Miben megy az áram. Elektromosság

Mit tudunk ma valójában az elektromosságról? A modern nézetek szerint sok, de ha részletesebben belemélyedünk ennek a kérdésnek a lényegébe, akkor kiderül, hogy az emberiség széles körben használja az elektromosságot anélkül, hogy megértené ennek a fontos fizikai jelenségnek a valódi természetét.

Jelen cikk célja nem az elektromos jelenségek terén elért tudományos és műszaki alkalmazott kutatási eredmények megcáfolása, amelyek széles körben hasznosulnak a modern társadalom mindennapi életében és iparában. De az emberiség folyamatosan szembesül számos jelenséggel és paradoxonnal, amelyek nem illeszkednek az elektromos jelenségekkel kapcsolatos modern elméleti elképzelések keretébe - ez azt jelzi, hogy hiányzik a jelenség fizikájának teljes megértése.

Ma a tudomány is ismeri azokat a tényeket, amikor úgy tűnik, hogy a vizsgált anyagok és anyagok anomális vezetőképességet mutatnak ( ) .

Az olyan jelenségnek, mint az anyagok szupravezetése, szintén nincs teljesen kielégítő elmélete jelenleg. Csak egy feltételezés létezik, hogy a szupravezetés igen kvantumjelenség , amelyet a kvantummechanika vizsgál. A kvantummechanika alapegyenleteinek alapos tanulmányozása: a Schrödinger-egyenlet, a von Neumann-egyenlet, a Lindblad-egyenlet, a Heisenberg-egyenlet és a Pauli-egyenlet, akkor nyilvánvalóvá válik ezek következetlensége. A helyzet az, hogy a Schrödinger-egyenlet nem származtatott, hanem a klasszikus optikával analógiával, kísérleti adatok általánosítása alapján feltételezhető. A Pauli-egyenlet egy 1/2-es spinnel rendelkező töltött részecske (például egy elektron) mozgását írja le külső elektromágneses térben, de a spin fogalma nincs összefüggésben az elemi részecske valós forgásával, hanem azt is feltételezik. a spinhez viszonyítva, hogy van olyan állapottere, amely semmilyen módon nem kapcsolódik egy elemi részecskék közönséges térben való mozgásához.

Anastasia Novykh „Ezoosmos” című könyvében említést tesz a kvantumelmélet kudarca: „De az atom szerkezetének kvantummechanikai elmélete, amely az atomot olyan mikrorészecskék rendszerének tekinti, amelyek nem engedelmeskednek a klasszikus törvényeknek. mechanika, abszolút lényegtelen . Első pillantásra Heisenberg német fizikus és Schrödinger osztrák fizikus érvei meggyőzőnek tűnnek az emberek számára, de ha mindezt más szemszögből nézzük, akkor következtetéseik csak részben helytállóak, de általában mindkettő teljesen téves. . Az a tény, hogy az első részecskeként, a másik hullámként írta le az elektront. Egyébként a hullám-részecske kettősség elve sem releváns, mivel nem fedi fel a részecske hullámmá alakulását és fordítva. Vagyis a tanult uraktól szereznek valami szűkösséget. Valójában minden nagyon egyszerű. Általában azt akarom mondani, hogy a jövő fizikája nagyon egyszerű és érthető. A legfontosabb, hogy a jövőig élj. Ami az elektront illeti, csak két esetben válik hullámmá. Az első az, amikor a külső töltés elveszik, vagyis amikor az elektron nem lép kölcsönhatásba más anyagi tárgyakkal, mondjuk ugyanazzal az atommal. A második preozmikus állapotban van, vagyis amikor a belső potenciálja csökken.

Az emberi idegrendszer idegsejtjei által generált azonos elektromos impulzusok támogatják a szervezet aktív komplex és sokrétű működését. Érdekes megjegyezni, hogy a sejt akciós potenciálja (az élő sejt membránja mentén mozgó gerjesztési hullám a membránpotenciál rövid távú változása formájában az ingerelhető sejt kis területén) egy bizonyos tartományban (1. ábra).

Egy neuron akciós potenciáljának alsó határa -75 mV, ami nagyon közel áll az emberi vér redoxpotenciáljának értékéhez. Ha az akciós potenciál nullához viszonyított maximális és minimális értékét elemezzük, akkor nagyon közel van a kerekített százalékhoz. jelentése aranymetszés , azaz az intervallum felosztása 62%-hoz és 38%-hoz viszonyítva:

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

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

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

A modern tudomány által ismert összes anyag és anyag bizonyos mértékben vezeti az elektromosságot, mivel 13 fantom Po-részecskéből álló elektronokat tartalmaznak, amelyek viszont szeptoncsomók (“PRIMORDIAL ALLATRA PHYSICS”, 61. o.). A kérdés csak az elektromos áram feszültsége, amely szükséges az elektromos ellenállás leküzdéséhez.

Mivel az elektromos jelenségek szorosan kapcsolódnak az elektronhoz, az "PRIMORDIAL ALLATRA PHYSICS" című jelentés a következő információkat tartalmazza ezzel a fontos elemi részecskével kapcsolatban: "Az elektron az atom szerves része, az anyag egyik fő szerkezeti eleme. Az elektronok alkotják az összes jelenleg ismert kémiai elem atomjának elektronhéját. Szinte minden elektromos jelenségben részt vesznek, amivel a tudósok ma már tisztában vannak. De hogy mi is valójában az elektromosság, azt a hivatalos tudomány még mindig nem tudja megmagyarázni, általános kifejezésekre korlátozva, hogy például "töltött testek vagy elektromos töltéshordozók részecskéinek létezéséből, mozgásából és kölcsönhatásából eredő jelenségek összessége". Ismeretes, hogy az elektromosság nem folyamatos áramlás, hanem átadásra kerül részletekben – diszkréten».

