Hvad er en elektrisk strøm i fysik definition. Hvad er elektrisk strøm? Elektricitets art

Hvis en isoleret leder placeres i et elektrisk felt \(\overhøjrepil(E)\), så vil kraften \(\overhøjrepil(F) = q\overhøjrepil(E)\) virke på de frie ladninger \(q\) Som følge heraf, dirigent, er der en kortvarig bevægelse af gratis afgifter. Denne proces vil ende, når det eget elektriske felt af de ladninger, der er opstået på overfladen af ​​lederen, fuldstændig kompenserer for det ydre felt. Det resulterende elektrostatiske felt inde i lederen vil være nul.

I ledere kan der dog under visse forhold forekomme en kontinuerlig ordnet bevægelse af frie elektriske ladningsbærere.

Den rettede bevægelse af ladede partikler kaldes elektrisk strøm.

Bevægelsesretningen af ​​positive frie ladninger tages som retningen af ​​den elektriske strøm. For eksistensen af ​​en elektrisk strøm i en leder er det nødvendigt at skabe et elektrisk felt i den.

Det kvantitative mål for elektrisk strøm er nuværende styrke\(I\) er en skalær fysisk størrelse svarende til forholdet mellem ladningen \(\Delta q\) overført gennem lederens tværsnit (fig. 1.8.1) over tidsintervallet \(\Delta t\) , til dette tidsinterval:

$$I = \frac(\Delta q)(\Delta t) $$

Hvis styrken af ​​strømmen og dens retning ikke ændrer sig med tiden, kaldes en sådan strøm permanent .

I det internationale system af enheder SI måles strøm i ampere (A). Strømenheden 1 A indstilles af den magnetiske vekselvirkning af to parallelle ledere med strøm.

En konstant elektrisk strøm kan kun genereres i lukket kredsløb , hvor gratis ladningsbærere cirkulerer langs lukkede stier. Det elektriske felt på forskellige punkter i et sådant kredsløb er konstant over tid. Følgelig har det elektriske felt i DC-kredsløbet karakter af et frosset elektrostatisk felt. Men når man flytter en elektrisk ladning i et elektrostatisk felt langs en lukket bane, er de elektriske kræfters arbejde nul. Derfor, for eksistensen af ​​jævnstrøm, er det nødvendigt at have en enhed i det elektriske kredsløb, der kan skabe og opretholde potentielle forskelle i sektioner af kredsløbet på grund af kræfternes arbejde ikke-elektrostatisk oprindelse. Sådanne enheder kaldes jævnstrømskilder . Kræfter af ikke-elektrostatisk oprindelse, der virker på gratis ladningsbærere fra strømkilder, kaldes udefrakommende kræfter .

Karakteren af ​​ydre kræfter kan være anderledes. I galvaniske celler eller batterier opstår de som følge af elektrokemiske processer, i DC-generatorer opstår eksterne kræfter, når ledere bevæger sig i et magnetfelt. Strømkilden i det elektriske kredsløb spiller samme rolle som pumpen, som er nødvendig for at pumpe væske i et lukket hydraulisk system. Under påvirkning af ydre kræfter bevæger elektriske ladninger sig inde i strømkilden mod kræfter af et elektrostatisk felt, på grund af hvilke en konstant elektrisk strøm kan opretholdes i et lukket kredsløb.

Når elektriske ladninger bevæger sig langs et DC-kredsløb, virker eksterne kræfter, der virker inde i strømkilder.

Den fysiske mængde, der er lig med forholdet mellem arbejdet \ (A_ (st) \) af eksterne kræfter, når ladningen \ (q \) bevæger sig fra den negative pol af strømkilden til den positive til værdien af ​​denne ladning kaldes kilde til elektromotorisk kraft (EMF):

$$EMF=\varepsilon=\frac(A_(st))(q). $$

EMF bestemmes således af det arbejde, der udføres af eksterne kræfter, når en enkelt positiv ladning flyttes. Den elektromotoriske kraft måles ligesom potentialforskellen i Volt (V).

Når en enkelt positiv ladning bevæger sig langs et lukket DC-kredsløb, er arbejdet af eksterne kræfter lig med summen af ​​EMF, der virker i dette kredsløb, og arbejdet i det elektrostatiske felt er nul.

DC-kredsløbet kan opdeles i separate sektioner. De sektioner, som ydre kræfter ikke virker på (dvs. sektioner, der ikke indeholder aktuelle kilder) kaldes homogen . Områder, der omfatter aktuelle kilder, kaldes heterogen .

Når en enheds positiv ladning bevæger sig langs en bestemt sektion af kredsløbet, virker både elektrostatiske (Coulomb) og eksterne kræfter. De elektrostatiske kræfters arbejde er lig med potentialforskellen \(\Delta \phi_(12) = \phi_(1) - \phi_(2)\) mellem de indledende (1) og sidste (2) punkter i det inhomogene snit . Ydre kræfters arbejde er per definition den elektromotoriske kraft \(\mathcal(E)\), der virker på dette afsnit. Så det samlede arbejde er

$$U_(12) = \phi_(1) - \phi_(2) + \mathcal(E)$$

værdien U 12 kaldes spænding på kædesektionen 1-2. I tilfælde af en homogen sektion er spændingen lig med potentialforskellen:

$$U_(12) = \phi_(1) - \phi_(2)$$

Den tyske fysiker G. Ohm konstaterede i 1826 eksperimentelt, at styrken af ​​strømmen \ (I \), der strømmer gennem en homogen metalleder (dvs. en leder, hvori ingen ydre kræfter virker) er proportional med spændingen \ (U \) ved lederens ender:

$$I = \frac(1)(R)U; \: U = IR$$

hvor \(R\) = konst.

værdien R hedder elektrisk modstand . En leder med elektrisk modstand kaldes modstand . Dette forhold udtrykker Ohms lov for homogen sektion af kæden: Strømmen i en leder er direkte proportional med den påførte spænding og omvendt proportional med lederens modstand.

I SI er enheden for elektrisk modstand af ledere Ohm (Ohm). En modstand på 1 ohm har en sektion af kredsløbet, hvor der ved en spænding på 1 V opstår en strøm på 1 A.

Dirigenter, der adlyder Ohms lov, kaldes lineær . Grafisk afhængighed af strømstyrken \ (I \) af spændingen \ (U \) (sådanne grafer kaldes volt-ampere karakteristika , forkortet VAC) er repræsenteret af en ret linje, der går gennem oprindelsen. Det skal bemærkes, at der er mange materialer og enheder, der ikke overholder Ohms lov, såsom en halvlederdiode eller en gasudladningslampe. Selv for metalledere ved strømme af tilstrækkelig stor styrke observeres en afvigelse fra Ohms lineære lov, da den elektriske modstand af metalledere stiger med stigende temperatur.

For en kredsløbssektion, der indeholder EMF, er Ohms lov skrevet i følgende form:

$$IR = U_(12) = \phi_(1) - \phi_(2) + \mathcal(E) = \Delta \phi_(12) + \mathcal(E)$$
$$\farve(blå)(I = \frac(U)(R))$$

Dette forhold kaldes generaliserede Ohms lov eller Ohms lov for en inhomogen kædesektion.

