Elektrik akımı nasıl akar. Elektrik Akımı Nedir? Bir elektrik akımının varlığı için koşullar: özellikler ve eylemler. Elektrik akımı tehlikesi ve elektriğin diğer tehlikeli özellikleri ve güvenlik önlemleri

Serbest elektronlar .. Elektrik akımı .. Akım ölçme .. Ampermetre .. Akımın birimi Amper .. Elektrik akımının yönü .. Elektronların hareket yönü ..

Bir iletkene bir elektrik alanı uygulandığında, serbest elektronlar (negatif yük taşıyıcıları) elektrik alanının yönüne göre kaymaya başlar - a elektrik.

Elektronların hareketi, negatif yüklerin hareketi anlamına gelir, bu nedenle, - elektrik akımı birim zaman başına bir iletkenin enine kesiti boyunca taşınan elektrik yükü miktarının bir ölçüsü.

Uluslararası SI sisteminde yükün ölçü birimi Coulomb, zaman birimi ise ikincidir. Bu nedenle, akım gücünün birimi saniyede Coulomb'dur (C / sn).

Mevcut ölçüm

Geçerli birim SI sisteminde saniye başına pandantifin belirli bir adı vardır Amper (A)- ünlü Fransız bilim adamının onuruna André-Marie Ampere(makalenin başlığında resmedilmiştir).
Bildiğimiz gibi, bir elektronun negatif elektrik yükünün büyüklüğü 1.602'dir. 10 -19 Kolye. Bu nedenle, bir Coulomb elektrik yükü 1 / 1.602'den oluşur. 10 -19 = 6,24 10 18 elektronlar.
Bu nedenle, eğer 6.24 10 18 elektronlar iletkenin kesitini bir saniyede keserler, o zaman bu akımın büyüklüğü bir amper olur.

amper ölçmek için bir ölçüm cihazı var - bir ampermetre.

Pirinç. 1

Ampermetre elektrik devresine dahildir ( pilav. 1) devrenin o elemanı ile seri olarak, ölçülmesi gereken akım gücü. Ampermetreyi bağlarken polariteye dikkat edilmelidir: ampermetrenin "artı"sı, akım kaynağının "artısına" ve ampermetrenin "eksi"si, akım kaynağının "eksi"sine bağlanır.

Elektrik akımının yönü

Eğer gösterilen elektrik devresinde ise pilav. 1 anahtarın kontaklarını kapatın, ardından bu devreden bir elektrik akımı akacaktır. Soru ortaya çıkıyor: "Hangi yönde?"

Metal iletkenlerdeki elektrik akımının negatif yüklü parçacıkların düzenli hareketi olarak adlandırıldığını biliyoruz - elektronlar (diğer ortamlarda bunlar iyonlar veya iyonlar ve elektronlar olabilir). Harici devrede negatif yüklü elektronlar hareket eder eksi kaynaktan artıya (yüklerin itmesi, zıt yüklerin birbirini çekmesi gibi) pilav. 2 .

8. sınıf fizik ders kitabı bize farklı bir cevap veriyor: "Devredeki elektrik akımının yönü için pozitif yüklerin hareket yönü alınır",- yani enerji kaynağının artısından kaynağın eksisine.

Mevcut yön seçimi, doğrunun tersi Aksi takdirde paradoksal olarak adlandırılamaz, ancak elektrik mühendisliğinin gelişim tarihini izlersek bu tutarsızlığın nedenleri açıklanabilir.

Gerçek elektrik yüklerinin elektronlar keşfedilmeden çok önce araştırılmaya başlandığı, dolayısıyla metallerdeki yük taşıyıcıların doğası hala bilinmiyordu.
Olumlu ve olumsuz suçlamalar kavramı, Amerikalı bilim adamı ve politikacı Benjamin Franklin tarafından tanıtıldı.

Benim işimde Elektrik Üzerine Deneyler ve Gözlemler (1747) Franklin elektrik olaylarını teorik olarak açıklamaya çalıştı. Elektriğin atomik, “taneli” doğası hakkındaki en önemli varsayımı ilk kez dile getiren oydu: “ Elektrik maddesi, son derece küçük olması gereken parçacıklardan oluşur.».

Franklin inanıyordu elektrik depolayan bir cismin pozitif, elektrik kaybeden cismin ise negatif olarak yüklendiğini. Bağlandıklarında, fazla pozitif yük, eksik olduğu yere, yani negatif yüklü bir gövdeye akar (iletişim kaplarına benzer şekilde).

Pozitif yüklerin hareketi hakkındaki bu fikirler bilim çevrelerinde yaygın olarak yayıldı ve fizik ders kitaplarına girdi. Ve böylece iletkendeki elektronların gerçek hareket yönü, elektrik akımının kabul edilen yönünün tersi oldu.

Elektronun keşfinden sonra bilim adamları her şeyi olduğu gibi bırakmaya karar verdiler, çünkü akımın gerçek yönü belirtilirse (ve sadece ders kitaplarında değil) çok şeyin değiştirilmesi gerekecekti. Bunun nedeni, ücretin işaretinin pratik olarak hiçbir şeyi etkilememesidir, şimdiye kadar herkes aynı kuralı kullanıyor.
Elektronların gerçek hareket yönü, yalnızca yarı iletken cihazlarda (diyotlar, transistörler, tristörler vb.) bazı fiziksel etkileri açıklamak gerektiğinde kullanılır.

Elektrik akımı, yüklü parçacıkların düzenli hareketidir. V katılar bu, sıvı ve gaz halindeki cisimlerdeki elektronların (negatif yüklü parçacıklar) hareketidir bu, iyonların (pozitif yüklü parçacıklar) hareketidir. Dahası, akım sabit ve değişkendir ve elektrik yüklerinin tamamen farklı hareketlerine sahiptirler. İletkenlerdeki mevcut hareket konusunu iyi anlamak ve ustalaşmak için, belki de önce elektrofiziğin temellerini daha ayrıntılı olarak anlamanız gerekir. İşte buradan başlayacağım.

Peki bir elektrik akımı genel olarak nasıl hareket eder? Maddelerin atomlardan oluştuğu bilinmektedir. Bunlar maddenin temel parçacıklarıdır. Atomun yapısı bizimkine benziyor Güneş Sistemi, atomun çekirdeğinin merkezde bulunduğu yer. Birbirine sıkıca bastırılmış protonlardan (pozitif elektriksel parçacıklar) ve nötronlardan (elektriksel olarak nötr parçacıklardan) oluşur. Elektronlar (negatif yüklü daha küçük parçacıklar) yörüngelerinde bu çekirdeğin etrafında büyük bir hızla dönerler. Farklı maddeler için elektronların sayısı ve döndükleri yörüngeler farklı olabilir. Katıların atomları sözde kristal kafese sahiptir. Bu, atomların birbirine göre belirli bir düzende düzenlendiği bir maddenin yapısıdır.

Ve burada bir elektrik akımı nerede ortaya çıkabilir? Bazı maddelerde (akım iletkenleri) çekirdeğinden en uzak olan elektronların atomdan ayrılıp komşu atoma gidebildiği ortaya çıktı. Elektronların bu hareketine serbest denir. Sadece elektronlar bir maddenin içinde bir atomdan diğerine hareket eder. Ancak bu maddeye (elektrik iletkeni) harici bir elektromanyetik alan bağlanırsa, böylece bir elektrik devresi oluşursa, tüm serbest elektronlar aynı yönde hareket etmeye başlayacaktır. Bu tam olarak bir iletken içindeki bir elektrik akımının hareketidir.

