Ce tipuri de instrumente de măsurat mai există?

Există multe tipuri de instrumente de măsurat (ta­belul 2). In unele din ele bobina este cea care se mişcă între polii unui magnet, în altele bobina este fixă, iar în interiorul ei se deplasează o piesă de fier sau un magnet. Unele din ele se bazează pe atracţia sau respingerea elec­trostatică, altele pe efectul termic al curentului. în instru­mentul numit electrodinamic, magnetul permanent din instrumentul prezentat anterior, este înlocuit cu un elec-iţromagnet. Instrumentul de inducţie poate avea unul sau ffnai mulţi electromagneţi. Măsurarea curentului alterna­tiv cu instrumentul de curent continuu prezentat mai sus, |se poate face prin adăugarea unui redresor . 

Tipuri de instrumente de măsurat                                     Tabelul 2

Mărimea de măsurat	Tipul	Avantaj e	Dezavantaje
Curent şi ten­siune (c.c.)	Magnetoelec-trie Electromag­netic	Precizie bună Ieftin	Precizie slabă
Curent şi ten­siune (ca.)	Electromag­netic Electrodina-mic De inducţie Cu redresor Termic	Ieftin Precizie bună Scară redusă Consum redus De valoarea efectivă reală	Scump O singură frecvenţă Erori date de forma de undă Capacitate redusă de încărcare
Tensiune (c.c. şi ca.)	Electrostatic	Nu consumă putere	Nu măsoară tensiuni joase
Curenţi slabi şi tensiuni mici (ca.)	Cu redresor	Consum redus	Erori date de forma de undă
Puterea (ca.)	Electrodina-mic De inducţie	Precizie bună Scară redusă	Scump O singură frecvenţă

Cum se măsoară tensiunea şi curentul?

Un ampermetru, folosit pentru măsurarea curentului, are montată în paralel cu bobina o rezistenţă mică (sunt), astfel încît numai o mică parte din curent va trece prin el. Pentru măsurare, el se montează în serie şi fiind un instrument cu rezistenţă mică produce perturbaţii foarte mici ale curentului de măsurat.

Un voltmetru, utilizat la măsurarea tensiunilor, are in serie cu bobina o rezistenţă de valoare mare. Aceasta asigură o cădere mică de tensiune pe bobina instrumen­tului. Pentru măsurare instrumentul se montează în pa­palei pe circuitul de măsură şi datorită rezistenţei mari el practic nu perturbă starea acestuia.

Cum funcţionează un instrument de măsurat cu bobină mobilă?

Cel mai utilizat instrument de curent continuu are o bobină constituită din mai multe spire, plasată între polii unui magnet permanent, fix. Cînd bobina este parcursă fie un curent, proporţional cu tensiunea sau curentul de măsurat, ea se roteşte în jurul axului pînă la echilibrul dintre cuplul electromagnetic şi cel mecanic al resortului bobinei. Un ac indicator ataşat cadrului bobinei poate in­dica o valoare proporţională curentului ce străbate bo­bina (fig. 18).

Instrumentul astfel format poate măsura tensiuni sau, combinat cu o baterie, chiar rezistenţe.

Ce este impendanta?

Impedanţa este mărimea totală care se opune trecerii curentului într-un circuit de ca. Ea reprezintă suma re­zistenţelor şi a reactanţelor inductive şi capacitive.

Relaţia între impedanţa Z_y rezistenţa R, şi reactanţa X a unui circuit poate fi exprimată utilizînd algebra nume­relor complexe prin

                  Z = R+jX 

unde j este un operator care roteşte un fazor cu un unghi de 90°. Aceiaşi rela­ţie este arătată prin diagrama fazorială a triunghiului impedanţelor (fig. 17) de

   Z² = R²+ X^2.

Ce este reactanţa?

Este ceea ce se opune trecerii curentului alternativ în cazul unei bobine sau capacităţi. Ea se măsoară în ohmi şi valoarea sa X_L, pentru o inductanţă pură este dată de relaţia

X_L=V/I=2*3.14*f*L,

unde L este inductanţă, f frecvenţa curentului, iar V şi I sînt valorile efective ale tensiunii şi curentului. Pentru o capacitate pură C, reactanţa X_c este dată de                

                                                                    X_C=V/I=1/2*3.14*f*C.