På fig. 1.8.2 viser et lukket DC-kredsløb. Kædesektion ( cd) er homogen.

Ohms lov

$$IR = \Delta\phi_(cd)$$

Grund ( ab) indeholder en strømkilde med EMF lig med \(\mathcal(E)\).

Ifølge Ohms lov for et heterogent område,

$$Ir = \Delta \phi_(ab) + \mathcal(E)$$

Tilføjer vi begge ligheder får vi:

$$I(R+r) = \Delta\phi_(cd) + \Delta \phi_(ab) + \mathcal(E)$$

Men \(\Delta\phi_(cd) = \Delta \phi_(ba) = -\Delta \phi_(ab)\).

$$\farve(blå)(I=\frac(\mathcal(E))(R + r))$$

Denne formel udtrykker Ohms lov for et komplet kredsløb : strømstyrken i et komplet kredsløb er lig med kildens elektromotoriske kraft divideret med summen af ​​modstandene af de homogene og inhomogene sektioner af kredsløbet (intern kildemodstand).

Modstand r heterogene område i fig. 1.8.2 kan ses som strømkildens indre modstand . I dette tilfælde er plottet ( ab) i fig. 1.8.2 er den interne sektion af kilden. Hvis punkterne -en og b lukkes med en leder, hvis modstand er lille sammenlignet med kildens indre modstand (\ (R\ \ll r\)), så vil kredsløbet flyde kortslutningsstrøm

$$I_(kz)=\frac(\mathcal(E))(r)$$

Kortslutningsstrøm er den maksimale strøm, der kan opnås fra en given kilde med elektromotorisk kraft \(\mathcal(E)\) og intern modstand \(r\). For kilder med lav intern modstand kan kortslutningsstrømmen være meget stor og forårsage ødelæggelse af det elektriske kredsløb eller kilde. For eksempel kan bly-syre-batterier, der bruges i biler, have en kortslutningsstrøm på flere hundrede ampere. Særligt farlige er kortslutninger i belysningsnetværk drevet af transformerstationer (tusindvis af ampere). For at undgå den ødelæggende effekt af så høje strømme er sikringer eller specielle afbrydere inkluderet i kredsløbet.

I nogle tilfælde, for at forhindre farlige værdier af kortslutningsstrømmen, er en vis ekstern modstand forbundet i serie til kilden. Så modstand r er lig med summen af ​​kildens indre modstand og den ydre modstand, og i tilfælde af kortslutning vil strømstyrken ikke være overdrevent stor.

Hvis det eksterne kredsløb er åbent, så er \(\Delta \phi_(ba) = -\Delta \phi_(ab) = \mathcal(E)\), dvs. potentialforskellen ved polerne af et åbent batteri er lig med dens EMF.

Hvis den eksterne belastningsmodstand R tændt, og der løber strøm gennem batteriet jeg, bliver potentialforskellen ved dens poler lig med

$$\Delta \phi_(ba) = \mathcal(E) - Ir$$

På fig. 1.8.3 er en skematisk repræsentation af en jævnstrømskilde med EMF lig med \(\mathcal(E)\) og intern modstand r i tre tilstande: "tomgang", arbejde på belastning og kortslutningstilstand (kortslutning). Intensiteten \(\overrightarrow(E)\) af det elektriske felt inde i batteriet og de kræfter, der virker på positive ladninger, er angivet: \(\overrightarrow(F)_(e)\) - elektrisk kraft og \(\overrightarrow( F)_(st )\) er en ekstern kraft. I kortslutningstilstand forsvinder det elektriske felt inde i batteriet.

For at måle spændinger og strømme i DC elektriske kredsløb bruges specielle enheder - voltmetre og amperemeter.

Voltmeter designet til at måle potentialforskellen på dens terminaler. Han forbinder parallel sektion af kredsløbet, hvorpå målingen af ​​potentialforskellen foretages. Ethvert voltmeter har en vis intern modstand \(R_(V)\). For at voltmeteret ikke skal indføre en mærkbar omfordeling af strømme, når det er tilsluttet det målte kredsløb, skal dets indre modstand være stor sammenlignet med modstanden i den del af kredsløbet, som det er forbundet til. For kredsløbet vist i fig. 1.8.4, denne betingelse er skrevet som:

$$R_(B) \gg R_(1)$$

Denne betingelse betyder, at strømmen \(I_(V) = \Delta \phi_(cd) / R_(V)\), der strømmer gennem voltmeteret, er meget mindre end strømmen \(I = \Delta \phi_(cd) / R_ (1 )\), som strømmer gennem den testede sektion af kredsløbet.

Da der ikke er nogen ydre kræfter, der virker inde i voltmeteret, falder potentialforskellen ved dets terminaler per definition sammen med spændingen. Derfor kan vi sige, at voltmeteret måler spænding.

Amperemeter designet til at måle strømmen i kredsløbet. Amperemeteret er forbundet i serie med bruddet i det elektriske kredsløb, så hele den målte strøm går igennem det. Amperemeteret har også en vis indre modstand \(R_(A)\). I modsætning til et voltmeter skal den indre modstand i et amperemeter være tilstrækkelig lille i forhold til hele kredsløbets samlede modstand. For kredsløbet i fig. 1.8.4 amperemeterets modstand skal opfylde betingelsen

$$R_(A) \ll (r + R_(1) + R(2))$$

så når amperemeteret er tændt, ændres strømmen i kredsløbet ikke.

Måleinstrumenter - voltmetre og amperemeter - er af to typer: pointer (analog) og digital. Digitale elmålere er komplekse elektroniske enheder. Normalt giver digitale instrumenter højere målenøjagtighed.

Betingelser for udseendet af strøm

Moderne videnskab har skabt teorier, der forklarer naturlige processer. Mange processer er baseret på en af ​​modellerne for atomets struktur, den såkaldte planetariske model. Ifølge denne model består et atom af en positivt ladet kerne og en negativt ladet sky af elektroner, der omgiver kernen. Forskellige stoffer bestående af atomer er for det meste stabile og uændrede i deres egenskaber under uændrede miljøforhold. Men i naturen er der processer, der kan ændre stoffers stabile tilstand og forårsage i disse stoffer et fænomen, der kaldes elektrisk strøm.

Sådan en grundlæggende proces for naturen er friktion. Mange mennesker ved, at hvis du reder dit hår med en kam lavet af bestemte typer plastik, eller går i tøj lavet af bestemte typer stof, er der en klæbeeffekt. Hår tiltrækkes af og klæber til kammen, og det samme sker med tøj. Denne effekt forklares af friktion, som krænker stabiliteten af ​​materialet i kammen eller stoffet. Elektronskyen kan bevæge sig i forhold til kernen eller delvist kollapse. Og som et resultat får stoffet en elektrisk ladning, hvis tegn bestemmes af strukturen af ​​dette stof. Den elektriske ladning som følge af friktion kaldes elektrostatisk.

Det viser sig et par ladede stoffer. Hvert stof har et bestemt elektrisk potentiale. Et elektrisk felt, i dette tilfælde et elektrostatisk felt, virker på rummet mellem to ladede stoffer. Effektiviteten af ​​et elektrostatisk felt afhænger af potentialernes størrelse og defineres som en potentialforskel eller spænding.