Şimdi doğru ve alternatif akımı neyin oluşturduğunu bulalım. Bu nedenle, doğru akım her zaman sadece bir yönde hareket eder. En başta belirtildiği gibi - elektronlar katılarda hareket eder ve iyonlar sıvı ve gaz halinde hareket eder. Elektronlar negatif yüklü parçacıklardır. Sonuç olarak, katılarda elektrik akımı güç kaynağının eksiden artısına doğru akar (elektronlar elektrik devresi boyunca hareket eder). Sıvılarda ve gazlarda, akım aynı anda iki yönde hareket eder veya daha doğrusu, aynı anda elektronlar artıya akar ve iyonlar (bir kristal kafes ile bağlanmayan bireysel atomlar, her biri kendi başınadır) eksi akar. güç kaynağı.

Bilim adamları ise resmi olarak hareketin artıdan eksiye doğru gerçekleştiğine (aksine gerçekte olduğundan daha fazla) inanıyorlardı. Böylece bilimsel nokta açısından, elektrik akımının artıdan eksiye doğru hareket ettiğini söylemek doğrudur ve gerçek bir bakış açısından (elektrofiziksel doğa) akımın eksiden artıya (katılarda) aktığını varsaymak daha doğrudur. Belki de bu biraz kolaylık sağlamak için yapıldı.

Şimdi alternatif elektrik akımı için. Burada her şey biraz daha karmaşık. eğer durumda doğru akım yüklü parçacıkların hareketinin yalnızca bir yönü vardır (eksi işaretli elektronlar artıya akar), daha sonra alternatif bir akımla hareket yönü periyodik olarak tersine değişir. Muhtemelen bunu sıradan bir şehir elektrik şebekesinde duymuşsunuzdur. alternatif akım voltajı 220 volt değerinde ve standart 50 hertz frekansta. Yani bu 50 hertz, bir saniyedeki elektrik akımının sinüzoidal bir şekle sahip olan tam bir döngüden 50 kez geçmeyi başardığını gösteriyor. Aslında, bir saniyede akımın yönü 100 kat kadar değişir (bir döngüde iki kez değişir).

not Elektrik devrelerinde akımın yönü önemlidir. Çoğu durumda, devre bir akım yönü için tasarlanmışsa ve yanlışlıkla onu tersine değiştirirseniz veya doğru akım yerine alternatif bir akım bağlarsanız, büyük olasılıkla cihaz arızalanır. Akımın ters yönü ile devrelerde çalışan birçok yarı iletken bozulabilir ve yanabilir. Bu yüzden elektrik gücünü bağlarken akımın yönüne kesinlikle sizin tarafınızdan uyulmalıdır.

İletkenlerde, belirli koşullar altında, bir elektrik yükünün serbest taşıyıcılarının sürekli düzenli hareketi meydana gelebilir. Bu hareket denir Elektrik şoku... Pozitif serbest yüklerin hareket yönü, elektrik akımının yönü olarak alınır, ancak çoğu durumda elektronlar hareket eder - negatif yüklü parçacıklar.

Elektrik akımının nicel ölçüsü akım gücüdür. ben Yük oranına eşit bir skaler fiziksel miktardır Q zaman aralığı boyunca iletkenin enine kesiti boyunca taşınan T, bu zaman aralığına:

Akım sabit değilse, iletkenden geçen yük miktarını bulmak için, akımın zamana bağımlılığı grafiğinin altındaki şeklin alanı hesaplanır.

Akım gücü ve yönü zamanla değişmezse, böyle bir akıma denir. kalıcı... Akımın gücü, devreye seri bağlanan bir ampermetre ile ölçülür. SI birimlerinde akım, amper [A] cinsinden ölçülür. 1 A = 1 C / s.

Toplam yükün tüm zamana oranı olarak bulunur (yani, ortalama hız veya fizikteki herhangi bir ortalama değerle aynı prensibe göre):

Akım, değerden zaman içinde eşit olarak değişirse ben 1 değer ben 2, o zaman ortalama akımın değeri, uç değerlerin aritmetik ortalaması olarak bulunabilir:

Akım yoğunluğu- iletkenin birim kesiti başına akım aşağıdaki formülle hesaplanır:

Akım bir iletkenden geçtiğinde, akım iletken tarafından direnç kazanır. Direncin nedeni, yüklerin iletken maddenin atomlarıyla ve birbirleriyle etkileşimidir. Direnç birimi 1 ohm'dur. İletken direnci r formülle belirlenir:

nerede: ben- iletken uzunluğu, S- kesit alanı, ρ - iletken malzemenin direnci (son değeri maddenin yoğunluğu ile karıştırmamaya dikkat edin), iletken malzemenin akımın geçişine direnme yeteneğini karakterize eder. Yani bu, bir maddenin diğer birçok özelliğiyle aynı özelliğidir: özgül ısı, yoğunluk, erime noktası vb. Direnç için ölçüm birimi 1 Ohm · m'dir. Bir maddenin özdirenci tablo değeridir.

Bir iletkenin direnci ayrıca sıcaklığına da bağlıdır:

nerede: r 0 - 0 ° С'de iletken direnci, T- Santigrat derece cinsinden ifade edilen sıcaklık, α - direnç sıcaklık katsayısı. Sıcaklıkta 1 ° C'lik bir artışla dirençteki nispi değişime eşittir. Metaller için her zaman sıfırdan büyüktür, elektrolitler için ise tam tersine her zaman sıfırdan küçüktür.

DC devresinde diyot

Diyot Direnci akımın yönüne bağlı olan doğrusal olmayan bir devre elemanıdır. Diyot aşağıdaki gibi belirlenir:

Diyotun şematik tanımındaki ok, akımı hangi yönde geçirdiğini gösterir. Bu durumda direnci sıfırdır ve diyot basitçe sıfır dirençli bir iletken ile değiştirilebilir. Akım diyottan ters yönde akıyorsa, diyot sonsuz büyük bir dirence sahiptir, yani hiç akım geçmez ve devrede açık devredir. Daha sonra, akım içinden akmadığı için devrenin diyotlu bölümü kolayca çizilebilir.

Ohm kanunu. İletkenlerin seri ve paralel bağlantısı

Alman fizikçi H. Ohm, 1826'da deneysel olarak mevcut gücün ben homojen bir metal iletken (yani, dış kuvvetlerin etki etmediği bir iletken) boyunca dirençle akan r voltajla orantılı sen iletkenin uçlarında:

Miktar r aramak adettendir elektrik direnci... Elektrik direnci olan iletkene denir direnç... Bu oran ifade eder Bir zincirin homojen bir bölümü için Ohm yasası: İletkendeki akım, uygulanan voltajla doğru orantılı ve iletkenin direnciyle ters orantılıdır.

Ohm kanunu iletkenleri denir doğrusal... Akımın grafiksel bağımlılığı ben stresten sen(bu tür grafiklere volt-amper karakteristikleri denir, kısaltılmış VAC) orijinden geçen düz bir çizgi olarak gösterilir. Bir yarı iletken diyot veya bir gaz deşarj lambası gibi Ohm Yasasına uymayan birçok malzeme ve cihaz olduğuna dikkat edilmelidir. Yeterince yüksek akımlarda metal iletkenler için bile, artan sıcaklıkla metal iletkenlerin elektrik direnci arttığından, doğrusal Ohm yasasından bir sapma gözlenir.

Elektrik devrelerindeki iletkenler iki şekilde bağlanabilir: seri ve paralel... Her yöntemin kendi kalıpları vardır.

