Lelectricitat és el moviment de càrregues elèctriques que circulen per un conductor. Aquest moviment es fa dacord amb unes determinades propietats físiques. Aquestes propietats estan recollides en una sèrie de lleis i teoremes que els científics han anat desenvolupant al llarg de la història.
Les lleis i els teoremes relacionats amb l'energia elèctrica més importants són:
Llei de Coulomb
La llei de Coulomb estableix que la força elèctrica de dos objectes carregats és inversament proporcional al quadrat de la distància entre ells. La llei de Coulomb també diu que aquesta força és directament proporcional al producte de les càrregues.
Aquesta llei va ser introduïda per primera vegada en 1785 pel físic Charles-Augustin de Coulomb .
Ley de Ampere
La llei d'Ampère la va desenvolupar el francès André-Marie Ampère el 1831. La llei d'Ampère relaciona un camp magnètic estàtic amb la causa que el provoca. Més tard, James Clerk Maxwell la va corregir i va passar a formar part de les equacions de Maxwell.
La llei d'Ampère indica que la circulació de la intensitat del camp magnètic en un contorn tancat és proporcional al corrent elèctric que recorre en aquest contorn.
Llei d'Ohm
La llei d'Ohm estableix que la intensitat de corrent elèctric que flueix d'un conductor que connecta dos punts és directament proporcional a la tensió entre els dos punts i inversament proporcional a la resistència elèctrica del conductor.
La llei d'Ohm aconsegueix descriure amb gran precisió el comportament de gairebé tots els materials conductors d'electricitat. Tot i això, hi ha alguns materials conductors que no segueixen aquesta llei. Aquests es denominen materials conductors no òhmics.
La llei deu el seu nom al físic alemany George Ohm. El 1827, George Ohm va descriure els corrents i voltatges que es produïen en circuits elèctrics simples. En honor seu s'expressa la resistència a Ohmis (ω).
Llei de Faraday
La llei d'inducció electromagnètica de Faraday és una llei bàsica de l'electromagnetisme, amb:
- un transformador
- un element d'inductància
- una pluralitat de funcionament del generador de prop.
La llei estableix que: " La magnitud de la força electromotriu induïda a qualsevol circuit tancat és igual a la taxa de canvi del flux magnètic a través del circuit."
Aquesta llei va ser descoberta per Michael Faraday el 1831. Joseph Henry va descobrir aquesta llei abans que Faraday en un estudi independent el 1830, però no va publicar aquest descobriment. Per tant, aquesta llei es diu llei de Faraday.
Tradicionalment, hi ha dues maneres de canviar el flux magnètic a través del circuit. Pel que fa a la força electromotriu induïda, el que canvia és el seu propi camp elèctric, com canviar el corrent que genera el camp (com un transformador). Quant a la força motriu electromotriu, el que canvia és el moviment de la totalitat o part del circuit al camp magnètic, com en un generador de la mateixa polaritat.
Lleis elèctriques de Kirchhoff
Aquestes lleis es componen de dos principis fonamentals que expliquem a continuació:
Llei del corrent de Kirchhoff (llei de nodes)
La llei del corrent de Kirchhoff, també coneguda com a llei de nodes , es basa en la conservació de la càrrega elèctrica. Quan considerem un node en un circuit elèctric, aquest és un punt on es connecten diverses conductors.
Segons aquesta llei, la suma dels corrents que entren a un node ha de ser igual a la suma dels corrents que surten del node. En altres paraules, no hi pot haver acumulació de càrrega al node; la càrrega que hi entra ha de sortir.
Aquesta regla elèctrica s'expressa matemàticament de la manera següent:
I entrada = I sortida
Això vol dir que, si tens diversos corrents fluint cap a un node, i d'altres fluint fora d'ell, la suma total dels corrents que entren menys la suma total dels que surten és igual a zero.
Si sumes tots els corrents que entren i els que surten, el total ha de ser zero.
Llei de tensió de Kirchhoff (llei de malles)
La llei de tensió de Kirchhoff, o llei de malles , es basa en la conservació de l'energia en un circuit.
Aquesta llei elèctrica estableix que, si traces un camí tancat (o malla) en un circuit, la suma de totes les caigudes de tensió al llarg d'aquest camí ha de ser igual a la suma de les tensions (fonts d'energia). recorregut.
Específicament, la llei diu que:
- Quan passes a través d'un component que consumeix energia (com una resistència), la caiguda de tensió es compta com a negativa.
- Quan passes a través d'una font de tensió (com una bateria), la tensió s'explica com a positiva.
Així que, si sumem totes les tensions en un recorregut tancat, obtindrem zero:
V fonts = V caigudes
Aquest principi implica que l'energia total que es proporciona al circuit és igual a l'energia que es consumeix.
És com si estiguessis viatjant al llarg d'una ruta: si comences i acabes al mateix lloc (com en una malla), el total d'altituds (tensions) que puges ha de ser igual al total que baixes.
Llei de Gauss
La Llei de Gauss és un principi en electromagnetisme que descriu com es relaciona el flux elèctric que travessa una superfície tancada amb la quantitat de càrrega elèctrica que hi ha dins aquesta superfície.
En termes simples, aquesta llei estableix que si imagines una esfera o qualsevol forma tancada al voltant d'una càrrega elèctrica, el total del flux elèctric que surt d'aquesta superfície és directament proporcional a la càrrega que hi està tancada.
La idea darrere aquesta llei elèctrica és que el flux elèctric representa quantes línies de camp elèctric passen a través de la superfície. Si hi ha més càrrega dins la superfície, hi haurà més línies de camp sortint-ne. Aquest principi s'aplica independentment de la forma de superfície, sempre que es mantingui tancada.