În articolul de faţă vrem să explicăm, la nivel conceptual, cum funcţionează un circuit electric. Aşadar... cum putem pune la lucru curentul electric? Singura metodă să controlăm sarcina electrică de care am vorbit până acum a fost să încărcăm electric diferite substanțe (de exemplu, prin frecarea unei blăni de o bucată de cauciuc). În imaginea de mai jos (poziția 1) puteți vedea utilizarea acestei tehnici pentru a aprinde un bec. Dar această metodă este nesatisfăcătoare. Adevărat, curentul se va deplasa prin bec, căci electronii se pot mișca prin fire de metal, iar electronii în exces de pe bucata de cauciuc se vor deplasa prin fire grație atracției blănii încărcate pozitiv și respingerii de alți electroni. Problema este că după o fracțiune de secundă blana și cauciucul vor rămâne fără sarcini, deci nu va mai fi niciun curent electric, iar becul se va stinge.
În poziția 2 din imagine este prezentat un circuit care funcționează. Bateria împinge sarcini prin circuit, în ceea ce se numește un circuit închis. Astăzi termenul "circuit" este unul care are sens în urechile multora în contextul discuţiei despre electricitate, dar sensul original este acela de a face un tur.
1. Electricitatea statică se epuizează foarte repede.
2. Un circuit funcțional
3. Un circuit deschis
4. Cum funcţionează ampermetrul
5. Măsurarea curentului cu ampermetrului
Observați că exemplul din poziția 3 din imagine nu funcționează. Firul va începe rapid să acumuleze sarcini, pentru că nu e nicio modalitate să scape de sarcinile ce se deplasează prin el. Respingerea sarcinilor va face din ce în ce mai dificilă pomparea de sarcini, iar foarte repede forțele electrice exercitate de baterie vor fi complet anulate. Întreg procesul va fi atât de rapid, că filamentul nici nu va avea timp să se încălzească și să lumineze. Acesta este cunoscut drept un "circuit deschis". Exact același lucru s-ar întâmpla dacă circuitul închis din poziția 2 ar fi tăiat cu o foarfecă; în fapt, așa funcționează un întrerupător: prin crearea/anularea unei discontinuități în circuit.
Definiția curentului electric are calitatea că ne permite să-l măsurăm. În practică se măsoară curentul, nu sarcina. Instrumentul folosit pentru măsura curentul se numește ampermetru. Un ampermetru simplificat, poziția 4 din imagine, constă într-un magnet cu o înfășurare de cablu (o bobină cu înfășurare) a cărui forță acționează un ac care opune o rezistență printr-un arc. Cu cât este mai puternic curentul, cu atât mai mare forța. Deși construcția ampermetrelor poate diferi, folosirea lor este mereu la fel: se interpun în cadrul circuitului (ampermetrul se montează în serie cu elementul de circuit), așa cum este arătat în poziția 5 din imagine.
Contează unde plasăm ampermetrul în circuit? Am putea, de exemplu, să-l plasăm în partea stângă a circului și nu în dreapta? Legea conservării sarcinii ne spune că nu este nicio diferență. Sarcina nu este distrusă sau consumată de bec, așa că vom avea aceeași măsurătoare pe ambele părți. Ce ce se "consumă" este energia stocată într-o baterie, care este convertită în căldură și energie luminoasă.
— ••• —
Acest articol este parte din cartea "Fizica conceptuală" de Benjamin Crowell
CUPRINS
5.3 Circuitul electric
