Noţiuni introductive
Fenomenele electrice şi magnetice de producere a câmpurilor electrice şi magnetice, de
interacţiune între acestea şi corpuri nu pot fi identificate şi studiate direct prin simţurile umane ci numai
indirect prin efectele lor secundare de natură mecanică, termică, chimică, optică etc. Această situaţie
îngreunează cunoaşterea acestor fenomene şi impune o deosebită rigoare în abordarea sistematică a
studiului calitativ şi cantitativ al acestora. Este necesară utilizarea unui aparat matematic mai evaluat
decât cel utilizat în studiul fenomenelor mecanice şi termice obişnuite şi se impune un efort deosebit de
modelare şi abstractizare a fenomenelor şi proceselor.
În prezenţa câmpului electric şi/sau magnetic corpurile în marea lor diversitate au stări, proprietăţi
şi interacţiuni ireductibile la cele mecanice sau termice. Pentru studiul cantitativ al fenomenelor electrice
şi magnetice sunt necesare mărimi fizice specifice ale câmpului electric şi câmpului magnetic respectiv
mărimi specifice electrice sau magnetice pentru descrierea stărilor corpurilor aflate în interacţiune cu
acele câmpuri.
Interacţiunile electrice şi magnetice între corpuri se fac indirect, la distanţă, prin intermediul
câmpului electromagnetic dar, în acelaşi timp, din aproape în aproape în orice punct al lor. Pentru
înţelegerea fenomenelor electrice şi magnetice este necesară înţelegerea conceptului de câmp
electromagnetic ca sistem fizic, dar şi a conceptului matematic de câmp.
Marea diversitate a fenomenelor electrice şi magnetice, cele mai multe cu aplicaţii care stau la
baza civilizaţiei umane actuale, cu modelele lor fizice şi matematice nu pot forma o sumă întâmplătoare
de cunoştinţe, ci o structură organizată pe baze raţionale şi în baza unei logici matematice de adevăruri
descoperite direct prin experiment sau determinate pe cale abstractă.
Această structură de adevăruri este formată din legi şi teoreme ale electromagnetismului, părţi ale
unor teorii fizice bine închegate şi structurate aflate în evoluţie istorică dar şi din punctul de vedere al
nivelului de verificare de către practică şi al profunzimii de înţelegere a fenomenelor.
Fenomenele electromagnetice au loc concomitent cu fenomene mecanice, termice, chimice sau de
altă natură, în sisteme de corpuri care sunt sediul unor procese ce au loc în spaţiu şi timp în moduri de
desfăşurare numite regimuri de funcţionare.
Înainte de a se trece la studiul fenomenelor electromagnetice se impune revederea noţiunilor
fundamentale: mărime fizică, câmp scalar şi vectorial şi operatori matematici asociaţi, legi, teoreme şi
teorii fizice, sisteme şi regimuri de funcţionare ale acestora.
2 Electrotehnică 82B
Mărimi fizice
Mărimile fizice sunt entităţi matematice măsurabile în raport cu o unitate de măsură care descriu
anumite proprietăţi ale unui sistem în cadrul unei teorii fizice. Toate mărimile au o denumire. Unităţile lor
de măsură fie au o denumire fie se exprimă ca relaţie între unităţile de măsură ale altor mărimi fizice.
Dată fiind multitudinea de mărimi fizice utilizate în studiul fenomenelor se impune o clasificare a
lor după mai multe criterii.
a) După modul de introducere în teoria fizică respectivă, mărimile fizice se pot clasifica în:
- primitive - introduse direct prin experiment,
- derivate - introduse pe baza celor primitive prin intermediul unei relaţii de definiţie.
b) După tipul de mărime matematică mărimile fizice se clasifică în:
- scalare,
- vectoriale,
- tensoriale.
Mărimile fizice scalare pot fi mărimi orientate (intensitatea curentului electric, tensiunea electrică
etc.) sau neorientate (sarcina electrică, potenţialul electric etc.). Ambele tipuri de mărimi sunt mărimi
algebrice deci pot fi pozitive sau negative.
Mărimile scalare orientate care sunt necunoscute (deci au valoarea şi sensul necunoscute) se
determină din sisteme de ecuaţii scrise în raport cu sensuri arbitrare numite sensuri de referinţă faţă de
care acestea rezultă numeric pozitive sau negative. Rezultă că sensul mărimi fizice orientate este acel
sens de referinţă pentru care mărimea rezultă numeric pozitivă. Sensul de referinţă se marchează prin
săgeată.
c) După modul spaţial de caracterizare a proprietăţilor mărimile fizice pot fi:
= locale - ce caracterizează proprietăţile fizice într-un punct,
= globale - ce caracterizează proprietăţile fizice pe o curbă, pe o suprafaţă sau pe un volum.
Mărimile locale derivate au relaţia de definiţie exprimată sub forma unei derivate din care cauză
se mai numesc şi mărimi diferenţiale. Mărimile globale derivate au relaţia de definiţie exprimată sub
forma unei integrale din care cauză se mai numesc şi mărimi integrale.
d) După modul de caracterizare a proprietăţilor sistemelor în evoluţie, mărimile fizice pot fi:
• de stare - ce caracterizează starea unui sistem fizic,
• de proces - ce caracterizează evoluţia unui sistem fizic.
O categorie specială de mărimi fizice sunt parametrii de material. Impropriu numite constante de
material sunt departe de a fi constante, depinzând de diferite mărimi fizice (presiune, temperatură etc.)
după legi foarte
diferite de la un material la altul. Aceste mărimi pot fi adimensionale dar de cele mai multe ori sunt
mărimi cu unităţi de măsură. Unele dintre acestea au şi o variantă adimensională relativă la un mediu de
referinţă.
Documentul este oferit gratuit,
trebuie doar să te autentifici in contul tău.