A modern elképzelések szerint: elektromosság - ez az elektromos töltések létezéséből, kölcsönhatásából és mozgásából adódó jelenségek összessége. De mi az elektromos töltés?

Elektromos töltés (az elektromosság mennyisége) egy fizikai skaláris mennyiség (olyan mennyiség, amelynek minden értéke egy valós számmal kifejezhető), amely meghatározza a testek azon képességét, hogy elektromágneses terek forrásai legyenek, és részt vegyenek az elektromágneses kölcsönhatásban. Az elektromos töltéseket pozitív és negatív töltésekre osztják (ezt a választást a tudomány tisztán feltételesnek tekinti, és mindegyik töltéshez egy jól meghatározott előjel tartozik). Az azonos előjelű töltéssel töltött testek taszítják, az ellentétes töltésű testek pedig vonzzák. A töltött testek mozgásakor (makroszkópikus testek és mikroszkopikus töltésű részecskék is, amelyek elektromos áramot vezetnek a vezetőkben), mágneses tér keletkezik, és olyan jelenségek mennek végbe, amelyek lehetővé teszik az elektromosság és a mágnesesség (elektromágnesesség) kapcsolatának megállapítását.

Elektrodinamika az elektromágneses teret a legáltalánosabb esetben vizsgálja (azaz időfüggő változó tereket veszünk figyelembe) és kölcsönhatását elektromos töltésű testekkel. A klasszikus elektrodinamika csak az elektromágneses tér folytonos tulajdonságait veszi figyelembe.

kvantumelektrodinamika olyan elektromágneses mezőket vizsgál, amelyek nem folytonos (diszkrét) tulajdonságokkal rendelkeznek, amelyek hordozói a mezőkvantumok - fotonok. Az elektromágneses sugárzás és a töltött részecskék kölcsönhatását a kvantumelektrodinamika a fotonok részecskék általi abszorpciója és emissziójaként tekinti.

Érdemes elgondolkodni, hogy miért jelenik meg mágneses tér az árammal rendelkező vezető körül, vagy egy atom körül, amelynek pályája mentén az elektronok mozognak? A tény az, hogy " amit ma elektromosságnak neveznek, az valójában a szeptonmező egy speciális állapota , amelyekben az elektron a legtöbb esetben egyenlő alapon vesz részt a többi további "komponensével" ” („PRIMER ALLATRA FIZIKA”, 90. o.) .

A mágneses tér toroid alakja pedig eredetének természetéből fakad. Ahogy a cikk írja: „Tekintettel az Univerzum fraktálmintázataira, valamint arra a tényre, hogy az anyagi világban 6 dimenzión belül a szeptonmező az az alapvető, egységes mező, amelyen a modern tudomány által ismert összes kölcsönhatás alapul, vitatható, hogy mindegyik a Tóra formájú. Ez a kijelentés pedig különösen érdekes lehet a modern kutatók számára.. Ezért az elektromágneses tér mindig tórusz formáját ölti, mint egy szepton tórusz.

Tekintsünk egy spirált, amelyen elektromos áram folyik, és pontosan hogyan jön létre az elektromágneses mező ( https://www.youtube.com/watch?v=0BgV-ST478M).

Rizs. 2. Egy téglalap alakú mágnes mezővonalai

Rizs. 3. Egy spirál mezővonalai árammal

Rizs. 4. A spirál egyes szakaszainak erővonalai

Rizs. 5. Analógia a spirál erővonalai és az atomok orbitális elektronjai között

Rizs. 6. Egy spirál és egy atom külön töredéke erővonalakkal

KÖVETKEZTETÉS: az emberiségnek még meg kell tanulnia az elektromosság rejtélyes jelenségének titkait.

Petr Totov

Kulcsszavak:ŐS ALLATRA FIZIKA, elektromos áram, elektromosság, az elektromosság természete, elektromos töltés, elektromágneses tér, kvantummechanika, elektron.

Irodalom:

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

Az ALLATRA Nemzetközi Közmozgalom nemzetközi tudóscsoportjának "PRIMORDIAL ALLATRA PHYSICS" jelentése, szerk. Anastasia Novykh, 2015;

Ha egy szigetelt vezetőt elektromos térbe helyezünk \(\overrightarrow(E)\), akkor a \(\overrightarrow(F) = q\overrightarrow(E)\) erő hat a szabad töltésekre \(q\) Ennek eredményeként, karmester, a szabad töltések rövid távú mozgása van. Ez a folyamat akkor ér véget, amikor a vezető felületén keletkezett töltések saját elektromos tere teljesen kompenzálja a külső mezőt. A keletkező elektrosztatikus mező a vezető belsejében nulla lesz.

A vezetőkben azonban bizonyos feltételek mellett a szabad elektromos töltéshordozók folyamatos rendezett mozgása is létrejöhet.

A töltött részecskék irányított mozgását elektromos áramnak nevezzük.

A pozitív szabad töltések mozgási irányát tekintjük az elektromos áram irányának. Ahhoz, hogy egy vezetőben elektromos áram létezzen, elektromos mezőt kell létrehozni benne.