• Når der opstår spænding, opstår en rettet bevægelse af ladede partikler af stoffer i rummet mellem potentialerne - en elektrisk strøm.

Hvor løber den elektriske strøm?

I dette tilfælde vil potentialerne falde, hvis friktionen stopper. Og i sidste ende vil potentialerne forsvinde, og stofferne vil genvinde stabilitet.

Men hvis processen med dannelse af potentialer og spænding fortsætter i retning af deres stigning, vil strømmen også stige i overensstemmelse med egenskaberne af de stoffer, der fylder rummet mellem potentialerne. Den mest åbenlyse demonstration af en sådan proces er lyn. Friktionen af ​​de stigende og faldende luftstrømme mod hinanden fører til udseendet af en enorm spænding. Som et resultat dannes det ene potentiale af opstrømning på himlen, og det andet af nedløb i jorden. Og i sidste ende, på grund af luftens egenskaber, opstår en elektrisk strøm i form af lyn.

• Den første årsag til elektrisk strøm er spænding.
• Den anden grund til udseendet af en elektrisk strøm er det rum, hvor spændingen virker - dens dimensioner og hvad den er fyldt med.

Spænding kommer fra mere end blot friktion. Andre fysiske og kemiske processer, der forstyrrer balancen mellem stofatomer, fører også til fremkomsten af ​​stress. Spændinger opstår heller kun som følge af interaktion

• et stof med et andet stof;
• et eller flere stoffer med et felt eller stråling.

Stress kan komme fra:

• en kemisk reaktion, der finder sted i materien, såsom i alle batterier og akkumulatorer, såvel som i alt levende;
• elektromagnetisk stråling, såsom i solpaneler og termiske energigeneratorer;
• elektromagnetisk felt, som for eksempel i alle dynamoer.

Den elektriske strøm har en karakter, der svarer til det stof, den flyder i. Derfor adskiller det sig:

• i metaller;

• i væsker og gasser;

• i halvledere

I metaller består elektrisk strøm kun af elektroner, i væsker og gasser - af ioner, i halvledere - af elektroner og "huller".

Jævnstrøm og vekselstrøm

Spændingen i forhold til dens potentialer, hvis tegn forbliver uændrede, kan kun ændre sig i størrelse.

• I dette tilfælde vises en konstant eller pulserende elektrisk strøm.

Den elektriske strøm afhænger af varigheden af ​​denne ændring og egenskaberne af rummet fyldt med stof mellem potentialerne.

• Men hvis fortegnene på potentialerne ændrer sig, og det fører til en ændring i strømmens retning, kaldes det variabel, ligesom spændingen, der bestemmer den.

Liv og elektrisk strøm

Til kvantitative og kvalitative vurderinger af elektrisk strøm i moderne videnskab og teknologi bruges visse love og mængder. De vigtigste love er:

• Coulombs lov;
• Ohms lov.

Charles Coulomb i 80'erne af det 18. århundrede bestemte udseendet af spænding, og Georg Ohm i 20'erne af det 19. århundrede bestemte udseendet af elektrisk strøm.

I naturen og den menneskelige civilisation bruges det hovedsageligt som en bærer af energi og information, og emnet for dets undersøgelse og brug er lige så stort som livet selv. For eksempel har undersøgelser vist, at alle levende organismer lever, fordi hjertets muskler trækker sig sammen fra påvirkningen af ​​elektriske strømimpulser genereret i kroppen. Alle andre muskler arbejder på samme måde. Ved opdeling bruger en celle information baseret på en elektrisk strøm ved ekstremt høje frekvenser. Listen over lignende fakta med præciseringer kan fortsættes i bogens bind.

Der er allerede gjort en masse opdagelser relateret til elektrisk strøm, og der er stadig mere at gøre. Derfor, med fremkomsten af ​​nye forskningsværktøjer, dukker nye love, materialer og andre resultater op til praktisk brug af dette fænomen.

Elektricitet

Til kategori:

Kranførere og slinger

Elektricitet

Hvad kaldes elektrisk strøm?

Den ordnede (styrede) bevægelse af ladede partikler kaldes elektrisk strøm. Desuden kaldes en elektrisk strøm, hvis styrke ikke ændrer sig med tiden, konstant. Hvis retningen af ​​den aktuelle bevægelse ændres og ændres. i størrelse og retning gentages i samme rækkefølge, så kaldes en sådan strøm vekslende.

Hvad forårsager og opretholder den ordnede bevægelse af ladede partikler?

Forårsager og opretholder den ordnede bevægelse af ladede partiklers elektriske felt. Har elektrisk strøm en bestemt retning?
Det har. Retningen af ​​den elektriske strøm tages som bevægelsen af ​​positivt ladede partikler.

Er det muligt direkte at observere bevægelsen af ​​ladede partikler i en leder?

Ingen. Men tilstedeværelsen af ​​en elektrisk strøm kan bedømmes ud fra de handlinger og fænomener, som den er ledsaget af. For eksempel opvarmes en leder, langs hvilken ladede partikler bevæger sig, og i rummet omkring lederen dannes et magnetfelt, og magnetnålen nær lederen med elektrisk strøm drejer. Derudover får strømmen, der passerer gennem gasser, dem til at gløde, og passerer gennem opløsninger af salte, alkalier og syrer, nedbryder den dem i bestanddele.

Hvad bestemmer styrken af ​​en elektrisk strøm?

Styrken af ​​den elektriske strøm bestemmes af mængden af ​​elektricitet, der passerer gennem lederens tværsnit pr. tidsenhed.
For at bestemme strømstyrken i et kredsløb er det nødvendigt at dividere mængden af ​​elektricitet, der flyder, med den tid, hvor den har strømmet.

Hvad er enheden for strøm?

Enheden for strømstyrke anses for at være styrken af ​​en uændret strøm, som passerer gennem to parallelle retlinede ledere af uendelig længde af et jævnt lille tværsnit, placeret i en afstand af 1 m fra hinanden i et vakuum, ville forårsage en kraft mellem disse ledere lig med 2 Newton pr. meter. Denne enhed fik navnet Ampere til ære for den franske videnskabsmand Ampère.

Hvad er enheden for mængden af ​​elektricitet?

En Coulomb (Ku) tages som en enhed af elektricitet, der passerer på et sekund ved en strømstyrke på 1 Ampere (A).

Hvilket instrument bruges til at måle elektrisk strøm?

Styrken af ​​den elektriske strøm måles af enheder kaldet amperemeter. Amperemeterskalaen er kalibreret i ampere og brøkdele af en ampere i henhold til aflæsningerne fra nøjagtige standardinstrumenter. Strømstyrken tælles i henhold til indikationerne af pilen, som bevæger sig langs skalaen fra nuldeling. Amperemeteret er forbundet i serie til det elektriske kredsløb ved hjælp af to terminaler eller klemmer, der er tilgængelige på enheden. Hvad er elektrisk spænding?
Spændingen af ​​en elektrisk strøm er potentialforskellen mellem to punkter i et elektrisk felt. Det er lig med det arbejde, der udføres af det elektriske felts kræfter, når man flytter en positiv ladning svarende til enhed fra et punkt i feltet til et andet.

