Hvad menes med elektrisk strøm. Betingelser for forekomsten af ​​elektrisk strøm

Ladning i bevægelse. Det kan tage form af en pludselig udladning af statisk elektricitet, såsom lyn. Eller det kan være en kontrolleret proces i generatorer, batterier, solceller eller brændselsceller. I dag vil vi overveje selve begrebet "elektrisk strøm" og betingelserne for eksistensen af ​​en elektrisk strøm.

Elektrisk energi

Det meste af den elektricitet, vi bruger, kommer i form af vekselstrøm fra elnettet. Det er skabt af generatorer, der arbejder efter Faradays lov om induktion, på grund af hvilken et skiftende magnetfelt kan inducere en elektrisk strøm i en leder.

Generatorer har spindende trådspoler, der passerer gennem magnetiske felter, mens de spinder. Når spolerne roterer, åbner og lukker de sig i forhold til magnetfeltet og skaber en elektrisk strøm, der skifter retning for hver tur. Strømmen går gennem en hel cyklus frem og tilbage 60 gange i sekundet.

Generatorer kan drives af dampturbiner opvarmet af kul, naturgas, olie eller en atomreaktor. Fra generatoren går strømmen gennem en række transformere, hvor dens spænding stiger. Ledningernes diameter bestemmer mængden og styrken af ​​strøm, de kan bære uden overophedning og spild af strøm, og spændingen er kun begrænset af, hvor godt ledningerne er isoleret fra jord.

Det er interessant at bemærke, at strømmen kun bæres af en ledning, ikke to. Dens to sider er udpeget som positive og negative. Men da polariteten af ​​vekselstrøm ændres 60 gange i sekundet, har de andre navne - varme (hovedstrømledninger) og jordede (passerer under jorden for at fuldføre kredsløbet).

Hvorfor er der brug for elektricitet?

Der er mange anvendelsesmuligheder for elektricitet: Den kan lyse op i dit hus, vaske og tørre dit tøj, løfte din garageport, koge vand i en kedel og drive andre husholdningsartikler, der gør vores liv så meget nemmere. Men strømmens evne til at transmittere information bliver stadig vigtigere.

Når den er forbundet til internettet, bruger en computer kun en lille del af den elektriske strøm, men dette er noget, uden hvilket en moderne person ikke kan forestille sig sit liv.

Begrebet elektrisk strøm

Ligesom en flodstrøm, en strøm af vandmolekyler, er en elektrisk strøm en strøm af ladede partikler. Hvad er det, der forårsager det, og hvorfor går det ikke altid i samme retning? Når du hører ordet flow, hvad tænker du så på? Måske bliver det en flod. Det er en god association, for det er grunden til, at den elektriske strøm har fået sit navn. Det ligner meget vandstrømmen, kun i stedet for at vandmolekyler bevæger sig langs kanalen, bevæger ladede partikler sig langs lederen.

Blandt de betingelser, der er nødvendige for eksistensen af ​​en elektrisk strøm, er der et element, der sørger for tilstedeværelsen af ​​elektroner. Atomer i et ledende materiale har mange af disse frit ladede partikler, der flyder rundt om og mellem atomerne. Deres bevægelse er tilfældig, så der er ingen strømning i nogen given retning. Hvad skal der til for at der eksisterer en elektrisk strøm?

Betingelserne for eksistensen af ​​elektrisk strøm inkluderer tilstedeværelsen af ​​spænding. Når det påføres en leder, vil alle frie elektroner bevæge sig i samme retning og skabe en strøm.

Nysgerrig omkring elektrisk strøm

Interessant nok, når elektrisk energi transmitteres gennem en leder med lysets hastighed, bevæger elektronerne sig meget langsommere. Faktisk, hvis du gik roligt ved siden af ​​en ledende ledning, ville din hastighed være 100 gange hurtigere, end elektronerne bevæger sig. Dette skyldes, at de ikke behøver at rejse store afstande for at overføre energi til hinanden.

Jævnstrøm og vekselstrøm

I dag er to forskellige typer strøm meget brugt - direkte og vekselstrøm. I den første bevæger elektronerne sig i én retning, fra den "negative" side til den "positive" side. Vekselstrømmen skubber elektronerne frem og tilbage og ændrer strømmens retning flere gange i sekundet.

Generatorer, der bruges i kraftværker til at producere elektricitet, er designet til at producere vekselstrøm. Du har sikkert aldrig bemærket, at lyset i dit hus faktisk flimrer, når den aktuelle retning ændrer sig, men det sker for hurtigt til, at øjnene kan genkende det.

Hvad er betingelserne for eksistensen af ​​jævnstrøm? Hvorfor har vi brug for begge typer, og hvilken er bedst? Det er gode spørgsmål. Det faktum, at vi stadig bruger begge typer strøm, tyder på, at de begge tjener specifikke formål. Så langt tilbage som i 1800-tallet var det klart, at effektiv transmission af strøm over lange afstande mellem et kraftværk og et hus kun var mulig ved meget høje spændinger. Men problemet var, at det var ekstremt farligt for folk at sende rigtig højspænding.

Løsningen på dette problem var at mindske stressen uden for hjemmet, før den blev sendt indenfor. Den dag i dag bruges jævnstrøm til transmission over lange afstande, hovedsagelig på grund af dens evne til nemt at konvertere til andre spændinger.

Hvordan elektrisk strøm virker

Betingelserne for eksistensen af ​​en elektrisk strøm inkluderer tilstedeværelsen af ​​ladede partikler, en leder og spænding. Mange forskere har studeret elektricitet og fundet ud af, at der er to typer af det: statisk og strøm.

Det er den anden, der spiller en stor rolle i enhver persons daglige liv, da det er en elektrisk strøm, der passerer gennem kredsløbet. Vi bruger det dagligt til at drive vores hjem og mere.

Hvad er elektrisk strøm?