Az elektromos áram mennyiségi mértéke az áramerősség\(I\) egy skaláris fizikai mennyiség, amely egyenlő a vezető keresztmetszetén (1.8.1. ábra) a \(\Delta t\) időintervallumban átvitt töltés \(\Delta q\) arányával. , ehhez az időintervallumhoz:

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

Ha az áram erőssége és iránya nem változik az időben, akkor ilyen áramot nevezünk állandó .

Az SI mértékegységek nemzetközi rendszerében az áramerősséget amperben (A) mérik. Az 1 A áram mértékegységét két párhuzamos vezeték és az áram mágneses kölcsönhatása állítja be.

Állandó elektromos áram csak a készülékben állítható elő zárt áramkör , amelyben a szabad töltéshordozók zárt utakon keringenek. Egy ilyen áramkör különböző pontjain az elektromos tér időben állandó. Következésképpen az egyenáramú áramkör elektromos mezője fagyott elektrosztatikus tér jellegű. De amikor az elektromos töltést elektrosztatikus térben zárt úton mozgatjuk, az elektromos erők munkája nulla. Ezért az egyenáram létéhez olyan eszközre van szükség az elektromos áramkörben, amely az áramkör szakaszaiban potenciálkülönbségeket tud létrehozni és fenntartani az erők munkája miatt nem elektrosztatikus eredetű. Az ilyen eszközöket ún egyenáramú források . Az áramforrásból származó szabad töltéshordozókra ható, nem elektrosztatikus eredetű erőket nevezzük külső erők .

A külső erők természete eltérő lehet. A galvánelemekben vagy akkumulátorokban elektrokémiai folyamatok eredményeként keletkeznek, az egyenáramú generátorokban külső erők keletkeznek, amikor a vezetők mágneses térben mozognak. Az elektromos áramkörben lévő áramforrás ugyanazt a szerepet játszik, mint a szivattyú, amely a folyadék zárt hidraulikus rendszerben történő szivattyúzásához szükséges. Külső erők hatására elektromos töltések mozognak az áramforrás belsejében ellen elektrosztatikus mező erői, amelyek révén zárt áramkörben állandó elektromos áram tartható fenn.

Amikor az elektromos töltések egy egyenáramú áramkör mentén mozognak, az áramforrások belsejében ható külső erők működnek.

Az a fizikai mennyiség, amely megegyezik a külső erők munkájának \ (A_ (st) \) arányával, amikor a töltést \ (q \) az áramforrás negatív pólusáról a pozitívra mozgatjuk ennek a töltésnek az értékéhez képest. forrás elektromotoros erő (EMF):

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

Így az EMF-et a külső erők által végzett munka határozza meg egyetlen pozitív töltés mozgatásakor. Az elektromotoros erőt, akárcsak a potenciálkülönbséget, mérjük Volt (V).

Amikor egyetlen pozitív töltés egy zárt egyenáramú áramkör mentén mozog, a külső erők munkája megegyezik az ebben az áramkörben ható EMF összegével, és az elektrosztatikus mező munkája nulla.

A DC áramkör külön részekre osztható. Azokat a szakaszokat, amelyeken külső erők nem hatnak (azaz azokat a szakaszokat, amelyek nem tartalmaznak áramforrást), ún. homogén . Az aktuális forrásokat tartalmazó területek ún heterogén .

Amikor egy egységnyi pozitív töltés az áramkör egy bizonyos szakaszán mozog, mind az elektrosztatikus (Coulomb), mind a külső erők működnek. Az elektrosztatikus erők munkája megegyezik az inhomogén szakasz kezdeti (1) és végső (2) pontja közötti \(\Delta \phi_(12) = \phi_(1) - \phi_(2)\) potenciálkülönbséggel . A külső erők munkája értelemszerűen az erre a szakaszra ható \(\mathcal(E)\) elektromotoros erő. Tehát a teljes munka

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

az érték U 12-t hívják feszültség a láncszakaszon 1-2. Homogén szakasz esetén a feszültség egyenlő a potenciálkülönbséggel:

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

G. Ohm német fizikus 1826-ban kísérletileg megállapította, hogy a homogén fémvezetőn (azaz olyan vezetőn, amelyben nem hat külső erő) átfolyó áram erőssége \ (I \) arányos a feszültséggel \ (U \) a karmester végei:

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

ahol \(R\) = állandó.

az érték R hívott elektromos ellenállás . Az elektromos ellenállású vezetőt ún ellenállás . Ez az arány kifejezi Ohm törvénye a lánc homogén szakasza: A vezetőben lévő áram egyenesen arányos a rákapcsolt feszültséggel és fordítottan arányos a vezető ellenállásával.

SI-ben a vezetők elektromos ellenállásának mértékegysége Ohm (Ohm). Az 1 ohmos ellenállásnak van egy része az áramkörnek, amelyben 1 V feszültség mellett 1 A áram lép fel.

Az Ohm-törvénynek engedelmeskedő vezetőket nevezzük lineáris . Az áramerősség \ (I \) grafikus függése a \ (U \) feszültségtől (az ilyen grafikonokat ún. volt-amper jellemzők , rövidítve VAC) az origón áthaladó egyenes jelöli. Meg kell jegyezni, hogy sok olyan anyag és eszköz létezik, amely nem engedelmeskedik Ohm törvényének, ilyen például a félvezető dióda vagy a kisülőlámpa. Még a kellően nagy erősségű fémvezetők esetében is megfigyelhető az Ohm lineáris törvényétől való eltérés, mivel a fémvezetők elektromos ellenállása a hőmérséklet emelkedésével nő.