Den grundlæggende enhed for spændingsmåling er Volt (V).

Hvilket instrument måler spændingen af ​​en elektrisk strøm?

Spændingen af ​​den elektriske strøm måles af enheden; rom, som kaldes et voltmeter. Et voltmeter er forbundet parallelt i et elektrisk kredsløb. Formuler Ohms lov på kredsløbssektionen.

Hvad er ledermodstand?

En leders modstand er en fysisk størrelse, der karakteriserer en leders egenskaber. Modstandsenheden er ohm. Desuden har en modstand på 1 ohm en ledning, hvori en strøm på 1 A er indstillet til en spænding i dens ender på 1 V.

Er modstanden i ledere afhængig af størrelsen af ​​den elektriske strøm, der strømmer gennem dem?

Modstanden af ​​en homogen metalleder af en vis længde og tværsnit afhænger ikke af størrelsen af ​​strømmen, der strømmer gennem den.

Hvad bestemmer modstanden i elektriske ledere?

Modstand i ledere af elektrisk strøm afhænger af lederens længde, dens tværsnitsareal og typen af ​​ledermateriale (materialesistivitet).

Desuden er modstanden direkte proportional med lederens længde, omvendt proportional med tværsnitsarealet og afhænger, som nævnt ovenfor, af lederens materiale.

Er modstand i ledere afhængig af temperatur?

Ja, det kommer an på. En stigning i temperaturen af ​​en metalleder forårsager en stigning i hastigheden af ​​termisk bevægelse af partikler. Dette fører til en stigning i antallet af kollisioner af frie elektroner og følgelig til et fald i den gennemsnitlige frie vej, som et resultat af hvilket den specifikke ledningsevne falder og materialets resistivitet stiger.

Temperaturmodstandskoefficienten for rene metaller er cirka 0,004 °C, hvilket betyder en stigning i deres modstand med 4 % med en stigning i temperaturen med 10 °C.

Med en temperaturstigning i elektrolytkullet falder den gennemsnitlige frie vej også, mens koncentrationen af ​​ladningsbærere stiger, hvorved deres resistivitet falder med stigende temperatur.

Formuler Ohms lov for et lukket kredsløb.

Strømstyrken i et lukket kredsløb er lig med forholdet mellem kredsløbets elektromotoriske kraft og dets samlede modstand.

Denne formel viser, at strømstyrken afhænger af tre størrelser: den elektromotoriske kraft E, den ydre modstand R og den indre modstand r. Den indre modstand har ikke en mærkbar effekt på strømstyrken, hvis den er lille i forhold til den ydre modstand. I dette tilfælde er spændingen ved strømkildens terminaler omtrent lig med den elektromotoriske kraft (EMF).

Hvad er elektromotorisk kraft (EMF)?

Den elektromotoriske kraft er forholdet mellem ydre kræfters arbejde for at flytte ladningen langs kredsløbet til ladningen. Ligesom potentialforskellen måles elektromotorisk kraft i volt.

Hvilke kræfter kaldes ydre kræfter?

Alle kræfter, der virker på elektrisk ladede partikler, med undtagelse af potentielle kræfter af elektrostatisk oprindelse (dvs. Coulomb), kaldes uvedkommende kræfter. Det er på grund af disse kræfters arbejde, at ladede partikler tilegner sig energi og derefter afgiver den, når de bevæger sig i lederne af et elektrisk kredsløb.

Tredjepartskræfter sætter ladede partikler i bevægelse inde i en strømkilde, generator, batteri osv.

Som et resultat vises ladninger af det modsatte fortegn ved terminalerne på den aktuelle kilde, og en vis potentialforskel mellem terminalerne. Yderligere, når kredsløbet er lukket, begynder dannelsen af ​​overfladeladninger at virke, hvilket skaber et elektrisk felt i hele kredsløbet, som fremkommer som et resultat af, at når kredsløbet er lukket, opstår der en overfladeladning næsten øjeblikkeligt på hele overfladen af konduktøren. Inde i kilden bevæger ladningerne sig under påvirkning af ydre kræfter mod kræfterne i det elektrostatiske felt (positiv fra minus til plus), og gennem resten af ​​kredsløbet sættes de i bevægelse af det elektriske felt.

Ris. 1. Elektrisk kredsløb: 1- kilde, elektricitet (batteri); 2 - amperemeter; 3 - efterfølger af energi (ligger på glødelampe); 4 - elektriske ledninger; 5 - enkelt-polet rudnik; 6 - sikringer

Hvad er elektrisk strøm

Retningsbestemt bevægelse af elektrisk ladede partikler under påvirkning af . Sådanne partikler kan være: i ledere - elektroner, i elektrolytter - ioner (kationer og anioner), i halvledere - elektroner og såkaldte "huller" ("elektronhulsledningsevne"). Der er også en "forspændingsstrøm", hvis flow skyldes processen med at oplade kapacitansen, dvs. ændring i potentialforskellen mellem pladerne. Mellem pladerne sker der ingen bevægelse af partikler, men strømmen løber gennem kondensatoren.

I teorien om elektriske kredsløb anses strøm for at være den rettede bevægelse af ladningsbærere i et ledende medium under påvirkning af et elektrisk felt.

Ledningsstrømmen (simpelthen strøm) i teorien om elektriske kredsløb er mængden af ​​elektricitet, der strømmer per tidsenhed gennem lederens tværsnit: i \u003d q / t, hvor i er strømmen. MEN; q \u003d 1,6 10 9 - elektronladning, C; t - tid, s.

Dette udtryk er gyldigt for DC-kredsløb. For vekselstrømkredsløb bruges den såkaldte øjeblikkelige strømværdi, svarende til hastigheden af ​​ændring af ladningen over tid: i (t) \u003d dq / dt.

En elektrisk strøm opstår, når der opstår et elektrisk felt i en sektion af et elektrisk kredsløb, eller en potentialforskel mellem to punkter på en leder. Potentialforskellen mellem to punkter kaldes spænding eller spændingsfald i denne del af kredsløbet.

I stedet for udtrykket "strøm" ("aktuel værdi") bruges ofte udtrykket "strømstyrke". Sidstnævnte kan dog ikke kaldes vellykket, da strømstyrken ikke er nogen kraft i ordets bogstavelige forstand, men kun intensiteten af ​​bevægelsen af ​​elektriske ladninger i lederen, mængden af ​​elektricitet, der passerer per tidsenhed gennem korset -sektionsareal af lederen.
Strømmen er karakteriseret, som i SI-systemet måles i ampere (A), og strømtæthed, som i SI-systemet måles i ampere per kvadratmeter.
En ampere svarer til bevægelsen gennem lederens tværsnit i et sekund(er) af en ladning af elektricitet af en vedhæng (C):

1A = IC/s.

I det generelle tilfælde, der angiver strømmen med bogstavet i, og ladningen med q, får vi:

i = dq / dt.

Enheden for strøm kaldes ampere (A). Strømmen i lederen er 1 A, hvis en elektrisk ladning svarende til 1 pendant passerer gennem lederens tværsnit på 1 sekund.

