Sarcina electrică transmite efecte electrice.

Electronii poartă sarcină negativă. În conductorii metalici, unii electroni se pot deplasa prin material. Curentul electric descrie o deplasare netă de sarcină, nu cantitatea de energie stocată de un dispozitiv.

O sursă precum o baterie stabilește o diferență de tensiune. Când este conectat un traseu complet adecvat, sarcina electrică poate circula, iar energia poate fi transferată unei sarcini.

Cantitatea de sarcină electrică se măsoară în coulombi (C). Coulombul este o unitate de sarcină, nu o unitate de energie. Curentul ne arată câtă sarcină trece printr-un punct în fiecare secundă.

Tensiune, curent și rezistență.

Tensiunea este energia pe unitate de sarcină între două puncte, măsurată în volți (V). Curentul este debitul de sarcină care trece printr-un punct, măsurat în amperi (A). Rezistența, în ohmi (Ω), descrie opoziția față de curent.

Aceste mărimi sunt legate, dar nu sunt interschimbabile. Poate exista tensiune la bornele unui întrerupător deschis chiar dacă nu trece curent prin acel spațiu.

1 amper = 1 coulomb pe secundă
Un curent de 2 A înseamnă că 2 C de sarcină electrică trec printr-un punct în fiecare secundă. Nu înseamnă că circuitul conține doar 2 C.
1 volt = 1 joule pe coulomb
O diferență de 12 V corespunde unui transfer de energie de 12 J pentru fiecare coulomb care trece prin acea diferență de potențial.

Un prim exemplu rezolvat.

O sursă de 12 V și un rezistor de 6 Ω

Pentru o rezistență ohmică, V = I × R. Reordonând, obținem I = V ÷ R, deci 12 ÷ 6 = 2 A.

Menținerea tensiunii la 12 V, dar creșterea rezistenței la 12 Ω reduce curentul la 1 A. Acesta este un model simplu de rezistor, nu o descriere completă a unui motor AC.

Ce înseamnă același exemplu de 12 V, 2 A pentru energie?
  1. Într-o secundă, 2 C trece prin rezistor.
  2. Cei 12 V la bornele sale înseamnă 12 J per coulomb este transferată.
  3. 2 C × 12 J/C = 24 J într-o secundă, sau 24 W.

Rezistorul transformă acea energie electrică în căldură. Sarcina electrică nu se consumă: în acest circuit serie staționar, sarcina intră și iese din rezistor cu aceeași rată.

Acest lucru leagă tensiunea și curentul de puterea și energia electrică. De asemenea, explică de ce fluxul de sarcină electrică și transferul de energie sunt mărimi diferite.

Rezistența este doar o parte a comportamentului în AC.

Exemplul cu rezistor este un punct de pornire util. Când tensiunea și curentul sunt alternative, stocarea energiei într-o componentă influențează și ea răspunsul:

  • Rezistență transformă energia electrică în căldură.
  • Inductanță stochează energie într-un câmp magnetic și se opune variațiilor curentului.
  • Capacitanță stochează energie într-un câmp electric pe măsură ce sarcina electrică se separă și se opune variațiilor tensiunii.

La o alimentare sinusoidală, curentul poate atinge valoarea de vârf înaintea sau după tensiune. Această diferență de sincronizare se numește diferență de fază. Efectele inductive și capacitive produc reactanță, care variază cu frecvența.

Impedanța combină rezistența și reactanța în răspunsul global la AC: atât mărimea curentului, cât și faza sa față de tensiune. Se măsoară în ohmi, dar, de regulă, nu se obține prin simpla adunare a rezistenței și reactanțelor ca numere pozitive obișnuite.

Un motor în funcțiune schimbă energie și cu sarcina sa mecanică. Curentul său nu poate fi prevăzut doar din rezistența înfășurărilor. Lecția despre AC și DC prezintă alimentările alternative; pagina despre wați, VA și factorul de putere explică implicațiile energetice.

Opțional: cum se leagă mărimile între ele

Pentru componente ideale la o singură frecvență sinusoidală, reactanța inductivă este XL = 2πfL, iar reactanța capacitivă este XC = 1/(2πfC). Frecvența f este exprimată în herți, inductanța L în henry și capacitatea C în farazi. Ambele reactanțe sunt exprimate în ohmi.

Pentru un rezistor, o bobină și un condensator conectate în serie, modulul impedanței este:

|Z| = √[R² + (XL − XC)²]

Atunci IRMS = VRMS / |Z|. RMS înseamnă rădăcina pătrată a mediei pătratelor, o valoare efectivă explicată în lecția despre AC. Aceste ecuații descriu acel circuit liniar specific în regim sinusoidal staționar; ele nu constituie un model complet al unui motor de ascensor în funcțiune.

Asociați termenii cu un ascensor.

Un raport poate descrie o tensiune de alimentare, un curent al motorului sau o conexiune rezistivă. Fiecare privește o proprietate diferită. Cunoașterea diferenței ajută să întrebați ce s-a observat fără a sări la un diagnostic.

Lecția următoare urmărește traseul curentului printr-un circuit.

O privire mai atentă

Curentul convențional este descris ca circulând de la pozitiv la negativ prin circuitul exterior. Electronii din metal se deplasează lent în sens opus. Calculele circuitelor utilizează în mod normal curentul convențional.

Verificați ce ați înțeles

O diferență de potențial înseamnă întotdeauna că circulă curent?

Arată explicația

Nu. Poate exista tensiune între capetele unei întreruperi într-un circuit deschis fără să circule curent prin acea întrerupere.

Lecturi suplimentare.

Lecturi opționale pentru aprofundarea acestei lecții.