1. Seri bağlantı kalıpları:

Seri bağlı dirençlerin toplam direnci formülü, herhangi bir sayıda iletken için geçerlidir. Devre seri bağlanırsa nözdeş dirençler r, daha sonra toplam direnç r 0 şu formülle bulunur:

2. Paralel bağlantının düzenlilikleri:

Paralel bağlı dirençlerin toplam direnci formülü, herhangi bir sayıda iletken için geçerlidir. Devre paralel bağlanırsa nözdeş dirençler r, daha sonra toplam direnç r 0 şu formülle bulunur:

Elektrik ölçüm aletleri

DC elektrik devrelerindeki voltaj ve akımları ölçmek için özel cihazlar kullanılır - voltmetreler ve ampermetre.

Voltmetre terminallerine uygulanan potansiyel farkı ölçmek için tasarlanmıştır. Devrenin potansiyel farkının ölçüldüğü bölüme paralel bağlanır. Herhangi bir voltmetrenin bir iç direnci vardır. r B. Voltmetrenin ölçülen devreye bağlandığında belirgin bir akım dağılımı sağlamaması için, dahili direnci, bağlı olduğu devre bölümünün direncine kıyasla büyük olmalıdır.

Ampermetre devredeki akımı ölçmek için tasarlanmıştır. Ampermetre, elektrik devresindeki kesintiye seri olarak bağlanır, böylece ölçülen akımın tamamı içinden geçer. Ampermetre ayrıca bir miktar iç dirence sahiptir. r A. Bir voltmetreden farklı olarak, bir ampermetrenin iç direnci, tüm devrenin toplam direncine kıyasla yeterince küçük olmalıdır.

EMF. Tam bir devre için Ohm yasası

Bir doğru akımın varlığı için, elektrostatik olmayan kökenli kuvvetlerin çalışması nedeniyle devre bölümlerinde potansiyel farklar yaratabilen ve sürdürebilen bir elektrik kapalı devresinde bir cihaza sahip olmak gerekir. Bu tür cihazlar denir DC kaynakları... Akım kaynakları tarafından serbest yük taşıyıcılarına etki eden elektrostatik olmayan kökenli kuvvetlere denir. dış güçler.

Dış kuvvetlerin doğası farklı olabilir. Galvanik hücrelerde veya pillerde elektrokimyasal işlemler sonucunda ortaya çıkarlar, DC jeneratörlerde iletkenler bir manyetik alanda hareket ettiğinde dış kuvvetler ortaya çıkar. Dış kuvvetlerin etkisi altında, elektrik yükleri, akım kaynağının içinde elektrostatik alanın kuvvetlerine karşı hareket eder, çünkü kapalı bir devrede sabit bir elektrik akımı korunabilir.

Elektrik yükleri DC devresi boyunca hareket ettiğinde, akım kaynaklarının içine etki eden dış kuvvetler iş yapar. İşin oranına eşit fiziksel miktar A yükü hareket ettirirken dış kuvvetlerin st Q Akım kaynağının negatif kutbundan pozitif kutbuna bu yükün büyüklüğüne denir kaynak elektromotor kuvveti (EMF):

Böylece, EMF, tek bir pozitif yükü hareket ettirirken dış kuvvetlerin yaptığı iş tarafından belirlenir. Elektromotor kuvvet, potansiyel fark gibi, volt (V) cinsinden ölçülür.

Tam (kapalı) bir devre için Ohm yasası: kapalı bir devredeki akım, kaynağın elektromotor kuvvetinin devrenin toplam (iç + dış) direncine bölünmesine eşittir:

Direnç r- mevcut kaynağın iç (kendi) direnci (kaynağın iç yapısına bağlıdır). Direnç r- yük direnci (devrenin dış direnci).

Harici devrede voltaj düşüşü aynı zamanda eşittir (aynı zamanda denir kaynak terminallerindeki voltaj):

Anlamak ve hatırlamak önemlidir: Farklı yükler bağlandığında akım kaynağının EMF ve iç direnci değişmez.

Yük direnci sıfır (kaynak kendi kendine kapanır) veya kaynak direncinden çok daha az ise devre akacaktır. kısa devre akımı:

Kısa devre akımı, belirli bir kaynaktan elektromotor kuvveti ile elde edilebilecek maksimum akımdır. ε ve iç direnç r... Düşük iç dirençli kaynaklar için kısa devre akımı çok yüksek olabilir ve elektrik devresinin veya kaynağının tahrip olmasına neden olabilir. Örneğin, otomobillerde kullanılan kurşun-asit akülerde birkaç yüz amperlik kısa devre akımı olabilir. Kısa devreler, özellikle trafo merkezlerinden (binlerce amper) beslenen aydınlatma ağlarında tehlikelidir. Bu tür yüksek akımların yıkıcı etkisini önlemek için devreye sigortalar veya özel devre kesiciler dahildir.

Devrede çeşitli EMF kaynakları

zincir içeriyorsa seri bağlı birkaç EMF, sonra:

1. Doğru (bir kaynağın pozitif kutbu diğerinin negatifine bağlanır), kaynaklar bağlanır, tüm kaynakların toplam EMF'si ve iç dirençleri aşağıdaki formüllerle bulunabilir:

Örneğin, bu tür bir kaynak bağlantısı, birkaç pille çalışan uzaktan kumandalarda, kameralarda ve diğer ev aletlerinde gerçekleştirilir.

2. Yanlış (kaynaklar aynı kutuplarla bağlanır) kaynakların bağlantısıyla, toplam EMF'leri ve dirençleri aşağıdaki formüllerle hesaplanır:

Her iki durumda da kaynakların toplam empedansı artar.

NS paralel bağlantı kaynakları yalnızca aynı EMF ile bağlamak mantıklıdır, aksi takdirde kaynaklar birbirine karşı deşarj olacaktır. Böylece, toplam EMF, her kaynağın EMF'si ile aynı olacaktır, yani paralel bağlantıyla, büyük bir EMF'ye sahip bir pil almayacağız. Aynı zamanda, kaynak pilinin iç direnci azalır, bu da devrede büyük bir akım gücü ve güç elde etmeyi mümkün kılar:

Kaynakların paralel bağlantısının anlamı budur. Her durumda, problemleri çözerken, önce ortaya çıkan kaynağın toplam EMF'sini ve toplam iç direncini bulmanız ve ardından tüm devre için Ohm yasasını yazmanız gerekir.

Akımın işi ve gücü. Joule-Lenz yasası

Çalışmak A elektrik akımı ben dirençli sabit bir iletken boyunca akan r, sıcaklığa dönüştürülür Q bu iletken üzerinde öne çıkıyor. Bu çalışma, formüllerden biri kullanılarak hesaplanabilir (Ohm yasasını dikkate alarak, hepsi birbirinden çıkar):

Akım işini ısıya dönüştürme yasası, J. Joule ve E. Lenz tarafından deneysel olarak birbirinden bağımsız olarak kurulmuştur ve buna denir. Joule-Lenz yasası. Elektrik akımı gücü akımın işin oranına eşit AΔ zaman aralığına T, bu çalışmanın yapıldığı, bu nedenle aşağıdaki formüller kullanılarak hesaplanabilir:

SI'deki elektrik akımının çalışması, her zamanki gibi, joule (J), güç - watt (W) cinsinden ifade edilir.