Az EMF-et tartalmazó áramköri szakaszra az Ohm-törvény a következő formában van írva:

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

Ezt az arányt ún általánosított Ohm törvénye vagy Ohm törvénye inhomogén láncszakaszra.

ábrán Az 1.8.2 zárt egyenáramú áramkört mutat be. lánc szakasz ( CD) homogén.

Ohm törvénye

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

Cselekmény ( ab) olyan áramforrást tartalmaz, amelynek EMF értéke egyenlő \(\mathcal(E)\).

Az Ohm-törvény szerint heterogén területre,

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

Mindkét egyenlőséget összeadva a következőt kapjuk:

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

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

$$\szín(kék)(I=\frac(\mathcal(E))(R + r))$$

Ez a képlet kifejezi Ohm törvénye a teljes áramkörre : az áramerősség egy komplett áramkörben egyenlő a forrás elektromotoros erejével, osztva az áramkör homogén és inhomogén szakaszainak ellenállásainak összegével (belső forrásellenállás).

Ellenállás rábrán látható heterogén terület. 1.8.2-nek tekinthető áramforrás belső ellenállása . Ebben az esetben a cselekmény ( ab) ábrán. Az 1.8.2 a forrás belső része. Ha a pontok aés b zárja le olyan vezetővel, amelynek ellenállása kicsi a forrás belső ellenállásához képest (\ (R\ \ll r\)), akkor az áramkör folyni fog rövidzárlati áram

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

A rövidzárlati áram az a maximális áram, amely egy adott forrásból \(\mathcal(E)\) elektromotoros erővel és \(r\) belső ellenállással nyerhető. Alacsony belső ellenállású források esetén a rövidzárlati áram nagyon nagy lehet, és az elektromos áramkör vagy forrás tönkremenetelét okozhatja. Például az autókban használt ólom-savas akkumulátorok rövidzárlati árama több száz amper is lehet. Különösen veszélyesek a rövidzárlatok az alállomásokról táplált világítási hálózatokban (több ezer amper). Az ilyen nagy áramok pusztító hatásának elkerülése érdekében biztosítékokat vagy speciális megszakítókat kell beépíteni az áramkörbe.

Egyes esetekben a rövidzárlati áram veszélyes értékeinek elkerülése érdekében néhány külső ellenállást sorosan csatlakoztatnak a forráshoz. Aztán ellenállás r egyenlő a forrás belső ellenállásának és a külső ellenállásnak az összegével, és rövidzárlat esetén az áramerősség nem lesz túlzottan nagy.

Ha a külső áramkör szakadt, akkor \(\Delta \phi_(ba) = -\Delta \phi_(ab) = \mathcal(E)\, azaz a nyitott akkumulátor pólusainál a potenciálkülönbség egyenlő az EMF.

Ha a külső terhelési ellenállás R be van kapcsolva és áram folyik át az akkumulátoron én, a potenciálkülönbség a pólusainál egyenlővé válik

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

ábrán Az 1.8.3 egy egyenáramú forrás sematikus ábrázolása \(\mathcal(E)\) EMF-vel és belső ellenállással r három üzemmódban: "üresjárat", terhelési és rövidzárlati üzemmód (zárlat). Az akkumulátoron belüli elektromos tér intenzitását \(\overrightarrow(E)\) és a pozitív töltésekre ható erőket jelzik: \(\overrightarrow(F)_(e)\) - elektromos erő és \(\overrightarrow( F)_(st )\) külső erő. Rövidzárlatos üzemmódban az akkumulátor belsejében lévő elektromos mező eltűnik.

Az egyenáramú elektromos áramkörök feszültségének és áramának mérésére speciális eszközöket használnak - voltmérőkés ampermérők.

Voltmérő úgy tervezték, hogy mérje a kapcsaira alkalmazott potenciálkülönbséget. Összekapcsol párhuzamos Az áramkör azon szakasza, amelyen a potenciálkülönbség mérése történik. Bármely voltmérőnek van némi belső ellenállása \(R_(V)\). Annak érdekében, hogy a voltmérő ne vezesse be az áramok észrevehető újraelosztását, amikor a mért áramkörhöz csatlakozik, belső ellenállásának nagynak kell lennie az áramkör azon szakaszának ellenállásához képest, amelyhez csatlakozik. ábrán látható áramkörhöz. 1.8.4, ez a feltétel a következőképpen van írva:

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

Ez a feltétel azt jelenti, hogy a voltmérőn átfolyó \(I_(V) = \Delta \phi_(cd) / R_(V)\) áram sokkal kisebb, mint az \(I = \Delta \phi_(cd) / R_ (1 )\), amely átfolyik az áramkör vizsgált szakaszán.

Mivel a voltmérő belsejében nincsenek külső erők, ezért a kapcsainál a potenciálkülönbség értelemszerűen egybeesik a feszültséggel. Ezért azt mondhatjuk, hogy a voltmérő feszültséget mér.

Árammérő Az áramkörben lévő áram mérésére tervezték. Az ampermérő sorba van kötve az elektromos áramkör megszakításával, így a teljes mért áram áthalad rajta. Az ampermérőnek van némi belső ellenállása is \(R_(A)\). A voltmérővel ellentétben az ampermérő belső ellenállásának kellően kicsinek kell lennie a teljes áramkör teljes ellenállásához képest. ábra szerinti áramkörhöz. 1.8.4 az ampermérő ellenállásának meg kell felelnie a feltételnek

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

hogy az ampermérő bekapcsolásakor az áramkörben lévő áram ne változzon.

