Electrotehnică

Electrotehnica este cunoscută ca ramură a științelor tehnice, având ca obiect de studiu prezentarea principalelor aspecte, teoretice și aplicative ale fenomenelor electromagnetice din punctul de vedere al aplicațiilor lor tehnice. Rolul primordial pe care îl au aceste fenomene în tehnica contemporană face din electrotehnică una dintre ramurile principale ale științelor.

În linii mari, problemele electrotehnicii se împart în:

- probleme de electroenergetică (curenți tari), care se referă la conversia electromecanică a energiei electromagnetice, adică la producerea, transmiterea, distribuirea și utilizarea energiei electromagnetice, numită incomplet, în limbaj uzual, energie electrică;

- probleme de electrocomunicații (curenți slabi), care se referă la producerea, transmiterea, reproducerea și înregistrarea semnalelor electromagnetice purtătoare de informații.

Această distincție nu este netă. Cele două tipuri de probleme intervin, cel mai des, împreună în aplicațiile tehnice.

De exemplu: în oricare centrală electrică, pe lângă instalațiile necesare producerii energiei electromagnetice, există și instalații de măsură, control și comandă a funcționării întregului sistem.

Dintre diferitele forme de energie, energia electromagnetică (denumită în mod uzual incomplet energie electrică) este preferată datorită proprietăților sale remarcabile:

- este nepoluantă;

- se poate transforma ușor în alte forme de energie și reciproc;

- se poate transmite ușor și, practic, instantaneu la distanțe mari;

- se distribuie ușor cu ajutorul circuitelor electrice etc.

Un neajuns al său este faptul că se „înmagazinează”:

- mai greu;

- într-un volum restrâns;

- numai pentru un timp relativ scurt.

Din aceste cauze nu se pot constitui rezerve de energie sub această formă.

Avantajele prezentate de către energia electromagnetică au impus-o ca principală formă de transmisie a energiei de la sursele de energie primară către consumatori.

Energia primară (a combustibililor, hidraulică, nucleară etc.) este transformată în energie electromagnetică în centrale electrice și transportată la mari distanțe, prin intermediul rețelelor electrice, până la locul de utilizare, unde este din nou transformată în forme de energie direct utilizabilă (lucru mecanic, căldură, lumină etc.)

Studiul fenomenelor electrice și magnetice ca manifestări ale formei de materie numite câmp electromagnetic este mai dificil decât studiul celorlalte fenomene fizice, deoarece omul nu este înzestrat cu simțuri speciale care să-i permită să perceapă direct aceste fenomene. Percepția se face indirect, prin intermediul unor efecte secundare de natură mecanică, chimică, optică sau termică.

Trebuie să precizăm că prin câmp electromagnetic se înțelege tot o formă a materiei, diferită față de corpuri, care poate exista atât în corpuri, cât și în afara lor, constituind suportul fizic ce permite transmiterea interacțiunilor electromagnetice din aproape în aproape, în timp și în spațiu.

Câmpul electromagnetic posedă unele atribute ale corpurilor și anume: energie, impuls etc., dar nu-i este caracteristică mișcarea mecanică.

De aceea, studiul fenomenelor electromagnetice se face indirect, pe baza forțelor sau a interacțiunilor ponderomotoare, a momentelor mecanice, a efectelor optice sau, eventual, a reacțiilor chimice la care sunt supuse corpurile în regiunile din spațiu unde există câmp electromagnetic.

Teoria acțiunii prin contiguitate (din aproape în aproape) consideră că fiecărui corp aflat în stare electromagnetică îi este asociat un câmp electromagnetic purtător al acțiunilor electrice și magnetice dintre corpuri; propagarea acestora se realizează din aproape în aproape (prin contiguitate), într-un timp finit, diferit de zero, cu atât mai mare, cu cât distanța dintre corpuri crește.

Această teorie inițiată de Faraday, fundamentată de Maxwell și completată de Hertz este cunoscută sub denumirea de teoria macroscopică clasică a fenomenelor electrice și magnetice, sau teoria macroscopică a câmpului electromagnetic.

Teoria macroscopică Maxwell-Hertz, acceptată unanim ca fiind cea mai potrivită teorie pentru modelarea fenomenelor electromagnetice din tehnică, motiv pentru care este de multe ori numită electrotehnică.

În cadrul teoriei macroscopice clasice, corpurile sunt aproximate prin medii continue, vidul fiind considerat o stare de extremă rarefiere a substanței, așa cum ar fi el realizabil tehnic.

Regimul static al câmpului electromagnetic este acela în care mărimile caracteristice electromagnetice se consideră invariabile în timp, corpurile se consideră imobile și nu au loc transformări ale energiei dintr-o formă în alta. În acest regim, cele două părți ale câmpului electromagnetic, câmpul electric și câmpul magnetic, se studiază separat;

Regimul staționar al câmpului electromagnetic este acela în care mărimile electromagnetice se consideră invariabile în timp, corpurile însă pot fi mobile și pot avea loc transformări energetice;

Regimul cvasistaționar al câmpului electromagnetic este acela în care mărimile electromagnetice variază în timp, dar variația este suficient de lentă, astfel încât să fie neglijabile fenomenele de propagare a câmpului electromagnetic, prin intermediul undelor electromagnetice (radiația); în aplicațiile tehnice uzuale (cu excepția unor aspecte legate de telecomunicații), acest nivel de aproximare este suficient;

Regimul variabil al câmpului electromagnetic este acela în care se pot lua în considerare cele mai generale condiții de variație a mărimilor.