Legea lui Joule — formulă fizică BAC (Electricitate) — PBFizica

Marimi de baza

Intensitatea curentului electric

I = \frac{\Delta q}{\Delta t} \qquad [I]_{SI} = \text{A}

$q = N \cdot e$ , $e = 1{,}6 \times 10^{-19} \; \text{C}$

Sarcina electrica

q = I \cdot \Delta t \qquad [q]_{SI} = \text{C (Coulomb)}

Tensiunea electrica

U = \frac{L}{q} \qquad [U]_{SI} = \text{V}

Tensiunea electromotoare

E = U + u

$U$ = tensiunea pe circuitul exterior, $u = I \cdot r$ = tensiunea pe rezistenta interna

Rezistenta electrica

R = \frac{U}{I} \qquad [R]_{SI} = \Omega

Rezistenta si rezistivitatea

R = \rho \cdot \frac{l}{S} \qquad [\rho]_{SI} = \Omega \cdot \text{m}

Variatia cu temperatura

\rho = \rho_0(1 + \alpha \cdot t) \qquad R = R_0(1 + \alpha \cdot t)

Pentru o portiune de circuit

U = I \cdot R

Legea lui Ohm — circuit intreg

E = I(R + r) \qquad I = \frac{E}{R + r}

$I_{\text{gol}} = 0 \; (R \to \infty)$ , $I_{\text{sc}} = E/r \; (R = 0)$

Legea I (noduri)

\sum I_k = 0

Curenti care intra = curenti care ies

Legea II (ochiuri)

\sum E_i = \sum R_j \cdot I_k

Serie

R_s = R_1 + R_2 + \dots + R_n

Paralel

\frac{1}{R_p} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} + \dots + \frac{1}{R_n}

Doua rezistoare: $R_p = \dfrac{R_1 \cdot R_2}{R_1 + R_2}$

n rezistoare identice

R_s = n \cdot R \qquad R_p = \frac{R}{n}

Serie

E_s = E_1 + E_2 \qquad r_s = r_1 + r_2

Paralel

E_p = \frac{\dfrac{E_1}{r_1} + \dfrac{E_2}{r_2}}{\dfrac{1}{r_1} + \dfrac{1}{r_2}} \qquad \frac{1}{r_p} = \frac{1}{r_1} + \frac{1}{r_2}

n generatoare identice — serie

E_s = n \cdot E \qquad r_s = n \cdot r

n generatoare identice — paralel

E_p = E \qquad r_p = \frac{r}{n}

Energia electrica

W = U \cdot I \cdot \Delta t \qquad [W]_{SI} = \text{J}

$W = R I^2 \Delta t = \frac{U^2}{R} \Delta t$ . $1 \; \text{kWh} = 3{,}6 \times 10^6 \; \text{J}$ .

Legea lui Joule

Q = R \cdot I^2 \cdot \Delta t

Puterea electrica

P = U \cdot I = R \cdot I^2 = \frac{U^2}{R} \qquad [P]_{SI} = \text{W}

Randamentul circuitului simplu

\eta = \frac{R}{R + r}

Puterea maxima pe rezistenta exterioara

P_{\max} = \frac{E^2}{4r}

Cand $R = r \Rightarrow \eta = 50\%$

Transferul egal de putere

P_1 = P_2 \Rightarrow r = \sqrt{R_1 \cdot R_2}

Ampermetrul

I = \frac{\Delta q}{\Delta t}

Se monteaza in serie. Rezistenta interna $R_A \to 0$ (ideal: $R_A = 0$ ).

Suntul ampermetrului

R_s = \frac{R_A}{n - 1} \qquad n = \frac{I}{I_0}

$n$ = extinderea domeniului. Se monteaza in paralel cu ampermetrul.

Voltmetrul

U = \frac{L}{q}

Se monteaza in paralel. Rezistenta interna $R_V \to \infty$ (ideal: $R_V = \infty$ ).

Rezistenta aditionala a voltmetrului

R_{ad} = R_V \cdot (n - 1) \qquad n = \frac{U}{U_0}

$n$ = extinderea domeniului. Se monteaza in serie cu voltmetrul.

Formula Legea lui Joule apare în subiectele de electricitate din variantele oficiale de Bacalaureat la Fizică. Exersează rezolvarea interactivă: