Table Of ContentJ{ddf-tfr&
Dragog lonel Cosma Floiin Maieg
Elettrotehiii
aa
a
5l
,
tehniie
masurilii
Manual pentru clasa a lX-a
Domeniul de pregatire profesionala:
ELECT RO X I CA AUTO MAN Z ANI
invalamhnt liceal Profesionol
5i
o M ENCS 44 s 7 /0 s.07.20 1 6
a?
EDrrr*olc,
PREss
)lw'r ww.cdpress ro
rufnl;5:: Wfii'r
rs, ,It l iirll,lx
4, ,41gi1 ,1 "rw
ffiEJPRINS
DE MASURARE COMPONENTELE SALE
Sr
...
Sistemul lnternaliona! de unitili de misurd Sl. 6
.
mI. hefixe pentru multipli gi submultipli . 10
. ......
procesului de misurare 12
....
n&I-Mirimea de misurat 12
misurare....
t-!2Mijloace de ....'12
llf-Metodedemisurare... ....'14
misurare....
1!.LEroride 16
lltfaracteristicimetrologicealemijloacelordemisurare. .......
18
RAREA MARIMILOR NEELECTRICE
Ll.Mdsurarea mdrimilorgeometrice.... ........19
21.1. $ublerul ....... 20
. .......
L1-2. Micrometrul . 25
. .....
2.1.3. Comparatoare 31
manometre.. ..
2.2. Misurarea presiunii cu .. . . . 35
termometre ....
23. Misurarea temperaturii cu 40
LEGILE DE BAZA ALE ELECTROSTATICII, ELECTROCINETIC!I
s! ELECTROMAGNETTSMULUT
3.l.Electrostatica ....... .....4
electricS. ..... 4
3.1.1. Sarcina
electrice ......
3.1.2. Legea conservdrii sarcinii 49
luiCoulomb.. .....
3.1.3. Forla electrostatice. Legea 50
electric-intensitateac6mpuluielectric .....52
3.1.4.C6mpul
electric .
3.1.6. Fluxul . 55
3.l.T.Tensiuneaelectrici,potenlialulelectrostatic.. ......56
3.1.8.Capacitateaelectrice.... ...59
3.1.9.Condensatoare. ......60
3.l.l0.Grupareacondensatoarelor
......62
electrostaticii
3.1.1 1. Aplicalii tehnice ale . . . . . .65
Electrocinetica ....
3.2. 75
electricdeconduclie. .......75
3.2.1.Curentului
. .....
3.2.2. lntensitatea curentului electric de conductie .. 76
I
3.2.3. Rezistorul gi rezistenla electrici
3.2.4. Gru pa rea rezistoa relor
3.2.5, Legea luiOhm
3.2.6. Legea Jou le-Lenz.
3.2.7 . Energia electrici
3.2.8. Puterea electricd
3.2.9.Teoremele Lu i Kirch hoff
3:3:l::[i[if:ffi,?:::]:: T::::lll::::::::: :::: :::::::: ::::::::::::: :::
: : : :
rl
3.3.3. Forla lui Laplace
3.3.4. Forla luiAmprire .... 1q
3.3.5. lntensitatea cimpului magnetic 1t
3.3.6. lnduclia magnetic;. . . . . 20
3.3.7. Legea fluxului magnetic
21
3.3.8. Legea inducliei electromagnetice 22
3.3.9. Bobina 25
3.3.10. Producerea curentului alternativ. . . 130
3.3.1 1. Producerea tensiunii electromotoare alternative . . . . 143
3.3.1 2. Rezistoru I in curent alternativ '145
3.3.13. Bobina in curent alternativ 146
3.3.1 4. Condensatorul in curent alternativ 149
3.3.15. Studiul circuitelor RLC in regim permanent sinusoidal . . . . 152
MASURAREA MARIMILoR ELEcTRIcE iN cURENT coNTINUU
tr ALTERNATTV
4.1. Mijloace de mdsurare 't59
4.2. Misurarea intensitS!ii.curentului electric 163
4.3. Misurarea tensiunii electrice
169
4.4. Misurarea rezistenlei electrice '174
4.5. Misurarea puterii electrice in curent continuu gi alternativ . . . . 181
4.6. Misurarea energiei electrice
185
4.7. Misurarea mirimilor electrice cu ajutorul multimetrului 188
4.8. NssM, norme de proteclia mediului specifice operaliilor de misurare
a mirimilor electrice
193
MASURAREA MARIMILOR NEELECTRIcE cU MIJLoAcE DE TvTAsunA ELEcTRIcE
Traductoare
5J. .....196
I
NSSM, norme de proteclia mediului specifice operaliilor de misurare a mirimilor.
neelectrice cu mijloace de mdsurare electrice ..... 21g
I Misuri de tehnica securitd[ii munciiin laboratoarele cu profil electric ...... 223
ffi
va scddea sau va rdmdne
3.1 .2. Legea conservirii sarcinii electrice
trcini Studiul interacliunilor dintre corpurile electrizate ce compun un sistem izolat din punct de
mod dere electric (care nu schimbd sarcini electrice cu exteriorul) arati ci sarcina electricd totald doar se
)nilor ,mdstribuie intre corpurile sistemului, fird ca valoarea ei totald sd se modifice.