Ce este valoarea efectivă?

Este valoarea unui curent continuu echivalent care ar da acelaşi efect termic ca şi curentul alternativ respectiv. Valoarea efectivă a unei mărimi sinusoidale este  0,707 din valoarea sa maximă.

Ce este o unda sinusoida?

Cînd tensiunea sau curentul alternativ sînt reprezen­tate în raport cu timpul, rezultă o undă sinusoidală (fig. 16). Matematic ea este reprezentată de ecuaţia y = sinx.

Care este tensiunea uzuală?

Cele mai multe instalaţii casnice sînt alimentate cu o tensiune de 220 V.

Care este frecvenţa uzuală?

In Europa, variaţia curentului alternativ industrial este astfel încît o perioadă durează 1/50 secunde. Prin pe­rioadă se înţelege timpul în care curentul variază de la zero la valoarea sa maximă, apoi la valoarea minimă şi din nou pînă la zero. Frecvenţa va fi în acest caz 50 de perioade pe secundă (50 Hz). în Statele Unite şi alte ţări s,e mai utilizează frecvenţele de 60 Hz sau 25 Hz (uni­tatea de măsură a frecvenţei este un hertz).

Prin ce diferă curentul alternativ (ca.) de curentul continuu (c.c.)?

Curentul continuu (c.c.) este constant şi are un sin­gur sens.

Curentul alternativ (ca.) trece mai întîi într-un sens prin circuit şi apoi în celălalt. Aceasta se repetă în mod regulat. Cele mai multe generatoare rotative  produc curent alternativ şi aproape toate aparatele electrico-casnice sînt de ca..

Ce este inductia electromagnetica?

Să considerăm două bobine una în apropierea celei­lalte, una dintre ele fiind parcursă de curent. Cîmpul magnetic produs va trece prin ambele bobine. La între­ruperea sau stabilirea curentului, deci la variaţia cîmpului magnetic, în bobina prin care curentul a fost iniţial zero, se induce o tensiune electromotoare numită indusă. Dacă circuitul ei este închis, în acesta apare un curent. Feno­menul este cunoscut sub numele de inducţie mutuală. O aplicaţie importantă a fenomenului de inducţie mutuală este transformatorul electric; o altă aplicaţie o formează maşina asincronă a.

La întreruperea sau stabilirea curentului printr-o bo­bină apare deasemeni fenomenul de inducţie electromag­netică, cunoscut sub numele de autoinducţie.

Legată de acest fenomen este mărimea numită induc-tanţă, a cărei unitate de măsură este henry (simbol H). Dacă curentul unei bobine de un henry se schimbă cu viteza de 1 amper pe secundă, tensiunea electromotoare indusă va fi de 1 volt.

Ce este un releu?

Releul este un dispozitiv care închide sau deschide contacte într-unui sau mai multe circuite separate.

Există multe varietăţi de relee, proiectate pentru di­verse scopuri. Multe din ele utilizează ca element de bază un electromagnet aşa cum este arătat în fig. 14. Atunci cînd bobina electromagnetului este alimentată prin cir­cuitul A, se închide contactul în circuitul B. Avantajul unei astfel de scheme consistă în faptul că un curent mic, |ti circuitul A, poate comanda un curent mare în circui­tul B. In acest fel echipamentele de mare putere pot fi comandate de la dis­tanţă prin circuite de ^:mică putere. Alte re­lee se bazează pe efectul termic al cu­rentului electric.

In fig. 15 sînt pre­zentate trei tipuri de relee electromagneti­ce. Contactele releu­lui prezentat în (a) sînt închise într-o in­cintă cu atmosferă uscată. Releul din (b) este astfel conceput încît circuitul de cu­rent este întrerupt .atunci cînd bobina electromagnetului es­te alimentată. In ca­zul releului prezentat în (c), la alimentarea electro­magnetului unul din circuite este întrerupt, în timp ce altul este închis. Acest releu realizează comutarea de pe un circuit pe altul.

Releele sînt utilizate pe scară largă în sistemele de control automat şi în circuitele telefonice; ele pot fi rea­lizate cu o mare varietate de contacte astfel încît în ace­laşi timp pot fi întrerupte sau închise foarte multe cir­cuite. Releele pot constitui elemente de siguranţă atunci cînd sînt proiectate astfel încît la depăşirea unui anumit curent prin circuit, armătura să fie atrasă.