Når elektriske ladninger cirkulerer i et kredsløb fra et sted til et andet, genereres en elektrisk strøm. Betingelserne for eksistensen af ​​en elektrisk strøm inkluderer, ud over ladede partikler, tilstedeværelsen af ​​en leder. Oftest er det en ledning. Dens kredsløb er et lukket kredsløb, hvor der strømmer strøm fra en strømkilde. Når kredsløbet er åbent, kan han ikke gennemføre rejsen. For eksempel, når lyset i dit værelse er slukket, er kredsløbet åbent, men når kredsløbet er lukket, er lyset tændt.

Nuværende effekt

Betingelserne for eksistensen af ​​en elektrisk strøm i en leder er meget påvirket af en sådan spændingskarakteristik som effekt. Dette er et mål for, hvor meget energi der bliver brugt over en given periode.

Der er mange forskellige enheder, der kan bruges til at udtrykke denne egenskab. Elektrisk effekt måles dog næsten i watt. En watt er lig med en joule i sekundet.

Elektrisk ladning i bevægelse

Hvad er betingelserne for eksistensen af ​​en elektrisk strøm? Det kan tage form af en pludselig udladning af statisk elektricitet, såsom lyn eller en gnist fra friktion med en ulden klud. Men oftere, når vi taler om elektrisk strøm, mener vi en mere kontrolleret form for elektricitet, der får lys og apparater til at fungere. Det meste af den elektriske ladning bæres af de negative elektroner og positive protoner i atomet. Sidstnævnte er dog for det meste immobiliseret inde i atomkerner, så arbejdet med at overføre ladning fra et sted til et andet udføres af elektroner.

Elektroner i et ledende materiale, såsom et metal, er stort set frie til at bevæge sig fra et atom til et andet langs deres ledningsbånd, som er de højere elektronbaner. En tilstrækkelig elektromotorisk kraft eller spænding skaber en ladningsubalance, der kan få elektroner til at bevæge sig gennem en leder i form af en elektrisk strøm.

Hvis vi tegner en analogi med vand, så tag for eksempel et rør. Når vi åbner en ventil i den ene ende for at lade vand komme ind i røret, behøver vi ikke vente på, at vandet arbejder sig hele vejen til enden af ​​røret. Vi får vand i den anden ende næsten øjeblikkeligt, fordi det indkommende vand skubber det vand, der allerede er i røret. Dette er, hvad der sker i tilfælde af en elektrisk strøm i en ledning.

Elektrisk strøm: betingelser for eksistensen af ​​en elektrisk strøm

Elektrisk strøm ses normalt som en strøm af elektroner. Når de to ender af batteriet er forbundet med hinanden med en metaltråd, strømmer denne ladede masse gennem ledningen fra den ene ende (elektrode eller pol) af batteriet til den modsatte. Så lad os kalde betingelserne for eksistensen af ​​en elektrisk strøm:

1. ladede partikler.
2. Leder.
3. Spændingskilde.

Dog ikke alt så enkelt. Hvilke betingelser er nødvendige for eksistensen af ​​en elektrisk strøm? Dette spørgsmål kan besvares mere detaljeret ved at overveje følgende egenskaber:

• Potentialforskel (spænding). Dette er en af ​​forudsætningerne. Mellem de 2 punkter skal der være en potentialforskel, hvilket betyder, at den frastødende kraft, der skabes af ladede partikler et sted, skal være større end deres kraft på et andet punkt. Spændingskilder forekommer som regel ikke i naturen, og elektroner fordeles nogenlunde jævnt i miljøet. Ikke desto mindre lykkedes det forskerne at opfinde visse typer enheder, hvor disse ladede partikler kan akkumulere, og derved skabe den meget nødvendige spænding (for eksempel i batterier).
• Elektrisk modstand (leder). Dette er den anden vigtige betingelse, der er nødvendig for eksistensen af ​​en elektrisk strøm. Dette er den vej, som ladede partikler bevæger sig langs. Kun de materialer, der tillader elektroner at bevæge sig frit, fungerer som ledere. De, der ikke har denne evne, kaldes isolatorer. For eksempel vil en metaltråd være en fremragende leder, mens dens gummikappe vil være en fremragende isolator.

Efter omhyggeligt at have studeret betingelserne for fremkomsten og eksistensen af ​​elektrisk strøm, var folk i stand til at tæmme dette kraftfulde og farlige element og lede det til gavn for menneskeheden.

I dag er det svært at forestille sig livet uden et sådant fænomen som elektricitet, og menneskeheden har trods alt lært at bruge det til sine egne formål for ikke så længe siden. Studiet af essensen og egenskaberne ved denne særlige type stof tog flere århundreder, men selv nu er det umuligt at sige med sikkerhed, at vi ved absolut alt om det.

Konceptet og essensen af ​​elektrisk strøm

Elektrisk strøm er, som det kendes fra skolens fysikkursus, ikke andet end en ordnet bevægelse af eventuelle ladede partikler. Både negativt ladede elektroner og ioner kan fungere som sidstnævnte. Det menes, at denne type sager kun kan opstå i de såkaldte konduktører, men det er langt fra tilfældet. Sagen er, at når nogen kroppe kommer i kontakt, opstår der altid et vist antal modsat ladede partikler, som kan begynde at bevæge sig. I dielektrikum er den frie bevægelse af de samme elektroner meget vanskelig og kræver en enorm ydre indsats, hvorfor de siger, at de ikke leder elektrisk strøm.

Betingelser for eksistensen af ​​strøm i kredsløbet

Forskere har længe bemærket, at dette fysiske fænomen ikke kan opstå og vedvare i lang tid alene. Betingelserne for eksistensen af ​​en elektrisk strøm omfatter flere vigtige bestemmelser. For det første er dette fænomen umuligt uden tilstedeværelsen af ​​frie elektroner og ioner, som spiller rollen som ladningstransmittere. For det andet, for at disse elementære partikler skal begynde at bevæge sig på en velordnet måde, er det nødvendigt at skabe et felt, hvis hovedtræk er den potentielle forskel mellem alle punkter på en elektriker. Endelig, for det tredje, kan en elektrisk strøm ikke eksistere i lang tid kun under indflydelse af Coulomb-kræfter, da potentialerne gradvist udlignes. Derfor er der brug for visse komponenter, som er omformere af forskellige typer mekanisk og termisk energi. De kaldes strømkilder.