J mai - De exemplu, intr-un sistem izolat, doui corpuri electrizate avAnd sarcinile +q, gi +q, cedeazi
vitiv. srinile lor unui al treilea corp inilial neelectrizat (q3 = 0). Dupd cedare, sarcinile celor 3 corpuri devin
oil* = 0,9, = 0, ti g, = g1 + 92, deci suma lor a rdmas aceeagi.
Dacd una dintre sarcinile inifiale a fost negative (de exemplu, -gz), insumarea lor se face algebric
I h= 0, gz = 0, Q, = g,- gr).
| -=-
{r=0
\\
+qro
qs = qr
&=qr+qz &=qr+qa
3.1 i. Conservarea sarcinilor electrice
ornogen gi izotrop:
absolutd a mediului
t
^ ^_ -_ ." F
EEmt:8,85.'|0-12: - permitivitatea absolutd a vidului
relativd a mediului
lrmqrt'loonm abriea nsia ricnitnrea €.d o=i p1r,b6t0o n.1ic0o-rnes icd e;ri am.tia spau nmc t=u a1l,i6,7., .r'r*o1-2,7 dkJga. tsra5c sliee cnoemr,prfa,ornei afnoer lian tdree
atracliei universale are valoare a K= 6,67.10 -r1 m3/kg s2.
-le'
<+f" - -l-.'-
4r€o r'
Ofr:X4
'r'
le2
r'le2
r-:-;-'*
m' xl,248-1036
4reo Km2
Illrrl*e*glniovibtalilinonuatl ee.videngiazd faptul cd fortele de interacliune electricd sunt mult mai intense
tfurntrl
de hidrogen este alcdtuit dinlr-u1 proton ;i un electron cu sarcini egale gi de semn
!lp*.nyull,u:i: l:' *::ryF,: = 1,go'10-]'q.in starea ri rrna.r.ntari, raza orbitei erectronuruiin
** fiind r = 0,53 '10-ro m, si se calculeze fo4a de .irri1i. exerciiatd intre electron gi proton:
o'l##)
i
=s I x a,z r o-,N
HtLd @e+-1 e,6le'1c0tro4nci? tDrea'bcuiime ainsdaemfeortnaelia de9i enset eod meo nedd, pentru ca aceasta si rdm6nd incircati cu o
lg,iataunuielectrondeto;kg,carevafimasa
nlddectrizate?
3.1 .4, Ci m pu I electric - i ntensitatea c6 m pul ui electric
Este o formd de existenld a materiei care se manifesti
prin acliuni asupra corpurilor electrizate.
Un corp incdrcat cu sarcini electrici modificd
proprietdlile fizice ale spaliului din jurul siu.
Toate experienlele realizate aratd cd doui sarcini
electrice, nu prea depirtate una de alta, se atrag sau se
resping. Ele exercitd deci una asupra celeilalte o acliune
la distan!5.
Daci, in vecindtatea corpului A incircat pozitiv, 3.15. CAmpul electric al unei sarcini
deplasdm un pendul electric de asemenea incdrcat
pozitiv pendulul este respins de corpulA. Puterea acestei
respingeri se micgoreazi cind pendulul este depdrtat de
corpulA. Existi deci, in vecinitatea corpului incircat, o
regiune a spaliului unde influenla sarcinilor se exercitd:
aceasti regiune (teoretic spaliul cimp se intinde p6nd
la infini! in practici forla se mic;oreazd rapid cdnd
pendulul se depdrteazi de sursa de cdmp) se numegte
c1mp electric al sarcinii purtdtoare A (fig. 3.15).
Orice sarcind g a unui corp B plasatd in cdmpul
electric al corpuluiA a cirui sarcind este Q, va fi supusi
uneiforle:
3.1 6. Monifestoreo cdmpului electric
o de respingere daci q este de acelagi semn cu Q;
q
o de atraclie daci q ti sunt de semne contrare.
Se spune cd orice corp electrizat produce in jurul lui, chiar gi in vid, o stare fizici numitd cdmp
electric care se manifesti prin forle electrice (fi9. 3.16). Ori de c6te ori se aduce in c6mp electric un
corp incircat cu sarcini electrici asupra acestuia se exerciti o forli electrici.
