Ano ang electric current sa kahulugan ng physics. Ano ang electric current? Kalikasan ng kuryente

Kung ang isang insulated conductor ay inilagay sa isang electric field \(\overrightarrow(E)\), kung gayon ang puwersa \(\overrightarrow(F) = q\overrightarrow(E)\) ay kikilos sa mga libreng singil \(q\) sa konduktor. Bilang resulta, konduktor, mayroong panandaliang paggalaw ng mga libreng singil. Ang prosesong ito ay magtatapos kapag ang sariling electric field ng mga singil na lumitaw sa ibabaw ng konduktor ay ganap na nagbabayad para sa panlabas na field. Ang resultang electrostatic field sa loob ng conductor ay magiging zero.

Gayunpaman, sa mga konduktor, sa ilalim ng ilang mga kundisyon, maaaring mangyari ang isang tuluy-tuloy na iniutos na paggalaw ng mga libreng electric charge carrier.

Ang direktang paggalaw ng mga sisingilin na particle ay tinatawag na electric current.

Ang direksyon ng paggalaw ng mga positibong libreng singil ay kinuha bilang direksyon ng electric current. Para sa pagkakaroon ng isang electric current sa isang konduktor, kinakailangan upang lumikha ng isang electric field sa loob nito.

Ang quantitative measure ng electric current ay kasalukuyang lakas Ang \(I\) ay isang scalar physical quantity na katumbas ng ratio ng charge \(\Delta q\) na inilipat sa cross section ng conductor (Fig. 1.8.1) sa pagitan ng time interval \(\Delta t\) , hanggang sa pagitan ng oras na ito:

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

Kung ang lakas ng kasalukuyang at ang direksyon nito ay hindi nagbabago sa oras, kung gayon ang naturang kasalukuyang ay tinatawag permanente .

Sa International System of Units SI, ang kasalukuyang ay sinusukat sa Amperes (A). Ang kasalukuyang unit 1 A ay itinakda ng magnetic interaction ng dalawang parallel conductor na may kasalukuyang.

Ang isang palaging electric current ay maaari lamang mabuo sa saradong circuit , kung saan ang mga carrier ng libreng bayad ay umiikot sa mga saradong landas. Ang electric field sa iba't ibang mga punto sa naturang circuit ay pare-pareho sa paglipas ng panahon. Dahil dito, ang electric field sa DC circuit ay may katangian ng frozen electrostatic field. Ngunit kapag gumagalaw ang isang electric charge sa isang electrostatic field kasama ang isang closed path, ang gawain ng electric forces ay zero. Samakatuwid, para sa pagkakaroon ng direktang kasalukuyang, kinakailangan na magkaroon ng isang aparato sa de-koryenteng circuit na maaaring lumikha at mapanatili ang mga potensyal na pagkakaiba sa mga seksyon ng circuit dahil sa gawain ng mga puwersa. di-electrostatic na pinagmulan. Ang ganitong mga aparato ay tinatawag direktang kasalukuyang mga mapagkukunan . Ang mga puwersa ng hindi electrostatic na pinagmulan na kumikilos sa mga carrier ng libreng bayad mula sa kasalukuyang mga mapagkukunan ay tinatawag pwersa sa labas .

Ang likas na katangian ng mga puwersa sa labas ay maaaring magkakaiba. Sa mga galvanic cell o baterya, bumangon sila bilang isang resulta ng mga proseso ng electrochemical, sa mga generator ng DC, ang mga panlabas na puwersa ay lumitaw kapag ang mga konduktor ay gumagalaw sa isang magnetic field. Ang kasalukuyang pinagmumulan sa electrical circuit ay gumaganap ng parehong papel bilang pump, na kinakailangan para sa pumping fluid sa isang closed hydraulic system. Sa ilalim ng impluwensya ng mga panlabas na puwersa, ang mga singil ng kuryente ay gumagalaw sa loob ng kasalukuyang pinagmumulan laban sa pwersa ng isang electrostatic field, dahil sa kung saan ang isang pare-parehong electric current ay maaaring mapanatili sa isang closed circuit.

Kapag gumagalaw ang mga singil ng kuryente sa isang DC circuit, gumagana ang mga panlabas na puwersa na kumikilos sa loob ng kasalukuyang pinagmumulan.

Ang pisikal na dami na katumbas ng ratio ng gawain \ (A_ (st) \) ng mga panlabas na puwersa kapag inililipat ang singil \ (q \) mula sa negatibong poste ng kasalukuyang pinagmulan patungo sa positibo sa halaga ng singil na ito ay tinatawag pinagmumulan ng electromotive force (EMF):

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

Kaya, ang EMF ay tinutukoy ng gawaing ginawa ng mga panlabas na puwersa kapag gumagalaw ng isang positibong singil. Ang electromotive force, tulad ng potensyal na pagkakaiba, ay sinusukat sa Volts (V).

Kapag ang isang positibong singil ay gumagalaw sa isang saradong DC circuit, ang gawain ng mga panlabas na puwersa ay katumbas ng kabuuan ng EMF na kumikilos sa circuit na ito, at ang gawain ng electrostatic field ay zero.

Ang DC circuit ay maaaring nahahati sa magkakahiwalay na mga seksyon. Ang mga seksyon kung saan hindi kumikilos ang mga panlabas na puwersa (ibig sabihin, mga seksyon na hindi naglalaman ng kasalukuyang mga mapagkukunan) ay tinatawag na homogenous . Ang mga lugar na kinabibilangan ng mga kasalukuyang pinagmumulan ay tinatawag magkakaiba .

Kapag ang isang unit positive charge ay gumagalaw sa isang partikular na seksyon ng circuit, ang parehong electrostatic (Coulomb) at panlabas na pwersa ay gumagana. Ang gawain ng mga puwersang electrostatic ay katumbas ng potensyal na pagkakaiba \(\Delta \phi_(12) = \phi_(1) - \phi_(2)\) sa pagitan ng inisyal (1) at huling (2) na mga punto ng hindi homogenous na seksyon . Ang gawain ng mga panlabas na puwersa ay, sa pamamagitan ng kahulugan, ang electromotive force \(\mathcal(E)\) na kumikilos sa seksyong ito. Kaya ang kabuuang trabaho ay

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

ang halaga U 12 ang tinatawag tensyon sa chain section 1-2. Sa kaso ng isang homogenous na seksyon, ang boltahe ay katumbas ng potensyal na pagkakaiba:

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

Ang German physicist na si G. Ohm noong 1826 ay nag-eksperimentong itinatag na ang lakas ng kasalukuyang \ (I \) na dumadaloy sa isang homogenous na metal conductor (ibig sabihin, isang konduktor kung saan walang mga panlabas na puwersa ang kumikilos) ay proporsyonal sa boltahe \ (U \) sa ang mga dulo ng konduktor:

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

kung saan \(R\) = const.

ang halaga R tinawag paglaban sa kuryente . Ang isang conductor na may electrical resistance ay tinatawag risistor . Ang ratio na ito ay nagpapahayag Batas ni Ohm para sa homogenous na seksyon ng chain: Ang kasalukuyang sa isang konduktor ay direktang proporsyonal sa inilapat na boltahe at inversely proporsyonal sa paglaban ng konduktor.

Sa SI, ang yunit ng electrical resistance ng conductors ay Ohm (Ohm). Ang isang paglaban ng 1 ohm ay may isang seksyon ng circuit kung saan, sa isang boltahe ng 1 V, isang kasalukuyang ng 1 A ay nangyayari.

Ang mga konduktor na sumusunod sa batas ng Ohm ay tinatawag linear . Ang graphical na pag-asa ng kasalukuyang lakas \ (I \) sa boltahe \ (U \) (tinatawag ang ganitong mga graph mga katangian ng volt-ampere , abbreviated VAC) ay kinakatawan ng isang tuwid na linya na dumadaan sa pinanggalingan. Dapat tandaan na maraming mga materyales at aparato ang hindi sumusunod sa batas ng Ohm, tulad ng isang semiconductor diode o isang lampara sa paglabas ng gas. Kahit na para sa mga konduktor ng metal sa mga alon na may sapat na lakas, ang isang paglihis mula sa linear na batas ng Ohm ay sinusunod, dahil ang mga de-koryenteng paglaban ng mga konduktor ng metal ay tumataas sa pagtaas ng temperatura.

Para sa isang seksyon ng circuit na naglalaman ng EMF, ang batas ng Ohm ay nakasulat sa sumusunod na anyo:

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

Ang ratio na ito ay tinatawag pangkalahatan ang batas ng Ohm o Batas ng Ohm para sa isang hindi magkakatulad na seksyon ng chain.

Sa fig. Ang 1.8.2 ay nagpapakita ng saradong DC circuit. Seksyon ng chain ( cd) ay homogenous.

Batas ni Ohm

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

Plot ( ab) ay naglalaman ng kasalukuyang pinagmumulan na may EMF na katumbas ng \(\mathcal(E)\).