Spørgsmål om aktuelle kilder

Kilder til elektrisk strøm er specielle enheder, der genererer et elektrisk felt. De vigtigste af dem omfatter galvaniske celler, solpaneler, generatorer, batterier. kendetegnet ved deres kraft, ydeevne og varighed af arbejdet.

Strøm, spænding, modstand

Som ethvert andet fysisk fænomen har elektrisk strøm en række karakteristika. De vigtigste af disse omfatter dens styrke, kredsløbsspænding og modstand. Den første af dem er en kvantitativ karakteristik af ladningen, der passerer gennem tværsnittet af en bestemt leder pr. tidsenhed. Spænding (også kaldet elektromotorisk kraft) er intet andet end størrelsen af ​​potentialforskellen, på grund af hvilken den passerende ladning udfører et bestemt arbejde. Endelig er modstand en indre karakteristik af en leder, der viser hvor meget kraft en ladning skal bruge for at passere gennem den.

Hvad ved vi egentlig om elektricitet i dag? Ifølge moderne synspunkter, meget, men hvis vi dykker ned i essensen af ​​dette spørgsmål mere detaljeret, viser det sig, at menneskeheden i vid udstrækning bruger elektricitet uden at forstå den sande natur af dette vigtige fysiske fænomen.

Formålet med denne artikel er ikke at tilbagevise de opnåede videnskabelige og tekniske anvendte forskningsresultater inden for elektriske fænomener, som er meget udbredt i det moderne samfunds hverdag og industri. Men menneskeheden står konstant over for en række fænomener og paradokser, som ikke passer ind i rammen af ​​moderne teoretiske ideer om elektriske fænomener – dette indikerer en mangel på en fuldstændig forståelse af dette fænomens fysik.

Også i dag kender videnskaben fakta, når det ser ud til, at de undersøgte stoffer og materialer udviser unormale konduktivitetsegenskaber ( ) .

Et sådant fænomen som materialers superledningsevne har heller ikke en helt tilfredsstillende teori på nuværende tidspunkt. Der er kun en antagelse om, at superledning er kvantefænomen , som er studeret af kvantemekanik. En omhyggelig undersøgelse af kvantemekanikkens grundlæggende ligninger: Schrödinger-ligningen, von Neumann-ligningen, Lindblad-ligningen, Heisenberg-ligningen og Pauli-ligningen, så bliver deres inkonsistens tydelig. Faktum er, at Schrödinger-ligningen ikke er afledt, men postuleret i analogi med klassisk optik, baseret på generaliseringen af ​​eksperimentelle data. Pauli-ligningen beskriver bevægelsen af ​​en ladet partikel med spin 1/2 (for eksempel en elektron) i et eksternt elektromagnetisk felt, men begrebet spin er ikke relateret til den reelle rotation af en elementarpartikel, og det er også postuleret i forhold til spin, at der er et rum af tilstande, der på ingen måde er forbundet med bevægelsen af ​​en elementarpartikel i det almindelige rum.

I Anastasia Novykhs bog "Ezoosmos" er der en omtale af kvanteteoriens fiasko: "Men den kvantemekaniske teori om atomets struktur, som betragter atomet som et system af mikropartikler, der ikke adlyder de klassiske love. mekanik, fuldstændig irrelevant . Ved første øjekast virker argumenterne fra den tyske fysiker Heisenberg og den østrigske fysiker Schrödinger overbevisende for folk, men hvis alt dette betragtes fra et andet synspunkt, så er deres konklusioner kun delvist korrekte, men generelt er begge helt forkerte . Faktum er, at den første beskrev elektronen som en partikel, og den anden som en bølge. I øvrigt er princippet om bølge-partikel-dualitet også irrelevant, da det ikke afslører overgangen af ​​en partikel til en bølge og omvendt. Det vil sige, at der opnås en eller anden form for sparsomhed fra de lærde herrer. Faktisk er alt meget enkelt. Generelt vil jeg sige, at fremtidens fysik er meget enkel og forståelig. Det vigtigste er at leve indtil denne fremtid. Hvad angår elektronen, bliver den kun til en bølge i to tilfælde. Den første er, når den eksterne ladning går tabt, det vil sige, når elektronen ikke interagerer med andre materielle genstande, f.eks. med det samme atom. Den anden er i den præ-osmiske tilstand, det vil sige, når dens indre potentiale falder.

De samme elektriske impulser genereret af neuronerne i det menneskelige nervesystem understøtter kroppens aktive komplekse og mangfoldige funktion. Det er interessant at bemærke, at aktionspotentialet for en celle (en excitationsbølge, der bevæger sig langs membranen af ​​en levende celle i form af en kortvarig ændring i membranpotentialet i et lille område af den excitable celle) er inden for et bestemt område (fig. 1).

Den nedre grænse for aktionspotentialet for en neuron er ved -75 mV, hvilket er meget tæt på værdien af ​​redoxpotentialet i humant blod. Hvis vi analyserer maksimum- og minimumværdien af ​​aktionspotentialet i forhold til nul, så er det meget tæt på procentdelen afrundet betyder gyldne snit , dvs. opdeling af intervallet i forhold til 62% og 38%:

\(\Delta = 75mV+40mV = 115mV\)

115 mV / 100 % = 75 mV / x 1 eller 115 mV / 100 % = 40 mV / x 2

x 1 = 65,2 %, x 2 = 34,8 %

Alle stoffer og materialer, der er kendt af moderne videnskab, leder elektricitet i en eller anden grad, da de indeholder elektroner bestående af 13 fantom Po-partikler, som igen er septon-klumper (“PRIMORDIAL ALLATRA PHYSICS”, s. 61). Spørgsmålet er kun spændingen af ​​den elektriske strøm, som er nødvendig for at overvinde den elektriske modstand.