Cimpul electric este deci o formi aparte de existenld a materiei, caracterizatd prin proprietatea de
a transmite acliunea unor corpuri electrizate (sarcini electrice) asupra altor corpuri electrizate.
Conceptul de cdmp electric a fost introdus de Michoel Foradoy.
1. Cimpul produs de doui sarcini punctiforme, egale ca mdrime, dar de semn contrar. Un exemplu
elementar este c6mpul electric produs de o sarcini punctiformi. lntensitatea acestui c6mp electric
este direct proporlionali cu mirimea sarcinii care genereazd cimpul ;i descregte invers proporlional
cu pitratul distanlei de la aceasta.
2. Un alt exemplu de c6mp electric este spaliul
dintre doui plici metalice paraleleintre care se aplicd
o tensiune (fig. 3.17). Dacd plScile metalice au o
intindere infiniti (in doud dimensiuni), atuncicdmpul
electric dintre ele este uniform, are intensitatea egalS
cu Uld (U - tensiunea aplicatd; d - distanla dintre
plSci), orientarea perpendiculard pe plScigisensul de
la placa pozitivi la cea negativd. Un mic corp incircat
electric pozitiv plasat intre cele doud pl5ci va fi supus
Fiq.3.17. Exemplu de cdmp electric
uneiforle electrice orientate spre placa negativS.
Deoarece forla este o mirime vectorialS, c6mpul electric este deci un cdmp vectorial, ale cdrui
proprietSli sunt determinate atunci c6nd sunt precizate atat mirimea cat ti direclia. CSmpul electric
este carcaterizat printr-o mirime fizici numitd intensitatea cdmpului electric.
TRffiffi&W
liIllittt.ll.ttll,l$i,,llttrryffi
[kfinim intensitatea cimpului electric E intr-un punct ca raportul dintre fo4a electricd care
asupra unui corp de probd incdrcat gi sarcina acestuia:
cdmpului electric este o mdrime fizici
numeric egalS cu forla exercitati de un c6mp
asupra unei sarcini etalon, egale cu unitatea de
q>0
pozitivS.
tlreclia este dati de dreapta ce une;te punctul
cu sarcina generatoare, iar sensul depinde de EM
sarcinii generatoare - de la corp spre exterior dacd
este pozit ivi $ i i nygg "fl g-qa,s"9,f,qin"? gste n eg at ivi. q"0
@ivectorial
Fig. 3.1 8. Carocteristicile vectorului E
Drci doud sarcini qr ti q2 inteiallion".re, fi"..re se afli in c6mpul celeilalte:
r=*?#,
r,=*,E,=;
[haici rezultd unitatea de misurd a intensitdfii cdmpului electric.
,l:,*
(4:ffi:, |
fracteristicile vectorului E intr-un punct M se deduc de la forla F care se exerciti asupra unei
(Erecare, plasati in M (fig. 3.18):
rorigine: este un punct M considera!
rdireclie: este aceea a vectorului for!5 F;
.
.sens: este a lui F daci sarcina g este pozitivS, este de sens opus lui F dacd sarcina g este negativd;
omodulul: este c6tuldintre modulul lui F;ivaloarea absolutd a sarciniiq
E_F
Ihoarece nu avem simfuri speciale pentru a percepe c6mpul electric, il reprezentim intuitiv
afii de cdmp. O linie de cAmp electric este curba tangenti in toate punctele prin care trece la
uitilile cSmpului electric din"aceste puncte. Prin convenlie, sensul liniei de cimp coincide local
intensitilii c6mpului (fig. 3.19).
q>0
Fig. i.19. Cdmp electric neomogen Fiq.3.20. Cdmp electric omogen
Cimpul electric al unei sarcini punctiform eare simetrie sfericd,adici modulul intensitiliic6mpului
*rric
este acela;i la o anumiti distanlS fald de sursi.
Un cimp electric este omogen sau uniform daci are aceeagi intensitate in toate punctele. Liniile
*dmp
sunt in consecinli drepte paralele (fig. 3.20).
Cimpul electric se nume$te electrostatic, atunci cdnd corpurile electrizate care il produc sunt
hbile
iar sarcinile lor nu variazi in timp.