Hvis en spænding virker langs lederen, opstår der et elektrisk felt inde i lederen. Når feltstyrken E, påvirkes elektronerne med ladning e af kraften f = Ee. Værdierne f og E er vektor. I løbet af den frie banetid opnår elektronerne en rettet bevægelse sammen med en kaotisk. Hver elektron har en negativ ladning og modtager en hastighedskomponent rettet modsat vektoren E (fig. 1). Ordnet bevægelse, karakteriseret ved en gennemsnitlig elektronhastighed vcp, bestemmer strømmen af ​​elektrisk strøm.

Elektroner kan også have rettet bevægelse i sjældne gasser. I elektrolytter og ioniserede gasser skyldes strømmen hovedsageligt ionernes bevægelse. I overensstemmelse med det faktum, at positivt ladede ioner i elektrolytter bevæger sig fra den positive til den negative pol, blev strømmens retning historisk set som den modsatte af elektronernes retning.

Strømretningen antages at være den retning, som positivt ladede partikler bevæger sig i, dvs. retning modsat elektronernes bevægelse.
I teorien om elektriske kredsløb tages bevægelsesretningen for positivt ladede partikler fra et højere potentiale til et lavere som strømretningen i et passivt kredsløb (udenfor energikilder). Denne retning blev taget i begyndelsen af ​​udviklingen af ​​elektroteknik og modsiger den sande bevægelsesretning af ladningsbærere - elektroner, der bevæger sig i ledende medier fra minus til plus.

Værdien svarende til forholdet mellem strømmen og tværsnitsarealet S kaldes strømtætheden (betegnet δ): δ= ER

Det antages, at strømmen er ensartet fordelt over lederens tværsnit. Strømtæthed i ledninger måles normalt i A/mm2.

I henhold til typen af ​​bærere af elektriske ladninger og mediet for deres bevægelse er der ledningsstrømme og forskydningsstrømme. Ledningsevne er opdelt i elektronisk og ionisk. For stabile tilstande skelnes der mellem to typer strømme: direkte og vekslende.

Elektrisk strømoverførsel kaldet fænomenet overførsel af elektriske ladninger af ladede partikler eller legemer, der bevæger sig i det frie rum. Den vigtigste type elektrisk strømoverførsel er bevægelsen i tomrummet af elementære partikler med en ladning (bevægelsen af ​​frie elektroner i elektronrør), bevægelsen af ​​frie ioner i gasudladningsanordninger.

Elektrisk forskydningsstrøm (polarisationsstrøm) kaldet den ordnede bevægelse af bundne bærere af elektriske ladninger. Denne form for strøm kan observeres i dielektrikum.
Fuld elektrisk strøm er en skalarværdi lig med summen af ​​den elektriske ledningsstrøm, den elektriske overføringsstrøm og den elektriske forskydningsstrøm gennem den betragtede overflade.

En konstant strøm er en strøm, der kan variere i størrelse, men som ikke ændrer sit fortegn i vilkårligt lang tid. Læs mere om dette her:

En vekselstrøm er en strøm, der periodisk ændrer sig både i størrelse og i fortegn.Mængden, der karakteriserer vekselstrømmen, er frekvensen (i SI-systemet måles den i hertz), i tilfælde af, at dens styrke ændres periodisk. Højfrekvent vekselstrøm skubbet ud til overfladen af ​​lederen. Højfrekvente strømme bruges i maskinteknik til varmebehandling af overflader af dele og svejsning, i metallurgi til smeltning af metaller.Vekselstrømme er opdelt i sinusformede og ikke-sinusformet. En sinusformet strøm er en strøm, der ændres i henhold til en harmonisk lov:

i = jeg synder ωt,

Ændringshastigheden af ​​vekselstrøm er karakteriseret ved den, defineret som antallet af komplette gentagne svingninger pr. tidsenhed. Frekvensen er angivet med bogstavet f og måles i hertz (Hz). Så frekvensen af ​​strømmen i netværket 50 Hz svarer til 50 komplette svingninger i sekundet. Vinkelfrekvens ω er hastigheden for ændring af strøm i radianer pr. sekund og er relateret til frekvens ved et simpelt forhold:

ω = 2πf

Stabile (faste) værdier af jævn- og vekselstrøm Angiv med stort I ustabile (øjeblikkelige) værdier - med bogstavet i. Den betinget positive retning af strømmen betragtes som retningen af ​​bevægelse af positive ladninger.

Dette er en strøm, der ændrer sig i henhold til sinusloven over tid.

Vekselstrøm betyder også strøm i konventionelle en- og trefasede netværk. I dette tilfælde ændres vekselstrømsparametrene i henhold til den harmoniske lov.

Da vekselstrøm varierer med tiden, er simple problemløsningsmetoder egnet til jævnstrømskredsløb ikke direkte anvendelige her. Ved meget høje frekvenser kan ladninger svinge - flyde fra et sted i kredsløbet til et andet og tilbage. I dette tilfælde, i modsætning til DC-kredsløb, er strømmene i serieforbundne ledere muligvis ikke de samme. Kapacitanser i AC-kredsløb forstærker denne effekt. Når strømmen ændrer sig, kommer der desuden selvinduktionseffekter i spil, som bliver betydelige selv ved lave frekvenser, hvis der anvendes spoler med store induktanser. Ved relativt lave frekvenser kan AC-kredsløb stadig beregnes vha. , som dog skal modificeres i overensstemmelse hermed.

Et kredsløb, der omfatter forskellige modstande, induktorer og kondensatorer, kan betragtes som om det bestod af en generaliseret modstand, kondensator og induktor forbundet i serie.

Overvej egenskaberne af et sådant kredsløb forbundet med en sinusformet generator. For at formulere regler for design af AC-kredsløb er det nødvendigt at finde forholdet mellem spændingsfald og strøm for hver af komponenterne i et sådant kredsløb.

Det spiller helt forskellige roller i AC- og DC-kredsløb. Hvis for eksempel et elektrokemisk element er forbundet til kredsløbet, vil kondensatoren begynde at oplade, indtil spændingen over det bliver lig med elementets EMF. Så stopper opladningen, og strømmen falder til nul. Hvis kredsløbet er forbundet til en generator, vil elektronerne i den ene halvcyklus strømme fra venstre side af kondensatoren og akkumulere til højre og omvendt i den anden. Disse bevægelige elektroner er en vekselstrøm, hvis styrke er den samme på begge sider af kondensatoren. Så længe frekvensen af ​​vekselstrømmen ikke er særlig høj, er strømmen gennem modstanden og induktoren også den samme.

I AC-forbrugende enheder bliver AC ofte ensrettet af ensrettere for at producere DC.

Elektriske ledere

Det materiale, som strømmen løber i, kaldes. Nogle materialer bliver superledende ved lave temperaturer. I denne tilstand tilbyder de næsten ingen modstand mod strøm, deres modstand har en tendens til nul. I alle andre tilfælde modstår lederen strømmen, og som følge heraf omdannes en del af energien fra de elektriske partikler til varme. Strømstyrken kan beregnes for en del af kredsløbet og Ohms lov for hele kredsløbet.