Da elektriske fænomener er tæt beslægtet med elektronen, giver rapporten "PRIMORDIAL ALLATRA PHYSICS" følgende oplysninger om denne vigtige elementarpartikel: "Elektronen er en integreret del af atomet, et af de vigtigste strukturelle elementer i stof. Elektroner danner elektronskallene af atomer af alle i øjeblikket kendte kemiske grundstoffer. De er involveret i næsten alle elektriske fænomener, som forskerne nu er opmærksomme på. Men hvad elektricitet egentlig er, kan den officielle videnskab stadig ikke forklare, begrænset til generelle sætninger, at det for eksempel er "et sæt fænomener, der skyldes eksistensen, bevægelsen og interaktionen af ​​ladede legemer eller partikler af elektriske ladningsbærere." Det er kendt, at elektricitet ikke er en kontinuerlig strøm, men overføres i portioner - diskret».

Ifølge moderne ideer: elektricitet - dette er et sæt fænomener på grund af eksistensen, interaktionen og bevægelsen af ​​elektriske ladninger. Men hvad er elektrisk ladning?

Elektrisk ladning (elektricitetsmængde) er en fysisk skalær størrelse (en størrelse, hvor hver værdi kan udtrykkes med et reelt tal), som bestemmer kroppens evne til at være en kilde til elektromagnetiske felter og deltage i elektromagnetisk interaktion. Elektriske ladninger er opdelt i positive og negative (dette valg betragtes som rent betinget i videnskaben, og et veldefineret tegn er tildelt hver af ladningerne). Legemer ladet med en ladning af samme tegn frastøder, og modsat ladede legemer tiltrækker. Når ladede legemer bevæger sig (både makroskopiske legemer og mikroskopiske ladede partikler, der fører elektrisk strøm i ledere), opstår et magnetfelt, og der opstår fænomener, der gør det muligt at fastslå forholdet mellem elektricitet og magnetisme (elektromagnetisme).

Elektrodynamik studerer det elektromagnetiske felt i det mest generelle tilfælde (det vil sige tidsafhængige variable felter tages i betragtning) og dets interaktion med legemer, der har en elektrisk ladning. Klassisk elektrodynamik tager kun hensyn til det elektromagnetiske felts kontinuerlige egenskaber.

kvanteelektrodynamik studerer elektromagnetiske felter, der har diskontinuerlige (diskrete) egenskaber, hvis bærere er feltkvanter - fotoner. Interaktionen mellem elektromagnetisk stråling og ladede partikler betragtes i kvanteelektrodynamik som absorption og emission af fotoner fra partikler.

Det er værd at overveje, hvorfor et magnetfelt opstår omkring en leder med strøm eller omkring et atom, langs hvis kredsløb elektroner bevæger sig? Faktum er, at" det, der i dag kaldes elektricitet, er faktisk en særlig tilstand af septonfeltet , i de processer, hvori elektronen i de fleste tilfælde deltager på lige fod med dens andre yderligere "komponenter" ” (“PRIMÆR ALLATRA FYSIK”, s. 90) .

Og magnetfeltets toroidform skyldes arten af ​​dets oprindelse. Som artiklen siger: "I betragtning af de fraktale mønstre i universet, samt det faktum, at septonfeltet i den materielle verden inden for 6 dimensioner er det grundlæggende, forenede felt, som alle interaktioner kendt af moderne videnskab er baseret på, kan det hævdes, at de alle også har formen Torah. Og denne udtalelse kan være af særlig videnskabelig interesse for moderne forskere.. Derfor vil det elektromagnetiske felt altid have form af en torus, ligesom en septon torus.

Overvej en spiral, hvorigennem en elektrisk strøm løber, og hvordan dens elektromagnetiske felt præcist dannes ( https://www.youtube.com/watch?v=0BgV-ST478M).

Ris. 2. Feltlinjer af en rektangulær magnet

Ris. 3. Feltlinjer i en spiral med strøm

Ris. 4. Kraftlinjer for individuelle sektioner af spiralen

Ris. 5. Analogi mellem kraftlinjerne i en spiral og atomer med orbitale elektroner

Ris. 6. Et separat fragment af en spiral og et atom med kraftlinjer

PRODUKTION: Menneskeheden mangler endnu at lære hemmelighederne bag det mystiske fænomen elektricitet.

Petr Totov

Nøgleord: PRIMORDIAL ALLATRA FYSIK, elektrisk strøm, elektricitet, elektricitets natur, elektrisk ladning, elektromagnetisk felt, kvantemekanik, elektron.

Litteratur:

Ny. A., Ezoosmos, K.: LOTOS, 2013. - 312 s. http://schambala.com.ua/book/ezoosmos

Rapport "PRIMORDIAL ALLATRA PHYSICS" fra den internationale gruppe af videnskabsmænd fra ALLATRA International Public Movement, red. Anastasia Novykh, 2015;

Uden elektricitet er det umuligt at forestille sig livet for en moderne person. Volt, Amps, Watt - disse ord høres i en samtale om enheder, der kører på elektricitet. Men hvad er denne elektriske strøm, og hvad er betingelserne for dens eksistens? Vi vil tale om dette yderligere og give en kort forklaring til begyndere elektrikere.

Definition

En elektrisk strøm er en rettet bevægelse af ladningsbærere - dette er en standardformulering fra en fysiklærebog. Til gengæld kaldes visse partikler af stof ladningsbærere. De kan være:

• Elektroner er negative ladningsbærere.
• Ioner er positive ladningsbærere.

Men hvor kommer afgiftsselskaberne fra? For at besvare dette spørgsmål skal du huske den grundlæggende viden om stoffets struktur. Alt, hvad der omgiver os, er stof, det består af molekyler, dets mindste partikler. Molekyler er opbygget af atomer. Et atom består af en kerne, som elektroner bevæger sig omkring i givne baner. Molekyler bevæger sig også tilfældigt. Bevægelsen og strukturen af ​​hver af disse partikler afhænger af selve stoffet og miljøets indflydelse på det, såsom temperatur, stress og så videre.