Ayon sa batas ng Ohm para sa isang heterogenous na lugar,

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

Pagdaragdag ng parehong pagkakapantay-pantay, nakukuha natin ang:

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

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

$$\kulay(asul)(I=\frac(\mathcal(E))(R + r))$$

Ang formula na ito ay nagpapahayag Batas ng Ohm para sa isang kumpletong circuit : ang kasalukuyang lakas sa isang kumpletong circuit ay katumbas ng electromotive force ng source, na hinati sa kabuuan ng mga resistances ng homogenous at inhomogeneous na mga seksyon ng circuit (internal source resistance).

Paglaban r heterogenous na lugar sa Fig. 1.8.2 ay makikita bilang kasalukuyang pinagmulan panloob na pagtutol . Sa kasong ito, ang balangkas ( ab) sa fig. 1.8.2 ay ang panloob na seksyon ng pinagmulan. Kung ang mga puntos a at b malapit sa isang konduktor na ang resistensya ay maliit kumpara sa panloob na pagtutol ng pinagmulan (\ (R\ \ll r\)), pagkatapos ay dadaloy ang circuit kasalukuyang short circuit

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

Ang short circuit current ay ang pinakamataas na kasalukuyang maaaring makuha mula sa isang ibinigay na pinagmulan na may electromotive force \(\mathcal(E)\) at internal resistance \(r\). Para sa mga mapagkukunan na may mababang panloob na resistensya, ang short-circuit current ay maaaring maging napakalaki at maging sanhi ng pagkasira ng electrical circuit o pinagmulan. Halimbawa, ang mga lead-acid na baterya na ginagamit sa mga sasakyan ay maaaring magkaroon ng short circuit current na ilang daang amperes. Lalo na mapanganib ang mga short circuit sa mga network ng ilaw na pinapagana ng mga substation (libo-libong amperes). Upang maiwasan ang mapanirang epekto ng naturang matataas na agos, ang mga piyus o mga espesyal na circuit breaker ay kasama sa circuit.

Sa ilang mga kaso, upang maiwasan ang mga mapanganib na halaga ng kasalukuyang short circuit, ang ilang panlabas na pagtutol ay konektado sa serye sa pinagmulan. Tapos paglaban r ay katumbas ng kabuuan ng panloob na pagtutol ng pinagmulan at ang panlabas na pagtutol, at sa kaganapan ng isang maikling circuit, ang kasalukuyang lakas ay hindi magiging labis na malaki.

Kung ang panlabas na circuit ay bukas, pagkatapos ay \(\Delta \phi_(ba) = -\Delta \phi_(ab) = \mathcal(E)\), ibig sabihin, ang potensyal na pagkakaiba sa mga pole ng isang bukas na baterya ay katumbas ng EMF nito.

Kung ang panlabas na paglaban ng pagkarga R nakabukas at dumadaloy ang kasalukuyang sa baterya ako, ang potensyal na pagkakaiba sa mga pole nito ay nagiging katumbas ng

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

Sa fig. Ang 1.8.3 ay isang eskematiko na representasyon ng isang DC source na may EMF na katumbas ng \(\mathcal(E)\) at panloob na pagtutol r sa tatlong mga mode: "idle", gumana sa load at short circuit mode (short circuit). Ang intensity \(\overrightarrow(E)\) ng electric field sa loob ng baterya at ang mga puwersang kumikilos sa mga positibong singil ay ipinahiwatig: \(\overrightarrow(F)_(e)\) - electric force at \(\overrightarrow(( Ang F)_(st )\) ay isang panlabas na puwersa. Sa short circuit mode, nawawala ang electric field sa loob ng baterya.

Upang sukatin ang mga boltahe at alon sa mga de-koryenteng circuit ng DC, ginagamit ang mga espesyal na aparato - mga voltmeter at ammeters.

Voltmeter dinisenyo upang sukatin ang potensyal na pagkakaiba na inilapat sa mga terminal nito. Kumokonekta siya parallel seksyon ng circuit kung saan ginawa ang pagsukat ng potensyal na pagkakaiba. Anumang voltmeter ay may ilang panloob na pagtutol \(R_(V)\). Upang ang voltmeter ay hindi magpakilala ng isang kapansin-pansin na muling pamamahagi ng mga alon kapag nakakonekta sa sinusukat na circuit, ang panloob na paglaban nito ay dapat na malaki kumpara sa paglaban ng seksyon ng circuit kung saan ito konektado. Para sa circuit na ipinapakita sa Fig. 1.8.4, ang kundisyong ito ay nakasulat bilang:

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

Ang kundisyong ito ay nangangahulugan na ang kasalukuyang \(I_(V) = \Delta \phi_(cd) / R_(V)\) na dumadaloy sa voltmeter ay mas mababa kaysa sa kasalukuyang \(I = \Delta \phi_(cd) / R_ (1 )\), na dumadaloy sa nasubok na seksyon ng circuit.

Dahil walang mga puwersa sa labas na kumikilos sa loob ng voltmeter, ang potensyal na pagkakaiba sa mga terminal nito ay tumutugma, sa pamamagitan ng kahulugan, sa boltahe. Samakatuwid, maaari nating sabihin na ang voltmeter ay sumusukat ng boltahe.

Ammeter dinisenyo upang sukatin ang kasalukuyang sa circuit. Ang ammeter ay konektado sa serye sa break sa electrical circuit upang ang buong sinusukat na kasalukuyang ay dumaan dito. Ang ammeter ay mayroon ding ilang panloob na pagtutol \(R_(A)\). Hindi tulad ng isang voltmeter, ang panloob na paglaban ng isang ammeter ay dapat na sapat na maliit kumpara sa kabuuang paglaban ng buong circuit. Para sa circuit sa fig. 1.8.4 ang paglaban ng ammeter ay dapat matugunan ang kondisyon

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

upang kapag ang ammeter ay naka-on, ang kasalukuyang sa circuit ay hindi nagbabago.

Ang mga instrumento sa pagsukat - mga voltmeter at ammeter - ay may dalawang uri: pointer (analog) at digital. Ang mga digital electrical meter ay mga kumplikadong elektronikong aparato. Karaniwan ang mga digital na instrumento ay nagbibigay ng mas mataas na katumpakan ng pagsukat.

Mga kondisyon para sa hitsura ng kasalukuyang

Ang modernong agham ay lumikha ng mga teorya na nagpapaliwanag ng mga natural na proseso. Maraming mga proseso ang nakabatay sa isa sa mga modelo ng istraktura ng atom, ang tinatawag na planetary model. Ayon sa modelong ito, ang isang atom ay binubuo ng isang positibong sisingilin na nucleus at isang negatibong sisingilin na ulap ng mga electron na nakapalibot sa nucleus. Ang iba't ibang mga sangkap na binubuo ng mga atomo, para sa karamihan, ay matatag at hindi nagbabago sa kanilang mga katangian sa ilalim ng hindi nagbabagong mga kondisyon sa kapaligiran. Ngunit sa kalikasan mayroong mga proseso na maaaring magbago sa matatag na estado ng mga sangkap at maging sanhi sa mga sangkap na ito ng isang kababalaghan na tinatawag na electric current.

Ang ganitong pangunahing proseso para sa kalikasan ay alitan. Alam ng maraming tao na kung magsusuklay ka ng iyong buhok gamit ang isang suklay na gawa sa ilang uri ng plastik, o magsusuot ng mga damit na gawa sa ilang uri ng tela, mayroong isang malagkit na epekto. Ang buhok ay naaakit at dumidikit sa suklay, at ganoon din ang nangyayari sa mga damit. Ang epektong ito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng alitan, na lumalabag sa katatagan ng materyal ng suklay o tela. Ang ulap ng elektron ay maaaring gumalaw nang may kaugnayan sa nucleus o bahagyang bumagsak. At bilang isang resulta, ang sangkap ay nakakakuha ng isang electric charge, ang tanda kung saan ay tinutukoy ng istraktura ng sangkap na ito. Ang electric charge na nagreresulta mula sa friction ay tinatawag na electrostatic.

Ito ay lumiliko ang isang pares ng mga sisingilin na sangkap. Ang bawat sangkap ay may tiyak na potensyal na elektrikal. Ang isang electric field, sa kasong ito ay isang electrostatic field, ay kumikilos sa espasyo sa pagitan ng dalawang sisingilin na sangkap. Ang pagiging epektibo ng isang electrostatic field ay nakasalalay sa laki ng mga potensyal at tinukoy bilang isang potensyal na pagkakaiba o boltahe.

• Kapag lumitaw ang isang boltahe, sa puwang sa pagitan ng mga potensyal, lumilitaw ang isang direktang paggalaw ng mga sisingilin na particle ng mga sangkap - isang electric current.

Saan dumadaloy ang electric current?

Sa kasong ito, bababa ang mga potensyal kung titigil ang alitan. At, sa huli, ang mga potensyal ay mawawala, at ang mga sangkap ay babalik sa katatagan.

