de indução eletromagnética.

Foi descoberto por Joseph Henry (observações feitas em 1830, resultados publicados em 1832) e Michael Faraday (observações feitas e resultados publicados em 1831).

Os experimentos de Faraday foram realizados com duas bobinas inseridas uma na outra (a bobina externa está constantemente conectada ao amperímetro, e a interna, por meio de uma chave, à bateria). A corrente de indução na bobina externa é observada:

A

V

b

Ao fechar e abrir o circuito da bobina interna, imóvel em relação à externa (Fig. a);

Ao movimentar a bobina interna com corrente contínua em relação à externa (Fig. b);

Ao se mover em relação à bobina externa de um ímã permanente (Fig. c).

Faraday mostrou que em todos os casos de ocorrência de corrente induzida na bobina externa, o fluxo magnético através dela muda. Na Fig. A bobina externa é mostrada como uma volta. No primeiro caso (Fig. a), quando o circuito é fechado, uma corrente flui pela bobina interna, surge (muda) um campo magnético e, consequentemente, um fluxo magnético pela bobina externa. No segundo (Fig. b) e terceiro (Fig. c) casos, o fluxo magnético através da bobina externa muda devido a uma mudança na distância dela à bobina interna com corrente, ou ao ímã permanente, durante o movimento .

A

V

b

EU

EU

EU

Em 1834, Emilius Christianovich Lenz estabeleceu experimentalmente uma regra que permite determinar a direção da corrente de indução: a corrente de indução é sempre direcionada de forma a neutralizar a causa que a causa; a corrente induzida sempre tem uma direção tal que o incremento no fluxo magnético que ela cria e o incremento no fluxo magnético que causou essa corrente induzida têm sinais opostos. Esta regra é chamada de regra de Lenz.

Lei da Indução Eletromagnética pode ser formulado da seguinte forma: a fem da indução eletromagnética em um circuito é igual à taxa de variação com o tempo do fluxo magnético através da superfície delimitada por este circuito, tomada com sinal negativo

Aqui dФ = é o produto escalar do vetor de indução magnética e o vetor da área superficial. Vetor , onde é o vetor unitário () da normal a uma área de superfície infinitesimal de area .

O sinal negativo na expressão está associado à regra para escolher a direção da normal ao contorno que limita a superfície e a direção positiva de deslocamento ao longo dela. De acordo com a definição, o fluxo magnético Ф através de uma superfície de área S

depende do tempo se o seguinte mudar ao longo do tempo: área de superfície S;

módulo vetorial de indução magnética B; ângulo entre vetores e normal .

Se um circuito fechado (bobina) consiste em voltas, então o fluxo total através da superfície delimitada por um contorno tão complexo é chamado de ligação de fluxo e é definido como

onde Ф i é o fluxo magnético através da volta i. Se todas as curvas forem iguais, então

onde Ф é o fluxo magnético em qualquer espira. Nesse caso

EU

EU

EU

N voltas

1 turno

2 turnos

A expressão permite determinar não apenas a magnitude, mas também a direção da corrente de indução. Se os valores da fem e, portanto, da corrente induzida forem valores positivos, então a corrente é direcionada ao longo da direção positiva do circuito, se negativa - na direção oposta (a direção do circuito positivo é determinada escolhendo a normal à superfície delimitada pelo circuito)