Legile generale si de material. Regimuri electromagnetice. Medii electromagnetice

Legile generale si de material. Regimuri electromagnetice. Medii electromagnetice

O lege este o relatie analitica intre marimi fizice care descrie, sub forma cea mai generala, cunostintele despre fenomenele unui domeniu al naturii, la un moment dat. Legile sunt fundamentate pe experienta, constituind rezultatul generalizarii unui numar mare de incercari. S-ar putea spune ca legile unui domeniu al stiintei constituie - facand o paralela cu Matematica - axiomele acestuia.

Legile se pot clasifica in:

- legi generale - care nu contin in expresiile lor marimi de material/mediu, deci sunt aplicabile in orice mediu;

- legi de material - care contin in expresiile lor si marimi de material / mediu si la aplicarea lor trebuie sa se tina seama de parametri constitutivi  () ai acestuia. Teorema este un enunt adevarat, care se poate deduce, prin demonstratie, din alte adevaruri, presupuse cunoscute, cum ar fi legile. Regimurile electromagnetice sunt caracterizate prin unele sau altele din legile utilizate.

Regimuri electromagnetice

Prin regim electromagnetic de functionare se defineste contextul in care variaza in timp marimile electrice si/sau magnetice. In Electrotehnica se intalnesc urmatoarele regimuri de functionare:

Regimul static. Este regimul in care marimile electrice sunt invariabile in timp , nu au loc transformari energetice, conductoarele nu sunt parcurse de curent electric de conductie si sunt imobile .

Exemple: regimul electrostatic, regimul magnetostatic.

Regimul stationar. In acest regim marimile de stare sunt invariabile in timp , au loc schimburi de energie cu mediul inconjurator, conductoarele sunt parcurse de curenti de conductie , fiind imobile sau mobile.

Exemple: regimul electrocinetic stationar (regimul circuitelor de curent continuu).

Regimul cvasistationar. Marimile de stare variaza suficient de lent in timp, astfel incat curentii de deplasare sunt neglijabili fata de cei de conductie, peste tot, cu exceptia dielectricului condensatoarelor electrice; conductoarele sunt imobile sau mobile. Este, in esenta, tot un regim stationar.

Exemple: regimul de curent alternativ sinusoidal (monofazat sau trifazat).

Regimul variabil. In acest regim, marimile de stare variaza rapid in timp, au loc transformari energetice, conductoarele sunt parcurse de curenti de conductie, curentii de deplasare si cei de pierderi in dielectric nu mai pot fi neglijati, conductoarele putand fi imobile sau mobile.

Exemplu: regimul tranzitoriu.

Din punct de vedere al modificarii in timp a formei marimilor de stare, se deosebesc:

- regimuri permanente (exemplu: regimul electrocinetic stationar, regimul permanent sinusoidal);

- regimuri variabile (exemplu: regimul tranzitoriu al circuitelor de curent continuu sau de curent alternativ).

• Medii electromagnetice

Un mediu electromagnetic consta in totalitatea caracteristicilor fizico - chimice ale spatiului in care au loc fenomenele studiate. Parametrii constitutivi ai unui mediu electromagnetic, respectiv parametrii ce caracterizeaza complet din punct de vedere electric si/sau magnetic un material sau un mediu, sunt respectiv - permitivitatea electrica, permeabilitatea magnetica si conductivitatea / rezistivitatea electrica.

Mediile electromagnetice se pot clasifica, dupa directia de susceptibilitate la actiunea campului electromagnetic, in:

a. medii izotrope - care au aceleasi proprietati in toate directiile. Astfel, un mediu dielectric, conductor sau magnetic este izotrop daca sub actiunea unui camp (electric sau magnetic) se polarizeaza temporar in directia campului, oricare ar fi acesta directie;

b. medii anizotrope - care au proprietati diferite pe diferite directii. Astfel, polarizatia temporara si magnetizatia temporara depind de directia si sensul campului exterior, in sensul ca nu se produc decat pentru anumite directii (exemple: solide amorfe - pentru pct. a si solide cristaline - pentru b).

Dupa tipul polarizarii sau magnetizarii se deosebesc:

a.  medii liniare - la care polarizatia temporara sau magnetizatia temporara sunt proportionale cu , respectiv . Altfel spus, si respectiv nu depind de , respectiv de , fiind constante;

b.  medii neliniare - la care nu se mai regaseste aceasta proportionalitate. Intre materialele neliniare pot fi exemplificate cele feroelectrice sau feromagnetice, caracterizate prin fenomenul de histerezis.

Dupa uniformitatea structurii fizico-chimice se deosebesc:

a. medii omogene: conductoare, elemente de circuit, materiale izolatoare, vid-ul, spatiul liber;

b) medii neomogene : surse electrice autonome (se spune ca aceste surse - de exemplu acumulatoarele electrice - introduc neomogenitati in circuit).

In continuare, vor fi prezentate legile generale si cele de material ale Electromagnetismului.