Ngunit kung ang proseso ng pagbuo ng mga potensyal at boltahe ay nagpapatuloy sa direksyon ng kanilang pagtaas, ang kasalukuyang ay tataas din alinsunod sa mga katangian ng mga sangkap na pumupuno sa puwang sa pagitan ng mga potensyal. Ang pinaka-halatang pagpapakita ng naturang proseso ay kidlat. Ang alitan ng pataas at pababang agos ng hangin laban sa isa't isa ay humahantong sa paglitaw ng isang malaking pag-igting. Bilang resulta, ang isang potensyal ay nabuo sa pamamagitan ng mga updraft sa kalangitan, at ang isa ay sa pamamagitan ng mga downdraft sa lupa. At, sa huli, dahil sa mga katangian ng hangin, ang isang electric current ay lumitaw sa anyo ng kidlat.

• Ang unang sanhi ng electric current ay boltahe.
• Ang pangalawang dahilan para sa paglitaw ng isang electric current ay ang puwang kung saan kumikilos ang boltahe - ang mga sukat nito at kung ano ang napuno nito.

Ang tensyon ay nagmumula sa higit pa sa alitan. Ang iba pang mga prosesong pisikal at kemikal na nakakagambala sa balanse ng mga atomo ng bagay ay humahantong din sa paglitaw ng pag-igting. Ang tensyon ay lumitaw lamang bilang resulta ng pakikipag-ugnayan

• isang sangkap na may isa pang sangkap;
• isa o higit pang mga substance na may field o radiation.

Ang stress ay maaaring magmula sa:

• isang kemikal na reaksyon na nagaganap sa bagay, tulad ng sa lahat ng mga baterya at nagtitipon, gayundin sa lahat ng nabubuhay na bagay;
• electromagnetic radiation, tulad ng sa mga solar panel at thermal power generator;
• electromagnetic field, gaya ng, halimbawa, sa lahat ng dynamos.

Ang electric current ay may likas na naaayon sa substance kung saan ito dumadaloy. Samakatuwid, ito ay naiiba:

• sa mga metal;

• sa mga likido at gas;

• sa semiconductor

Sa mga metal, ang electric current ay binubuo lamang ng mga electron, sa mga likido at gas - ng mga ions, sa semiconductors - ng mga electron at "mga butas".

Direkta at alternating kasalukuyang

Ang boltahe na nauugnay sa mga potensyal nito, ang mga palatandaan na nananatiling hindi nagbabago, ay maaari lamang magbago sa magnitude.

• Sa kasong ito, lumilitaw ang isang pare-pareho o pulsed electric current.

Ang electric current ay nakasalalay sa tagal ng pagbabagong ito at sa mga katangian ng espasyo na puno ng bagay sa pagitan ng mga potensyal.

• Ngunit kung ang mga palatandaan ng mga potensyal ay nagbabago at ito ay humantong sa isang pagbabago sa direksyon ng kasalukuyang, ito ay tinatawag na variable, tulad ng boltahe na tumutukoy dito.

Buhay at electric current

Para sa quantitative at qualitative assessments ng electric current sa modernong agham at teknolohiya, ang ilang mga batas at dami ay ginagamit. Ang mga pangunahing batas ay:

• Batas ng Coulomb;
• Batas ni Ohm.

Tinukoy ni Charles Coulomb noong 80s ng ika-18 siglo ang hitsura ng boltahe, at tinukoy ni Georg Ohm noong 20s ng ika-19 na siglo ang hitsura ng electric current.

Sa kalikasan at sibilisasyon ng tao, ito ay pangunahing ginagamit bilang tagapagdala ng enerhiya at impormasyon, at ang paksa ng pag-aaral at paggamit nito ay kasinglawak ng buhay mismo. Halimbawa, ipinakita ng mga pag-aaral na ang lahat ng nabubuhay na organismo ay nabubuhay dahil ang mga kalamnan ng puso ay kumukontra mula sa epekto ng mga pulso ng kuryente na nabuo sa katawan. Ang lahat ng iba pang mga kalamnan ay gumagana sa parehong paraan. Kapag naghahati, ang isang cell ay gumagamit ng impormasyon batay sa isang electric current sa napakataas na frequency. Ang listahan ng mga katulad na katotohanan na may mga paglilinaw ay maaaring ipagpatuloy sa dami ng aklat.

Marami nang natuklasan na may kaugnayan sa electric current, at marami pang dapat gawin. Samakatuwid, sa pagdating ng mga bagong tool sa pananaliksik, lumitaw ang mga bagong batas, materyales at iba pang resulta para sa praktikal na paggamit ng hindi pangkaraniwang bagay na ito.

Kuryente

Upang Kategorya:

Mga crane operator at slinger

Kuryente

Ano ang tinatawag na electric current?

Ang iniutos (itinuro) na paggalaw ng mga sisingilin na particle ay tinatawag na electric current. Bukod dito, ang isang electric current, ang lakas nito ay hindi nagbabago sa oras, ay tinatawag na pare-pareho. Kung ang direksyon ng kasalukuyang paggalaw ay nagbabago at nagbabago. sa magnitude at direksyon ay paulit-ulit sa parehong pagkakasunud-sunod, pagkatapos ay ang naturang kasalukuyang ay tinatawag na alternating.

Ano ang nagiging sanhi at nagpapanatili ng maayos na paggalaw ng mga sisingilin na particle?

Nagdudulot at nagpapanatili ng maayos na paggalaw ng mga sisingilin na particle electric field. Mayroon bang tiyak na direksyon ang electric current?
Mayroon itong. Ang direksyon ng electric current ay kinukuha bilang paggalaw ng mga positively charged na particle.

Posible bang direktang obserbahan ang paggalaw ng mga sisingilin na particle sa isang konduktor?

Hindi. Ngunit ang pagkakaroon ng isang electric current ay maaaring hatulan ng mga aksyon at phenomena kung saan ito ay sinamahan. Halimbawa, ang isang konduktor kung saan gumagalaw ang mga sisingilin na particle ay pinainit, at sa puwang na nakapalibot sa konduktor, isang magnetic field ang nabuo at ang magnetic needle malapit sa konduktor na may electric current ay lumiliko. Bilang karagdagan, ang kasalukuyang dumadaan sa mga gas ay nagdudulot sa kanila ng pagkinang, at ang pagdaan sa mga solusyon ng mga asing-gamot, alkalis at mga acid, ito ay nabubulok sa mga bahaging bumubuo.

Ano ang tumutukoy sa lakas ng isang electric current?

Ang lakas ng electric current ay tinutukoy ng dami ng kuryente na dumadaan sa cross section ng conductor kada unit time.
Upang matukoy ang kasalukuyang lakas sa isang circuit, kinakailangang hatiin ang dami ng kuryenteng dumadaloy sa oras kung kailan ito dumaloy.

Ano ang yunit ng kasalukuyang?

Ang yunit ng kasalukuyang lakas ay itinuturing na lakas ng isang hindi nagbabagong agos, na, na dumadaan sa dalawang parallel rectilinear conductor na walang katapusang haba ng kahit maliit na cross section, na matatagpuan sa layo na 1 m mula sa isa't isa sa isang vacuum, ay magiging sanhi ng isang puwersa sa pagitan ng mga konduktor na ito na katumbas ng 2 Newton bawat metro. Ang yunit na ito ay pinangalanang Ampere bilang parangal sa Pranses na siyentipiko na si Ampère.

Ano ang yunit ng dami ng kuryente?

Ang Coulomb (Ku) ay kinuha bilang isang yunit ng kuryente, na pumasa sa isang segundo sa kasalukuyang lakas na 1 Ampere (A).

Anong instrumento ang ginagamit sa pagsukat ng electric current?

Ang lakas ng electric current ay sinusukat ng mga device na tinatawag na ammeters. Ang sukat ng ammeter ay nagtapos sa mga amperes at mga fraction ng isang ampere ayon sa mga pagbabasa ng mga tumpak na karaniwang instrumento. Ang kasalukuyang lakas ay binibilang ayon sa mga indikasyon ng arrow, na gumagalaw kasama ang sukat mula sa zero division. Ang ammeter ay konektado sa serye sa electrical circuit, gamit ang dalawang terminal o clamp na available sa device. Ano ang electric boltahe?
Ang boltahe ng isang electric current ay ang potensyal na pagkakaiba sa pagitan ng dalawang puntos sa isang electric field. Ito ay katumbas ng gawaing ginawa ng mga puwersa ng electric field kapag naglilipat ng isang positibong singil na katumbas ng pagkakaisa mula sa isang punto ng field patungo sa isa pa.

Ang pangunahing yunit ng pagsukat ng boltahe ay Volt (V).

Anong instrumento ang sumusukat sa boltahe ng isang electric current?

Ang boltahe ng electric current ay sinusukat ng device; rum, na tinatawag na voltmeter. Ang isang voltmeter ay konektado sa parallel sa isang electric circuit. Bumuo ng batas ng Ohm sa seksyon ng circuit.

Ano ang resistensya ng konduktor?

Ang paglaban ng isang konduktor ay isang pisikal na dami na nagpapakilala sa mga katangian ng isang konduktor. Ang yunit ng paglaban ay ang ohm. Bukod dito, ang isang paglaban ng 1 ohm ay may isang wire kung saan ang isang kasalukuyang ng 1 A ay nakatakda sa isang boltahe sa mga dulo nito ng 1 V.

Ang paglaban ba sa mga konduktor ay nakasalalay sa laki ng electric current na dumadaloy sa kanila?