A mérőműszerek - voltmérők és ampermérők - kétféleek: mutató (analóg) és digitális. A digitális elektromos mérőórák összetett elektronikus eszközök. Általában a digitális műszerek nagyobb mérési pontosságot biztosítanak.

Az áram és a feszültség az elektromos áramkörökben használt mennyiségi paraméterek. Leggyakrabban ezek az értékek idővel változnak, különben nem lenne értelme az elektromos áramkör működésének.

Feszültség

Hagyományosan a feszültséget betű jelzi U. Az a munka, amelyet egy töltési egységnek egy alacsony potenciálú pontról egy nagy potenciálú pontra mozgatnak, a két pont közötti feszültség. Más szóval, ez az az energia, amely egy töltésegység nagy potenciálról kicsire való átmenete után szabadul fel.

A feszültséget potenciálkülönbségnek, valamint elektromotoros erőnek is nevezhetjük. Ezt a paramétert voltban mérik. 1 coulomb töltés mozgatásához két pont között, amelyek feszültsége 1 volt, 1 joule munkát kell elvégeznie. A Coulomb az elektromos töltéseket méri. 1 medál egyenlő 6x10 18 elektron töltésével.

A feszültség több típusra oszlik, az áram típusától függően.

• Állandó nyomás . Elektrosztatikus és egyenáramú áramkörökben van jelen.
• AC feszültség . Ez a fajta feszültség szinuszos és váltakozó áramú áramkörökben érhető el. Szinuszos áram esetén a feszültség jellemzői, például:
  feszültségingadozás amplitúdója a maximális eltérése az x tengelytől;
  pillanatnyi feszültség, amely egy adott időpontban fejeződik ki;
  üzemi feszültség, az 1. félciklus aktív munkája határozza meg;
  közepes egyenirányított feszültség, amelyet az egyenirányított feszültség modulusa határoz meg egy harmonikus periódusra.

A felsővezetékeken keresztül történő villamos energia továbbításakor a támasztékok elrendezése és méreteik az alkalmazott feszültség nagyságától függenek. A fázisok közötti feszültséget ún vonali feszültség , és a föld és az egyes fázisok közötti feszültség fázisfeszültség . Ez a szabály minden típusú felsővezetékre vonatkozik. Oroszországban a háztartási elektromos hálózatokban a szabvány egy háromfázisú feszültség, 380 voltos lineáris feszültséggel és 220 voltos fázisfeszültséggel.

Elektromosság

Az elektromos áramkörben lévő áram az elektronok sebessége egy bizonyos ponton, amperben mérve, és a diagramokon "betűvel" jelöljük. én". Az amper származtatott mértékegységeit is használják a megfelelő előtagokkal: milli-, mikro-, nano stb. Egy 1 coulomb töltési egység 1 másodperc alatt történő mozgatásával 1 amperes áram keletkezik.

Hagyományosan úgy tekintik, hogy az áram a pozitív potenciáltól a negatív felé halad. A fizika során azonban ismert, hogy az elektron az ellenkező irányba mozog.

Tudni kell, hogy a feszültséget az áramkör 2 pontja között mérik, és az áramkör az áramkör egy meghatározott pontján, vagy annak elemén folyik át. Ezért ha valaki az "ellenállás feszültsége" kifejezést használja, akkor ez helytelen és írástudatlan. De gyakran beszélünk feszültségről az áramkör egy bizonyos pontján. Ez a föld és a pont közötti feszültségre vonatkozik.

Feszültség keletkezik a generátorok és más eszközök elektromos töltéseire gyakorolt ​​hatásból. Az áramot úgy állítják elő, hogy az áramkör két pontjára feszültséget kapcsolnak.

Az áram és a feszültség megértéséhez helyesebb lenne használni. Rajta látható az áram és a feszültség, amelyek idővel megváltoztatják értéküket. A gyakorlatban az elektromos áramkör elemeit vezetékek kötik össze. Bizonyos pontokon az áramköri elemek saját feszültségértékkel rendelkeznek.

Az áramerősség és a feszültség megfelel a szabályoknak:

• A pontba belépő áramok összege egyenlő a pontot elhagyó áramok összegével (töltésmegmaradási szabály). Ilyen szabály az áramra vonatkozó Kirchhoff-törvény. Az áram be- és kilépési pontját ebben az esetben csomópontnak nevezzük. Ennek a törvénynek a következménye a következő állítás: egy elemcsoport soros elektromos áramkörében az áramerősség minden pontban azonos.
• Az elemek párhuzamos áramkörében az összes elem feszültsége azonos. Más szavakkal, a zárt áramkörben a feszültségesések összege nulla. Ez a Kirchhoff-törvény a feszültségekre vonatkozik.
• Az áramkör (teljesítmény) egységnyi idő alatt végzett munkáját a következőképpen fejezzük ki: P \u003d U * I. A teljesítményt wattban mérik. 1 másodperc alatt végzett 1 joule munka 1 wattnak felel meg. Az energia hő formájában oszlik el, mechanikai munkára fordítják (villanymotorokban), különféle típusú sugárzásokká alakulnak, és tartályokban vagy akkumulátorokban halmozódnak fel. Komplex elektromos rendszerek tervezésénél az egyik kihívás a rendszer hőterhelése.

Elektromos áram karakterisztikája

Az elektromos áramkörben az áram létezésének előfeltétele a zárt áramkör. Ha az áramkör megszakad, akkor az áram leáll.

