CIRCUITE ELECTRICE

Embed Size (px)

Citation preview

Introducere n electronic In prezent tiina si cunostintele in domeniul electronici ne permit proiectarea unor computere cu performante remarcabile . Aceste aparate execut calcule complexe in fraciuni de secunda care cu ceva timp in urma presupuneau ore ntregi de lucru cu cifrele .Pasul de la magnetism la electricitate si electronica a fost uria.Studiul efectelor magnetismului au avut loc din cele mai vechi timpuri dar nu s-au fcut progrese remarcabile pana la William Gilbert 1540-1603.El a trit in Anglia in timpul lui Shakespeare si a fost unul din doctorii reginei Elisabeta.Ca si muli ali doctori ai vremii sale , Gillbert a fost deosebit de interesat de magnetism . El a ajuns la concluzia ca din timp ce magnetismul avea efecte asupra obiectelor , el putea avea puteri vindectoare si pentru corpul uman. El a descoperit ca multe substane alturi de chihlimbar puteau atrage obiecte foarte uoare dar nu toate puteau atrage obiecte in acelai grad .In jurul anului 1746 un profesor din Europa si-a extins studile pe tema electricitii in coloniile americane . Benjamin Franklin (1706-1790) era curios cu privire la orice . Se spune ca a pornit prima revista in tara sa . El a inventat cuptorul care-i poarta numele , a alcatuit prima biblioteca circulanta si prima societate tiinific . El a fost de-asemenea ambasadorul Americii in Franta.Ca rezultatul propriilor experimente Franklin a concluzionat ca existau doua tipuri de electricitate : pozitiva sau plus(+) si negative sau minus(-). A spus ca electricitatea nu a fost creata prin frecarea unui tub de sticla ci era doar transferata . El a continuat cu afirmaia ca atunci cnd un obiect neelectrizat era frecat apareau doua tipuri de sarcina . Ori ctig electricitate si ajungea la starea pozitiva oi pierdea ceva din fluidul electric lsnd obiectul intr-o stare negativa . Ideea ca electricitatea putea fi creat sau distrus a fost foarte important. Benjamin Franklin a fost un experimentator serios si a fcut multe descoperiri valoroase . El s-a fcut cel mai bine cunoscut pentru experimental sau cu zmeul de hrtie .In 1752 Franklin si-a nlat zmeul intr-o zi in care o furtuna era pe cale sa izbucneasc .In partea de sus a zmeului el a poziionat un cablu ndreptat spre cer .La celalalt capt al frnghiei el a legat o cheie metalica . Cnd a nceput sa ploua aa uda a nceput sa conduc electricitatea .Bateria lui Volta: Alecsandro Volta 1745-1827 - profesor de fizica la universitatea italiana , a avut o idee diferitcu privire la originea electricitii. Volta este cunoscut ca si inventatorul pilei voltaice , in mod obinuit cunoscuta sub numele de baterie . Pe data de 20 martie 1800 Volta a trimis o scrisoare in societatea regala din Londra descriind descoperirea sa . El a creat un ansamblu din zinc si discuri de cupru cu hrtie sau discuri de piele intre ele . Volta a umezit discul din mijloc intr-o soluie srat sau acid uor precum oetul sau sucul de lmie .El a construit un ansamblu nalt alternnd zincul , hrtia si discurile de cupru si a demonstrat prezenta voltajului electric. Coulomb si Faraday: Charles de Coulomb 1736-1806 a fost prima persoana care a msurat cantitatea de electricitate si magnetism generate intr-un circuit . Pn atunci numai fluxul de electricitate nu si cantitatea au putut fi defectate . El a inventat cteva tipuri de instrumente pentru msurarea cantitilor electrice.Michael Faraday 1791-1867 a fost la origine un constructor de instrumente. Cnd Faraday a ajuns la vrsta de 29 de ani el a nceput o serie de experimente in ce privete legtura dintre electricitate si magnetism . Munca lui de pionierat a constat in a nelege cum funcioneaz curenii electrici . Experimentele sale au stat la baza multor invenii practice precum motorul , generatorul , transformatorul , telegraful si telefonul , dar acestea au aprut cu 50 pana la 100 de ani mai trziu . Faraday a creat cuvinte precum : electrod , anod , catod si ion ca sa descrie munca lui .Noi nc folosim aceti termini astzi in electricitate si electronic. Circuitelesuntprezenteinfoartemultedomeniitehnice:insistemulelectroenergetic,in calculatoare, in sistemele de telecomunicatii, in aparatura audio sau TV etc. Un circuit fizic este format prininterconectareamaimultordispozitiveelectrice:rezistoare,bobine,condensatoare,diode, tranzistoare,amplificatoareoperationale,baterii,transformatoare,motoareelectrice,generatoare electrice si altele. Teoria circuitelor foloseste relatii matematice care descriu comportarea electrica a acestor circuite fizice. Unui circuit fizic format din dispozitive electrice i se asociaza un circuit electric alcatuit din modele idealizate care se numesc elemente (ideale) de circuit. Un element de circuit modeleaza un singur fenomen fizic descris de o relatie matematica simpla intre tensiunile si curentii bornelor. Daca elementul are doua borne, este parcurs de curentul i(t) si are tensiunea u(t) intre borne atunci: - rezistorul ideal caracterizat de relatia u(t)=Ri(t) modeleaza efectul rezistiv, - bobina ideala caracterizata de relatia u(t)=Ldi(t)/dt modeleaza efectul inductiv, - condesatorul ideal caracterizat de relatia i(t)=Cdu(t)/dt modeleaza efectul capacitiv, unde u si i sunt functii de timpul t iar R, L si C sunt constante in raport cu u(t) si i(t). Orice model (circuit electric), este o aproximatie a circuitului fizic. De exemplu o bobina realizata pe un tor de ferita (la care efectul inductiv predomina in raport cu cel rezistiv si cu cel capacitiv) se poate modela printr-o bobina ideala. Daca rezultatele teoretice obtinute in urma analizei circuitului electric corespund cu rezultatele practice obtinute in urma masuratorilor facute asupra circuitului fizic inseamna ca modelul este corect. Comportarea unui dispozitiv electric poate fi aproximata prin mai multe modele (scheme echivalente) in functie de conditiile de lucru (semnale mari sau semnale mici, gama de frecvente a semnalelor utilizate, gama temperaturilor de functionare etc.). De exemplu un tranzistor bipolar are modele diferite pentru semnale mari sau semnale mici si pentru frecvente de ordinul kilohertzilor sau megahertzilor. Fenomenele electromagnetice se propaga cu o viteza aproximativ egala cu viteza luminii in vid c=3 108 m/s. Fie un semnal sinusoidal s(t,x)=Asin2f(t-x/c) de frecventa f care se propaga cu viteza c dupa directia x. Propagarea dupa directia celei mai mari dimensiuni dmax a circuitului fizic introduce o intarziere t=dmax/c. Daca t este neglijabil fata de cea mai mica perioada Tmin=1/fmax (fmax -frecventa maxima) a unui semnal de interes practic, este evident ca efectul de propagare poate fi neglijat. In acest caz se poate considera ca semnalele se propaga instantaneu (cu viteza infinita) si un astfel de model se numeste circuit electric cu parametri concentrati. Conditia t