Kapalı devre enerji dengesi

Şimdi elektromotor kuvveti olan bir kaynaktan oluşan tam bir DC devresini düşünün. ε ve iç direnç r ve dirençli bir dış homojen alan r... Bu durumda net güç veya harici devrede açığa çıkan güç:

Kaynağın mümkün olan maksimum faydalı gücü, aşağıdaki durumlarda elde edilir: r = r ve şuna eşittir:

Aynı akım kaynağına farklı dirençle bağlandığında r 1 ve r 2, onlara eşit güçler tahsis edilir, daha sonra bu akım kaynağının iç direnci aşağıdaki formülle bulunabilir:

Akım kaynağındaki güç kaybı veya güç:

Mevcut kaynak tarafından geliştirilen görünür güç:

Mevcut kaynak verimliliği:

Elektroliz

elektrolitler elektrik akımının akışına maddenin transferinin eşlik ettiği iletken ortamları çağırmak gelenekseldir. Elektrolitlerdeki serbest yüklerin taşıyıcıları, pozitif ve negatif yüklü iyonlardır. Elektrolitler, birçok erimiş metal-metaloid bileşiğinin yanı sıra bazı katıları içerir. Bununla birlikte, teknolojide yaygın olarak kullanılan elektrolitlerin ana temsilcileri, inorganik asitlerin, tuzların ve bazların sulu çözeltileridir.

Elektrolitten bir elektrik akımının geçişine, elektrotlarda bir maddenin salınması eşlik eder. Bu fenomene denir elektroliz.

Elektrolitlerdeki elektrik akımı, her iki işaretin iyonlarının zıt yönlerde hareketidir. Pozitif iyonlar negatif elektrota doğru hareket eder ( katot), negatif iyonlar - pozitif elektrota ( anot). Her iki işaretin iyonları, bazı nötr moleküllerin bölünmesinin bir sonucu olarak sulu tuz, asit ve alkali çözeltilerinde ortaya çıkar. Bu fenomene denir elektrolitik ayrışma.

elektroliz yasası 1833 yılında İngiliz fizikçi M. Faraday tarafından deneysel olarak kurulmuştur. Faraday yasası elektroliz sırasında elektrotlarda salınan birincil ürünlerin miktarını belirler. yani kütle m elektrotta salınan madde, şarj ile doğru orantılıdır. Q elektrolitten geçti:

Miktar k arandı elektrokimyasal eşdeğer... Aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanabilir:

nerede: n- bir maddenin değeri, n A, Avogadro sabitidir, m- bir maddenin molar kütlesi, e- temel ücret. Bazen Faraday sabiti için aşağıdaki gösterim de tanıtılır:

Gazlarda ve vakumda elektrik akımı

Gazlarda elektrik akımı

Normal şartlar altında gazlar elektriği iletmezler. Bunun nedeni, gaz moleküllerinin elektriksel nötrlüğü ve sonuç olarak elektrik yükü taşıyıcılarının olmamasıdır. Gazın iletken olabilmesi için moleküllerden bir veya daha fazla elektronun çıkarılması gerekir. Sonra serbest yük taşıyıcıları olacak - elektronlar ve pozitif iyonlar. Bu süreç denir gazların iyonlaşması.

Gaz moleküllerini iyonize edebilirsiniz dış etki - iyonlaştırıcı... İyonlaştırıcılar şunlar olabilir: bir ışık akışı, X-ışınları, bir elektron akışı veya α -parçacıklar. Gaz molekülleri ayrıca yüksek sıcaklıklarda iyonlaşır. İyonizasyon, serbest yük taşıyıcılarının gazlarında ortaya çıkmasına neden olur - elektronlar, pozitif iyonlar, negatif iyonlar (nötr bir molekülle birleştirilmiş bir elektron).

İyonize bir gazın kapladığı alanda bir elektrik alanı oluşturulursa, elektrik yüklerinin taşıyıcıları düzenli harekete geçecektir - gazlarda elektrik akımı bu şekilde ortaya çıkar. İyonlaştırıcı çalışmayı durdurursa, gaz tekrar nötr hale gelir, çünkü rekombinasyon- iyonlar ve elektronlar tarafından nötr atomların oluşumu.

Vakumda elektrik akımı

Vakum, bir gazın, molekülleri arasındaki çarpışmayı ihmal edebileceği ve şöyle varsayılabileceği bir nadirlik derecesidir. ortalama uzunluk serbest yol, gazın bulunduğu kabın doğrusal boyutlarını aşıyor.

Vakumdaki elektrik akımı, vakum durumunda elektrotlar arası boşluğun iletkenliği olarak adlandırılır. Bu durumda, o kadar az gaz molekülü vardır ki, iyonizasyon süreçleri, iyonizasyon için gerekli olan bu kadar çok sayıda elektron ve iyon sağlayamaz. Bir vakumda elektrotlar arası boşluğun iletkenliği, yalnızca elektrotlardaki emisyon fenomenleri nedeniyle ortaya çıkan yüklü parçacıkların yardımıyla sağlanabilir.

Geri
İleri

Fizik ve matematikte bir CT'ye nasıl başarılı bir şekilde hazırlanır?

Fizik ve matematikte CT'ye başarılı bir şekilde hazırlanmak için diğer şeylerin yanı sıra üç önemli koşulun karşılanması gerekir:

Bu sitedeki eğitim materyallerinde verilen tüm konuları keşfedin ve tüm testleri ve görevleri tamamlayın. Bunu yapmak için hiçbir şeye ihtiyacınız yok, yani: her gün üç ila dört saatinizi fizik ve matematikte CT'ye hazırlanmak, teori çalışmak ve problem çözmek için ayırmak. Gerçek şu ki, BT sadece fizik veya matematik bilmenin yeterli olmadığı bir sınavdır, yine de farklı konularda ve değişen karmaşıklıktaki çok sayıda problemi hızlı ve sorunsuz bir şekilde çözebilmeniz gerekir. İkincisi ancak binlerce problem çözülerek öğrenilebilir.
Fizikteki tüm formülleri ve yasaları, matematikteki formülleri ve yöntemleri öğrenin. Aslında bunu yapmak da çok basit, fizikte sadece 200 kadar gerekli formül var, hatta matematikte biraz daha az. Bu konuların her birinde, temel karmaşıklık seviyesindeki problemleri çözmek için, öğrenmesi de oldukça olası olan ve bu nedenle, tamamen otomatik ve zorluk çekmeden, doğru zamanda, CG'nin çoğu, yaklaşık bir düzine standart yöntem vardır. çözüldü. Bundan sonra, sadece en zor görevleri düşünmeniz gerekecek.
Üç fizik ve matematik prova testi aşamasına da katılın. Her iki seçeneği de çözmek için her RT iki kez ziyaret edilebilir. Yine CT'de, problemleri hızlı ve verimli bir şekilde çözme yeteneği, formül ve yöntem bilgisinin yanı sıra, zamanı doğru planlayabilmek, kuvvetleri dağıtmak ve en önemlisi cevap formunu doldurabilmek de gereklidir. doğru, cevapların ve görevlerin sayısını veya kendi soyadınızı karıştırmadan. Ayrıca, RT sırasında, BT'de hazırlıksız bir kişi için çok sıra dışı görünebilecek görevlerde soru sorma tarzına alışmak önemlidir.

Bu üç noktanın başarılı, gayretli ve sorumlu bir şekilde uygulanması, CG'de yapabileceğinizin maksimumu olan mükemmel sonuçlar göstermenize izin verecektir.

Bir hata mı buldunuz?

Size göründüğü gibi, eğitim materyallerinde bir hata bulduysanız, lütfen posta ile yazın. Ayrıca sosyal ağdaki () hata hakkında da yazabilirsiniz. Mektupta konuyu (fizik veya matematik), konunun veya testin başlığını veya numarasını, problemin numarasını veya metinde (sayfa) sizce bir hatanın olduğu yeri belirtin. Ayrıca iddia edilen hatanın ne olduğunu da açıklayın. Mektubunuz fark edilmeyecek, hata ya düzeltilecek ya da neden hata olmadığı size anlatılacak.