Az elektrotechnikában minden ezen az elven működik. Mozgó mechanikus érintkezőkkel megszakítják az elektromos áramkört, és ez leállítja az áram áramlását, kikapcsolja a készüléket.

Az energiaiparban az elektromos áram az áramvezetők belsejében fordul elő, amelyek gumiabroncsok és más áramvezető alkatrészek formájában készülnek.

Vannak más módok is a belső áram létrehozására:

• A töltött ionok mozgásából adódó folyadékok és gázok.
• Vákuum, gáz és levegő termikus kibocsátással.
• töltéshordozók mozgása miatt.

Az elektromos áram keletkezésének feltételei

• Fűtővezetők (nem szupravezetők).
• Alkalmazás potenciálkülönbség-hordozók töltésére.
• Kémiai reakció új anyagok felszabadulásával.
• A mágneses tér hatása a vezetőre.

Jelenlegi hullámformák

• Egyenes.
• Változó harmonikus szinuszhullám.
• Egy szinuszos hullámnak tűnő, de éles sarkokkal rendelkező meander (néha a sarkok simíthatók).
• Egyirányú pulzáló forma, amelynek amplitúdója egy bizonyos törvény szerint nullától a legnagyobb értékig ingadozik.

Az elektromos áram munkatípusai

• Világítóberendezések által kibocsátott fény.
• Hőtermelés fűtőelemekkel.
• Gépészeti munka (villanymotorok forgása, egyéb elektromos készülékek működése).
• Elektromágneses sugárzás létrehozása.

Elektromos áram okozta negatív jelenségek

• Az érintkezők és az áramvezető részek túlmelegedése.
• Örvényáramok előfordulása az elektromos készülékek magjában.
• Elektromágneses sugárzás a külső környezetre.

Az elektromos készülékek és különféle áramkörök készítőinek tervezésük során figyelembe kell venniük az elektromos áram fenti tulajdonságait. Például csökkenti az örvényáramok káros hatását az elektromos motorokban, transzformátorokban és generátorokban a mágneses fluxusok átvitelére használt magok keverésével. A magkeverés nem egyetlen fémdarabból való gyártás, hanem speciális elektromos acél különálló vékony lemezeiből.

De másrészt örvényáramokat használnak a mikrohullámú sütők, sütők működtetésére, amelyek a mágneses indukció elvén működnek. Ezért elmondhatjuk, hogy az örvényáramok nemcsak károsak, hanem hasznosak is.

Egy szinuszos jellel rendelkező váltakozó áram időegységenként változhat az oszcilláció frekvenciájában. Hazánkban az elektromos készülékek ipari áramfrekvenciája szabványos, és 50 hertz. Egyes országokban a jelenlegi frekvencia 60 hertz.

Különféle célokra az elektrotechnikában és a rádiótechnikában más frekvenciaértékeket használnak:

• Alacsony frekvenciájú jelek alacsonyabb áramfrekvenciával.
• Nagyfrekvenciás jelek, amelyek jóval magasabbak, mint az ipari felhasználás jelenlegi frekvenciája.

Úgy gondolják, hogy elektromos áram akkor keletkezik, amikor elektronok mozognak a vezető belsejében, ezért ezt vezetési áramnak nevezik. De van egy másik típusú elektromos áram is, amelyet konvekciónak neveznek. Akkor fordul elő, amikor feltöltött makrotestek, például esőcseppek mozognak.

Elektromos áram a fémekben

Az elektronok mozgását állandó erő hatására hasonlítják össze egy ejtőernyőssel, aki leereszkedik a földre. Ebben a két esetben egyenletes mozgás történik. A gravitációs erő hat az ejtőernyősre, és a légellenállás ereje ellenkezik vele. Az elektromos térerő az elektronok mozgására hat, és a kristályrácsok ionjai ellenállnak ennek a mozgásnak. Az elektronok átlagsebessége elér egy állandó értéket, akárcsak az ejtőernyős sebessége.

Fémvezetőben egy elektron sebessége 0,1 mm/s, az elektromos áram sebessége pedig körülbelül 300 000 km/s. Ennek az az oka, hogy az elektromos áram csak ott folyik, ahol feszültség van a töltött részecskékre. Ezért nagy áram áramlási sebesség érhető el.

Az elektronok kristályrácsban történő mozgatásakor a következő szabályszerűség érvényesül. Az elektronok nem ütköznek az összes szembejövő ionnal, hanem csak azok minden tizedével. Ezt a kvantummechanika törvényei magyarázzák, amelyek a következőképpen egyszerűsíthetők.

Az elektronok mozgását nagy ionok akadályozzák, amelyek ellenállnak. Ez különösen észrevehető fémek hevítésekor, amikor a nehézionok "lengnek", megnövekednek és csökkentik a vezető kristályrácsainak elektromos vezetőképességét. Ezért a fémek hevítésekor az ellenállásuk mindig növekszik. A hőmérséklet csökkenésével az elektromos vezetőképesség nő. A fém hőmérsékletének abszolút nullára csökkentésével a szupravezetés hatása érhető el.

Ez bizonyos töltött részecskék rendezett mozgása. A villamos energia teljes potenciáljának megfelelő kihasználása érdekében világosan meg kell érteni az eszköz és az elektromos áram működésének alapelveit. Tehát nézzük meg, mi a munka és az aktuális teljesítmény.

Honnan jön az elektromosság?

