Tensiuni electromotoare imprimate. Surse ideale de tensiune si curent

Tensiuni electromotoare imprimate. Surse ideale de tensiune si curent

In expresia legii conductiei electrice sub forma locala, , apare marimea electrica , numita camp electric imprimat, care, integrata la nivelul intregului circuit, reprezinta o t.e.m., apartinand unei surse de tensiune (putere), e_i. Campul electric imprimat este un camp electric produs de fenomene de natura neelectrica (de exemplu - forte de acceleratie) ce actioneaza asupra circuitului, avand ca efect producerea unui curent electric.

Dupa natura lor fizico-chimica se deosebesc:

campuri imprimate de acceleratie;

2. campuri imprimate termoelectrice;

campuri imprimate galvanice (electrolitice);

4. campuri imprimate voltaice (de contact);

5. campuri imprimate fotovoltaice.

In continuare, vor fi prezentate pe scurt cateva dintre aceste campuri si sursele asociate lor.

1. La rotirea unui disc metalic in jurul axei proprii, electronii vor fi supusi fortei centrifuge si se vor deplasa catre extremitatea axei (fig. 4.2.8), astfel ca se va produce o polarizare a sarcinilor electrice. Forta centrifuga (neelectrica) ce actioneaza asupra unui electron are forma:

Acestei forte ii corespunde un camp electric imprimat de forma:

Cum sarcina electrica este negativa (sarcina electronului), se poate scrie ca si rezulta:

Ca urmare, campul electric imprimat asociat fortei centrifuge este dirijat in sens opus acestei forte.

Pe masura ce se deplaseaza sarcina negativa spre periferia discului apare si un fenomen de reactie, respectiv un camp electric , care se va opune campului . La echilibrul electrostatic se poate scrie:

 

Miscarea ordonata de sarcini elementare este echivalenta unor curenti de conductie, al carui fizic este orientat de la centrul discului catre periferie.

Asadar discul devine o sursa de tensiune (de valoare foarte mica).

Exemplu

Un disc metalic care se roteste cu 3000 rot/min va produce un camp imprimat :

(V),

unde:

- viteza unghiulara;

- turatia discului;

- masa electronului;

- sarcina electronului;

- raza curenta .

Tensiunea campului electric , intre axul si periferia discului, este:

Pentru un nor de electroni, masa si sarcina sunt proportionale cu cele ale unui singur electron, astfel ca raportul lor ramane neschimbat in formula lui U.

2. Daca se sudeaza la ambele capete doua metale diferite si se supun la temperaturi diferite, , in circuit apare un curent electric de conductie (fig. 4.2.9).

Acest circuit devine un termocuplu si poate fi utilizat ca termometru industrial, cuplat cu un milivoltmetru. T.e.m care produce curentul electric prin circuit este data de relatia:

unde si respective sunt t.e.m. imprimate care apar la cele doua suduri.

3. Un camp imprimat galvanic (electrolitic) este cel produs intr-o pila galvanica (fig. 4.2.10), la contactul dintre un metal si un electrolit.

Aparitia unei t.e.m imprimate, ca urmare unui camp imprimat galvanic, se poate explica pe baza diferentei care exista intre presiunea de dizolvare a metalului si presiunea osmotica a solutiei in care aceasta este introdus. De exemplu, in cazul electrodului de Zn, deoarece presiunea de dizolvare a Zn este mai mare decat cea osmotica, ionii pozitivi de Zn parasesc metalul care ramane incarcat negativ, iar in cazul electrodului de Cu procesul se petrece in sens invers. Prin inchiderea circuitului, diferenta de potential care apare intre cei doi electrozi va produce un curent electric de conductie.

In afara pilelor cu electrolit in stare lichida, exista si pile uscate, una dintre cele mai cunoscute fiind pila clasica Leclanche (fig. 4.2.11).

Caracteristicile pilei Leclanche sunt: tensiunea: 1,5V; rezistenta interna: 0,3.

Pilele electrice constituie surse ireversibile (nereincarcabile) de energie electrica. Ele sunt caracterizate prin curenti mici si rezistente interne mari, fiind utilizate ca surse de mica putere.