Okulda, akımın +'dan -'ye aktığını hangi sınıfta anlattıklarını hatırlamıyorum. Onlar. akünün terminalleri arasına bir ampul takılırsa (böyle - KBS vardı), o zaman akım akünün pozitif terminalinden geçecek, daha sonra ampulden geçecek, yanacak ve akünün içinden aküye gidecektir. negatif terminal. Birkaç yıl sonra, fizik öğretmeni akımın yönünün +'dan -'ye şartlı olduğunu açıkladı. Aslında akım, tel boyunca yalnızca serbest elektronların hareket edebildiği elektrik yüklerinin hareketidir. Onlar. akım -'den +'ya akar.

Önkoşul bir akımın görünümü devrenin kapanmasıdır. O zamanlar, yayın alıcısının çıkış lambasının anotuna bağlı olan 6P3S'de zaten ustalaşıyordum ve bu varsayım hakkında hiçbir şüphem yoktu. Özellikle bu akımla birkaç şoktan sonra.

Günler geçer, yıllar toplanır. Yaşlılık deliliğinin ilk belirtileri gitti ve görünüşe göre bundan edinilen okul bilgisi hakkında şüphe duydum.

Burada bir akım kaynağımız ve yüklü bir kapalı devremiz var. Hangi terminalden olursa olsun, pembe yanaklı, kendine güvenen akımdan kaçtı ve yüke koştu. Onunla kavga ettim, çünkü kendini bu şekilde teslim etmek istemedi ve direndi, ama akım, yüküne enerjisinin bir kısmını vermesine ve terli ve hafif solgun olmasına rağmen işini yaptı ve ikinci terminale koştu. kaynak.

Gerçek bir resim gibi görünüyor, enerjinin korunumu yasası yerine getirildi, sadece test edilecek - harika! Kontrol çok basit: Ampermetreye göre yükten önce ve sonra devreye sokarız. Ve ne gösteriyorlar? Ve yük ile ilişki öncesi ve sonrası akımın büyüklüğünün aynı olduğu gerçeği!

Belki de akım bizim yalancımızdır ve yükle bir ilgisi yoktur, bu yüzden ampermetreler aynı akımı gösterir mi? Ama hayır, yük olarak bir ampul varsa, o zaman bir ışık gördük. Enerji israfı şüphesizdi! Peki ya giden akımın gelen akıma eşit olduğu gerçeğine ne demeli?

Yaptıkların harika, Lord!

Bir deneyim 2.

Her kaynak terminaline bir kablo bağlarız ve uçlarındaki potansiyelin işaretini belirlemeye çalışırız. Akım elektronların hareketi olduğu için, kabloların kapasitansı ve terminal ile tel arasındaki potansiyel fark nedeniyle, elektronlar tele girecek ve negatif terminale bağlı ucunda negatif yükler tespit edeceğiz.

Aynı akım tanımından, pozitif terminale bağlı iletkenin sonunda hiçbir yük olmayacağı sonucuna varılır. Ancak orada görünürler. Üstelik olumlular.

Durmak! Olumlu olanlar tel boyunca koşmaz! Oradan nereden geldiler?

“Ama basitçe - derler ki bilgili insanlar- Kaynak, elektronların bir kısmını tele vermiş ve aynı miktarı başka bir telden alarak açığı kapatmıştır. Bu telde elektron sıkıntısı olduğundan, pozitif olarak "yüklendi". Güç kaynağı, elektronları pompalayan bir pompadır."

Normal bir açıklama gibi görünüyor.

Durmak. İlk olarak, serbest elektronların sayısı sonsuz değildir, örneğin bir bakır iletken için bir serbest elektron yaklaşık bir buçuk ila iki milyon atomdur (1) ve kısa devredeki akımın büyüklüğü o-th! İkincisi, kabloya bir yük bağlıysa ve akım kaynağı aslında bir pompaysa (neden o zaman kaynak denir?), O zaman giden akımın enerjisi akan enerjiden daha büyük olmalıdır, çünkü yükte bir şey dağılmalıdır. Ve iletkenlerdeki akımlar büyüklük olarak eşittir. (İkinci kez Yaradan'dan boş yere bahsetmiyoruz).

Peki akım nasıl ???

Artıdan eksiye, eksiden artıya - aynı problem ...

Bir şekilde anlamak için tanımlarla başlamak mantıklı. Geleneksel anlamda, akım olarak kabul edilir trafik elektrik ücretleri. Bu harekete, akım kaynağının elektromotor kuvveti veya elektrik yükleri iletken boyunca yüklü bir nesneden yüksüz bir nesneye doğru hareket ettiğinde potansiyel fark neden olur. Ama biz yüklerin hareketiyle değil, enerjiyi nasıl aktardıklarıyla ilgileniyoruz.

Burada genel olarak iki model kabul edilmektedir. İlkinde, elektronlar (yük taşıyıcılar), emk veya potansiyel farkı ile hızlandırılan "toplar" olarak kabul edilir. Yani, onları ne kadar hızlandırırsak, o kadar fazla enerji elde ederler. Yükü karşılarken, "toplar" engellenir, ona enerjinin bir kısmını verir ve doğal olarak, iletken kesitinden birim zaman başına geçen "topların" sayısı azalır. İkinci modelde, yük bir enerji oluşumudur. Yükün içinden geçen bazı yükler ona enerji aktarır ve kaybolur. Sonuç olarak, devrenin kollarındaki akımların büyüklüğü aynı değildir.

Deneyim ve enerjinin korunumu yasası arasındaki çelişki devam ediyor. Ya "konservatuarda" bir şeylerin düzeltilmesi gerekiyor ya da bir şeyi yanlış anlıyoruz.

Bu mantıklı akıl yürütmeyi protesto eden radyo amatörleri için, onların bildiği en az iki gerçeği size hatırlatacağım.

1. Besleyicinin başlangıcındaki VSWR değeri, sağladığı yükün girişindeki değerinden daha azdır.

2. LW'de veya ortada sağlanan, birkaç λ uzunluğunda bir vibratörde akımın duran dalgalarının genliği, besleme noktasından telin ucuna doğru azalır.

Bu gerçekler için bir açıklama bilinmektedir: yükler iletken boyunca hareket ettiğinde akımın enerjisinin kaybı.

Bilinen bazı hükümlerdeki tutarsızlıklara dikkat edelim.

1. İletken boyunca serbest elektronların hızı, içindeki akımın yayılma hızı ile çakışmaz.

2. Okul elektroskobu pozitif yüklerle şarj edilebilir. Yanına yüksüz bir elektroskop koyarsanız ve bunları bir iletkene bağlarsanız, içinde ikinci elektroskobun kısa süreli şarj akımı ortaya çıkar. Onlar. POZİTİF yükler iletkenden aktı. Onların taşıyıcısı nedir?

3. DC devresinde iki kaynak zıt olarak açılırsa, her biri diğerine yük olacak ve devredeki akımın fark değeri olacaktır. Alternatif akım durumunda, devrenin dalga homojensizliği ile karşılaşması durumunda yansıyan bir akım dalgası ortaya çıkar. Bu akım dalgası ana yöne doğru hareket eder ve akımlar birbirine zıt değildir... Sanki birbirlerini fark etmiyorlar.

Dürüstçe itiraf etmeliyiz ki, elektrik akımının ne olduğunu bilmiyoruz!

