Čím prechádza prúd. Elektrina

Čo dnes skutočne vieme o elektrine? Podľa moderných názorov veľa, ale ak sa podrobnejšie ponoríme do podstaty tejto problematiky, ukáže sa, že ľudstvo vo veľkom využíva elektrinu bez toho, aby pochopilo skutočnú podstatu tohto dôležitého fyzikálneho javu.

Účelom tohto článku nie je vyvrátiť dosiahnuté výsledky vedecko-technického aplikovaného výskumu v oblasti elektrických javov, ktoré majú široké uplatnenie v každodennom živote a priemysle modernej spoločnosti. Ľudstvo však neustále čelí množstvu javov a paradoxov, ktoré nezapadajú do rámca moderných teoretických predstáv o elektrických javoch - to naznačuje nedostatok úplného pochopenia fyziky tohto javu.

Dnes veda tiež pozná fakty, keď sa zdá, že študované látky a materiály vykazujú anomálne vodivé vlastnosti ( ) .

Takýto jav, akým je supravodivosť materiálov, tiež v súčasnosti nemá úplne uspokojivú teóriu. Existuje len predpoklad, že supravodivosť je kvantový jav , ktorý študuje kvantová mechanika. Starostlivé štúdium základných rovníc kvantovej mechaniky: Schrödingerovej rovnice, von Neumannovej rovnice, Lindbladovej rovnice, Heisenbergovej rovnice a Pauliho rovnice, potom je ich nekonzistentnosť zrejmá. Faktom je, že Schrödingerova rovnica nie je odvodená, ale postulovaná analógiou s klasickou optikou na základe zovšeobecnenia experimentálnych údajov. Pauliho rovnica popisuje pohyb nabitej častice so spinom 1/2 (napríklad elektrónu) vo vonkajšom elektromagnetickom poli, ale pojem spin nesúvisí so skutočnou rotáciou elementárnej častice a tiež sa predpokladá vzhľadom na spin, že existuje priestor stavov, ktorý nijako nesúvisí s pohybom elementárnych častíc v bežnom priestore.

V knihe Anastasie Novykh "Ezoosmos" je zmienka o zlyhaní kvantovej teórie: "Ale kvantová mechanická teória štruktúry atómu, ktorá považuje atóm za systém mikročastíc, ktoré sa neriadia zákonmi klasickej mechanika, absolútne irelevantné . Argumenty nemeckého fyzika Heisenberga a rakúskeho fyzika Schrödingera sa na prvý pohľad zdajú ľuďom presvedčivé, ale ak sa na to všetko pozrie z iného uhla pohľadu, potom sú ich závery len čiastočne správne a vo všeobecnosti sú oba úplne nesprávne . Faktom je, že prvý opísal elektrón ako časticu a druhý ako vlnu. Mimochodom, princíp vlnovo-časticovej duality je tiež irelevantný, keďže neprezrádza prechod častice na vlnu a naopak. To znamená, že od učených pánov sa získa nejaký skromný. V skutočnosti je všetko veľmi jednoduché. Vo všeobecnosti chcem povedať, že fyzika budúcnosti je veľmi jednoduchá a zrozumiteľná. Hlavná vec je žiť až do tejto budúcnosti. Pokiaľ ide o elektrón, stane sa vlnou iba v dvoch prípadoch. Prvým je, keď sa stratí vonkajší náboj, teda keď elektrón neinteraguje s inými hmotnými objektmi, povedzme s rovnakým atómom. Druhý je v predosmickom stave, to znamená, keď jeho vnútorný potenciál klesá.

Rovnaké elektrické impulzy generované neurónmi ľudského nervového systému podporujú aktívne komplexné a rôznorodé fungovanie tela. Je zaujímavé poznamenať, že akčný potenciál bunky (vlna excitácie pohybujúca sa pozdĺž membrány živej bunky vo forme krátkodobej zmeny membránového potenciálu v malej oblasti excitovateľnej bunky) je v určitom rozsahu (obr. 1).

Spodná hranica akčného potenciálu neurónu je -75 mV, čo je veľmi blízko k hodnote redox potenciálu ľudskej krvi. Ak analyzujeme maximálnu a minimálnu hodnotu akčného potenciálu vzhľadom na nulu, potom je veľmi blízko zaokrúhleným percentám význam Zlatý pomer , t.j. delenie intervalu vo vzťahu k 62 % a 38 %:

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

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

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

Všetky látky a materiály, ktoré sú modernej vede známe, vedú elektrinu do tej či onej miery, pretože obsahujú elektróny pozostávajúce z 13 fantómových častíc Po, ktoré sú zase septónovými zhlukmi („PRIMORDIAL ALLATRA FYSICS“, s. 61) . Otázkou je len napätie elektrického prúdu, ktoré je potrebné na prekonanie elektrického odporu.

