Électricité dynamique: discussion complète sur le matériel + exemple de problème

L'électricité dynamique est un flux de particules chargées sous la forme d'un courant électrique qui peut produire de l'énergie électrique.

L'électricité peut passer d'un point de potentiel plus élevé à un point de potentiel inférieur si les deux points sont connectés en circuit fermé.

Le courant électrique provient du flux d'électrons qui circulent en continu du pôle négatif au pôle positif, du potentiel élevé au potentiel bas de la source de la différence de potentiel (tension).

Pour plus de détails, considérez l'image suivante:

L'image ci - dessus est dit être un plus plus berpontensial que B . Un courant électrique se produit de A à B, c'est à cause de l'effort d'équilibrage potentiel entre A et B.

Dans l'analyse des circuits électriques dynamiques, il faut tenir compte des composants du circuit tels que les sources d'alimentation et la résistance, la disposition des circuits et les lois qui s'appliquent au circuit.

Résistance électrique

La résistance (R) est un composant qui sert à réguler la quantité de courant électrique circulant dans le circuit.

Le montant de la résistance est appelé la résistance qui a des unités d'Ohm (Ω). L'instrument de mesure utilisé pour mesurer la résistance est un ohmmètre.

Chaque matériau a une valeur de résistance différente. Sur la base des propriétés de résistivité d'un matériau, un matériau est divisé en trois, à savoir

Le conducteur a une petite résistance, donc il peut bien conduire l'électricité. Par exemple, des matériaux métalliques tels que le fer, le cuivre, l'aluminium et l'argent.
Les isolateurs ont une grande résistance, ils ne peuvent donc pas conduire l'électricité. Par exemple le bois et le plastique.
Alors que les semi-conducteurs sont des matériaux qui peuvent agir comme conducteurs, ainsi que comme isolants. Par exemple le carbone, le silicium et le germanium.

D'après les propriétés de ces matériaux, qui est souvent utilisé comme barrière conductrice est un conducteur.

La valeur de la résistance du matériau conducteur est proportionnelle à la longueur du fil (l) et inversement proportionnelle à la section transversale du fil (A). Mathématiquement, il peut être formulé comme suit:

Où est la résistance de type, L est la longueur du conducteur et A est la section transversale du conducteur.

Formules électriques dynamiques

Formule de courant électrique fort (I)

Le courant électrique se produit lorsqu'il y a un transfert d'électrons comme décrit ci-dessus. Les deux objets sont chargés, s'ils sont connectés à un conducteur produira un courant électrique.

Le courant électrique est symbolisé par la lettre I , a des unités d' ampère (A) , donc la formule pour la force des courants en électricité dynamique est:

I = Q / t

Information:

I = courant électrique (A)
Q = la quantité de charge électrique (Coulomb)
t = intervalle (s) de temps

Formules pour différents potentiels ou sources de tension (V)

Sur la base de la description ci-dessus, le courant électrique a une définition du nombre d'électrons qui se déplacent dans un certain temps.

La différence de potentiel provoquera le transfert d'électrons, la quantité d'énergie électrique nécessaire pour faire circuler chaque charge électrique à partir de l'extrémité du conducteur est appelée tension électrique ou différence de potentiel .

La source de tension ou la différence de potentiel a le symbole V , en unités de volts . Mathématiquement, la formule de la différence de potentiel électrique dynamique est:

V = W / Q

Information:

V = différence de potentiel ou tension de la source d'alimentation (Volt)
W = énergie (Joule)
Q = charge (Coulomb)

Formule de résistance électrique (R)

La résistance ou résistance symbolisée par R , en ohms, a la formule:

R = ρ. l / A

Information:

R = résistance électrique (ohms)
ρ = résistance spécifique (ohm.mm2 / m)
A = section transversale du fil (m2)

Formule de la loi d'Ohm (Ω).

La loi d'Ohm est une loi qui stipule que la différence de tension aux bornes du conducteur sera proportionnelle au courant qui le traverse.

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La loi d'Ohm relie la force du courant électrique, la différence de potentiel et la résistance. Avec la formule:

I = V / R ou R = V / I, ou V = I. R

Information:

I = courant électrique (A)
V = différence de potentiel ou de tension de la source d'alimentation (Volt)
R = résistance électrique (ohms)

Pour faciliter la mémorisation de cette formule, la relation des trois variables peut être décrite par le triangle suivant:

La loi du circuit de Kirchoff

La loi des circuits de Kirchoff est une loi qui énonce les phénomènes de courants et de tensions dans un circuit électrique. La loi de circuit 1 de Kirchoff traite du flux de courant jusqu'au point du circuit et la loi de circuit de Kirchoff 2 traite des différences de tension.

La loi du circuit de Kirchoff 1

Le son de la loi de circuit Kirchoff 1 est "À tout point de branchement dans un circuit électrique, la quantité de courant entrant dans ce point est égale à la quantité de courant sortant de ce point ou la quantité totale de courant en un point est de 0"

Mathématiquement, la loi de Kirchoff 1 est exprimée par l'équation suivante:

La valeur de la sortie reçoit un signe négatif, tandis que la valeur de la sortie reçoit un signe positif.