Genel olarak kabul edilen elektrik akımı teorisinde, teldeki akımdan önce, yüklerin hareketinin düşünülemeyeceği bir elektrik alanının yayıldığı belirtilir. Onlar. yukarıdaki 2 No'lu Deneyde, iletkenlerden biri boyunca pozitif bir potansiyel alan ve diğerinde negatif bir potansiyel alan yayılır.

Yüklerin kendilerinin eylemsiz olduğu varsayımı vardır (2). Uzunlamasına bir elektrik alanının enerji "demetleri" oldukları varsayılabilir ve bu nedenle akım dalgaları şeklinde, belirli bir ortamda alan hızında akım kaynağının terminalinden yayılabilirler. İletkenler yüke kısa devre yaparsa, her akım dalgası ona enerjisinin bir kısmını verir ve devrenin “gelen” ve “giden” dallarındaki akım, değerlerin toplamına eşit olacaktır. bu terminalden akan ve diğer terminalden akan ve yükten geçen akımlar. Ampermetreler aynı akımı gösterecek! Böylece, yükün gelen ve giden kollarında eşit akımlarla enerjinin korunumu yasası KORUNMAKTADIR! Ve mevcut kaynak ismine kadar yaşıyor: HER İKİ TERMİNALDEN AKIM YOK!

Harika? Hiç de bile. Suçlamaların kendileri varsayımsal olsa da, bu varsayım için pratik kanıtlar var.

Uzun besleme hatlarındaki bazı işlemlere bakalım. Serbest elektronların hızı ile enerjinin doğrudaki yayılma hızının "uzlaştırılması" için, enerjinin TEM dalgası tarafından taşındığı varsayılmıştır. Böyle bir dalganın oluşması için hattın başlangıcında, Poiting'e göre manyetik alan vektörünün hattın iki telinden geçen düzleme dik olması gerekir ve elektrik alan vektörü bu düzlemde yer alır. düzlemdir ve bir telden diğerine yönlendirilir. İlk koşul, bitişik tellerdeki farklı akım yönleriyle yerine getirilir. "Elektronik pompa" varyantı bununla başarılı bir şekilde başa çıkıyor. Ancak ikinci koşul, bitişik kablolarda FARKLI POLAR YÜKLERİNİN bulunmasını gerektirir!

"Pompa" bu koşulu yerine getiremez. Ancak atalet dışı ücretler oldukça fazladır. Mevcut hareketin yönünün şartlı olarak alındığını hatırlamak yeterlidir. ... Pozitif yüklerin kaynak terminalden yüke hareketi terminalden akımın yönü olarak alınırsa, negatif yüklerin terminalden yüke hareketi terminale akımın yönü olarak alınır. Onlar. akım her iki terminalden aktığında, bir TEM dalgasının oluşumu için her iki koşul da yerine getirilir. AKIM YÖNÜNÜN KOŞULLUĞU, BİR TERMİNALDEN AKIM AKIŞI VE DİĞER TERMİNALİNE AKIŞI İLGİSİ YARATIYOR!

Bu illüzyonun kaç tane yanılsama yarattığını sayamazsınız. Ama bunun hakkında daha sonra.

Her iki terminalden akım akışının varsayımını doğrulayan başka bir örnek, sonunda kapalı bir hat veya daha fazlasıdır. gerçek örnek- döngü, döngü anteni. Uygulamadan bilindiği gibi, hattın sonunda veya çerçevenin çevresinin tam ortasında, hat veya antendeki kayıpları hesaba katmadan değeri iki katına eşit olan bir akım antinodu oluşur. gelen akım dalgasının değeri. Her iki terminalden de çıkışı olmadan akımın bu antinodunun kökenini açıklamaya çalışın mı? Çalışmayacak!

Yukarıdakilerin hepsi benim buluşum değil. Bütün bunlar ders kitaplarında ayrı parçalar halinde verilmektedir. Örneğin, akım dalgaları kavramı B.G. Belotserkovsky'de bulunur. (3) XI bölümünde. Ve sayfa 17'deki DP Linde (4), bu aynı akım dalgalarını, içlerindeki pozitif ve negatif yüklerin hareketi ile gösteren bir şekil vermektedir. Sadece ders kitaplarının yazarları, elektrik akımı teorisinin bireysel hükümlerindeki tutarsızlıklara odaklanmaktan hoşlanmazlar ve evrenin genel bilgisinin pembe bir resmini çizerek, Bilim'in bilmediğini bildiği fikrini olgunlaşmamış zihinden gizlerler. artık değil!

Özetle. Büyük olasılıkla, elektronlara ve iyonlara ek olarak enerji taşıyıcıları, bir elektrik alanına benzer enerji oluşumlarıdır. Akım dalgaları biçimindeki alternatif akım, kaynağın her iki terminalinden akar ve sabitin aksine galvanik bir devrede ihtiyaç duymaz. Doğru akım, çok uzun bir salınım periyoduna sahip alternatif akım olarak düşünülebilir. Doğru akımda pek fark edilmeyen akımın özellikleri, alternatif akımda çok belirgindir. Özellikle sıklığında bir artış ile.

Modelciler radyo amatörlerinin eline geçer geçmez, ünlü klasik antenleri ve sistemlerini yardımlarıyla kontrol etmek için hemen koştular. Ve bazı sonuçlar şok ediciydi!

Örneğin, besleme noktası merkezden kaydırıldığında, ağ boşluğuna beslenen yarım dalga vibratörünün giriş direncinde reaktivitenin ortaya çıktığı ortaya çıktı. Nereye? Ne de olsa vibratörün bir rezonans uzunluğu var! Ve rezonans - Afrika'da da yankılanıyor! Birçoğunun emin olduğu gibi, antenin etkin çalışmasını sağlayan kişidir!

Bu yanlış anlama, kaynağın bir terminalinden akan ve kapalı bir devre varsayan diğerine akan akımın modelinden kaynaklanmaktadır. Devre galvanik olarak kapalı değilse, "kontaktörün" rolü kapasitöre, daha kesin olarak - içinde "akan" yer değiştirme akımlarına atanır. Bu temelde, karşı ağırlığı olmayan anten olmadığı inancı doğdu. Ara ve bul! Ve eğer "gopher" görmüyorsanız, o zaman kesinlikle zaten var!

Örneğin, I.V. Goncharenko (5), uçtan güç verilen yarım dalgalı bir vibratörün en azından küçük bir karşı ağırlık olmadan çalışmadığını savunuyor. Aşırı durumlarda, güç hattının tellerinden biri karşı ağırlık görevi görür. Ve besleyici yoksa ve antene doğrudan güç verilirse? Her neyse, bir "gopher" olmalı!

J anteni için karşı ağırlık bir çeyrek dalga saplamasıdır. RX3AKT anteni, döngünün yapıldığı kablonun dış yüzeyine sahiptir. En önemlisi, Fuchs'un Anteni, yazarın bilinen tüm yöntemlerle vibratörü güç kaynağından "çözdüğü" bir stupora girer.

GP ile daha da paradoksal bir durum gelişti. Görünüşe göre her şey açık, işte dikey bir yayıcı ve işte yer değiştirme akımlarını toplayan karşı ağırlıklar. Ancak, modelleyici ile oynayan meraklı radyo amatörleri, koaksiyel olarak yerleştirilmiş karşı ağırlıkların pratik olarak yaymadığını keşfetti (bu, daha önce, örneğin, Domman döneminin kaynaklarında karenin işleyişini tanımlarken bilinmesine rağmen), bu nedenle, yaymazlar. almak!

