Obiectul cursului si scurt istoric al cunoasterii fenomenelor electrice si magnetice

Obiectul cursului si scurt istoric al cunoasterii fenomenelor electrice si magnetice.

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 insusirilor cunostintelor din domeniul electrotehnicii trebuie aratat ca forma de energie cea mai des utilizata in diferite domenii (inclusiv la bordul navelor maritime) este energia electromagnetica, numita incomplet energia electrica.

Energia electrica prezinta o serie de avantaje in comparatie cu alte forme de energie si anume :

se produce usor si cu randament ridicat ;

se transfera usor si practic instantaneu la mari distante ;

se transforma cu un randament ridicat in orice alta forma de energie;

este o energie nepoluanta ;

poate fi divizata si utilizata in parti oricat de mici, dupa necesitati.

Dezavantajul pe care il prezinta energia electrica in comparatie cu alte forme ale energiei consta in faptul ca nu poate fi inmagazinata. Energia electrica trebuie produsa in momentul cand este ceruta de consumatori.

Cunostintele despre fenomenele electrice si magnetice s-au dezvoltat mult mai tarziu decat acelea despre fenomenele mecanice, termice sau optice, deoarece omul nu este inzestrat cu simturi care sa sesizeze manifestarile campului electromagnetic in mod direct.

In prezent se stie ca intre fenomenele electrice si cele magnetice exista o stransa legatura si aceasta teza sta la baza intregii stiinte contemporane asupra fenomenelor electromagnetice. Gandirea stiintifica a ajuns insa la aceasta convingere numai in urma unei acumulari indelungate de fapte experimentale. Multe sute de ani fenomenele electrice si fenomenele magnetice au fost considerate fenomene total independente.

Desi electricitatea si magnetismul erau cunoscute inca din antichitate, prima lucrare care trateaza fenomenele electrice si magnetice este publicata abia in anul 1600 (,,Despre magneti"). Autorul lucrarii, fizicianul W. Gilbert, desi trateaza si fenomenele electrice si fenomenele magnetice, nu intrevede nici o legatura intre acestea.

In 1753 M.V. Lomonosov comunica observatiile si concluziile sale teoretice despre electricitatea atmosferica. Cercetari in aceeasi directie si cam in aceeasi perioada efectueaza si B. Franklin, care a inventat paratrasnetul.

In 1785, Ch. Coulomb, stabileste experimental prima relatie cantitativa ce caracterizeaza interactiunile mecanice ale particulelor incarcate electric si prin analogie ale maselor magnetice.

Coulomb a observat inca de atunci diferenta esentiala dintre masele magnetice si sarcinile electrice. Electricitatea pozitiva poate fi separata de cea negativa, insa separarea masei magnetice pozitive de cea negativa nu se poate realiza.

In anul 1790 L. Galvani descopera fenomenele galvanice, care i-au permis fizicianului A. Volta construirea in anul 1800 a primei pile electrice. Din acest moment incep cercetari stiintifice asupra curentului electric de conductie (curent continuu) obtinut de la pila electrica a lui Volta.

In anul 1819 C.H. Oersted, prin experientele sale, arata interactiunea mecanica dintre un conductor parcurs de curent si un ac magnetic.

Aceasta descoperire stabileste pentru prima data o legatura intre cele doua clase de fenomene considerate pana atunci fara legatura intre ele: fenomenele electrice si cele magnetice.

A.Amper, in anul 1820, studiind fortele electrodinamice arata identitatea dintre un electromagnet si un magnet permanent.

El a emis ipoteza ca si in cazul magnetilor permanenti exista curenti ,,moleculari" care sunt cauza efectiva a actiunilor mecanice exterioare ale magnetului. Aceasta ipoteza a fost confirmata ulterior de catre fizica atomica, care a identificat aceeasi curenti ,,moleculari" drept curenti electrici datorita deplasarii electronilor pe orbite in jurul nucleului. In plus exista si un magnetism al fiecarei particule elementare in parte (magnetismul de spin) care joaca un rol important in compararea materialelor feromagnetice.

G.S. Ohm (1826) stabileste legea sa in circuite de curent continuu neramificat, iar G.R. Kirchhoff (1847) formuleaza regulile de rezolvare a circuitelor ramificate.

M. Faraday (1831) face o mare descoperire cunoscuta sub denumirea de legea inductiei electromagnetice.

In anul 1833, E.H. Lenz stabileste sensul curentului indus.

Descoperirea legii inductiei electromagnetice a condus la obtinerea curentului electric alternativ. In anul 1834, Faraday formuleaza si legile electrolizei.

In afara de aceste descoperiri, Faraday introduce pentru prima data notiunea de ,,camp" prin intermediul caruia se transmit actiunile mecanice in spatiu si timp.

Conceptia de ,,camp" a fost teza fundamentala care a permis explicarea corecta a fenomenelor electrice si magnetice, constituind un pas hotarator in dezvoltarea fizicii din a doua jumatate a secolului XIX-lea.

Meritul de a fi creat teoria campului apartine lui J.C.Maxwell care a exprimat intr-o forma matematica conceptia lui Faraday.

Maxwell a prevazut teoretic existenta undelor electromagnetice si a curentului electric de deplasare (1862), a elaborat teoria electromagnetica a luminii (1865) si a publicat in anul 1873 celebra lucrare ,,Tratat despre electricitate si magnetism", care pune bazele teoriei macroscopice clasice a electromagnetismului.

Verificarea experimentala a teoriei lui Maxwell a fost efectuata de H.Hertz (1888) care obtine si propaga undele electromagnetice.

In decursul timpului numerosi savanti de renume, inventatori si cercetatori au contribuit la progresul Electrotehnicii.

In tara noastra au contributii insemnate in domeniul electrotehnicii multi oameni de stiinta cum ar fi:

N. Vasilescu-Karpen, care a elaborat teoria electronica a lichidelor, punand in evidenta rolul electronilor in fenomenele electrodinamice. Lui ii apartine si propunerea folosirii curentilor purtatori de inalta frecventa in telefonia la mare distanta.

A.Budeanu, a avut o contributie importanta in studierea regimului deformant si a puterii reactive in circuite electrice, introducand notiunea de putere deformanta.

St. Procopiu a calculat cel dintai momentul magnetic al electronului (1912).

A descoperit efectul dublarii frecventei in fire de fier parcurse de curenti alternativi si aflate in camp magnetic (efectul Procopiu). A studiat magnetismul terestru in diferite zone ale tarii.

Pl. Andronescu a dezvoltat scoala de electrotehnica teoretica din Romania, avand contributii insemnate in problemele de campuri electromagnetice si in masuratori electrice.

R. Radulet are contributii importante in dezvoltarea teoriei campului electromagnetic in medii conductoare masive, definind parametri tranzitorii intr-o forma generala.

A intemeiat scoala romaneasca de cercetare electrotehnica bazata pe teoria campului. Are contributii deosebite in electrotermie, sudura electrica, frane de inductie, masini electrice speciale, etc.

I.Antoniu are contributii in domeniul regimurilor deformante, al retelelor trifazate introducand totodata calculul matriceal in electrotehnica.