Wllrrinctarefizicinumitacampelectrfiicziccia nruers"'e* -..'=
,r,' "1i2.#. oo*ri;iif tfd"[e .. :oc'ri"tpet r eo.lZrei ccsterr iaLlad tu cp[e'rro itdnvu ccviem- i pn ejurleeruccrltr rrliLuc i uuorn I scrtvoa'rr per" i"n'c--ir ca.it !c,!ua -s!^a^r crdin^ei 1ae^ ,lmme^-ca+attrertiicerriiia "aal,iziss"aurrD p'*crradli.t e.aivacae;s tliuniaii sdet
avem p.osibilitatea uleidr
"*";;;io1fa.t".,ti.an'o tiunea :llrlt,iul;-cla?m[p&, ;:il,:"'''TJ;;;" suprarali
3. Pentru ' '"J;;;a
.a.'p.u=g't*'.:';:;m;:*u:*,iffi
j:i::ilJJfl
ricin, vor Putea sa s i+klri#L:i:,:,,"J$::t
4. Plasate intr-un cimp enleuc*tarots dtaet-tlinii de cimp' Figurau-'' ' ' '- ^-^'-'
airirnit
suprafala uteiutuiull ;li, iar daci q < 0 linii
erectrostaticstuorai.iotog*nu"'Jl1l^"X;'[,:!T[$$li['"J]::ii'[!il-l; pozitive
r, camp'"'o]ur.,nu din sarcinile
s. Daci g r,^ur"'iE q. A9adar,,,",,,Xi".iioiluo'att
de cantpr Lvrlver:, -' req-a tive (frg.3.21).
se scurg in sarcinile ' XK
,
o
Pr.Pr s.4_ffi------*
aP)r iSn ceonnvsen "l.tiie.n i.ni_leo-cr-tdar ee. c-yldi n-mi-e.P. ndrer ,cr-6rm6ip s easrctein oiproieznititvaeti pine Q>0
*"lJi?#J::?:':"1"-ft:'i''i'il""eisarcinipozitivepe c:"
o -n q>0
trece
"*tl'-if-11"^,l"untt al cimpului
n''tlt"g3-uelie clitnrioi sntua tsice pot tiia' \ gc<0 ilt;=
linie de cAmp ,t ""iti'"t' unei sarctnt
Lxercitate'asupra
intr-un punct, "#?tt;";tii;pi;'nr ti n' p:t:" fi decAt unrca'
t"
electrice plasatb
r':ul1i:'detf
c) * :n-:'U;r'il'i:; fl::XH
I
::'ff'f i.lH;;t g t zzr
:"hfl tfr
'
d)TubdecimP ,at unui contur ferm
ilrt.rurrr liniitor d".-taTl,?t3!,1,^ linie nu poate intra
tiiili
f#t'.t:{*'::::llli,?:ff
",.*',Xtl'IJI*fl gl::"" ceea ce
Punct'
li:i"lj]:iT.?'t:iH;ffi;il
v rrrrYr-'
eeilssit;et' eiimlimfpfoips'toibqsil.il.uP''en n'tprue nd tdiivlE;l:iqni ii1ilo,r" 'd.#e :c1im",r.p; ?esi3tel lc:o::n[sgta."n:t:.'"
"'*tHl
ffi,,,,T:{:,-l"'5lectrostatice(coulombiene),:.::::::i:x:,;
msdse
electrici
rDc=lia*t oeEle cster incdu ma ect6tem pinudtuuciioliou loemlecbtiraicnd einst ev;id.Din expresia intensitdlii c6mputui electric
vectorial
,
intr-un mediu oarecare
r aratd cd, dacd se introduce corpur ae n19oi c.u sarcina g intr-un mediu omogen (de
j-!.-1r.e-lsitatea cdmpului etectric se'schimbd fald de rid;;;";dndu_se de e, ori (e,* 1).
;,;:rffit:"_i;:,f,::i.vitatea retativd a mediutui, iar produsul e = ro. €r se numerte
electricd, in acest caz, se definegte cu retafia:
tF.
'r --
hftr
cimpurcourombian
rezurti aceeagiexpresie ca in vid:
G*,'
fllfrtea
de misurd a induclieielectrice se determind direct din formutd:
@Ffr:,f,
oryionalitate €=€0.e,
z..lo',c.a{}ldIl,g dle :oatrece se re
l*i,llllrllr
3.1.6. Fluxulelectric
rffutricmco.n s5idi oe rsdumpr aufna !5m peldainud o ome oagiieen n ( qila einstaei ap efs;te,; t;o;t raicieiil[a gai)", .iaarr pin. aicneslit ;m;.e;d,iu , un camp electric
se definest e,uxut
*,.?Ji:.i:1llri,?'i:L',1'.i::T;,t[f:i':ff5::Hurui erectric rereritoare ra puncte din c6mp
:l'rl'::::lr:i:!l:,lllxl]];ilri)rrlrrit:,,,11r',,,,i.r'r," v s I L q
Y,=DAcoso=D.A '
Pentru cateva valori p:ta)rticulare ale lui e oblinem pentru fluxul electric urmdtoarele expresii:
- l[D(A ,(a: g ,g6s0
-
v':Jo'[*:
[l.o']:o)
I
l-DA,(a:r,cosr:-l)