Elektrik mühendisliğinin temellerini öğrenemeyecek kadar tembeliz! Bir kapasitör, enerji depolamak için bir cihazdır! Yer değiştirme akımı olup olmadığı ile uğraşmayacağız, bu cihazda, teorik olarak, bir plakadan dielektrik yoluyla diğer plakaya tek bir gram enerji aktarılmadığını not ediyoruz. Kondansatörden akım yoktur, aynı tel boyunca plakaya ve plakadan akan şarj ve deşarj akımları vardır. Ve sadece elektrik devrelerinin hesaplamalarını basitleştirmek için, iletim akımının, kapasitörden "akan" yer değiştirme akımına eşit büyüklükte olduğu varsayılır.

Önerilen mevcut modelde bu tutarsızlıklar ortaya çıkmamaktadır. Örneğin:

Besleme noktasının merkezden kayması ile dipol

Doğrudan (olay) akım dalgaları kaynaktan veya besleyiciden vibratörün kısa ve uzun kısımlarına akar. Uçlara ulaştıktan sonra yansıtılırlar ve besleme noktasına akarlar, süperpozisyonda duran akım dalgaları oluştururlar. Ancak geriye doğru (yansıyan) dalgalar aynı anda besleme noktasına ulaşmaz. Bu nedenle, kaynağın (besleyici) terminallerindeki akımın duran dalgalarının büyüklükleri genellikle eşit değildir ve fazda çakışmaz. Bu nedenle, kaynak terminallerindeki voltaj ve akım, reaktif yükün bir özelliği olan fazda değildir. Karşı önlem - vibratörün kaynaktan, güç hattından galvanik izolasyonu.

doktor

Dipoldeki ile aynı resim. Akımlar vibratöre ve karşı ağırlıklara akar. Duran akım dalgaları, vibratör ve karşı ağırlıklar arasında alternatif bir elektrik alanı oluşturur. Uzunluklarının eşitsizliği durumunda, giriş direncinde reaktivite ortaya çıkar.

Uçtan beslemeli yarım dalga vibratör

Vibratöre bir güç hattı tarafından güç verildiğini varsayalım. İçeri akan akım ve vibratörün bağlanmamış ucundan yansıyan akım, akımın duran bir yarım dalgasını oluşturur. Akımlar, yaymak ve telin aktif direncini aşmak için enerjilerinin bir kısmını kaybettiğinden, besleme noktasındaki akım sıfır değildir. Besleme tellerinde daimi akım ve gerilim dalgaları üretilir. Vibratör verilen enerjinin bir kısmını yaydığı için hattın tellerinde duran dalgaların enerjisi farklı olacaktır. Vibratöre bağlanan hat telinde duran dalga akımının genliği daha az olacak ve bağlantısız hat telinde daha yüksek olacaktır. Hattaki akımları eşitlemek için iki yöntem kullanılır. Anten ve hat arasına bir tampon enerji deposu yerleştirilir - paralel devre veya çeyrek dalga saplaması şeklinde bir rezonatör. İkinci yol, bir transformatör kullanarak galvanik izolasyondur. Fuchs Anteni her iki yöntemi de kullanır.

Kaynağın her iki terminalinden gelen akım akışı, kaynağın çalışmasına yeni bir bakış atmanızı sağlar. Bir terminale bağlı herhangi bir tel akım taşır. Kural olarak, bir tel "pozitif" terminale bağlanırsa: anten veya kablonun merkezi çekirdeği, o zaman radyo istasyonu gövdesi ve topraklama kablosu diğerine bağlanır. Onlar. merkez çekirdekteki ve kablo kılıfındaki akımların gelen dalgalarının değerleri prensipte eşit değildir ve bunları eşitlemek için önlemler alınmalıdır.

Kural olarak, bir radyo istasyonunun güç amplifikatörünün salınım sistemi (CS), uçları ilgili çıkış terminallerine bağlı olan paralel bir endüktans ve kapasitans bağlantısıdır. Her birine iki kuvvet eklenir: yüke yükler gönderen elektromotor kuvvet ve kapasitör plakaları üzerindeki yüklerin çekim kuvveti. Eds elbette daha güçlü. Ancak devrenin her iki ucundan giden akımların değerlerinin yaklaşık eşitliği sağlanmazsa, plakalardan birindeki yüklerin sayısı artacak ve bunların çekim kuvveti, yüklerin yüklenmesine izin vermeyecektir. diğer plaka onu bırakmak için. Bu durumda, COP rezonanstan çıkacak ve aşırı durumlarda yükü sağlamayı reddedecektir. E. Kuznetsov (RA 1AIT) (6) tarafından ilginç bir deneyim anlatılmıştır. 5W'a kadar bir Fuchs anteni ile çalışırken, antenin değişken bir kapasitörün döner plakalarına bağlandığında çalışmayı durdurduğunu buldu. Stator plakalarına bağlandığında, kondansatör gövdesine getirilen neon lamba parlak bir şekilde parlıyordu. Onlar. kapasitör gövdesinin kapasitesi, vibratöre giren yüklerin sayısına eşit yüklerin sayısını karşılamak için yeterliydi.

Bu yazının muğlak bir tepkiye yol açacağını fark ederek, büyük şairin şu sözleriyle bitireceğim: “Ah, Ruh aydınlanma için ne kadar harika keşifler hazırlıyor. Ve deneyim, zor hataların oğludur. VE …"

Hepinize iyi şanslar. 73!

Edebiyat.

AA Grishaev. Metaller: durağan olmayan kimyasal bağlar ve elektriğin transferi için iki mekanizma

Bir kişi elektrik akımı yaratmayı ve kullanmayı öğrendiğinde, yaşam kalitesi çarpıcı biçimde arttı. Artık elektriğin önemi her yıl artarak devam ediyor. Elektrikle ilgili daha karmaşık konuları nasıl anlayacağınızı öğrenmek için önce elektrik akımının ne olduğunu anlamalısınız.

akım nedir

Elektrik akımının tanımı, pozitif veya negatif yüklü hareketli taşıyıcı-parçacıkların yönlendirilmiş bir akışı şeklinde temsilidir. Ücret taşıyıcıları şunlar olabilir:

metallerde hareket eden eksi işaretiyle yüklü elektronlar;
sıvılarda veya gazlarda iyonlar;
yarı iletkenlerde hareketli elektronlardan pozitif yüklü delikler.

Akımın ne olduğu ayrıca bir elektrik alanının varlığı ile belirlenir. Onsuz, yüklü parçacıkların yönlendirilmiş bir akışı ortaya çıkmaz.

Elektrik akımı kavramıtezahürlerini listelemeden eksik olurdu:

Herhangi bir elektrik akımına bir manyetik alan eşlik eder;
İletkenler geçerken ısınırlar;
Elektrolitler kimyasal bileşimi değiştirir.

İletkenler ve yarı iletkenler

Elektrik akımı yalnızca iletken bir ortamda bulunabilir, ancak akışının doğası farklıdır:

Bir elektrik alanının etkisi altında hareket etmeye başlayan metal iletkenlerde serbest elektronlar bulunur. Sıcaklık yükseldiğinde, ısı, atomların serbest elektronlara müdahale eden kaotik bir düzende hareketini arttırdığından, iletkenlerin direnci de artar;
Elektrolitlerin oluşturduğu sıvı bir ortamda, ortaya çıkan elektrik alanı ayrışma sürecine neden olur - yükün işaretine bağlı olarak pozitif ve negatif kutuplara (elektrotlar) doğru hareket eden katyon ve anyon oluşumu. Elektrolitin ısıtılması, moleküllerin daha aktif ayrışması nedeniyle dirençte bir azalmaya yol açar;

Önemli! Elektrolit katı olabilir, ancak içindeki akımın doğası sıvı ile aynıdır.