Keďže elektrické javy úzko súvisia s elektrónom, správa „PRIMORDIAL ALLATRA FYSICS“ poskytuje nasledujúce informácie o tejto dôležitej elementárnej častici: „Elektrón je integrálnou súčasťou atómu, jedným z hlavných štruktúrnych prvkov hmoty. Elektróny tvoria elektrónové obaly atómov všetkých v súčasnosti známych chemických prvkov. Podieľajú sa takmer na všetkých elektrických javoch, ktoré si vedci teraz uvedomujú. Čo je to ale v skutočnosti elektrina, oficiálna veda stále nevie vysvetliť, obmedzená na všeobecné frázy, že ide napríklad o „súbor javov spôsobených existenciou, pohybom a interakciou nabitých telies alebo častíc nosičov elektrického náboja“. Je známe, že elektrina nie je nepretržitý tok, ale prenáša sa po častiach - diskrétne».

Podľa moderných predstáv: elektriny - ide o súbor javov v dôsledku existencie, interakcie a pohybu elektrických nábojov. Ale čo je elektrický náboj?

Nabíjačka (množstvo elektriny) je fyzikálna skalárna veličina (veličina, ktorej každú hodnotu možno vyjadriť jedným reálnym číslom), ktorá určuje schopnosť telies byť zdrojom elektromagnetických polí a podieľať sa na elektromagnetickej interakcii. Elektrické náboje sú rozdelené na kladné a záporné (táto voľba sa vo vede považuje za čisto podmienenú a ku každému z nábojov je priradený dobre definovaný znak). Telesá nabité nábojom rovnakého znamenia sa odpudzujú a opačne nabité sa priťahujú. Pri pohybe nabitých telies (tak makroskopických telies, ako aj mikroskopických nabitých častíc, ktoré prenášajú elektrický prúd vo vodičoch), vzniká magnetické pole a prebiehajú javy, ktoré umožňujú nadviazať vzťah elektriny a magnetizmu (elektromagnetizmus).

Elektrodynamika študuje elektromagnetické pole v najvšeobecnejšom prípade (to znamená, že sa berú do úvahy časovo závislé premenné polia) a jeho interakciu s telesami, ktoré majú elektrický náboj. Klasická elektrodynamika berie do úvahy len spojité vlastnosti elektromagnetického poľa.

kvantová elektrodynamika študuje elektromagnetické polia, ktoré majú nespojité (diskrétne) vlastnosti, ktorých nositeľmi sú kvantá poľa - fotóny. Interakcia elektromagnetického žiarenia s nabitými časticami sa v kvantovej elektrodynamike považuje za absorpciu a emisiu fotónov časticami.

Stojí za zváženie, prečo sa okolo vodiča s prúdom alebo okolo atómu, po ktorého dráhach pohybujú elektróny, objavuje magnetické pole? Faktom je, že " to, čo sa dnes nazýva elektrina, je v skutočnosti zvláštny stav septónového poľa , v procesoch, ktorých sa elektrón vo väčšine prípadov zúčastňuje na rovnakom základe ako jeho ďalšie dodatočné „zložky“ “ („PRIMÁRNA FYZIKA ALLATRA“, s. 90) .

A toroidný tvar magnetického poľa je spôsobený povahou jeho pôvodu. Ako hovorí článok: „Vzhľadom na fraktálne vzorce vo vesmíre, ako aj na skutočnosť, že septónové pole v hmotnom svete v rámci 6 dimenzií je základným, zjednoteným poľom, na ktorom sú založené všetky interakcie známe modernej vede, možno tvrdiť, že všetky majú tvar Tóry. A toto tvrdenie môže byť pre moderných výskumníkov obzvlášť zaujímavé.. Preto bude mať elektromagnetické pole vždy formu torusu, napríklad septónového torusu.

Uvažujme o špirále, ktorou preteká elektrický prúd a ako presne sa tvorí jeho elektromagnetické pole ( https://www.youtube.com/watch?v=0BgV-ST478M).

Ryža. 2. Siločiary obdĺžnikového magnetu

Ryža. 3. Siločiary špirály s prúdom

Ryža. 4. Siločiary jednotlivých úsekov špirály

Ryža. 5. Analógia medzi siločiarami špirály a atómami s orbitálnymi elektrónmi

Ryža. 6. Samostatný fragment špirály a atómu so siločiarami

ZÁVER: ľudstvo sa ešte musí naučiť tajomstvá záhadného fenoménu elektriny.

Petra Totova

Kľúčové slová: PRVKOVÁ FYZIKA ALLATRA, elektrický prúd, elektrina, povaha elektriny, elektrický náboj, elektromagnetické pole, kvantová mechanika, elektrón.