Hastigheden af ​​partikler i ledere afhænger af lederens materiale, partiklens masse og ladning, den omgivende temperatur, den påførte potentialforskel og er meget mindre end lysets hastighed. På trods af dette er udbredelseshastigheden af ​​den faktiske elektriske strøm lig med lysets hastighed i et givet medium, det vil sige udbredelseshastigheden af ​​fronten af ​​en elektromagnetisk bølge.

Hvordan strøm påvirker den menneskelige krop

Strøm, der passerer gennem menneske- eller dyrekroppen, kan forårsage elektriske forbrændinger, fibrillering eller død. På den anden side bruges elektrisk strøm i intensiv pleje, til behandling af psykisk sygdom, især depression, elektrisk stimulering af visse områder af hjernen bruges til at behandle sygdomme som Parkinsons sygdom og epilepsi, en pacemaker der stimulerer hjertemusklen med en pulseret strøm bruges til bradykardi. Hos mennesker og dyr bruges strøm til at overføre nerveimpulser.

I henhold til sikkerhedsforanstaltninger er den mindste mærkbare strøm 1 mA. Strømmen bliver farlig for menneskeliv fra en styrke på omkring 0,01 A. Strømmen bliver fatal for en person, der starter fra en styrke på omkring 0,1 A. En spænding på mindre end 42 V anses for sikker.

Først og fremmest er det værd at finde ud af, hvad der udgør en elektrisk strøm. Elektrisk strøm er den ordnede bevægelse af ladede partikler i en leder. For at det kan opstå, skal der først skabes et elektrisk felt, under hvilket de ovennævnte ladede partikler vil begynde at bevæge sig.

Den første information om elektricitet, som dukkede op for mange århundreder siden, var relateret til elektriske "ladninger" opnået gennem friktion. Allerede i oldtiden vidste folk, at rav, båret på uld, får evnen til at tiltrække lette genstande. Men først i slutningen af ​​det 16. århundrede studerede den engelske læge Gilbert dette fænomen i detaljer og fandt ud af, at mange andre stoffer har nøjagtig de samme egenskaber. Legemer, der, ligesom rav, efter gnidning er i stand til at tiltrække lette genstande, kaldte han elektrificerede. Dette ord er afledt af den græske elektron - "rav". På nuværende tidspunkt siger vi, at der er elektriske ladninger på legemer i denne tilstand, og kroppene selv kaldes "ladede".

Elektriske ladninger opstår altid, når forskellige stoffer er i tæt kontakt. Hvis kroppene er solide, så forhindres deres tætte kontakt af mikroskopiske fremspring og uregelmæssigheder, der findes på deres overflade. Ved at klemme sådanne kroppe og gnide dem sammen, bringer vi deres overflader sammen, som uden tryk kun ville røre ved nogle få punkter. I nogle kroppe kan elektriske ladninger bevæge sig frit mellem forskellige dele, mens det i andre ikke er muligt. I det første tilfælde kaldes organerne "ledere", og i det andet - "dielektriske stoffer eller isolatorer." Ledere er alle metaller, vandige opløsninger af salte og syrer osv. Eksempler på isolatorer er rav, kvarts, ebonit og alle gasser, der er under normale forhold.

Ikke desto mindre skal det bemærkes, at opdelingen af ​​legemer i ledere og dielektriske stoffer er meget vilkårlig. Alle stoffer leder elektricitet i større eller mindre grad. Elektriske ladninger er enten positive eller negative. Denne form for strøm vil ikke vare længe, ​​fordi det elektrificerede legeme løber tør. For den kontinuerlige eksistens af en elektrisk strøm i en leder er det nødvendigt at opretholde et elektrisk felt. Til disse formål anvendes elektriske strømkilder. Det enkleste tilfælde af forekomsten af ​​en elektrisk strøm er, når den ene ende af ledningen er forbundet til et elektrificeret legeme og den anden til jorden.

Elektriske kredsløb, der leverer strøm til pærer og elektriske motorer, dukkede ikke op før efter opfindelsen af ​​batterier, som går tilbage til omkring 1800. Derefter gik udviklingen af ​​elektricitetslæren så hurtigt, at den på mindre end et århundrede ikke blot blev en del af fysikken, men dannede grundlaget for en ny elektrisk civilisation.

De vigtigste mængder af elektrisk strøm

Mængden af ​​elektricitet og strømstyrke. Effekten af ​​elektrisk strøm kan være stærk eller svag. Styrken af ​​den elektriske strøm afhænger af mængden af ​​ladning, der strømmer gennem kredsløbet i en bestemt tidsenhed. Jo flere elektroner, der flyttes fra den ene pol af kilden til den anden, jo større er den samlede ladning, som elektronerne bærer. Denne samlede ladning kaldes mængden af ​​elektricitet, der passerer gennem lederen.

Især den kemiske effekt af den elektriske strøm afhænger af mængden af ​​elektricitet, det vil sige, jo mere ladning der passerer gennem elektrolytopløsningen, jo mere stof vil sætte sig på katoden og anoden. I denne henseende kan mængden af ​​elektricitet beregnes ved at veje massen af ​​stoffet aflejret på elektroden og kende massen og ladningen af ​​en ion af dette stof.

Strømstyrken er en størrelse, der er lig med forholdet mellem den elektriske ladning, der har passeret gennem lederens tværsnit, og tidspunktet for dens strømning. Ladningsenheden er coulomb (C), tiden måles i sekunder (s). I dette tilfælde er enheden for strømstyrke udtrykt i C/s. Denne enhed kaldes ampere (A). For at måle strømstyrken i et kredsløb bruges et elektrisk måleapparat kaldet et amperemeter. Til inklusion i kredsløbet er amperemeteret udstyret med to terminaler. Det er inkluderet i kredsløbet i serie.

elektrisk spænding. Vi ved allerede, at elektrisk strøm er en ordnet bevægelse af ladede partikler - elektroner. Denne bevægelse skabes ved hjælp af et elektrisk felt, som udfører en vis mængde arbejde. Dette fænomen kaldes en elektrisk strøms arbejde. For at flytte mere ladning gennem et elektrisk kredsløb på 1 sekund, skal det elektriske felt udføre mere arbejde. Ud fra dette viser det sig, at en elektrisk strøms arbejde bør afhænge af strømmens styrke. Men der er en anden værdi, som strømmens arbejde afhænger af. Denne værdi kaldes spænding.

Spænding er forholdet mellem strømmens arbejde i en bestemt sektion af det elektriske kredsløb og ladningen, der strømmer gennem den samme sektion af kredsløbet. Det aktuelle arbejde måles i joule (J), ladningen måles i vedhæng (C). I denne henseende vil spændingsenheden være 1 J/C. Denne enhed kaldes volt (V).