En ion er et atom, hvor forholdet mellem elektroner og protoner har ændret sig. Hvis atomet oprindeligt er neutralt, er ionerne til gengæld opdelt i:

• Anioner er den positive ion af et atom, der har mistet elektroner.
• Kationer er et atom med "ekstra" elektroner knyttet til atomet.

Enheden for strøm er Ampere, ifølge den beregnes ved formlen:

hvor U er spænding [V] og R er modstand [Ohm].

Eller direkte proportionalt med det beløb, der overføres pr. tidsenhed:

hvor Q er ladningen, [C], t er tiden, [s].

Betingelser for eksistensen af ​​en elektrisk strøm

Vi fandt ud af, hvad elektrisk strøm er, lad os nu tale om, hvordan man sikrer dens flow. For at elektrisk strøm kan flyde, skal to betingelser være opfyldt:

1. Tilstedeværelsen af ​​gratis afgiftsselskaber.
2. Elektrisk felt.

Den første betingelse for eksistensen og strømmen af ​​elektricitet afhænger af det stof, hvori strømmen flyder (eller ikke flyder), såvel som dens tilstand. Den anden betingelse er også mulig: for eksistensen af ​​et elektrisk felt er tilstedeværelsen af ​​forskellige potentialer nødvendig, mellem hvilke der er et medium, hvor ladningsbærere vil strømme.

Minde om: Spænding, EMF er en potentialforskel. Det følger heraf, at for at opfylde betingelserne for eksistensen af ​​strøm - tilstedeværelsen af ​​et elektrisk felt og en elektrisk strøm, er spænding nødvendig. Disse kan være plader af en ladet kondensator, en galvanisk celle, en EMF, der er opstået under påvirkning af et magnetfelt (generator).

Vi fandt ud af, hvordan det opstår, lad os tale om, hvor det er rettet. Strømmen bevæger sig i sin sædvanlige brug i ledere (ledninger i en lejlighed, glødepærer) eller i halvledere (LED'er, din smartphones processor og anden elektronik), sjældnere i gasser (fluorescerende lamper).

Så i de fleste tilfælde er de vigtigste ladningsbærere elektroner, de bevæger sig fra minus (et punkt med et negativt potentiale) til et plus (et punkt med et positivt potentiale, du vil lære mere om dette nedenfor).

Men en interessant kendsgerning er, at retningen af ​​den nuværende bevægelse blev taget for at være bevægelsen af ​​positive ladninger - fra plus til minus. Selvom det modsatte faktisk sker. Faktum er, at beslutningen om strømmens retning blev truffet før undersøgelse af dens natur, og også før det blev bestemt på grund af hvilken strømmen flyder og eksisterer.

Elektrisk strøm i forskellige miljøer

Vi har allerede nævnt, at den elektriske strøm i forskellige medier kan variere i typen af ​​ladningsbærere. Medier kan opdeles efter arten af ​​ledningsevne (i faldende rækkefølge af ledningsevne):

1. Leder (metaller).
2. Halvleder (silicium, germanium, galliumarsenid osv.).
3. Dielektrisk (vakuum, luft, destilleret vand).

i metaller

Metaller indeholder gratis ladningsbærere og omtales nogle gange som "elektrisk gas". Hvor kommer gratis udbydere fra? Faktum er, at metal, som ethvert stof, består af atomer. Atomer bevæger sig eller oscillerer på en eller anden måde. Jo højere metallets temperatur er, jo stærkere er denne bevægelse. Samtidig forbliver atomerne selv generelt på deres pladser og danner faktisk metallets struktur.

I et atoms elektronskaller er der normalt flere elektroner, som har en ret svag binding til kernen. Under påvirkning af temperaturer, kemiske reaktioner og interaktion af urenheder, som under alle omstændigheder er i metallet, løsnes elektroner fra deres atomer, positivt ladede ioner dannes. De løsrevne elektroner kaldes frie og bevæger sig tilfældigt.

Hvis et elektrisk felt virker på dem, for eksempel, hvis du forbinder et batteri til et stykke metal, vil den kaotiske bevægelse af elektroner blive ordnet. Elektroner fra et punkt, hvortil et negativt potentiale er forbundet (f.eks. katoden i en galvanisk celle) vil begynde at bevæge sig mod et punkt med et positivt potentiale.

i halvledere

Halvledere er materialer, hvori der ikke er gratis ladningsbærere i normal tilstand. De er i den såkaldte forbudte zone. Men hvis der påføres eksterne kræfter, såsom et elektrisk felt, varme, forskellige strålinger (lys, stråling osv.), overvinder de båndgabet og passerer ind i det frie bånd eller ledningsbånd. Elektroner bryder væk fra deres atomer og bliver frie og danner ioner - positive ladningsbærere.

Positive bærere i halvledere kaldes huller.

Hvis du blot overfører energi til en halvleder, for eksempel opvarmer den, vil en kaotisk bevægelse af ladningsbærere begynde. Men hvis vi taler om halvlederelementer, såsom en diode eller en transistor, så vises en EMF i de modsatte ender af krystallen (et metalliseret lag påføres dem, og ledningerne er loddet), men dette gælder ikke til emnet for dagens artikel.

Hvis du anvender en EMF-kilde til en halvleder, vil ladningsbærere også bevæge sig ind i ledningsbåndet, og deres rettede bevægelse vil også begynde - huller vil gå til siden med et lavere elektrisk potentiale, og elektroner - til siden med et større en.

I vakuum og gas

Et vakuum er et medium med et fuldstændigt (ideelt tilfælde) fravær af gasser eller en minimeret (i virkeligheden) dets mængde. Da der ikke er noget stof i vakuum, er der ingen kilde til ladningsbærere. Men strømmen af ​​strøm i et vakuum markerede begyndelsen på elektronik og en hel æra af elektroniske elementer - vakuumrør. De blev brugt i første halvdel af forrige århundrede, og i 50'erne begyndte de gradvist at vige for transistorer (afhængigt af det specifikke område af elektronik).

