De inceput

Bine te-am găsit !

Îţi mai aduci aminte de lecţiile de fizică din şcoala generală, cele de prin clasa a VII-a în care se vorbea despre curentul electric ? Poate tu ai fost mai perspicace sau poate nu; eu unul mărturisesc că nu am înţeles atunci mai nimic despre ce este curentul electric, cum se comporta el în anumite situaţii şi implicit cum îl putem folosi. Însă mi-am dorit să înţeleg şi astfel acum te invit să vezi curentul electric din perspectiva mea. Vom vorbi despre următoarele lucruri:

• Ce este sarcina electrică ?
• Ce este câmpul electric ?
• Ce este tensiunea electrică ?
• Ce este curentul electric ?
• Ce este intensitatea curentului electric ?

Definiţia oficială spune că curentul electric este „mişcarea ordonată a purtătorilor de sarcină sub acţiunea unui câmp electric” şi nu o contrazic, ci doar încerc s-o traduc mai pe înţelesul tău.

Ce este sarcina electrică ?

Înainte de a vorbi despre curentul electric trebuie să clarificăm ce este un purtător de sarcină ? Pai, un purtător de sarcină poate fi orice obiect care are o anumită sarcină electrică .

Bun. Dar ce este sarcina electrică ?  Nimeni nu-ţi va putea spune ce este ci doar cum se manifestă, adică: sarcina electrică a unui corp este un „ceva” care creează forţe de atracţie sau de respingere între el şi oricare alt corp care are o sarcină electrică . Forţele de atracţie apar între sarcini electrice care au semne diferite, iar forţele de respingere apar între sarcini electrice de acelaşi semn. Prin convenţie, se consideră că electroni au sarcini electrice negative, iar protonii (particulele din nucleul atomului) au sarcini pozitive.

În mod normal, într-un atom, numărul electronilor este egal cu numărul protonilor. Ţinând cont de faptul că sarcina electrică a unui electron, ca valoare, este egală cu cea a unui proton, rezultă că în mod normal un atom nu are sarcină electrică deoarece sarcina electrică (negativă) a electronilor o anulează pe cea pozitivă a protonilor. Există însă situaţii în care unui atom i se poate fura sau băga pe gât unul sau mai mulţi electroni, caz în care acesta devine ion pozitiv (sarcină electrică pozitivă) sau ion negativ (sarcină electrică negativă).

Unele materiale (numite şi conductoare) au unii electroni mai slab legaţi de atomi, fapt pentru care aceştia pot migra uşor de la un atom la altul. Sunt exact ca şi pisicile de la ţară: azi stau la unul, mâine la altul şi aşa mai departe. Cum probabil ai intuit deja, cele mai întâlnite exemple de astfel de materiale sunt metalele.

Ce este câmpul electric ?

Este locul sau spaţiul geometric în care poate avea loc interacţiunea dintre sarcinile electrice. Metaforic vorbind, ţi-l poti închipui ca fiind o aură de lumină care înconjoară particula sau corpul care are o sarcină electrică: cât timp aura este vizibilă, dacă în zona ei bagi o altă sarcină electrică, cele două vor interacţiona într-un fel sau altul. Este foarte asemănator cu câmpul luminos (în care o sursă de lumină poate interacţiona cu ochii tăi), cu un câmp termic (în care o sursă de căldură poate interacţiona cu îngheţata ta) etc.

Câmpul electric poate fi creat în multe feluri, însă acest subiect îl voi aborda într-un alt articol în care voi vorbi despre generatoare electrice.

Ce este tensiunea electrică ?

Dacă în mod normal densitatea de electroni dintr-un corp este constantă, în momentul în care apare un câmp electric, electronii vor fi dirijati către una din extremele corpului, creând un deficit de electroni în cealaltă extremă. Tensiunea electrică este unitatea de măsura care exprimă dezechilibrul de electroni care apare între cele două extreme ale corpului. În cazul unui generator electric, cele două zone extreme se numesc borne şi prin convenţie zona cu surplus de electroni se numeşte „borna negativă” iar zona cu deficit de electroni se numeşte „borna pozitivă”. Ca să poţi vizualiza mai clar explicaţia mea, îţi poţi imagina câmpul electric ca pe un vânt invizibil care împinge electronii de la borna pozitivă la cea negativă. Fiecare din aceşti electroni are o anumită sarcină electrică şi deci, cu cât mai mulţi electroni sunt exilaţi de la borna pozitivă la  borna negativă cu atât mai mare va fi tensiunea electrică dintre cele două borne. Sensul tensiunii electrice este dictat de orientarea câmpului electric.

În discuţia de mai sus am considerat că sensul câmpului electric este constant şi prin urmare va crea o tensiune continuă. În realitate însă, avem de a face frecvent şi cu câmpuri electrice alternative, care îşi schimbă frecvent sensul şi care astfel generează tensiuni alternative.

Tensiunea electrică se măsoara în volţi [V]. Echivalentul ei în sistemele mecanice este presiunea (sau mai corect spus diferenţa de presiune).

Ce este curentul electric ?

Electronii înghesuiţi la borna negativă nu se vor simţi niciodată comfortabil în această situaţie şi de aceea vor tinde mereu să se întoarcă la borna pozitivă pentru a reechilibra situaţia. Atât timp cât câmpul electric este menţinut activ este clar că electronii exilaţi nu se pot întoarce acasă pe acelaşi drum pe care au venit ci doar pe un altul, ocolitor. În momentul în care conectezi un consumator electric intre bornele generatorului, practic tu oferi electronilor exilaţi un drum prin care se pot întoarce acasă. Altfel spus, curentul electric este călatoria electronilor din locul în care au fost trimişi de câmpul electric (borna negativă) înapoi în locul din care au fost luaţi (borna pozitivă).

Aşadar, este bine să ţii minte că curentul electric nu poate exista decât dacă există o tensiune electrică şi un traseu de întoarcere a electronilor de la o bornă la cealaltă (consumator). Acest traseu poate fi fabricat din orice material care are conductivitate electrică. Trebuie să menţionez că în realitate nu există materiale perfect izolatoare sau conductoare. În concluzie curentul electric, chiar dacă extraordinar de puţin, trece şi prin materialele izolatoare.

Ce este intensitatea curentului electric ?

Este mărimea care arată cât de multe sarcini electrice trec printr-un conductor electric într-un anumit interval de timp. Se măsoară în amperi [A]. Echivalentul mecanic al intensităţii electrice este debitul. Şi să nu uit un amănunt care m-a zăpăcit un pic pe vremea când eram începător: în practică nu se mai obişnuieşte să se spună „o intensitate a curentului electric de x amperi” ci doar „un curent de x amperi”.

Curentul electric şi mai tot ce ţine de el este de multe ori explicat (doar) printr-o tonă de formule. Au şi formulele rostul lor, însă înainte de a muşca din formule primul pas cred că ar trebui să fie explicarea subiectului într-o manieră care să te ajute să îţi faci o imagine de ansamblu. Sper că punctele mele de vedere te-au ajutat să înţelegi mai clar ce este curentul electric.

Dacă ţi-a plăcut acest articol, distribuie-l mai departe în grupul tău de prieteni !

Cu bine,

Alex