Gazlı bir ortam, hareket eden iyonların varlığı ile de karakterize edilir. Plazma oluşur. Yönlendirilmiş harekete katılan serbest elektronlar da radyasyondan kaynaklanır;
Vakumda bir elektrik akımı oluştururken, negatif elektrotta salınan elektronlar pozitif olana hareket eder;
Yarı iletkenlerde, bağları ısıtmadan koparan serbest elektronlar vardır. Yerlerinde delikler artı işaretli bir ücretle kalır. Delikler ve elektronlar yönlü hareket yaratma yeteneğine sahiptir.

İletken olmayan ortamlara dielektrik denir.

Önemli! Akımın yönü, artı işaretli parçacık yük taşıyıcılarının hareket yönüne karşılık gelir.

Geçerli tür

Devamlı. Akım ve yönün sabit bir nicel değeri ile karakterize edilir;
Değişken. Zamanla, özelliklerini periyodik olarak değiştirir. Değiştirilen parametreye bağlı olarak birkaç türe ayrılır. Akımın ağırlıklı olarak nicel değeri ve yönlülüğü sinüzoidal bir şekilde değişir;
Girdap akımları. Manyetik akı değişikliklere uğradığında ortaya çıkarlar. Kutuplar arasında hareket etmeden kapalı konturlar oluşturun. Girdap akımları yoğun ısı salınımına neden olur ve bunun sonucunda kayıplar artar. Elektromanyetik bobinlerin çekirdeklerinde, katı bir bobin yerine ayrı yalıtılmış plakaların tasarımı kullanılarak sınırlandırılırlar.

Elektrik devresi özellikleri

Mevcut güç. Bu, iletkenlerin kesiti üzerinden bir zaman biriminde geçen yükün nicel bir ölçümüdür. Ücretler coulomb (C) cinsinden ölçülür, zaman birimi bir saniyedir. Mevcut güç C / s'dir. Ortaya çıkan orana, akımın nicel değerinin ölçüldüğü amper (A) adı verildi. Ölçüm cihazı - elektrik bağlantılarının devresine seri olarak bağlanan ampermetre;
Güç. İletkendeki elektrik akımı ortamın direncini yenmelidir. Belli bir zaman diliminde bunu aşmak için harcanan iş güç olacaktır. Bu durumda elektriğin diğer enerji türlerine dönüşümü gerçekleşir - iş yapılır. Güç, akımın gücüne, voltaja bağlıdır. Ürünleri aktif gücü belirleyecektir. Başka bir zamanla çarpıldığında, elektrik tüketimi elde edilir - sayacın gösterdiği. Güç, volt-amper (VA, kVA, mVA) veya watt (W, kW, mW) cinsinden ölçülebilir;
Voltaj. En önemli üç özellikten biri. Akımın akması için, kapalı bir elektrik bağlantı devresinin iki noktası arasında bir potansiyel farkı yaratmak gerekir. Gerilim, tek bir yük taşıyıcı hareket ederken elektrik alanı tarafından yapılan iş ile karakterize edilir. Formüle göre, voltaj ölçüm birimi, bir volta (V) karşılık gelen J / C'dir. Ölçüm cihazı - paralel bağlı voltmetre;
Direnç. İletkenlerin elektrik akımını iletme yeteneğini karakterize eder. İletken malzeme, uzunluk ve kesit alanı ile belirlenir. Ölçüm ohm (ohm) cinsindendir.

Elektrik akımı yasaları

Elektrik devreleri üç ana yasa kullanılarak hesaplanır:

Ohm kanunu. 19. yüzyılın başında Almanya'dan bir fizikçi tarafından doğru akım için incelenmiş ve formüle edilmiş, daha sonra alternatif akım için de uygulanmıştır. Amper, voltaj ve direnç arasındaki ilişkiyi kurar. Hemen hemen her elektrik devresi Ohm yasasına göre hesaplanır. Temel formül: I = U / R veya akım, voltajla doğru orantılı ve ters - dirençle;

Faraday yasası. anlamına gelir elektromanyetik indüksiyon... İletkenlerdeki endüktif akımların görünümü, kapalı bir devrede bir EMF'nin (elektromotor kuvvet) indüksiyonu nedeniyle zamanla değişen bir manyetik akının etkisinden kaynaklanır. Volt cinsinden ölçülen indüklenen EMF modülü, manyetik akının değişme hızı ile orantılıdır. İndüksiyon yasası sayesinde elektrik üreten jeneratörler;
Joule-Lenz yasası. Isıtma, aydınlatma cihazları ve diğer elektrikli ekipmanların tasarımı ve üretimi için kullanılan iletkenlerin ısınmasının hesaplanmasında önemlidir. Kanun, bir elektrik akımının geçişi sırasında açığa çıkan ısı miktarını belirlemenize izin verir:

burada akan akımın gücü, R direnç, t zamandır.

Atmosferdeki elektrik

Atmosferde bir elektrik alanı olabilir, iyonlaşma süreçleri meydana gelir. Oluşumlarının doğası tam olarak açık olmasa da, çeşitli açıklayıcı hipotezler vardır. En popüler olanı, atmosferdeki elektriği temsil etmek için bir analog olarak bir kapasitördür. Plakaları, dielektrikin dolaştığı - hava olan dünya yüzeyini ve iyonosferi gösterebilir.

Atmosferik elektrik türleri:

Yıldırım deşarjları. Görünür bir parıltı ve gök gürültüsü ile yıldırım. Yıldırım voltajı, 500.000 A akım gücünde yüz milyonlarca volta ulaşır;

Saint Elmo'nun Işıkları. Teller, direkler etrafında üretilen elektriğin korona deşarjı;
Top Yıldırım. Havada hareket eden top şeklinde bir deşarj;
Kutup ışıkları. Uzaydan giren yüklü parçacıkların etkisi altında dünyanın iyonosferinin çok renkli parıltısı.

İnsan kullanımı faydalı özellikler hayatın her alanında elektrik akımı:

aydınlatma;
sinyal iletimi: telefon, radyo, televizyon, telgraf;
elektrikli ulaşım: trenler, elektrikli arabalar, tramvaylar, troleybüsler;
rahat bir mikro iklim yaratmak: ısıtma ve klima;
Tıbbi malzeme;
ev kullanımı: elektrikli ev aletleri;
bilgisayarlar ve mobil cihazlar;
endüstri: takım tezgahları ve teçhizatı;
elektroliz: alüminyum, çinko, magnezyum ve diğer maddelerin elde edilmesi.

Elektrik akımı tehlikesi

Koruyucu ekipman olmadan elektrik akımıyla doğrudan temas, insanlar için ölümcüldür. Birkaç tür etki mümkündür:

termal yanık;
bileşiminde bir değişiklik ile kan ve lenfin elektrolitik parçalanması;
konvülsif kas kasılmaları, tamamen durana kadar kalbin fibrilasyonunu tetikleyebilir, solunum sisteminin çalışmasını bozabilir.

Önemli! Bir kişinin hissettiği akım 1 mA'dan başlar, akım 25 mA ise vücutta ciddi olumsuz değişiklikler mümkündür.

Bir elektrik akımının en önemli özelliği, bir kişi için yararlı işler yapabilmesidir: bir evi yakmak, çamaşırları yıkamak ve kurutmak, akşam yemeği pişirmek, bir evi ısıtmak. Şimdi, büyük bir elektrik tüketimi gerektirmese de, bilgi iletiminde kullanımı ile önemli bir yer kaplıyor.