Ang paglaban ng isang homogenous na metal conductor ng isang tiyak na haba at cross section ay hindi nakasalalay sa magnitude ng kasalukuyang dumadaloy dito.

Ano ang tumutukoy sa paglaban sa mga de-koryenteng konduktor?

Ang paglaban sa mga conductor ng electric current ay depende sa haba ng conductor, ang cross-sectional area nito at ang uri ng materyal na conductor (material resistivity).

Bukod dito, ang paglaban ay direktang proporsyonal sa haba ng konduktor, inversely proporsyonal sa cross-sectional area at depende, tulad ng nabanggit sa itaas, sa materyal ng konduktor.

Ang paglaban ba sa mga konduktor ay nakasalalay sa temperatura?

Oo, depende. Ang pagtaas sa temperatura ng isang metal conductor ay nagdudulot ng pagtaas sa bilis ng thermal motion ng mga particle. Ito ay humahantong sa isang pagtaas sa bilang ng mga banggaan ng mga libreng electron at, dahil dito, sa isang pagbawas sa ibig sabihin ng libreng landas, bilang isang resulta kung saan ang tiyak na kondaktibiti ay bumababa at ang resistivity ng materyal ay tumataas.

Ang koepisyent ng temperatura ng paglaban ng mga purong metal ay humigit-kumulang 0.004 °C, na nangangahulugang isang pagtaas sa kanilang pagtutol ng 4% na may pagtaas sa temperatura ng 10 °C.

Sa pagtaas ng temperatura sa electrolyte coal, ang ibig sabihin ng libreng landas ay bumababa din, habang ang konsentrasyon ng mga carrier ng singil ay tumataas, bilang isang resulta kung saan ang kanilang resistivity ay bumababa sa pagtaas ng temperatura.

Bumuo ng batas ng Ohm para sa isang closed circuit.

Ang kasalukuyang lakas sa isang closed circuit ay katumbas ng ratio ng electromotive force ng circuit sa kabuuang pagtutol nito.

Ipinapakita ng formula na ito na ang kasalukuyang lakas ay nakasalalay sa tatlong dami: ang electromotive force E, ang panlabas na paglaban R at ang panloob na pagtutol r. Ang panloob na pagtutol ay walang kapansin-pansing epekto sa kasalukuyang lakas kung ito ay maliit kumpara sa panlabas na pagtutol. Sa kasong ito, ang boltahe sa mga terminal ng kasalukuyang pinagmulan ay humigit-kumulang katumbas ng electromotive force (EMF).

Ano ang electromotive force (EMF)?

Ang electromotive force ay ang ratio ng gawain ng mga panlabas na pwersa upang ilipat ang singil kasama ang circuit sa singil. Tulad ng potensyal na pagkakaiba, ang electromotive force ay sinusukat sa volts.

Anong mga puwersa ang tinatawag na panlabas na puwersa?

Anumang pwersang kumikilos sa mga particle na may kuryente, maliban sa mga potensyal na puwersa ng electrostatic na pinagmulan (ibig sabihin, Coulomb), ay tinatawag na extraneous forces. Ito ay dahil sa gawain ng mga puwersang ito na ang mga sisingilin na particle ay nakakakuha ng enerhiya at pagkatapos ay ibibigay ito kapag gumagalaw sa mga conductor ng isang electric circuit.

Mga pwersang third-party na naka-set sa mga motion charged na particle sa loob ng kasalukuyang source, generator, baterya, atbp.

Bilang resulta, lumilitaw ang mga singil ng kabaligtaran na palatandaan sa mga terminal ng kasalukuyang pinagmulan, at isang tiyak na potensyal na pagkakaiba sa pagitan ng mga terminal. Dagdag pa, kapag ang circuit ay sarado, ang pagbuo ng mga singil sa ibabaw ay nagsisimulang kumilos, na lumilikha ng isang electric field sa buong circuit, na lumilitaw bilang isang resulta ng katotohanan na kapag ang circuit ay sarado, ang isang singil sa ibabaw ay lumitaw halos kaagad sa buong ibabaw. ng konduktor. Sa loob ng pinagmulan, ang mga singil ay gumagalaw sa ilalim ng pagkilos ng mga panlabas na puwersa laban sa mga puwersa ng electrostatic field (positibo mula sa minus hanggang plus), at sa buong natitirang bahagi ng circuit sila ay itinakda sa paggalaw ng electric field.

kanin. 1. Electrical circuit: 1- source, kuryente (baterya); 2 - ammeter; 3 - kahalili ng enerhiya (paglalagay sa maliwanag na maliwanag); 4 - mga de-koryenteng wire; 5 - single-pole rudnik; 6 - mga piyus

Ano ang electric current

Direksyon na paggalaw ng mga particle na may kuryente sa ilalim ng impluwensya ng . Ang ganitong mga particle ay maaaring: sa conductors - electron, sa electrolytes - ions (cations at anions), sa semiconductors - electron at tinatawag na "hole" ("electron-hole conductivity"). Mayroon ding "bias current", ang daloy nito ay dahil sa proseso ng pagsingil ng kapasidad, i.e. pagbabago sa potensyal na pagkakaiba sa pagitan ng mga plato. Sa pagitan ng mga plato, walang paggalaw ng mga particle ang nangyayari, ngunit ang kasalukuyang dumadaloy sa kapasitor.

Sa teorya ng mga de-koryenteng circuit, ang kasalukuyang ay itinuturing na nakadirekta na paggalaw ng mga carrier ng singil sa isang conducting medium sa ilalim ng pagkilos ng isang electric field.

Ang kasalukuyang pagpapadaloy (simpleng kasalukuyang) sa teorya ng mga de-koryenteng circuit ay ang dami ng kuryente na dumadaloy sa bawat yunit ng oras sa pamamagitan ng cross section ng konduktor: i \u003d q / t, kung saan ang i ay ang kasalukuyang. NGUNIT; q \u003d 1.6 10 9 - singil ng elektron, C; t - oras, s.

Ang expression na ito ay wasto para sa mga DC circuit. Para sa mga alternating current circuit, ginagamit ang tinatawag na instantaneous current value, katumbas ng rate ng pagbabago ng singil sa paglipas ng panahon: i (t) \u003d dq / dt.

Ang isang electric current ay nangyayari kapag ang isang electric field ay lumilitaw sa isang seksyon ng isang electrical circuit, o isang potensyal na pagkakaiba sa pagitan ng dalawang punto ng isang conductor. Ang potensyal na pagkakaiba sa pagitan ng dalawang puntos ay tinatawag na boltahe o pagbaba ng boltahe sa seksyong ito ng circuit.

Sa halip na ang terminong "kasalukuyang" ("kasalukuyang halaga"), ang terminong "kasalukuyang lakas" ay kadalasang ginagamit. Gayunpaman, ang huli ay hindi matatawag na matagumpay, dahil ang kasalukuyang lakas ay hindi anumang puwersa sa literal na kahulugan ng salita, ngunit ang intensity lamang ng paggalaw ng mga singil sa kuryente sa konduktor, ang dami ng kuryente na dumadaan sa bawat yunit ng oras sa pamamagitan ng krus -sectional na lugar ng konduktor.
Ang kasalukuyang ay nailalarawan, na sa sistema ng SI ay sinusukat sa amperes (A), at kasalukuyang density, na sa sistema ng SI ay sinusukat sa amperes bawat metro kuwadrado.
Ang isang ampere ay tumutugma sa paggalaw sa cross section ng konduktor para sa isang segundo (mga) singil ng kuryente ng isang palawit (C):

1A = 1C/s.

Sa pangkalahatang kaso, na tinutukoy ang kasalukuyang may letrang i, at ang singil na may q, nakukuha namin:

i = dq / dt.

Ang yunit ng kasalukuyang ay tinatawag na ampere (A). Ang kasalukuyang nasa conductor ay 1 A kung ang isang electric charge na katumbas ng 1 pendant ay dumaan sa cross section ng conductor sa loob ng 1 segundo.

Kung ang isang boltahe ay kumikilos kasama ang konduktor, pagkatapos ay isang electric field ang lumitaw sa loob ng konduktor. Kapag ang lakas ng field E, ang mga electron na may charge e ay apektado ng puwersa f = Ee. Ang mga halaga ng f at E ay vector. Sa panahon ng libreng oras ng landas, ang mga electron ay nakakakuha ng nakadirekta na paggalaw kasama ng isang magulong. Ang bawat elektron ay may negatibong singil at tumatanggap ng bahagi ng bilis na nakadirekta sa tapat ng vector E (Larawan 1). Ang ordered motion, na nailalarawan ng ilang average na electron velocity vcp, ay tumutukoy sa daloy ng electric current.

Ang mga electron ay maaari ding magkaroon ng direktang paggalaw sa mga rarefied na gas. Sa electrolytes at ionized gas, ang daloy ng kasalukuyang ay higit sa lahat dahil sa paggalaw ng mga ions. Alinsunod sa katotohanan na sa mga electrolyte na positibong sisingilin ang mga ion ay lumipat mula sa positibo hanggang sa negatibong poste, ayon sa kasaysayan, ang direksyon ng kasalukuyang ay kinuha na kabaligtaran ng direksyon ng mga electron.