A kérdés látszólagos egyszerűsége ellenére kevesen tudnak rá érthető választ adni. Természetesen manapság, amikor a technika hihetetlen sebességgel fejlődik, az ember nem különösebben gondol olyan elemi dolgokra, mint az elektromos áram működési elve. Honnan jön az elektromosság? Bizonyára sokan azt válaszolják, hogy "Hát, persze a konnektorból", vagy egyszerűen csak vállat vonnak. Eközben nagyon fontos megérteni, hogyan működik az áram. Ezt nemcsak a tudósoknak kell tudniuk, hanem a tudományok világához semmilyen módon nem kapcsolódó embereknek is, általános sokoldalú fejlődésük miatt. De a jelenlegi működési elv helyes használata nem mindenkinek való.

Tehát először meg kell értenie, hogy az elektromosság nem a semmiből származik: speciális generátorok állítják elő, amelyek különböző erőművekben találhatók. A turbinák lapátjainak forgatásának köszönhetően a víz szénnel vagy olajjal történő melegítése során keletkező gőz energiát termel, amelyet ezt követően egy generátor segítségével elektromos árammá alakítanak át. A generátor nagyon egyszerű: a készülék közepén egy hatalmas és nagyon erős mágnes található, amitől az elektromos töltések rézvezetékek mentén mozognak.

Hogyan jut el az elektromosság otthonunkba?

Miután bizonyos mennyiségű elektromos áramot nyert energia (termikus vagy nukleáris) segítségével, azt az emberek elláthatják. Az ilyen villamosenergia-ellátás a következőképpen működik: ahhoz, hogy az elektromos áram sikeresen elérje az összes lakást és vállalkozást, „nyomni kell”. És ehhez növelni kell az erőt, amely ezt megteszi. Az elektromos áram feszültségének nevezik. A működés elve a következő: az áram áthalad a transzformátoron, ami növeli a feszültségét. Továbbá az elektromos áram mélyen a föld alatt vagy magasban elhelyezett kábeleken folyik (mert a feszültség néha eléri a 10 000 voltot, ami halálos az ember számára). Amikor az áram eléri a rendeltetési helyét, újra át kell haladnia a transzformátoron, ami most csökkenti a feszültségét. Ezután vezetékeken keresztül jut el a lakóházakban vagy más épületekben lévő pajzsokhoz.

A vezetékeken átvezetett áram az aljzatrendszernek köszönhetően felhasználható, háztartási gépeket csatlakoztatva hozzájuk. A falakban további vezetékek vannak elhelyezve, amelyeken elektromos áram folyik, és ennek köszönhetően működik a világítás és a ház összes készüléke.

Mi a jelenlegi munka?

Az elektromos áram által önmagában hordozott energia idővel fénnyé vagy hővé alakul. Például amikor felkapcsolunk egy lámpát, az elektromos energia formája fénnyé alakul.

Közérthető nyelven szólva, az áram munkája az a cselekvés, amelyet maga az elektromosság hoz létre. Ráadásul a képlettel nagyon könnyen kiszámítható. Az energiamegmaradás törvénye alapján megállapíthatjuk, hogy az elektromos energia nem tűnt el, részben vagy teljesen más formába változott, miközben bizonyos mennyiségű hőt ad le. Ez a hő az áram munkája, amikor áthalad a vezetőn és felmelegíti azt (hőcsere történik). Így néz ki a Joule-Lenz képlet: A \u003d Q \u003d U * I * t (a munka egyenlő a hőmennyiséggel vagy az áramerősség szorzatával és azzal az idővel, ameddig átfolyt a vezetőn).

Mit jelent az egyenáram?

Az elektromos áram kétféle: váltakozó és közvetlen. Abban különböznek egymástól, hogy az utóbbi nem változtatja meg az irányt, két bilinccsel rendelkezik (pozitív "+" és negatív "-"), és mindig "+"-ról kezdi a mozgását. És a váltakozó áramnak két kivezetése van - fázis és nulla. A vezető végén egy fázis jelenléte miatt egyfázisúnak is nevezik.

Az egyfázisú váltakozó és egyenáramú készülék elve teljesen eltérő: az egyenáramtól eltérően a váltakozó áram megváltoztatja mind az irányát (a fázisból a nulla felé, mind a nulláról a fázis felé áramlást képez), és a nagyságát is. . Így például a váltakozó áram időszakosan megváltoztatja a töltés értékét. Kiderült, hogy 50 Hz-es frekvencián (50 oszcilláció másodpercenként) az elektronok pontosan 100-szor változtatják mozgásuk irányát.

Hol használnak egyenáramot?

Az egyenáramnak van néhány jellemzője. Tekintettel arra, hogy szigorúan egy irányba folyik, nehezebb átalakítani. A következő elemek tekinthetők egyenáram-forrásnak:

• elemek (lúgos és savas);
• kis készülékekben használt hagyományos akkumulátorok;
• valamint különféle eszközök, például konverterek.

DC működés

Mik a fő jellemzői? Ez a munka és a jelenlegi hatalom, és mindkét fogalom nagyon szorosan összefügg egymással. A teljesítmény az egységnyi idő alatti munkasebességet jelenti (1 s-onként). A Joule-Lenz törvény szerint azt találjuk, hogy az egyenáram munkája egyenlő magának az áramerősségnek, a feszültségnek és annak az időtartamnak a szorzatával, ameddig az elektromos tér munkája befejeződött a töltések átviteléhez. a karmester.