Lad os antage, at vi har et kar, hvorfra al gassen er pumpet ud, dvs. det er et komplet vakuum. To elektroder er placeret i beholderen, lad os kalde dem en anode og en katode. Hvis vi forbinder EMF-kildens negative potentiale til katoden og positive til anoden, vil der ikke ske noget, og der vil ikke flyde nogen strøm. Men hvis vi begynder at opvarme katoden, vil strømmen begynde at løbe. Denne proces kaldes termionisk emission - emissionen af ​​elektroner fra en opvarmet overflade af en elektron.

Figuren viser processen med strømflow i en vakuumlampe. I vakuumrør opvarmes katoden af ​​et nærliggende glødetråd i fig. (H), som det der findes i en belysningslampe.

På samme tid, hvis du ændrer forsyningens polaritet - påfør et minus på anoden og påfør et plus på katoden - strømmen vil ikke flyde. Dette vil bevise, at strømmen i vakuum flyder på grund af bevægelsen af ​​elektroner fra KATODE til ANODE.

En gas består som ethvert stof af molekyler og atomer, hvilket betyder, at hvis gassen er under påvirkning af et elektrisk felt, så vil elektronerne ved en vis styrke (ioniseringsspænding) komme af atomet, så begge betingelser for strømmen af ​​elektrisk strøm vil blive mødt - feltet og frie medier.

Som allerede nævnt kaldes denne proces ionisering. Det kan forekomme ikke kun fra den påførte spænding, men også når gassen opvarmes, røntgenstråler, under påvirkning af ultraviolet og andre ting.

Strøm vil strømme gennem luften, selvom der er installeret en brænder mellem elektroderne.

Strømstrømmen i inerte gasser ledsages af gasluminescens; dette fænomen bruges aktivt i fluorescerende lamper. Strømmen af ​​elektrisk strøm i et gasformigt medium kaldes en gasudladning.

i væske

Lad os sige, at vi har et kar med vand, hvori der er placeret to elektroder, hvortil der er tilsluttet en strømkilde. Hvis vandet er destilleret, det vil sige rent og ikke indeholder urenheder, så er det et dielektrikum. Men hvis vi tilsætter lidt salt, svovlsyre eller et hvilket som helst andet stof til vandet, dannes der en elektrolyt, og der begynder at løbe en strøm gennem den.

En elektrolyt er et stof, der leder elektricitet ved at dissociere til ioner.

Hvis kobbersulfat tilsættes vand, vil et lag kobber lægge sig på en af ​​elektroderne (katoden) - dette kaldes elektrolyse, hvilket beviser, at den elektriske strøm i væsken udføres på grund af bevægelser af ioner - positiv og negative ladningsbærere.

Elektrolyse er en fysisk og kemisk proces, som består i adskillelse af de komponenter, der udgør elektrolytten på elektroderne.

Således forekommer kobberbelægning, forgyldning og belægning med andre metaller.

Konklusion

For at opsummere, for strømmen af ​​elektrisk strøm, er gratis ladningsbærere nødvendige:

• elektroner i ledere (metaller) og vakuum;
• elektroner og huller i halvledere;
• ioner (anioner og kationer) i væsker og gasser.

For at bevægelsen af ​​disse bærere kan blive bestilt, er et elektrisk felt nødvendigt. Enkelt sagt, påfør en spænding i enderne af kroppen eller installer to elektroder i et miljø, hvor en elektrisk strøm forventes at flyde.

Det er også værd at bemærke, at strømmen på en bestemt måde påvirker stoffet, der er tre typer eksponering:

• termisk;
• kemisk;
• fysisk.

Nyttig

Hvad kaldes strømstyrke? Dette spørgsmål opstod mere end én eller to gange i processen med at diskutere forskellige spørgsmål. Derfor besluttede vi at behandle det mere detaljeret, og vi vil forsøge at gøre det så tilgængeligt som muligt uden et stort antal formler og uforståelige termer.

Så hvad kaldes elektrisk strøm? Dette er en rettet strøm af ladede partikler. Men hvad er disse partikler, hvorfor bevæger de sig pludselig, og hvor? Dette er ikke særlig klart. Så lad os se på dette spørgsmål mere detaljeret.

• Lad os starte med spørgsmålet om ladede partikler, som faktisk er bærere af elektrisk strøm. De er forskellige i forskellige stoffer. For eksempel, hvad er en elektrisk strøm i metaller? Disse er elektroner. I gasser, elektroner og ioner; i halvledere - huller; og i elektrolytter er disse kationer og anioner.

• Disse partikler har en vis ladning. Det kan være positivt eller negativt. Definitionen af ​​positiv og negativ ladning er givet betinget. Partikler med samme ladning frastøder hinanden, mens partikler med modsatte ladninger tiltrækker.

• Ud fra dette viser det sig logisk, at bevægelsen vil ske fra den positive pol til den negative. Og jo flere ladede partikler der er på en ladet pol, jo flere af dem vil flytte til polen med et andet fortegn.
• Men det hele er dyb teori, så lad os tage et konkret eksempel. Lad os sige, at vi har en stikkontakt, som ingen enheder er tilsluttet. Er der strøm der?
• For at besvare dette spørgsmål skal vi vide, hvad spænding og strøm er. For at gøre det klarere, lad os se på dette ved at bruge eksemplet med et rør med vand. For at sige det enkelt er røret vores wire. Tværsnittet af dette rør er spændingen af ​​det elektriske netværk, og strømningshastigheden er vores elektriske strøm.
• Vi vender tilbage til vores outlet. Hvis vi tegner en analogi med et rør, så er en stikkontakt uden elektriske apparater forbundet til det et rør lukket af en ventil. Det vil sige, at der ikke er strøm.

• Men der er spænding der. Og hvis i røret, for at strømmen skal vises, er det nødvendigt at åbne ventilen, så for at skabe en elektrisk strøm i lederen, er det nødvendigt at forbinde belastningen. Dette kan gøres ved at sætte stikket i en stikkontakt.
• Dette er naturligvis en meget forenklet fremstilling af spørgsmålet, og nogle fagfolk vil finde fejl hos mig og påpege unøjagtigheder. Men det giver en idé om, hvad der kaldes elektrisk strøm.