Ang kasalukuyang direksyon ay itinuturing na direksyon kung saan gumagalaw ang mga particle na may positibong charge, i.e. direksyon na kabaligtaran sa paggalaw ng mga electron.
Sa teorya ng mga de-koryenteng circuit, ang direksyon ng paggalaw ng mga positibong sisingilin na mga particle mula sa isang mas mataas na potensyal hanggang sa isang mas mababang isa ay kinuha bilang direksyon ng kasalukuyang sa isang passive circuit (sa labas ng mga mapagkukunan ng enerhiya). Ang direksyon na ito ay kinuha sa pinakadulo simula ng pag-unlad ng electrical engineering at sumasalungat sa totoong direksyon ng paggalaw ng mga carrier ng singil - ang mga electron na gumagalaw sa conductive media mula minus hanggang plus.

Ang halaga na katumbas ng ratio ng kasalukuyang sa cross-sectional area S ay tinatawag na kasalukuyang density (na tinukoy na δ): δ= I/S

Ipinapalagay na ang kasalukuyang ay pantay na ipinamamahagi sa cross section ng konduktor. Ang kasalukuyang density sa mga wire ay karaniwang sinusukat sa A/mm2.

Ayon sa uri ng mga carrier ng mga singil sa kuryente at ang daluyan ng kanilang paggalaw, mayroong mga alon ng pagpapadaloy at mga agos ng pag-aalis. Ang conductivity ay nahahati sa electronic at ionic. Para sa mga steady mode, dalawang uri ng mga alon ay nakikilala: direkta at alternating.

Paglipat ng kasalukuyang kuryente tinatawag na phenomenon ng paglilipat ng mga singil sa kuryente sa pamamagitan ng mga sisingilin na particle o katawan na gumagalaw sa libreng espasyo. Ang pangunahing uri ng paglipat ng electric current ay ang paggalaw sa walang bisa ng mga elementarya na particle na may singil (ang paggalaw ng mga libreng electron sa mga electron tubes), ang paggalaw ng mga libreng ions sa mga aparatong naglalabas ng gas.

Electric displacement current (polarization current) tinatawag na iniutos na paggalaw ng mga nakatali na carrier ng mga singil sa kuryente. Ang ganitong uri ng kasalukuyang ay maaaring maobserbahan sa dielectrics.
Buong electric current ay isang scalar value na katumbas ng kabuuan ng electrical conduction current, ang electrical transfer current at ang electrical displacement current sa pamamagitan ng itinuturing na surface.

Ang isang pare-parehong kasalukuyang ay isang kasalukuyang na maaaring mag-iba sa magnitude, ngunit hindi nagbabago ng tanda nito sa loob ng mahabang panahon. Magbasa pa tungkol dito:

Ang alternating current ay isang agos na pana-panahong nagbabago sa magnitude at sa sign.Ang dami na nagpapakilala sa alternating current ay ang dalas (sa sistema ng SI ito ay sinusukat sa hertz), sa kaso kung ang lakas nito ay nagbabago nang pana-panahon. Mataas na dalas ng alternating current itinulak palabas sa ibabaw ng konduktor. Ang mga high-frequency na alon ay ginagamit sa mechanical engineering para sa init na paggamot ng mga ibabaw ng mga bahagi at hinang, sa metalurhiya para sa pagtunaw ng mga metal.Ang mga alternating current ay nahahati sa sinusoidal at hindi sinusoidal. Ang sinusoidal current ay isang kasalukuyang nagbabago ayon sa isang harmonic na batas:

i = kasalanan ko ωt,

Ang rate ng pagbabago ng alternating current ay nailalarawan sa pamamagitan nito, na tinukoy bilang ang bilang ng kumpletong paulit-ulit na mga oscillation sa bawat yunit ng oras. Ang dalas ay tinutukoy ng letrang f at sinusukat sa hertz (Hz). Kaya, ang dalas ng kasalukuyang sa network na 50 Hz ay ​​tumutugma sa 50 kumpletong oscillations bawat segundo. Ang angular frequency ω ay ang rate ng pagbabago ng kasalukuyang sa radians bawat segundo at nauugnay sa frequency ng isang simpleng relasyon:

ω = 2πf

Mga matatag (naayos) na halaga ng direkta at alternating na alon italaga gamit ang isang malaking titik I hindi matatag (agadan) mga halaga - na may titik i. Ang kondisyon na positibong direksyon ng kasalukuyang ay itinuturing na direksyon ng paggalaw ng mga positibong singil.

Ito ay isang agos na nagbabago ayon sa batas ng sine sa paglipas ng panahon.

Ang alternating current ay nangangahulugan din ng kasalukuyang sa conventional single- at three-phase network. Sa kasong ito, nagbabago ang mga alternating current parameter ayon sa harmonic law.

Dahil ang alternating current ay nag-iiba-iba sa oras, ang mga simpleng paraan ng paglutas ng problema na angkop para sa mga direktang kasalukuyang circuit ay hindi direktang naaangkop dito. Sa napakataas na frequency, maaaring mag-oscillate ang mga singil - dumaloy mula sa isang lugar sa circuit patungo sa isa pa at pabalik. Sa kasong ito, hindi tulad ng mga DC circuit, ang mga alon sa mga konduktor na konektado sa serye ay maaaring hindi pareho. Ang mga kapasidad na naroroon sa mga circuit ng AC ay nagpapalaki sa epektong ito. Bilang karagdagan, kapag ang kasalukuyang pagbabago, ang mga epekto sa self-induction ay naglaro, na nagiging makabuluhan kahit na sa mababang frequency, kung ang mga coil na may malalaking inductance ay ginagamit. Sa medyo mababang frequency, ang mga AC circuit ay maaari pa ring kalkulahin gamit ang , na, gayunpaman, ay dapat baguhin nang naaayon.

Ang isang circuit na kinabibilangan ng iba't ibang mga resistors, inductors at capacitors ay maaaring ituring na parang ito ay binubuo ng isang pangkalahatang risistor, kapasitor at inductor na konektado sa serye.

Isaalang-alang ang mga katangian ng naturang circuit na konektado sa isang sinusoidal alternator. Upang mabuo ang mga patakaran para sa pagdidisenyo ng mga circuit ng AC, kinakailangan upang mahanap ang kaugnayan sa pagitan ng pagbaba ng boltahe at kasalukuyang para sa bawat isa sa mga bahagi ng naturang circuit.

Ito ay gumaganap ng ganap na magkakaibang mga tungkulin sa AC at DC circuit. Kung, halimbawa, ang isang elemento ng electrochemical ay konektado sa circuit, ang kapasitor ay magsisimulang mag-charge hanggang sa ang boltahe sa kabuuan nito ay maging katumbas ng EMF ng elemento. Pagkatapos ang pagsingil ay titigil at ang kasalukuyang ay bababa sa zero. Kung ang circuit ay konektado sa isang alternator, pagkatapos ay sa isang kalahating cycle ang mga electron ay dadaloy mula sa kaliwang bahagi ng kapasitor at maipon sa kanan, at kabaligtaran sa isa pa. Ang mga gumagalaw na electron na ito ay isang alternating current, ang lakas nito ay pareho sa magkabilang panig ng kapasitor. Hangga't ang dalas ng alternating kasalukuyang ay hindi masyadong mataas, ang kasalukuyang sa pamamagitan ng risistor at inductor ay pareho din.

Sa mga aparatong gumagamit ng AC, ang AC ay madalas na itinutuwid ng mga rectifier upang makagawa ng DC.

Mga de-koryenteng konduktor

Ang materyal kung saan dumadaloy ang kasalukuyang tinatawag. Ang ilang mga materyales ay nagiging superconductive sa mababang temperatura. Sa ganitong estado, nag-aalok sila ng halos walang pagtutol sa kasalukuyang, ang kanilang pagtutol ay may posibilidad na zero. Sa lahat ng iba pang mga kaso, ang konduktor ay lumalaban sa daloy ng kasalukuyang at, bilang isang resulta, bahagi ng enerhiya ng mga de-koryenteng particle ay na-convert sa init. Ang kasalukuyang lakas ay maaaring kalkulahin para sa isang seksyon ng circuit at ang batas ng Ohm para sa kumpletong circuit.

Ang bilis ng mga particle sa konduktor ay nakasalalay sa materyal ng konduktor, ang masa at singil ng particle, ang temperatura sa paligid, ang inilapat na potensyal na pagkakaiba at mas mababa kaysa sa bilis ng liwanag. Sa kabila nito, ang bilis ng pagpapalaganap ng aktwal na electric current ay katumbas ng bilis ng liwanag sa isang naibigay na daluyan, iyon ay, ang bilis ng pagpapalaganap ng harap ng isang electromagnetic wave.

