Cele mai importante aspecte ale lecției
- Circuitul electric simplu conține un generator (bateria), un consumator (becul), un întrerupător și fire de legătură.
- Componentele sunt reprezentate grafic prin simboluri (ex: \(\otimes\) pentru bec, o linie fragmentată mobilă pentru întrerupător).
- Curentul electric circulă doar dacă întrerupătorul este închis (circuit închis).
- Sensul convențional al curentului se reprezintă prin săgeți îndreptate de la borna pozitivă (+) spre borna negativă (-) a generatorului.
Elementele de circuit sunt componentele care alcătuiesc un montaj electric funcțional: generatorul (bateria), consumatorul (becul), întrerupătorul și conductoarele (firele) de legătură.
Pentru ca un aparat să funcționeze, prin el trebuie să treacă curent electric. Trecerea curentului este controlată de starea circuitului.
Stările circuitului electric:
- Circuit închis: Întrerupătorul este închis, legătura este continuă, iar curentul electric circulă (consumatorul funcționează / becul se aprinde).
- Circuit deschis: Întrerupătorul este deschis, legătura este întreruptă, iar curentul electric NU circulă (consumatorul nu funcționează / becul este stins).
Dacă dorești să oprești un ventilator conectat la rețea, ce acțiune are loc la nivelul elementelor de circuit?
Prin apăsarea butonului de oprire, întrerupătorul se deschide. Astfel, circuitul devine deschis, curentul electric nu mai circulă prin motorul ventilatorului, iar acesta se oprește.
În fizică, circuitele electrice se reprezintă prin scheme electrice. În aceste scheme, componentele reale nu sunt desenate ca în realitate, ci sunt înlocuite cu simboluri standardizate.
| Element de circuit | Descrierea simbolului |
|---|---|
| Generator electric (Baterie) | Două linii paralele inegale: una mai lungă și subțire (reprezentând borna pozitivă +) și una mai scurtă și groasă (reprezentând borna negativă -). Alternativ: un cerc cu o săgeată în interior. |
| Bec electric | Un cerc care are în interior un "X" (sau o cruce decalatã: \(\otimes\)). |
| Întrerupător deschis | O linie pe care se află un segment mobil, ridicat (indicând întreruperea legăturii). |
| Întrerupător închis | O linie pe care segmentul mobil este coborât, unind cele două puncte de contact (indicând o legătură continuă). |
| Conductoare (fire) de legătură | Linii drepte (continue). Când două fire se conectează între ele, la intersecția lor se desenează un punct. Dacă doar se suprapun fără a face contact, se desenează fără punct. |
În schemele electrice, sensul în care circulă curentul se indică prin săgeți desenate pe conductoarele de legătură.
Sensul convențional: Prin convenție, se consideră că sarcinile electrice (curentul) pleacă de la borna pozitivă (+) a generatorului, parcurg circuitul exterior și ajung la borna negativă (-) a acestuia.
Sensul real de deplasare a electronilor (care formează efectiv curentul în metale) este invers: de la borna negativă spre cea pozitivă. Cu toate acestea, în toate reprezentările din fizică se utilizează exclusiv sensul convențional (+ spre -).
Probleme practice
Ușoară: Într-un circuit electric, un bec este stins. Știind că bateria este nouă și becul nu este ars, ce poți deduce despre starea întrerupătorului?
Pentru ca becul să fie stins într-un circuit funcțional, înseamnă că circuitul este deschis. Prin urmare, întrerupătorul este deschis, nepermițând trecerea curentului electric.
Medie: Un elev desenează schema unui circuit format dintr-o baterie și un bec. El trasează săgeți pe firele de legătură pentru a indica sensul curentului, orientându-le de la linia scurtă și groasă a bateriei spre linia lungă și subțire. A procedat corect elevul? Explică.
Elevul nu a procedat corect. Linia scurtă și groasă reprezintă borna negativă (-), iar linia lungă și subțire reprezintă borna pozitivă (+). Sensul convențional al curentului electric, care trebuie reprezentat în scheme, este întotdeauna de la borna pozitivă (+) spre borna negativă (-). Elevul a desenat sensul deplasării reale a electronilor, nu sensul convențional.
Dificilă: O instalație este formată din două baterii conectate în serie (una după alta, + la -), un întrerupător și un bec. Cum trebuie desenate elementele pentru a realiza schema electrică a circuitului atunci când acesta funcționează? Care este traseul indicat de săgeți?
Schema electrică trebuie desenată sub forma unui contur închis realizat din linii continue (firele). Pe acest contur se plasează:
- Simbolul pentru 2 baterii (linia lungă a primeia urmată de linia scurtă, legată de linia lungă a celeilalte și apoi linia scurtă).
- Simbolul pentru întrerupător pe poziția închis (linie continuă care unește două puncte).
- Simbolul pentru bec (un cerc cu un X înăuntru: \(\otimes\)).