Jævnstrøm og vekselstrøm

Det næste spørgsmål, som vi foreslår at forstå, er: hvad er vekselstrøm og jævnstrøm. Mange forstår trods alt ikke disse begreber helt korrekt.

En konstant strøm er en strøm, der ikke ændrer sin størrelse og retning over tid. Ganske ofte omtales en pulserende strøm også som en konstant, men lad os tale om alt i rækkefølge.

• Jævnstrøm er kendetegnet ved, at det samme antal elektriske ladninger konstant afløser hinanden i samme retning. Retningen er fra den ene pol til den anden.
• Det viser sig, at lederen altid har enten en positiv eller en negativ ladning. Og over tid er det uændret.

Bemærk! Ved bestemmelse af DC-strømmens retning kan der være uoverensstemmelser. Hvis strømmen er dannet af bevægelsen af ​​positivt ladede partikler, svarer dens retning til partiklernes bevægelse. Hvis strømmen dannes af bevægelsen af ​​negativt ladede partikler, anses dens retning for at være modsat partiklernes bevægelse.

• Men under begrebet, hvad jævnstrøm ofte omtales som den såkaldte pulserende strøm. Den adskiller sig kun fra konstant ved, at dens værdi ændrer sig over tid, men samtidig ændrer den ikke sit fortegn.
• Lad os sige, at vi har en strøm på 5A. For jævnstrøm vil denne værdi være uændret gennem hele tidsperioden. For en pulserende strøm vil den i en periode være 5, i en anden 4 og i den tredje 4,5. Men på samme tid falder det under ingen omstændigheder under nul og ændrer ikke sit fortegn.

• Denne krusningsstrøm er meget almindelig ved konvertering af AC til DC. Det er denne pulserende strøm, som din inverter eller diodebro i elektronik producerer.
• En af de største fordele ved jævnstrøm er, at den kan lagres. Du kan gøre dette med dine egne hænder ved hjælp af batterier eller kondensatorer.

Vekselstrøm

For at forstå, hvad en vekselstrøm er, skal vi forestille os en sinusformet. Det er denne flade kurve, der bedst karakteriserer ændringen i jævnstrøm, og er standarden.

Bemærk! Du kan tydeligt se, hvad veksel- og jævnstrøm er, ved at bruge eksemplet med en almindelig pære. Det er især tydeligt på diodelamper af lav kvalitet, men kigger man godt efter, kan man også se det på en almindelig glødelampe. Når de kører på jævnstrøm, brænder de med et konstant lys, og når de kører på vekselstrøm, flimrer de lidt.

Hvad er effekt og strømtæthed?

Nå, vi fandt ud af, hvad der er jævnstrøm, og hvad der er vekselstrøm. Men du har sikkert stadig mange spørgsmål. Vi vil prøve at overveje dem i dette afsnit af vores artikel.

Fra denne video kan du lære mere om, hvad magt er.

• Og det første af disse spørgsmål vil være: hvad er spændingen af ​​en elektrisk strøm? Spænding er potentialforskellen mellem to punkter.

• Spørgsmålet melder sig straks, hvad er potentialet? Nu vil fagfolk igen finde fejl hos mig, men lad os sige det sådan: dette er et overskud af ladede partikler. Det vil sige, at der er et punkt, hvor der er et overskud af ladede partikler – og der er et andet punkt, hvor disse ladede partikler enten er mere eller mindre. Denne forskel kaldes spænding. Det måles i volt (V).

• Lad os tage en almindelig stikkontakt som eksempel. Alle ved sikkert, at dens spænding er 220V. Vi har to ledninger i stikkontakten, og en spænding på 220V betyder, at potentialet på den ene ledning er større end potentialet på den anden ledning kun for disse 220V.
• Vi har brug for en forståelse af begrebet spænding for at forstå, hvad effekten af ​​en elektrisk strøm er. Selvom fra et professionelt synspunkt er dette udsagn ikke helt sandt. Elektrisk strøm har ikke strøm, men er dens afledte.

• For at forstå dette punkt, lad os gå tilbage til vores vandrørsanalogi. Som du husker, er tværsnittet af dette rør spændingen, og strømningshastigheden i røret er strømmen. Altså: strøm er mængden af ​​vand, der strømmer gennem dette rør.
• Det er logisk at antage, at med lige tværsnit, det vil sige spændinger, jo stærkere flowet, det vil sige den elektriske strøm, jo ​​større er vandstrømmen til at bevæge sig gennem røret. Følgelig vil mere magt blive overført til forbrugeren.
• Men hvis vi i analogi med vand kan overføre en strengt defineret mængde vand gennem et rør af en bestemt sektion, da vand ikke komprimeres, så er alt ikke så med elektrisk strøm. Gennem enhver leder kan vi teoretisk overføre enhver strøm. Men i praksis vil en leder med et lille tværsnit ved en høj strømtæthed simpelthen brænde ud.

• I denne henseende er vi nødt til at forstå, hvad strømtæthed er. Groft sagt er dette antallet af elektroner, der bevæger sig gennem en bestemt sektion af lederen pr. tidsenhed.
• Dette tal burde være optimalt. Når alt kommer til alt, hvis vi tager en leder med stort tværsnit, og vi sender en lille strøm gennem den, vil prisen på en sådan elektrisk installation være høj. På samme tid, hvis vi tager en leder med et lille tværsnit, vil den på grund af den høje strømtæthed overophedes og hurtigt brænde ud.
• I denne henseende har PUE en tilsvarende sektion, der giver dig mulighed for at vælge ledere baseret på den økonomiske strømtæthed.

• Men tilbage til begrebet, hvad er aktuel magt? Som vi forstod ved vores analogi, med den samme rørsektion, afhænger den transmitterede effekt kun af strømstyrken. Men hvis tværsnittet af vores rør øges, det vil sige, at spændingen øges, i dette tilfælde vil helt forskellige mængder vand blive transmitteret med de samme værdier af strømningshastigheden. Det samme gør sig gældende inden for elektrisk.