Paano nakakaapekto ang kasalukuyang sa katawan ng tao

Ang kasalukuyang dumaan sa katawan ng tao o hayop ay maaaring magdulot ng mga pagkasunog ng kuryente, fibrillation, o kamatayan. Sa kabilang banda, ang electric current ay ginagamit sa intensive care, para sa paggamot ng sakit sa isip, lalo na sa depression, ang electrical stimulation ng ilang bahagi ng utak ay ginagamit upang gamutin ang mga sakit tulad ng Parkinson's disease at epilepsy, isang pacemaker na nagpapasigla sa kalamnan ng puso. na may pulsed current ay ginagamit para sa bradycardia. Sa mga tao at hayop, ang kasalukuyang ay ginagamit upang magpadala ng mga nerve impulses.

Ayon sa mga pag-iingat sa kaligtasan, ang pinakamababang nakikitang kasalukuyang ay 1 mA. Nagiging mapanganib ang agos para sa buhay ng tao simula sa lakas na humigit-kumulang 0.01 A. Ang agos ay nagiging nakamamatay para sa isang tao na nagsisimula sa lakas na humigit-kumulang 0.1 A. Ang boltahe na mas mababa sa 42 V ay itinuturing na ligtas.

Una sa lahat, ito ay nagkakahalaga ng pag-alam kung ano ang bumubuo ng isang electric current. Ang electric current ay ang nakaayos na paggalaw ng mga sisingilin na particle sa isang konduktor. Upang ito ay lumitaw, ang isang electric field ay dapat munang malikha, sa ilalim ng impluwensya kung saan ang mga nabanggit na sisingilin na mga particle ay magsisimulang gumalaw.

Ang unang impormasyon tungkol sa kuryente, na lumitaw maraming siglo na ang nakalilipas, na may kaugnayan sa mga "singil" na elektrikal na nakuha sa pamamagitan ng alitan. Nasa sinaunang panahon, alam ng mga tao na ang amber, na isinusuot sa lana, ay nakakakuha ng kakayahang makaakit ng mga magaan na bagay. Ngunit sa pagtatapos lamang ng ika-16 na siglo, pinag-aralan ng Ingles na manggagamot na si Gilbert ang hindi pangkaraniwang bagay na ito nang detalyado at nalaman na maraming iba pang mga sangkap ang may eksaktong parehong mga katangian. Ang mga katawan na may kakayahang, tulad ng amber, pagkatapos na kuskusin upang makaakit ng mga magaan na bagay, tinawag niya ang nakuryente. Ang salitang ito ay nagmula sa Greek electron - "amber". Sa kasalukuyan, sinasabi namin na may mga singil sa kuryente sa mga katawan sa estadong ito, at ang mga katawan mismo ay tinatawag na "sisingilin."

Palaging umuusbong ang mga singil sa kuryente kapag magkadikit ang magkakaibang mga sangkap. Kung ang mga katawan ay solid, kung gayon ang kanilang malapit na pakikipag-ugnay ay pinipigilan ng mga microscopic protrusions at mga iregularidad na umiiral sa kanilang ibabaw. Sa pamamagitan ng pagpiga sa gayong mga katawan at paghagod sa kanila, pinagsasama-sama natin ang kanilang mga ibabaw, na kung walang presyon ay makakadikit lamang sa ilang mga punto. Sa ilang mga katawan, ang mga singil sa kuryente ay maaaring malayang gumagalaw sa pagitan ng iba't ibang bahagi, habang sa iba ay hindi ito posible. Sa unang kaso, ang mga katawan ay tinatawag na "konduktor", at sa pangalawa - "dielectrics, o insulators." Ang mga konduktor ay lahat ng metal, may tubig na solusyon ng mga asin at asido, atbp. Ang mga halimbawa ng mga insulator ay amber, quartz, ebonite at lahat ng mga gas na nasa ilalim ng normal na kondisyon.

Gayunpaman, dapat tandaan na ang paghahati ng mga katawan sa mga conductor at dielectrics ay napaka-arbitrary. Ang lahat ng mga sangkap ay nagsasagawa ng kuryente sa mas malaki o mas maliit na lawak. Ang mga singil sa kuryente ay maaaring positibo o negatibo. Ang ganitong uri ng agos ay hindi magtatagal, dahil ang nakoryenteng katawan ay mauubusan ng singil. Para sa patuloy na pagkakaroon ng isang electric current sa isang konduktor, kinakailangan upang mapanatili ang isang electric field. Para sa mga layuning ito, ginagamit ang mga mapagkukunan ng kuryente. Ang pinakasimpleng kaso ng paglitaw ng isang electric current ay kapag ang isang dulo ng wire ay konektado sa isang nakoryenteng katawan, at ang isa sa lupa.

Ang mga de-koryenteng circuit na nagbibigay ng kasalukuyang sa mga bombilya at de-koryenteng motor ay hindi lumitaw hanggang matapos ang pag-imbento ng mga baterya, na nagsimula noong mga 1800. Pagkatapos nito, ang pag-unlad ng doktrina ng elektrisidad ay naging napakabilis na sa wala pang isang siglo ay naging hindi lamang bahagi ng pisika, ngunit naging batayan ng isang bagong sibilisasyong elektrikal.

Ang mga pangunahing dami ng electric current

Ang dami ng kuryente at kasalukuyang lakas. Ang mga epekto ng electric current ay maaaring malakas o mahina. Ang lakas ng electric current ay nakasalalay sa dami ng singil na dumadaloy sa circuit sa isang partikular na yunit ng oras. Ang mas maraming mga electron ay lumipat mula sa isang poste ng pinagmulan patungo sa isa pa, mas malaki ang kabuuang singil na dinadala ng mga electron. Ang kabuuang singil na ito ay tinatawag na dami ng kuryenteng dumadaan sa konduktor.

Sa partikular, ang kemikal na epekto ng electric current ay depende sa dami ng kuryente, ibig sabihin, mas maraming singil ang dumaan sa electrolyte solution, mas maraming substance ang tumira sa cathode at anode. Sa pagsasaalang-alang na ito, ang halaga ng kuryente ay maaaring kalkulahin sa pamamagitan ng pagtimbang ng masa ng sangkap na idineposito sa elektrod at pag-alam sa masa at singil ng isang ion ng sangkap na ito.

Ang kasalukuyang lakas ay isang halaga na katumbas ng ratio ng electric charge na dumaan sa cross section ng conductor hanggang sa oras ng daloy nito. Ang yunit ng singil ay ang coulomb (C), ang oras ay sinusukat sa segundo (s). Sa kasong ito, ang yunit ng kasalukuyang lakas ay ipinahayag sa C/s. Ang yunit na ito ay tinatawag na ampere (A). Upang masukat ang kasalukuyang lakas sa isang circuit, ginagamit ang isang de-koryenteng kagamitan sa pagsukat na tinatawag na ammeter. Para sa pagsasama sa circuit, ang ammeter ay nilagyan ng dalawang terminal. Ito ay kasama sa circuit sa serye.

boltahe ng kuryente. Alam na natin na ang electric current ay isang ordered movement ng charged particles - mga electron. Ang paggalaw na ito ay nilikha sa tulong ng isang electric field, na gumagawa ng isang tiyak na dami ng trabaho. Ang kababalaghang ito ay tinatawag na gawain ng isang electric current. Upang makapaglipat ng mas maraming singil sa pamamagitan ng isang de-koryenteng circuit sa loob ng 1 segundo, ang electric field ay dapat gumawa ng higit pang trabaho. Batay dito, lumalabas na ang gawain ng isang electric current ay dapat depende sa lakas ng kasalukuyang. Ngunit may isa pang halaga kung saan nakasalalay ang gawain ng kasalukuyang. Ang halagang ito ay tinatawag na boltahe.

Ang boltahe ay ang ratio ng gawain ng kasalukuyang sa isang tiyak na seksyon ng electrical circuit sa singil na dumadaloy sa parehong seksyon ng circuit. Ang kasalukuyang trabaho ay sinusukat sa joules (J), ang singil ay sinusukat sa pendants (C). Kaugnay nito, ang yunit ng pagsukat ng boltahe ay magiging 1 J/C. Ang yunit na ito ay tinatawag na volt (V).

Upang lumitaw ang isang boltahe sa isang de-koryenteng circuit, kinakailangan ang isang kasalukuyang mapagkukunan. Kapag ang circuit ay bukas, mayroong boltahe lamang sa mga terminal ng kasalukuyang pinagmulan. Kung ang kasalukuyang pinagmumulan na ito ay kasama sa circuit, lalabas din ang boltahe sa ilang partikular na seksyon ng circuit. Sa pagsasaalang-alang na ito, magkakaroon din ng isang kasalukuyang sa circuit. Iyon ay, sa madaling sabi maaari nating sabihin ang mga sumusunod: kung walang boltahe sa circuit, walang kasalukuyang. Upang masukat ang boltahe, ginagamit ang isang de-koryenteng kagamitan sa pagsukat na tinatawag na voltmeter. Sa hitsura nito, ito ay kahawig ng naunang nabanggit na ammeter, na ang pagkakaiba lamang ay ang letrang V ay nasa voltmeter scale (sa halip na A sa ammeter). Ang voltmeter ay may dalawang terminal, sa tulong ng kung saan ito ay konektado kahanay sa electrical circuit.

