Capitolul 6 · Lecția 6.2 din 2

Legea lui Ohm pentru circuit. Energia și puterea electrică

Circuitul complet cu sursă, tensiunea la borne, energia și puterea, randamentul.

Capitolul 6: Electricitate: curentul continuuConținut verificat

Pe scurt pentru BAC · 5 idei

Pentru circuitul complet, $I = \dfrac{E}{R + r}$ , unde $E$ e tensiunea electromotoare a sursei și $r$ rezistența ei internă.
Tensiunea la bornele sursei este $U = E - I r = I R$ , deci mai mică decât $E$ din cauza căderii interne.
Energia electrică este $W = U I t$ , iar puterea se poate scrie $P = U I = I^2 R = \dfrac{U^2}{R}$ .
Randamentul circuitului este puterea utilă pe $R$ raportată la puterea totală a sursei: $\eta = \dfrac{R}{R + r}$ .
La scurtcircuit ( $R \to 0$ ) curentul devine maxim, $I_{sc} = \dfrac{E}{r}$ , iar sursa disipă toată puterea intern.

Pe această pagină5 secțiuni

Legea lui Ohm pentru întregul circuit

Un circuit simplu: sursă cu tensiunea electromotoare $E$ și rezistența internă $r$ , plus rezistorul extern $R$ :

$I = \dfrac{E}{R + r}$

Tensiunea la bornele sursei: $U = E - I r = I R$ (mai mică decât E din cauza căderii interne).

Exemplu. $E = 12$ V, $R = 5 \; \Omega$ , $r = 1 \; \Omega$ : $I = \dfrac{12}{6} = 2$ A, iar $U = 12 - 2 = 10$ V.

Energia și puterea electrică

$W = U I t \qquad P = U I = I^2 R = \dfrac{U^2}{R}$

$[W] = \text{J}$ ; $[P] = \text{W}$ . În facturi se folosește kilowatt-ora: $1 \; \text{kWh} = 3{,}6 \cdot 10^6 \; \text{J}$ .

Exemplu. Un reșou de $P = 1000$ W funcționează 2 ore: $W = 1 \; \text{kW} \cdot 2 \; \text{h} = 2 \; \text{kWh} = 7{,}2 \cdot 10^6$ J.

Exemplu 2. Prin rezistorul de $R = 10 \; \Omega$ trece $I = 2$ A. Puterea disipată: $P = I^2 R = 4 \cdot 10 = 40$ W.

Randamentul circuitului

Puterea utilă (pe R) raportată la puterea totală (a sursei):

$\eta = \dfrac{P_{util}}{P_{total}} = \dfrac{I^2 R}{I^2 (R + r)} = \dfrac{R}{R + r}$

Exemplu. Cu $R = 5 \; \Omega$ și $r = 1 \; \Omega$ : $\eta = \dfrac{5}{6} \approx 83\%$ .

Scurtcircuitul

La $R \to 0$ , curentul devine maxim: $I_{sc} = \dfrac{E}{r}$ : periculos, sursa disipă toată puterea intern.

Reține

E ≠ U: tensiunea electromotoare e "totalul" sursei, tensiunea la borne e ce rămâne după căderea internă Ir. Egalitate doar în circuit deschis (I = 0).

Greșeli frecvente

În formula $I = E/(R + r)$ intră E, nu U.
$P = I^2 R$ și $P = U^2/R$ dau același rezultat DOAR cu U-ul de pe acel rezistor.
kWh e unitate de ENERGIE, nu de putere.

Instrumente pentru lecția asta

Simulator: legea lui Ohm

Trage de tensiune și rezistență și urmărește cum se schimbă intensitatea curentului în circuit, în timp real.

Se încarcă instrumentul…

Constructor de circuite

Leagă până la 3 becuri în serie sau paralel, reglează tensiunea și rezistențele: becurile luminează după puterea disipată, cu toate calculele la vedere.

Se încarcă instrumentul…

Bifează când ai terminat, ca s-o vezi citită pe toate dispozitivele.

Testează-te pe capitolul 6