Plus de détails, regardez l'image suivante:

L'image ci-dessus montre l'application Kirchoff 1 dans l'analyse des circuits électriques, où la quantité de courants entrants i ₂ et i ₃ sera la même que la somme des sorties i ₁ et i ₄ .

Loi de circuit de Kirchoff 2

Le son de la loi à 2 circuits de Kirchoff est «La somme directionnelle (en regardant l'orientation des signes positifs et négatifs) de la différence de potentiel électrique (tension) autour d'un circuit fermé est égale à 0, ou plus simplement, la somme de la force électromotrice dans un environnement fermé équivaut au nombre de diminutions. potentiel dans ce cercle "

Mathématiquement, la loi de Kirchoff 2 est exprimée par l'équation suivante:

Analyse dynamique des circuits électriques

Dans l'analyse dynamique des circuits électriques, plusieurs termes importants doivent être pris en compte, à savoir:

Boucle

Une boucle est un cycle fermé qui a un point de départ et un point final dans le même composant. Dans une boucle, un seul courant électrique circule et la valeur de la différence de potentiel dans les composants électriques de la boucle peut être différente.

Jonction

La jonction ou le nœud est le point de rencontre entre deux ou plusieurs composants électriques. Node devient un lieu de rencontre pour les courants électriques de différentes magnitudes et à chaque nœud la loi 1 de Kirchoff s'appliquera

L'analyse des circuits électriques dynamiques commence par l'identification des boucles et des jonctions du circuit. Pour analyser les boucles, la loi 2 de Kirchoff peut être utilisée, et pour analyser les jonctions ou les nœuds, la loi 1 de Kirchoff est utilisée

La direction de la boucle peut être déterminée indépendamment, mais généralement la direction de la boucle est dans la direction du courant provenant de la source de tension qui est la plus dominante dans le circuit. Le courant a un signe positif s'il s'agit de cette direction de la boucle et un signe négatif s'il est opposé au sens de la boucle.

Dans le composant avec EMF, est positif si le pôle positif est trouvé pour la boucle et vice versa est négatif si le pôle négatif est trouvé dans la boucle en premier.

Un exemple d'analyse de circuit électrique peut être fait avec la figure suivante:

Information:

I ₃ est le courant du point A au point B.

Boucle 1

Une source de tension de 10 V (V1) qui a un GGL négatif car le pôle négatif est rencontré en premier
Le courant I1 est dans le sens de la boucle et le courant I3 est dans le sens de la boucle
Il y a un composant R1 qui circule avec le courant I1
Il y a un composant R2 qui circule avec le courant I3
Équation de Kirchoff 2 dans la boucle 1:

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Boucle 2

Source de tension 5 V (V2) qui a une EMF positive car le pôle positif est rencontré en premier
Le courant I2 est dans le sens de la boucle et le courant I3 est dans le sens de la boucle
Il y a un composant R2 qui circule avec le courant I3
Il y a un composant R3 qui est excité par le courant I2
Équation de Kirchoff 2 dans la boucle 2:

Nœud A

Il y a un appel I1
Il y a les sorties I2 et I3
L'équation 1 de Kirchoff sur le nœud A:

Exemples de problèmes électriques dynamiques

Problème 1:

Regardez l'image ci-dessous!

Quel est le flux de courant électrique contenu dans la résistance R2?

Discussion

Vous savez: R1 = 1 Ω; R2 = 3 Ω; R3 = 9 Ω; V = 8 V

Question posée: I2 =?

Répondre:

Cet exemple de problèmes d'électricité dynamique peut être résolu en trouvant d'abord le nombre total de résistances. Pour ce faire, vous pouvez utiliser les étapes ci-dessous:

1 / Rp = 1 / R2 + 1 / R3

= (1/3) + (1/9)

= (3/9) + (1/9)

= 4/9

Rp = 9/4 Ω

Résistance totale (Rt) = R1 + Rp

= 1 + 9/4

= 13/4 Ω

L'étape suivante consiste à trouver le courant total avec la loi d'Ohm comme ci-dessous:

I = V / Rt

= 8 / (13/4)

= 32/13 A.

La dernière étape consiste à calculer le courant circulant dans R2 avec une formule comme la suivante:

I2 = R3 / (R2 + R3) x I

= (9 / (3 + 9)) x (32/13)

= (9/13) x (32/13)

= 1,7 A

Donc, dans la résistance R2, il y a un courant électrique circulant à 1,7 A.

Problème 2:

La quantité de chaque résistance, qui s'élève à 3 en série, est de 4 Ω, 5 Ω et 7 Ω. Ensuite, il y a une batterie qui est connectée aux deux extrémités avec un grand GGL de 6 volts et une résistance interne de 3/4 Ω. Calculer la tension sur le circuit?