Elektrisidad na paglaban. Matapos ikonekta ang lahat ng uri ng konduktor at isang ammeter sa isang de-koryenteng circuit, mapapansin mo na kapag gumagamit ng iba't ibang konduktor, ang ammeter ay nagbibigay ng iba't ibang mga pagbabasa, iyon ay, sa kasong ito, ang kasalukuyang lakas na magagamit sa electrical circuit ay iba. Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay maaaring ipaliwanag sa pamamagitan ng ang katunayan na ang iba't ibang mga konduktor ay may iba't ibang elektrikal na pagtutol, na isang pisikal na dami. Sa karangalan ng German physicist, pinangalanan siyang Ohm. Bilang isang patakaran, ang mas malalaking yunit ay ginagamit sa pisika: kiloohm, megaohm, atbp. Ang resistensya ng konduktor ay karaniwang tinutukoy ng titik R, ang haba ng konduktor ay L, ang cross-sectional area ay S. Sa kasong ito, ang paglaban ay maaaring nakasulat bilang isang pormula:

R = R * L/S

kung saan ang coefficient p ay tinatawag na resistivity. Ang koepisyent na ito ay nagpapahayag ng paglaban ng isang konduktor na 1 m ang haba na may isang cross-sectional na lugar na katumbas ng 1 m2. Ang resistivity ay ipinahayag sa Ohm x m. Dahil ang mga wire, bilang panuntunan, ay may medyo maliit na cross section, ang kanilang mga lugar ay karaniwang ipinahayag sa square millimeters. Sa kasong ito, ang yunit ng resistivity ay Ohm x mm2/m. Sa talahanayan sa ibaba. Ipinapakita ng 1 ang resistivity ng ilang mga materyales.

Ayon sa Talahanayan. 1, nagiging malinaw na ang tanso ay may pinakamaliit na resistivity ng kuryente, at ang isang haluang metal ng mga metal ay may pinakamalaking. Bilang karagdagan, ang mga dielectrics (insulators) ay may mataas na resistivity.

Kapasidad ng kuryente. Alam na natin na ang dalawang konduktor na nakahiwalay sa isa't isa ay maaaring makaipon ng mga singil sa kuryente. Ang kababalaghan na ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang pisikal na dami, na tinatawag na electrical capacitance. Ang de-koryenteng kapasidad ng dalawang konduktor ay hindi hihigit sa ratio ng singil ng isa sa mga ito sa potensyal na pagkakaiba sa pagitan ng konduktor na ito at ng kalapit na isa. Ang mas mababa ang boltahe kapag ang mga konduktor ay nakatanggap ng singil, mas malaki ang kanilang kapasidad. Ang farad (F) ay kinuha bilang ang yunit ng electrical capacitance. Sa pagsasagawa, ang mga praksyon ng yunit na ito ay ginagamit: microfarad (µF) at picofarad (pF).

Kung kukuha ka ng dalawang konduktor na nakahiwalay sa isa't isa, ilagay ang mga ito sa isang maliit na distansya mula sa isa't isa, makakakuha ka ng isang kapasitor. Ang kapasidad ng isang kapasitor ay nakasalalay sa kapal ng mga plato nito at ang kapal ng dielectric at ang pagkamatagusin nito. Sa pamamagitan ng pagbabawas ng kapal ng dielectric sa pagitan ng mga plato ng kapasitor, posible na lubos na madagdagan ang kapasidad ng huli. Sa lahat ng mga capacitor, bilang karagdagan sa kanilang kapasidad, ang boltahe kung saan ang mga aparatong ito ay dinisenyo ay dapat ipahiwatig.

Trabaho at kapangyarihan ng electric current. Mula sa nabanggit, malinaw na ang electric current ay gumagawa ng isang tiyak na dami ng trabaho. Kapag nakakonekta ang mga de-koryenteng motor, pinapagana ng electric current ang lahat ng uri ng kagamitan, nagpapagalaw sa mga tren sa kahabaan ng riles, nagpapailaw sa mga lansangan, nagpapainit sa tahanan, at gumagawa din ng kemikal na epekto, iyon ay, pinapayagan nito ang electrolysis, atbp. Masasabi natin na ang gawain ng kasalukuyang sa isang tiyak na seksyon ng circuit ay katumbas ng kasalukuyang produkto, boltahe at oras kung kailan ginawa ang trabaho. Ang trabaho ay sinusukat sa joules, boltahe sa volts, kasalukuyang sa amperes, at oras sa segundo. Kaugnay nito, 1 J = 1V x 1A x 1s. Mula dito lumalabas na upang masukat ang gawain ng isang electric current, tatlong mga aparato ang dapat gamitin nang sabay-sabay: isang ammeter, isang voltmeter at isang orasan. Ngunit ito ay mahirap at hindi epektibo. Samakatuwid, kadalasan, ang gawain ng electric current ay sinusukat ng mga electric meter. Ang device ng device na ito ay naglalaman ng lahat ng device sa itaas.

Ang kapangyarihan ng isang electric current ay katumbas ng ratio ng gawain ng kasalukuyang sa oras kung kailan ito ginanap. Ang kapangyarihan ay tinutukoy ng titik na "P" at ipinahayag sa watts (W). Sa pagsasagawa, ginagamit ang kilowatts, megawatts, hectowatts, atbp. Upang masukat ang kapangyarihan ng circuit, kailangan mong kumuha ng wattmeter. Ang gawaing elektrikal ay ipinahayag sa kilowatt-hours (kWh).

Mga pangunahing batas ng electric current

Batas ni Ohm. Ang boltahe at kasalukuyang ay itinuturing na pinaka-maginhawang katangian ng mga de-koryenteng circuit. Ang isa sa mga pangunahing tampok ng paggamit ng kuryente ay ang mabilis na transportasyon ng enerhiya mula sa isang lugar patungo sa isa pa at ang paglipat nito sa mamimili sa nais na anyo. Ang produkto ng potensyal na pagkakaiba at ang kasalukuyang lakas ay nagbibigay ng kapangyarihan, ibig sabihin, ang dami ng enerhiya na ibinibigay sa circuit bawat yunit ng oras. Tulad ng nabanggit sa itaas, upang masukat ang kapangyarihan sa isang de-koryenteng circuit, kakailanganin ng 3 mga aparato. Posible bang gawin sa isa at kalkulahin ang kapangyarihan mula sa mga pagbabasa nito at ilang katangian ng circuit, tulad ng paglaban nito? Maraming tao ang nagustuhan ang ideyang ito, itinuring nila itong mabunga.

Kaya, ano ang paglaban ng isang wire o isang circuit sa kabuuan? Ang kawad ba, tulad ng mga tubo ng tubig o mga tubo sa isang sistema ng vacuum, ay may pare-parehong katangian na maaaring tawaging paglaban? Halimbawa, sa mga tubo, ang ratio ng pagkakaiba sa presyon na lumilikha ng daloy na hinati sa rate ng daloy ay karaniwang isang pare-parehong katangian ng tubo. Sa parehong paraan, ang daloy ng init sa isang wire ay napapailalim sa isang simpleng relasyon, na kinabibilangan ng pagkakaiba sa temperatura, ang cross-sectional area ng wire, at ang haba nito. Ang pagtuklas ng gayong relasyon para sa mga de-koryenteng circuit ay resulta ng matagumpay na paghahanap.

Noong 1820s, ang German schoolteacher na si Georg Ohm ang unang nagsimulang maghanap ng ratio sa itaas. Una sa lahat, hinangad niya ang katanyagan at katanyagan, na magpapahintulot sa kanya na magturo sa unibersidad. Iyon ang tanging dahilan kung bakit pinili niya ang isang larangan ng pag-aaral na nag-aalok ng mga partikular na pakinabang.

Si Om ay anak ng isang locksmith, kaya alam niya kung paano gumuhit ng metal wire na may iba't ibang kapal, na kailangan niya para sa mga eksperimento. Dahil sa mga araw na iyon imposibleng bumili ng angkop na wire, ginawa ito ni Om gamit ang kanyang sariling mga kamay. Sa panahon ng mga eksperimento, sinubukan niya ang iba't ibang haba, iba't ibang kapal, iba't ibang mga metal at kahit na iba't ibang temperatura. Ang lahat ng mga kadahilanang ito ay iba-iba niya. Sa panahon ni Ohm, mahina pa rin ang mga baterya, na nagbibigay ng kasalukuyang variable na magnitude. Sa pagsasaalang-alang na ito, ginamit ng mananaliksik ang isang thermocouple bilang isang generator, ang mainit na junction na kung saan ay inilagay sa isang apoy. Bilang karagdagan, gumamit siya ng krudo magnetic ammeter, at sinukat ang mga potensyal na pagkakaiba (tinawag ng Ohm ang mga ito na "voltages") sa pamamagitan ng pagbabago ng temperatura o ang bilang ng mga thermal junction.

Ang doktrina ng mga de-koryenteng circuit ay nakatanggap lamang ng pag-unlad nito. Matapos ang pag-imbento ng mga baterya sa paligid ng 1800, nagsimula itong bumuo ng mas mabilis. Ang iba't ibang mga aparato ay idinisenyo at ginawa (madalas sa pamamagitan ng kamay), natuklasan ang mga bagong batas, lumitaw ang mga konsepto at termino, atbp. Ang lahat ng ito ay humantong sa isang mas malalim na pag-unawa sa mga electrical phenomena at mga kadahilanan.