For at der kan opstå en spænding i et elektrisk kredsløb, er det nødvendigt med en strømkilde. I et åbent kredsløb er spænding kun til stede ved strømkildens terminaler. Hvis denne strømkilde er inkluderet i kredsløbet, vil der også forekomme spænding i visse dele af kredsløbet. I denne forbindelse vil der også være en strøm i kredsløbet. Det vil sige, at vi kort kan sige følgende: Hvis der ikke er spænding i kredsløbet, er der ingen strøm. For at måle spænding bruges et elektrisk måleapparat kaldet et voltmeter. I sit udseende ligner det det tidligere nævnte amperemeter, med den eneste forskel, at bogstavet V står på voltmeterskalaen (i stedet for A på amperemeteret). Voltmeteret har to terminaler, ved hjælp af hvilke det er forbundet parallelt med det elektriske kredsløb.

Elektrisk modstand. Efter at have tilsluttet alle slags ledere og et amperemeter til et elektrisk kredsløb, kan du bemærke, at når du bruger forskellige ledere, giver amperemeteret forskellige aflæsninger, det vil sige i dette tilfælde er den tilgængelige strømstyrke i det elektriske kredsløb anderledes. Dette fænomen kan forklares ved, at forskellige ledere har forskellig elektrisk modstand, hvilket er en fysisk størrelse. Til ære for den tyske fysiker fik hun navnet Ohm. Som regel bruges større enheder i fysik: kiloohm, megaohm osv. Ledermodstanden er normalt betegnet med bogstavet R, lederlængden er L, tværsnitsarealet er S. I dette tilfælde kan modstanden være skrevet som en formel:

R = R * L/S

hvor koefficienten p kaldes resistivitet. Denne koefficient udtrykker modstanden af ​​en leder på 1 m lang med et tværsnitsareal på 1 m2. Resistivitet er udtrykt i Ohm x m. Da ledninger som regel har et ret lille tværsnit, er deres arealer normalt udtrykt i kvadratmillimeter. I dette tilfælde vil modstandsenheden være Ohm x mm2/m. I tabellen nedenfor. 1 viser resistiviteten af ​​nogle materialer.

Ifølge tabel. 1, bliver det klart, at kobber har den mindste elektriske resistivitet, og en legering af metaller har den største. Derudover har dielektrika (isolatorer) høj resistivitet.

Elektrisk kapacitans. Vi ved allerede, at to ledere isoleret fra hinanden kan akkumulere elektriske ladninger. Dette fænomen er karakteriseret ved en fysisk størrelse, som kaldes elektrisk kapacitans. Den elektriske kapacitans af to ledere er intet mere end forholdet mellem ladningen af ​​en af ​​dem og potentialforskellen mellem denne leder og den tilstødende. Jo lavere spænding, når lederne modtager en ladning, jo større er deres kapacitans. Farad (F) tages som enheden for elektrisk kapacitans. I praksis bruges fraktioner af denne enhed: mikrofarad (µF) og picofarad (pF).

Hvis du tager to ledere isoleret fra hinanden, placerer dem i en lille afstand fra hinanden, får du en kondensator. Kapacitansen af ​​en kondensator afhænger af tykkelsen af ​​dens plader og tykkelsen af ​​dielektrikumet og dens permeabilitet. Ved at reducere tykkelsen af ​​dielektrikumet mellem kondensatorens plader er det muligt i høj grad at øge kapacitansen af ​​sidstnævnte. På alle kondensatorer skal den spænding, som disse enheder er designet til, ud over deres kapacitans angives.

Arbejde og kraft af elektrisk strøm. Af det foregående er det klart, at den elektriske strøm udfører en vis mængde arbejde. Når elektriske motorer er tilsluttet, får den elektriske strøm alt slags udstyr til at fungere, flytter tog langs skinnerne, oplyser gaderne, opvarmer boligen og giver også en kemisk effekt, det vil sige at den tillader elektrolyse osv. Vi kan sige, at strømmens arbejde i en bestemt del af kredsløbet er lig med produktstrømmen, spændingen og tiden, hvor arbejdet blev udført. Arbejdet måles i joule, spænding i volt, strøm i ampere og tid i sekunder. I denne henseende er 1 J = 1V x 1A x 1s. Heraf viser det sig, at for at måle arbejdet med en elektrisk strøm skal der bruges tre enheder på én gang: et amperemeter, et voltmeter og et ur. Men dette er besværligt og ineffektivt. Derfor bliver arbejdet med elektrisk strøm normalt målt af elektriske målere. Enheden til denne enhed indeholder alle de ovennævnte enheder.

Effekten af ​​en elektrisk strøm er lig med forholdet mellem strømmens arbejde og den tid, hvor den blev udført. Effekt er angivet med bogstavet "P" og er udtrykt i watt (W). I praksis bruges kilowatt, megawatt, hektowatt osv. For at måle kredsløbets effekt skal du tage et wattmåler. El-arbejde er udtrykt i kilowatt-timer (kWh).

Grundlæggende love for elektrisk strøm

Ohms lov. Spænding og strøm betragtes som de mest bekvemme egenskaber ved elektriske kredsløb. Et af hovedtrækkene ved brugen af ​​elektricitet er den hurtige transport af energi fra et sted til et andet og dets overførsel til forbrugeren i den ønskede form. Produktet af potentialforskellen og strømstyrken giver effekt, det vil sige mængden af ​​energi, der afgives i kredsløbet pr. tidsenhed. Som nævnt ovenfor, for at måle effekten i et elektrisk kredsløb, ville det tage 3 enheder. Er det muligt at gøre med en og beregne effekten ud fra dens aflæsninger og nogle karakteristika for kredsløbet, såsom dets modstand? Mange mennesker kunne lide denne idé, de betragtede den som frugtbar.

Så hvad er modstanden af ​​en ledning eller et kredsløb som helhed? Har en ledning, ligesom vandrør eller rør i et vakuumsystem, en konstant egenskab, der kan kaldes modstand? For eksempel i rør er forholdet mellem trykforskellen, der skaber flow divideret med strømningshastigheden, sædvanligvis en konstant karakteristik af røret. På samme måde er varmestrømmen i en ledning underlagt et simpelt forhold, som inkluderer temperaturforskellen, ledningens tværsnitsareal og dens længde. Opdagelsen af ​​et sådant forhold til elektriske kredsløb var resultatet af en vellykket søgning.

I 1820'erne var den tyske skolelærer Georg Ohm den første, der begyndte at lede efter ovenstående forhold. Først og fremmest stræbte han efter berømmelse og berømmelse, hvilket ville give ham mulighed for at undervise på universitetet. Det var den eneste grund til, at han valgte en studieretning, der gav særlige fordele.

Om var søn af en låsesmed, så han vidste, hvordan man tegnede metaltråd af forskellige tykkelser, som han havde brug for til eksperimenter. Da det i disse dage var umuligt at købe en passende ledning, lavede Om det med sine egne hænder. Under eksperimenterne prøvede han forskellige længder, forskellige tykkelser, forskellige metaller og endda forskellige temperaturer. Alle disse faktorer varierede han igen. På Ohms tid var batterierne stadig svage, hvilket gav en strøm af variabel størrelse. I denne forbindelse brugte forskeren et termoelement som en generator, hvis varme kryds blev placeret i en flamme. Derudover brugte han et rå magnetisk amperemeter og målte potentialforskelle (Ohm kaldte dem "spændinger") ved at ændre temperaturen eller antallet af termiske kryds.