Cum funcţionează o sonerie?

Fig. 13 arată circuitul unei sonerii electrice; funcţio­narea ei se bazează pe proprietăţile electromagnetului. [Prin întreruptor se închide un circuit format din baterie {sau altă sursă electrică) bobinele electromagnetului, arcul de contact şi şurubul ajustabil de contact.

Curentul, care străbate electromagnetul, produce un (cîmp magnetic, care va atrage armătura, acestuia; ca ur-Kmare ciocănelul loveşte clopotul, făcîndu-1 să sune. De asemeni, mişcarea armăturii desface contactul electric (intre arcul de contact şi şurub. Ca urmare cîmpul mag­netic dispare şi armătura revine în poziţia iniţială. Aceasta ifâce ca circuitul să se închidă din nou şi fenomenul se repetă atît timp cît întrerupătorul este închis.

Ce este un electromagnet?

Cînd un conductor este parcurs de un curent, în ju­rul acestuia este produs un cîmp magnetic. Dacă conduc­torul este înfăşurat sub forma unei bobine atunci cîmpul magnetic produs este similar cu cel dat de o bară mag­netică cu doi poli, nord şi sud. Mărimea cîmpului mag­netic poate creşte dacă în interiorul bobinei se introduce o bară din fier, ce va constitui miezul ei.

Se formează în acest fel un electromagnet, care pro­duce cîmp magnetic atîta timp cît spirele sale sînt stră­bătute de curent. Dacă sensul curentului se schimbă atunci se va schimba şi polaritatea electromagnetului.

Ce este coulombul?

Coulombul este unitatea practică de măsură a sarcinii electrice. Este denumit după savantul francez Charles de Coulomb, care a făcut principale descoperiri în electrici­tate şi magnetism. Coulombul (simbol C) este probabil cea mai importantă unitate electrică, ea fiind legată de sar­cina electronului prin relaţia:

e = 1,602 • 1O-¹⁹ C.

O sarcină de 1 coulomb este transportată de un curent de 1 amper, într-o secundă.

Cînd o sarcină de un coulomb este deplasată pe o di­ferenţă de potenţial de un volt, este efectuat un lucru .mecanic de 1 joule .

Care sînt formulele pentru conexiunile condensatoarelor?

Pentru condensatoare legate în serie: 

                                      1/C=1/C1+1/C2+1/C3

Pentru condensatoare legate în paralel: 

                                      C=C1+C2+C3

Care este rezistenţa totală a rezistoarelor conectate în paralel?

Este clar că în circuitul prezentat în fig. 12 efectul rezistiv al celor trei rezistoare combinate va fi mai mic decît al fiecăreia din ele, întrucît adăugarea unui rezistor produce o nouă cale pentru curent. Rezistenţa totală este dată de relaţia:        1/R=1/R1+1/R2+1/R3,   în general, inversul rezistenţei totale este suma in­verselor rezistenţelor individuale legate în paralel (sau. cu alte cuvinte, conductanţa totală este suma conductan-ţelor individuale).

Care este rezistenţa totală a rezistoarelor conectate în serie?

Rezistenţa totală R a rezistoarelor din fig. 11, ale că­ror rezistenţe individuale sînt R_l R₂ şi R3  este de dată de relaţia 

R = R₁ + R₂ + R_S.

In general, rezistenţa totală a mai multor rezistoare co­nectate în serie este suma rezistenţelor lor individuale.

Ce este un circuit serie?

Este un circuit ca în fig. 10, b, unde acelaşi curent străbate ambele lămpi, tensiunea pe fiecare din ele fiind jumătate din tensiunea electromotoare a bateriei. Un dez­avantaj al acestei conexiuni este faptul că la defectarea unei lămpi circuitul se întrerupe.

Ce este un circuit paralel ?

Adăugarea unei a doua lămpi în circuitul din fig. 5 poate fi făcută în două feluri. In fig. 10, a adăugarea lămpii a produs o nouă cale a curentului. Aceasta este conexiunea paralel. In acest caz, tensiunea pe fiecare bec este egală cu forţa electromotoare a bateriei. Curentul total este dublu, fiecare bec consumînd jumătate din el.

\