Ang pag-renew ng kaalaman tungkol sa kuryente, sa isang banda, ay naging sanhi ng paglitaw ng isang bagong larangan ng pisika, sa kabilang banda, ay ang batayan para sa mabilis na pag-unlad ng electrical engineering, i.e., mga baterya, generator, mga sistema ng supply ng kuryente para sa pag-iilaw at electric drive, electric furnaces, electric motors, atbp ay naimbento , iba pa.

Ang mga natuklasan ni Ohm ay may malaking kahalagahan kapwa para sa pagbuo ng teorya ng kuryente at para sa pagpapaunlad ng inilapat na electrical engineering. Ginawa nilang madaling hulaan ang mga katangian ng mga de-koryenteng circuit para sa direktang kasalukuyang, at sa ibang pagkakataon para sa alternating current. Noong 1826, inilathala ni Ohm ang isang libro kung saan binalangkas niya ang mga teoretikal na konklusyon at mga eksperimentong resulta. Ngunit ang kanyang pag-asa ay hindi nabigyang-katwiran, ang libro ay sinalubong ng pangungutya. Nangyari ito dahil ang paraan ng magaspang na eksperimento ay tila hindi gaanong kaakit-akit sa isang panahon kung saan maraming tao ang mahilig sa pilosopiya.

Walang choice si Omu kundi umalis sa kanyang posisyon bilang guro. Hindi siya nakamit ng appointment sa unibersidad para sa parehong dahilan. Sa loob ng 6 na taon, ang siyentipiko ay nabuhay sa kahirapan, nang walang tiwala sa hinaharap, nakakaranas ng isang pakiramdam ng mapait na pagkabigo.

Ngunit unti-unting sumikat ang kanyang mga gawa sa labas ng Germany. Si Om ay iginagalang sa ibang bansa, ang kanyang pananaliksik ay ginamit. Kaugnay nito, napilitan siyang kilalanin ng mga kababayan sa kanilang sariling bayan. Noong 1849 nakatanggap siya ng pagkapropesor sa Unibersidad ng Munich.

Natuklasan ni Ohm ang isang simpleng batas na nagtatatag ng kaugnayan sa pagitan ng kasalukuyang lakas at boltahe para sa isang piraso ng kawad (para sa bahagi ng circuit, para sa buong circuit). Bilang karagdagan, gumawa siya ng mga panuntunan na nagbibigay-daan sa iyo upang matukoy kung ano ang magbabago kung kukuha ka ng wire na may ibang laki. Ang batas ng Ohm ay nabuo tulad ng sumusunod: ang kasalukuyang lakas sa isang seksyon ng circuit ay direktang proporsyonal sa boltahe sa seksyong ito at inversely proporsyonal sa paglaban ng seksyon.

Batas ng Joule-Lenz. Ang electric current sa anumang bahagi ng circuit ay gumaganap ng isang tiyak na gawain. Halimbawa, kunin natin ang ilang seksyon ng circuit, sa pagitan ng mga dulo kung saan mayroong isang boltahe (U). Sa pamamagitan ng kahulugan ng electric boltahe, ang gawaing ginawa kapag gumagalaw ang isang yunit ng singil sa pagitan ng dalawang puntos ay katumbas ng U. Kung ang kasalukuyang lakas sa isang partikular na seksyon ng circuit ay i, kung gayon ang singil na ito ay lilipas sa oras t, at samakatuwid ang gawain ng electric current sa seksyong ito ay:

A = Uit

Ang expression na ito ay wasto para sa direktang kasalukuyang sa anumang kaso, para sa anumang seksyon ng circuit, na maaaring naglalaman ng mga konduktor, mga de-koryenteng motor, atbp. Ang kasalukuyang kapangyarihan, ibig sabihin, trabaho sa bawat yunit ng oras, ay katumbas ng:

P \u003d A / t \u003d Ui

Ang formula na ito ay ginagamit sa SI system upang matukoy ang yunit ng boltahe.

Ipagpalagay natin na ang seksyon ng circuit ay isang nakapirming konduktor. Sa kasong ito, ang lahat ng trabaho ay magiging init, na ilalabas sa konduktor na ito. Kung ang konduktor ay homogenous at sumusunod sa batas ng Ohm (kabilang dito ang lahat ng mga metal at electrolyte), kung gayon:

U=ir

kung saan ang r ay ang paglaban ng konduktor. Sa kasong ito:

A = rt2i

Ang batas na ito ay unang empirikal na hinango ni E. Lenz at, hiwalay sa kanya, ni Joule.

Dapat pansinin na ang pag-init ng mga konduktor ay nakakahanap ng maraming mga aplikasyon sa engineering. Ang pinakakaraniwan at mahalaga sa kanila ay mga lamp na maliwanag na maliwanag.

Batas ng electromagnetic induction. Sa unang kalahati ng ika-19 na siglo, natuklasan ng English physicist na si M. Faraday ang phenomenon ng magnetic induction. Ang katotohanang ito, na naging pag-aari ng maraming mga mananaliksik, ay nagbigay ng isang malakas na puwersa sa pag-unlad ng electrical at radio engineering.

Sa kurso ng mga eksperimento, nalaman ni Faraday na kapag ang bilang ng mga linya ng magnetic induction na tumagos sa isang ibabaw na nakatali ng isang closed loop ay nagbabago, isang electric current ang lumitaw dito. Ito ang batayan ng marahil ang pinakamahalagang batas ng pisika - ang batas ng electromagnetic induction. Ang kasalukuyang nangyayari sa circuit ay tinatawag na inductive. Dahil sa ang katunayan na ang electric current ay nangyayari sa circuit lamang sa kaso ng mga panlabas na puwersa na kumikilos sa mga libreng singil, pagkatapos ay sa isang pagbabago ng magnetic flux na dumadaan sa ibabaw ng isang closed circuit, ang parehong mga panlabas na pwersa ay lilitaw dito. Ang pagkilos ng mga panlabas na puwersa sa pisika ay tinatawag na electromotive force o induction EMF.

Lumilitaw din ang electromagnetic induction sa mga bukas na konduktor. Sa kaso kapag ang konduktor ay tumatawid sa mga linya ng magnetic field, lumilitaw ang isang boltahe sa mga dulo nito. Ang dahilan para sa hitsura ng naturang boltahe ay ang induction EMF. Kung ang magnetic flux na dumadaan sa closed circuit ay hindi nagbabago, ang inductive current ay hindi lilitaw.

Gamit ang konsepto ng "EMF of induction", maaaring pag-usapan ng isang tao ang tungkol sa batas ng electromagnetic induction, ibig sabihin, ang EMF ng induction sa isang closed loop ay katumbas ng ganap na halaga sa rate ng pagbabago ng magnetic flux sa pamamagitan ng ibabaw na hangganan ng loop.

Ang tuntunin ni Lenz. Tulad ng alam na natin, ang isang inductive current ay nangyayari sa konduktor. Depende sa mga kondisyon ng hitsura nito, mayroon itong ibang direksyon. Sa pagkakataong ito, ang Russian physicist na si Lenz ay nagbalangkas ng sumusunod na panuntunan: ang induction current na nangyayari sa isang closed circuit ay palaging may direksyon na ang magnetic field na nilikha nito ay hindi nagpapahintulot sa magnetic flux na magbago. Ang lahat ng ito ay nagiging sanhi ng hitsura ng isang induction current.

Ang kasalukuyang induction, tulad ng iba pa, ay may enerhiya. Nangangahulugan ito na sa kaganapan ng isang induction current, lumilitaw ang elektrikal na enerhiya. Ayon sa batas ng konserbasyon at pagbabago ng enerhiya, ang nabanggit na enerhiya ay maaari lamang lumitaw dahil sa dami ng enerhiya ng ilang iba pang uri ng enerhiya. Kaya, ang panuntunan ni Lenz ay ganap na tumutugma sa batas ng konserbasyon at pagbabago ng enerhiya.

Bilang karagdagan sa induction, ang tinatawag na self-induction ay maaaring lumitaw sa coil. Ang kakanyahan nito ay ang mga sumusunod. Kung ang isang kasalukuyang lumilitaw sa likid o ang lakas nito ay nagbabago, pagkatapos ay lilitaw ang isang nagbabagong magnetic field. At kung ang magnetic flux na dumadaan sa coil ay nagbabago, pagkatapos ay isang electromotive force ang lumitaw dito, na tinatawag na EMF ng self-induction.

Ayon sa panuntunan ni Lenz, ang EMF ng self-induction kapag ang circuit ay sarado ay nakakasagabal sa kasalukuyang lakas at hindi pinapayagan itong tumaas. Kapag naka-off ang EMF circuit, binabawasan ng self-induction ang kasalukuyang lakas. Sa kaso kapag ang kasalukuyang lakas sa coil ay umabot sa isang tiyak na halaga, ang magnetic field ay hihinto sa pagbabago at ang self-induction EMF ay nagiging zero.