Læren om elektriske kredsløb har netop fået sin udvikling. Efter opfindelsen af ​​batterier omkring 1800 begyndte det at udvikle sig meget hurtigere. Forskellige enheder blev designet og fremstillet (ofte i hånden), nye love blev opdaget, begreber og udtryk dukkede op osv. Alt dette førte til en dybere forståelse af elektriske fænomener og faktorer.

Fornyelsen af ​​viden om elektricitet forårsagede på den ene side fremkomsten af ​​et nyt fysikområde, på den anden side var grundlaget for den hurtige udvikling af elektroteknik, dvs. batterier, generatorer, strømforsyningssystemer til belysning og elektrisk drev, elektriske ovne, elektriske motorer osv. blev opfundet, andet.

Ohms opdagelser var af stor betydning både for udviklingen af ​​teorien om elektricitet og for udviklingen af ​​anvendt elektroteknik. De gjorde det let at forudsige elektriske kredsløbs egenskaber for jævnstrøm og senere for vekselstrøm. I 1826 udgav Ohm en bog, hvori han skitserede de teoretiske konklusioner og eksperimentelle resultater. Men hans håb var ikke berettiget, bogen blev mødt med latterliggørelse. Dette skete, fordi metoden med rå eksperimenter virkede lidt attraktiv i en tid, hvor mange mennesker var glade for filosofi.

Omu havde intet andet valg end at forlade sin stilling som lærer. Han opnåede ikke en ansættelse på universitetet af samme grund. I 6 år levede videnskabsmanden i fattigdom uden tillid til fremtiden og oplevede en følelse af bitter skuffelse.

Men efterhånden vandt hans værker berømmelse først uden for Tyskland. Om blev respekteret i udlandet, hans forskning blev brugt. I denne henseende blev landsmænd tvunget til at anerkende ham i deres hjemland. I 1849 modtog han et professorat ved universitetet i München.

Ohm opdagede en simpel lov, der etablerer et forhold mellem strømstyrke og spænding for et stykke ledning (for en del af kredsløbet, for hele kredsløbet). Derudover lavede han regler, der giver dig mulighed for at bestemme, hvad der vil ændre sig, hvis du tager en ledning af en anden størrelse. Ohms lov er formuleret som følger: Strømstyrken i en sektion af kredsløbet er direkte proportional med spændingen i denne sektion og omvendt proportional med sektionens modstand.

Joule-Lenz lov. Elektrisk strøm i enhver del af kredsløbet udfører et bestemt arbejde. Lad os for eksempel tage en del af kredsløbet, mellem hvis ender der er en spænding (U). Ved definitionen af ​​elektrisk spænding er det arbejde, der udføres, når en ladningsenhed flyttes mellem to punkter, lig med U. Hvis strømstyrken i en given sektion af kredsløbet er i, så vil ladningen den passere i tiden t, og derfor arbejdet med den elektriske strøm i dette afsnit vil være:

A = Uit

Dette udtryk er gyldigt for jævnstrøm under alle omstændigheder, for enhver sektion af kredsløbet, som kan indeholde ledere, elektriske motorer osv. Strømeffekt, dvs. arbejde pr. tidsenhed, er lig med:

P \u003d A / t \u003d Ui

Denne formel bruges i SI-systemet til at bestemme spændingsenheden.

Lad os antage, at sektionen af ​​kredsløbet er en fast leder. I dette tilfælde vil alt arbejdet blive til varme, som frigives i denne leder. Hvis lederen er homogen og adlyder Ohms lov (dette inkluderer alle metaller og elektrolytter), så:

U=ir

hvor r er lederens modstand. I dette tilfælde:

A = rt2i

Denne lov blev først empirisk udledt af E. Lenz og, uafhængigt af ham, af Joule.

Det skal bemærkes, at opvarmning af ledere finder adskillige anvendelser inden for teknik. De mest almindelige og vigtige blandt dem er glødelamper.

Loven om elektromagnetisk induktion. I første halvdel af det 19. århundrede opdagede den engelske fysiker M. Faraday fænomenet magnetisk induktion. Denne kendsgerning, der er blevet mange forskeres ejendom, gav en kraftig impuls til udviklingen af ​​elektrisk og radioteknik.

I løbet af eksperimenter fandt Faraday ud af, at når antallet af magnetiske induktionslinjer, der penetrerer en overflade afgrænset af en lukket sløjfe, ændres, opstår der en elektrisk strøm i den. Dette er grundlaget for fysikkens måske vigtigste lov – loven om elektromagnetisk induktion. Den strøm, der opstår i kredsløbet, kaldes induktiv. På grund af det faktum, at elektrisk strøm kun forekommer i kredsløbet i tilfælde af eksterne kræfter, der virker på frie ladninger, så med en skiftende magnetisk flux, der passerer over overfladen af ​​et lukket kredsløb, vises de samme eksterne kræfter i det. Virkningen af ​​eksterne kræfter i fysik kaldes den elektromotoriske kraft eller induktions-EMK.

Elektromagnetisk induktion optræder også i åbne ledere. I det tilfælde, hvor lederen krydser magnetfeltlinjerne, vises en spænding ved dens ender. Årsagen til udseendet af en sådan spænding er induktions-EMK. Hvis den magnetiske flux, der passerer gennem det lukkede kredsløb, ikke ændres, vises den induktive strøm ikke.

Ved at bruge begrebet "EMF for induktion" kan man tale om loven om elektromagnetisk induktion, dvs. induktionens EMF i en lukket sløjfe er lig i absolut værdi med ændringshastigheden af ​​den magnetiske flux gennem overfladen afgrænset af sløjfe.

Lenz' regel. Som vi allerede ved, opstår der en induktiv strøm i lederen. Afhængigt af betingelserne for dets udseende har det en anden retning. Ved denne lejlighed formulerede den russiske fysiker Lenz følgende regel: induktionsstrømmen, der opstår i et lukket kredsløb, har altid en sådan retning, at det magnetiske felt, det skaber, ikke tillader den magnetiske flux at ændre sig. Alt dette forårsager udseendet af en induktionsstrøm.

Induktionsstrøm har som enhver anden energi. Det betyder, at der i tilfælde af en induktionsstrøm opstår elektrisk energi. Ifølge loven om bevarelse og omdannelse af energi kan den ovennævnte energi kun opstå på grund af mængden af ​​energi af en anden energitype. Således svarer Lenz' regel fuldt ud til loven om bevarelse og omdannelse af energi.

Udover induktion kan den såkaldte selvinduktion optræde i spolen. Dens essens er som følger. Hvis der opstår en strøm i spolen eller dens styrke ændrer sig, så opstår der et skiftende magnetfelt. Og hvis den magnetiske flux, der passerer gennem spolen, ændres, opstår der en elektromotorisk kraft i den, som kaldes selvinduktionens EMF.

Ifølge Lenz's regel forstyrrer selvinduktionens EMF, når kredsløbet er lukket, strømstyrken og tillader den ikke at stige. Når EMF-kredsløbet er slukket, reducerer selvinduktion strømstyrken. I det tilfælde, hvor strømstyrken i spolen når en vis værdi, holder magnetfeltet op med at ændre sig, og selvinduktions-EMK bliver nul.