Így néz ki az áramerősség meghatározásának képlete, figyelembe véve Ohm ellenállási törvényét a vezetőkben: A \u003d I 2 * R * t (a munka egyenlő az áramerősség négyzetével szorozva az értékkel a vezető ellenállásának és még egyszer megszorozva a munkavégzés időtartamának értékével).

Tudva, ma már minden épületben elektromos áramot használnak jelenlegi jellemzői az otthoni elektromos hálózatban mindig emlékezni kell arra, hogy életveszélyes.

Az elektromos áram az elektromos töltések (gázokban - ionok és elektronok, fémekben - elektronok) irányított mozgásának hatása elektromos mező hatására.

A pozitív töltések mozgása a mező mentén megegyezik a negatív töltések térrel szembeni mozgásával.

Általában az elektromos töltés irányát tekintjük a pozitív töltés irányának.

• jelenlegi teljesítmény;
• feszültség;
• áramerősség;
• áramellenállás.

Jelenlegi teljesítmény.

Az elektromos áram teljesítménye az áram által végzett munka aránya a munkavégzés időtartamához képest.

Az a teljesítmény, amelyet az elektromos áram az áramkör egy szakaszában fejleszt, egyenesen arányos az ebben a szakaszban lévő áram és feszültség nagyságával. Teljesítmény (elektromos-három-che-sky és me-ha-no-che-sky) a-me-rya-et-xia-tól wattban (W).

Jelenlegi teljesítmény nem függ az elektromos-tri-che-edik áram pro-the-ka-niya idejétől az áramkörben, hanem definiálja a-de-la-is-sya-t pro-of-ve-de -ne-ként feszültség az áramerősséghez.

feszültség.

Elektromos feszültség egy olyan érték, amely megmutatja, mennyi munkát végzett egy elektromos mező, amikor egy töltést egyik pontból a másikba mozgat. Ebben az esetben az áramkör különböző részein a feszültség eltérő lesz.

Például: az üres vezeték szakaszán a feszültség nagyon kicsi lesz, és a feszültség a bármely terhelésű szakaszon sokkal nagyobb lesz, és a feszültség nagysága az áram által végzett munka mennyiségétől függ. Mérje meg a feszültséget voltban (1 V). A feszültség meghatározásához van egy képlet: U \u003d A / q, ahol

• U - feszültség,
• A az az áram által végzett munka, amely a q töltést az áramkör egy bizonyos szakaszára mozgatja.

Áramerősség.

áramerősség a vezető keresztmetszetén átáramló töltött részecskék számát nevezzük.

A-priory áramerősség egyenesen arányos a feszültséggel és fordítottan arányos az ellenállással.

Az elektromos áram erőssége ampermérő nevű műszerrel mérjük. Az elektromos áram mennyiségét (a hordozott töltés mennyiségét) amperben mérik. A változás mértékegységének jelölési tartományának növelése érdekében léteznek olyan többszörös előtagok, mint a mikro-mikroamper (μA), mérföld - milliamper (mA). Más előtagokat nem használnak a mindennapi életben. Például: azt mondják és írják, hogy "tízezer amper", de soha nem mondanak vagy írnak 10 kiloampert. Az ilyen értékeket nem használják a mindennapi életben. Ugyanez mondható el a nanoamperekről is. Általában 1 × 10-9 Ampert mondanak és írnak.

áramellenállás.

elektromos ellenállás fizikai mennyiségnek nevezzük, amely a vezető azon tulajdonságait jellemzi, amelyek megakadályozzák az elektromos áram áthaladását, és megegyezik a vezető végein lévő feszültség és a rajta átfolyó áram erősségének arányával.

A váltakozó áramú áramkörök és a váltakozó elektromágneses terek ellenállását az impedancia és a hullámellenállás jellemzi. áramellenállás(gyakran R vagy r betűvel jelölve) az áram ellenállásának tekintjük, bizonyos határokon belül, egy adott vezetőre vonatkozó állandó értéknek. Alatt elektromos ellenállás megérteni a vezető végein lévő feszültség és a vezetőn átfolyó áram erősségének arányát.

Az elektromos áram vezetőképes közegben történő előfordulásának feltételei:

1) szabadon töltött részecskék jelenléte;

2) ha van elektromos tér (potenciálkülönbség van a vezető két pontja között).

Az elektromos áram vezető anyagra gyakorolt ​​hatásának típusai.

1) kémiai - a vezetők kémiai összetételének változása (főleg elektrolitokban fordul elő);

2) termikus - az anyag felmelegszik, amelyen keresztül az áram folyik (ez a hatás hiányzik a szupravezetőkben);

3) mágneses - mágneses mező megjelenése (minden vezetőben előfordul).

Az áram fő jellemzői.

1. Az áramerősséget I betűvel jelöljük - ez egyenlő a vezetőn t idő alatt áthaladó Q elektromosság mennyiségével.

I=Q/t

Az áramerősséget ampermérő határozza meg.

A feszültséget voltmérő határozza meg.

3. A vezető anyag R ellenállása.

Az ellenállás a következőktől függ:

a) az S vezeték keresztmetszetére, l hosszára és anyagára (a vezető ρ fajlagos ellenállásával jelölve);

R=pl/S

b) t°С (vagy Т) hőmérsékleten: R = R0 (1 + αt),

• ahol R0 a vezető ellenállása 0°C-on,
• α - hőmérsékleti ellenállási együttható;

c) a különféle hatások eléréséhez a vezetékek párhuzamosan és sorosan is csatlakoztathatók.

Az áramjellemzők táblázata.