• Jo højere spænding, jo mindre strøm er nødvendig for at overføre den samme effekt. Derfor bruges højspændingsledninger til at overføre høj effekt over lange afstande.

En linje med et ledningstværsnit på 120 mm 2 for en spænding på 330 kV er trods alt i stand til at transmittere mange gange mere effekt sammenlignet med en linje med samme tværsnit, men med en spænding på 35 kV. Selvom det, der kaldes den nuværende styrke, vil de være de samme.

Metoder til transmission af elektrisk strøm

Hvad er strøm og spænding fandt vi ud af. Det er tid til at finde ud af, hvordan man fordeler elektrisk strøm. Dette vil give dig mulighed for at føle dig mere sikker i at håndtere elektriske apparater i fremtiden.

Som vi allerede har sagt, kan strømmen være variabel og konstant. I industrien, og i dine stikkontakter, bruges vekselstrøm. Det er mere almindeligt, da det er lettere at kabler. Faktum er, at det er ret svært og dyrt at ændre DC-spændingen, og du kan ændre AC-spændingen ved hjælp af almindelige transformere.

Bemærk! Ingen AC-transformer vil køre på DC. Da de egenskaber, den bruger, kun er iboende i vekselstrøm.

• Men det betyder slet ikke, at der ikke bruges jævnstrøm nogen steder. Den har en anden nyttig egenskab, der ikke er iboende i en variabel. Det kan akkumuleres og opbevares.
• I denne henseende bruges jævnstrøm i alle bærbare elektriske apparater, i jernbanetransport såvel som i nogle industrielle faciliteter, hvor det er nødvendigt at opretholde driften selv efter en fuldstændig strømafbrydelse.

• Batterier er den mest almindelige måde at lagre elektrisk energi på. De har særlige kemiske egenskaber, der gør det muligt for dem at akkumulere og derefter om nødvendigt afgive jævnstrøm.
• Hvert batteri har en strengt begrænset mængde lagret energi. Det kaldes batteriets kapacitet, og dels bestemmes det af batteriets startstrøm.
• Hvad er startstrømmen for et batteri? Dette er den mængde energi, som batteriet er i stand til at give i det allerførste øjeblik, hvor belastningen tilsluttes. Faktum er, at batterier, afhængigt af de fysiske og kemiske egenskaber, er forskellige i måden, de frigiver den akkumulerede energi på.

• Nogle kan give med det samme og meget. På grund af dette bliver de selvfølgelig hurtigt udskrevet. Og den anden giver lang tid, men en lille smule. Derudover er et vigtigt aspekt af batteriet evnen til at opretholde spændingen.
• Faktum er, at, som instruktionerne siger, for nogle batterier, når kapaciteten vender tilbage, falder deres spænding også gradvist. Og andre batterier er i stand til at give næsten hele kapaciteten med samme spænding. Ud fra disse grundlæggende egenskaber er disse lagerfaciliteter udvalgt til el.
• Til jævnstrømstransmission anvendes i alle tilfælde to ledninger. Dette er en positiv og negativ ledning. Rød og blå.

Vekselstrøm

Men med vekselstrøm er alt meget mere kompliceret. Det kan sendes over en, to, tre eller fire ledninger. For at forklare dette skal vi beskæftige os med spørgsmålet: hvad er en trefaset strøm?

• Vekselstrøm genereres af en generator. Normalt har næsten alle af dem en trefaset struktur. Det betyder, at generatoren har tre udgange, og hver af disse udgange producerer en elektrisk strøm, der adskiller sig fra de foregående med en vinkel på 120⁰.

• For at forstå dette, lad os huske vores sinusoide, som er en model til at beskrive vekselstrøm, og ifølge de love, som den ændrer sig. Lad os tage tre faser - "A", "B" og "C", og tage et bestemt tidspunkt. På dette tidspunkt er fase "A" sinusbølge ved nulpunktet, fase "B" sinusbølge er ved ekstremt positivt punkt, og fase "C" sinusbølge er ved ekstremt negativt punkt.
• For hver efterfølgende tidsenhed vil vekselstrømmen i disse faser ændre sig, men synkront. Det vil sige, at der efter en vis tid i fase "A" vil være et negativt maksimum. I fase "B" vil der være nul, og i fase "C" - et positivt maksimum. Og efter et stykke tid vil de ændre sig igen.

• Som et resultat viser det sig, at hver af disse faser har sit eget potentiale, som er forskelligt fra potentialet i nabofasen. Derfor skal der være noget imellem dem, der ikke leder strøm.
• Denne potentialforskel mellem to faser kaldes linjespænding. Derudover har de en potentialforskel i forhold til jorden - denne spænding kaldes fase.
• Og så, hvis linjespændingen mellem disse faser er 380V, så er fasespændingen 220V. Den adskiller sig med en værdi i √3. Denne regel er altid gyldig for enhver spænding.

• Baseret på dette, hvis vi har brug for en spænding på 220V, så kan vi tage en fase ledning og en ledning, der er stift forbundet til jorden. Og vi får et enfaset 220V netværk. Hvis vi har brug for et 380V netværk, så kan vi kun tage 2 faser og tilslutte en slags varmeenhed som i videoen.

Men i de fleste tilfælde bruges alle tre faser. Alle magtfulde forbrugere er forbundet til et trefaset netværk.

Produktion

Hvad er induktionsstrøm, kapacitiv strøm, startstrøm, tomgangsstrøm, negative sekvensstrømme, herreløse strømme og meget mere, kan vi simpelthen ikke overveje i én artikel.

Når alt kommer til alt er spørgsmålet om elektrisk strøm ret omfangsrigt, og en hel videnskab inden for elektroteknik er blevet skabt for at overveje det. Men vi håber virkelig, at vi var i stand til at forklare hovedaspekterne af dette problem på et tilgængeligt sprog, og nu vil den elektriske strøm ikke være noget forfærdeligt og uforståeligt for dig.