Electrotehnica ca
disciplina stiintifica se ocupa cu studiul starilor si fenomenelor electrice,
magnetice si electromagnetice, iar ca disciplina tehnica, cu studiul
aplicatiilor practice ale acestor stari si fenomene.
Pentru a sublinia importanta insusirii cunostintelor din
domeniul electronicii, este necesar sa se arate ca forma de energie cea mai
utilizata in diferite domenii este energia electrica.
Centralele electrice producatoare de energie sunt de mai
multe tipuri: termoelectrice, hidroelectrice, atomoelectrice etc. In conditiile
actuale de dezvoltare ale tehnicii, centralele producatoare de energie
electrica constituie unitati puternice, cu puteri de ordinul a sute si mii de
megawatt, incadrate in sisteme energetice unice, nationale sau internationale,
permitand valorificarea avantajoasa a resurselor energiei naturale.
Centralele termoelectrice, amplasate in apropierea
resurselor naturale de combustibili solizi si fluizi, permit utilizarea
rationala a acestora, mai ales a celor inferiori, care nu pot fi utilizati cu
acelasi randament in alte scopuri, economisindu-se totodata costul
transportului lor. De asemenea, centralele termoelectrice amplasate in centre
industriale permit realizarea in conditii economice a instalatiilor de
termoficare atat a unitatilor de productie, cat si a cladirilor de locuit.
Centralele hidroelectrice folosesc energia inepuizabila
a caderilor de apa si permit amenajarea hidrotehnica si de navigatie a
cursurilor de apa.
Centralele atomoelectrice constituie unul din mijloacele
eficiente de folosire in scopuri pasnice a imensei energii continute de atomul
material. Intrucat sursele de combustibili fosili (carbune si titei) ale
pamantului sunt epuizabile, energia atomica va fi cea careia ii revine rolul de
a asigura, in cea mai mare parte, consumul de energie al omenirii in viitor.
In prezent, in toate sectoarele de activitate se
foloseste, in cele mai diverse moduri, energia electrica. Motoarele electrice
de actionare a diferitelor utilaje, masini si mijloace de transport transforma energia
electrica in energie mecanica, lampile electrice o transforma in energie
luminoasa, cuptoarele electrice o transforma in energie termica (caldura)
pentru topit, incalzit sau uscat. Daca se considera si utilizarea energiei
electrice in telecomunicatii, in automatizari, in aparatele electrocasnice,
rezulta domeniul foarte vast in care aceasta forma de energie isi gaseste
utilizarea.
Sarcina electrica este una din proprietatile de baza ale
materiei. Toate materialele sunt formate din atomi, fiecare din ei fiind compus
din nucleu, care contine protoni si neutroni, si electroni plasati pe diverse
orbite in jurul sau. Numarul de protoni din nucleu determina natura atomului.
Daca exista un singur proton, atomul este de hidrogen; daca sunt douazeci si
noua, atomul este de cupru; daca sunt nouazeci si doi, atomul este de uraniu.
Fiecare proton are o sarcina electrica elementara egala si de semn contrar
sarcinii electronului. Se considera ca sarcina protonului este pozitiva, iar
sarcina electronului negativa. Neutronii nu au sarcina electrica, prezenta lor
in nucleu afectand numai masa atomului. Sarcina totala a nucleului este egala
cu sarcina totala a electronilor ce-l inconjoara, astfel incat atomul este
neutru din punct de vedere electric.
Savantii atomisti afirma existenta mai multor particule
subatomice, altele decat protonii, neutronii si electronii, noi particule fiind
pe cale de a fi descoperite. Totusi, particulele de baza, descrise anterior,
sunt cele care ne intereseaza in teoria simpla a electricitatii.
Un curent electric este o miscare a sarcinilor
electrice. In unele materiale, electronii sunt puternic legati de nucleele lor;
in altele, ei sunt mai slab legati de nuclee, astfel incat electronii aflati pe
orbitele departate scapa de sub influenta nucleului, devenind liberi in
material.
Atomii care au pierdut unul sau mai multi electroni au o
sarcina reziduala pozitiva, fiind numiti
ioni. Electronii liberi sunt sarcini
negative izolate. Substantele in care exista multi electroni liberi se numesc
conductoare, iar cele in care electronii sunt strans legati de atomi se numesc
izolante.
Daca electronii liberi dintr-un conductor sunt facuti sa
se deplaseze in aceeasi directie, miscarea lor constituie un curent electric.
Cei mai vechi cercetatori in fenomenele electrice,
necunoscand interpretarea curentului ca flux de electroni, au presupus sensul
curentului electric de la borna pozitiva la cea negativa a bateriei. Acesta
este sensul neconventional al curentului. Fluxul de electroni este dirijat,
insa, in sens invers. Deci, va trebui sa facem deosebirea intre curentul
conventional si fluxul dirijat de electroni.
Electricitatea produsa de sarcini imobile se numeste
statica. Prin frecarea a doua obiecte se produce un transfer de electroni de pe
unul pe celalalt, astfel incat unul se incarca pozitiv, iar celalalt negativ
(sistemului format din cele doua corpuri nu i s-a dat nici o alta sarcina
exterioara, din care motiv sarcina pozitiva rezultanta este egala si de semn
contrar cu cea negativa).
Daca unul din cele doua obiecte este un material
izolant, sarcina electrica se acumuleaza pe suprafata sa. De exemplu, daca un
stilou de plastic este frecat cu o bucata de stofa, el va acumula sarcina
negativa si va atrage mici bucatele de hartie. Hartia se va incarca pozitiv si
se va orienta spre stilou. Sarcinile electrice actioneaza similar polilor
magnetici; sarcinile de acelasi semn se resping, iar cele de semne contrare se
atrag. Daca un corp conductor izolat, incarcat negativ, este atins cu mana,
atunci sarcina lui trece spre pamant sub forma unui curent electric foarte
slab.
Cea mai veche sursa de electricitate au constituit-o
masinile electostatice cu frictiune, singura forma de electricitate cunoscuta
pana in secolul XVIII fiind cea statica.
Siguranta sau fuzibilul este formata dinr-un conductor
subtire care se incalzeste si se topeste, deschizand circuitul, atunci cand
curentul depaseste o anumita valoare. In locuinte se folosesc pentru protectia
instalatiei electrice sigurante capsulate. Tot in acest scop se mai folosesc
intreruptoare automate in miniatura, avand curentul de rupere mai mic de 60 A.
La o instalatie casnica mica, sigurantele sau alte
dispozitive de protectie sunt plasate in trei puncte. Inainte de intrarea in
contor se dispune o siguranta de 60 A pe
faza liniei de alimentare. Dupa contor si intreruptorul principal urmeaza un
tablou de sigurante (sau intreruptoare miniatura) de 30 A pentru fiecare
circuit de putere sau grup de circuite (sigurantele de 5 A sunt suficiente, in
mod obisnuit pentru circuitele de iluminare). La un circuit modern de tip
buclat cu o priza de iesire de 13 A, fiecare fisa a consumatorilor electrici
are propria sa siguranta adecvata acestuia. Intr-un astfel de circuit, un
consumator fix este conectat prin intermediul unei cutii cu sigurante, daca
aceasta nu este incorporata in el.