Literatúra:

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

Správa „PRIMORDIAL ALLATRA FYSICS“ medzinárodnej skupiny vedcov Medzinárodného verejného hnutia ALLATRA, ed. Anastasia Novykh, 2015;

Ak je izolovaný vodič umiestnený v elektrickom poli \(\overrightarrow(E)\), potom sila \(\overrightarrow(F) = q\overrightarrow(E)\) bude pôsobiť na voľné náboje \(q\) V dôsledku toho, vodič, dochádza ku krátkodobému pohybu voľných nábojov. Tento proces sa skončí, keď vlastné elektrické pole nábojov, ktoré vznikli na povrchu vodiča, úplne kompenzuje vonkajšie pole. Výsledné elektrostatické pole vo vnútri vodiča bude nulové.

Vo vodičoch však za určitých podmienok môže nastať súvislý usporiadaný pohyb voľných nosičov elektrického náboja.

Usmernený pohyb nabitých častíc sa nazýva elektrický prúd.

Smer pohybu kladných voľných nábojov sa berie ako smer elektrického prúdu. Pre existenciu elektrického prúdu vo vodiči je potrebné vytvoriť v ňom elektrické pole.

Kvantitatívna miera elektrického prúdu je prúdová sila\(I\) je skalárna fyzikálna veličina rovnajúca sa pomeru náboja \(\Delta q\) preneseného cez prierez vodiča (obr. 1.8.1) za časový interval \(\Delta t\) , do tohto časového intervalu:

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

Ak sa sila prúdu a jeho smer s časom nemenia, potom sa takýto prúd nazýva trvalé .

V medzinárodnom systéme jednotiek SI sa prúd meria v ampéroch (A). Prúdová jednotka 1A je nastavená magnetickou interakciou dvoch paralelných vodičov s prúdom.

Konštantný elektrický prúd môže byť generovaný iba v uzavretý okruh , v ktorom voľné nosiče náboja cirkulujú po uzavretých dráhach. Elektrické pole v rôznych bodoch takéhoto obvodu je v priebehu času konštantné. V dôsledku toho má elektrické pole v jednosmernom obvode charakter zmrazeného elektrostatického poľa. Ale pri pohybe elektrického náboja v elektrostatickom poli po uzavretej dráhe je práca elektrických síl nulová. Preto pre existenciu jednosmerného prúdu je potrebné mať v elektrickom obvode zariadenie, ktoré dokáže vytvárať a udržiavať potenciálne rozdiely v úsekoch obvodu v dôsledku práce síl. neelektrostatického pôvodu. Takéto zariadenia sú tzv zdroje jednosmerného prúdu . Volajú sa sily neelektrostatického pôvodu pôsobiace na voľné nosiče náboja zo zdrojov prúdu vonkajšie sily .

Povaha vonkajších síl môže byť rôzna. V galvanických článkoch alebo batériách vznikajú ako výsledok elektrochemických procesov, v DC generátoroch vznikajú vonkajšie sily pri pohybe vodičov v magnetickom poli. Zdroj prúdu v elektrickom obvode hrá rovnakú úlohu ako čerpadlo, ktoré je potrebné na čerpanie kvapaliny v uzavretom hydraulickom systéme. Pod vplyvom vonkajších síl sa elektrické náboje pohybujú vo vnútri zdroja prúdu proti sily elektrostatického poľa, vďaka ktorým sa v uzavretom okruhu môže udržiavať konštantný elektrický prúd.

Keď sa elektrické náboje pohybujú pozdĺž jednosmerného obvodu, fungujú vonkajšie sily pôsobiace vo vnútri zdrojov prúdu.

Fyzikálna veličina rovnajúca sa pomeru práce \ (A_ (st) \) vonkajších síl pri pohybe náboja \ (q \) zo záporného pólu zdroja prúdu na kladný k hodnote tohto náboja sa nazýva zdrojová elektromotorická sila (EMF):

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

EMF je teda určené prácou vykonanou vonkajšími silami pri pohybe jedného kladného náboja. Elektromotorická sila, rovnako ako potenciálny rozdiel, sa meria v Volty (V).

Keď sa jeden kladný náboj pohybuje pozdĺž uzavretého obvodu jednosmerného prúdu, práca vonkajších síl sa rovná súčtu EMF pôsobiacich v tomto obvode a práca elektrostatického poľa je nulová.

Jednosmerný obvod je možné rozdeliť na samostatné časti. Volajú sa tie úseky, na ktoré nepôsobia vonkajšie sily (t.j. úseky, ktoré neobsahujú prúdové zdroje). homogénne . Oblasti, ktoré zahŕňajú prúdové zdroje, sú tzv heterogénne .

Keď sa jednotkový kladný náboj pohybuje pozdĺž určitej časti obvodu, fungujú elektrostatické (Coulomb) aj vonkajšie sily. Práca elektrostatických síl sa rovná potenciálnemu rozdielu \(\Delta \phi_(12) = \phi_(1) - \phi_(2)\) medzi počiatočným (1) a konečným (2) bodom nehomogénneho rezu. . Práca vonkajších síl je podľa definície elektromotorická sila \(\mathcal(E)\) pôsobiaca na tento úsek. Takže celková práca je

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

hodnota U 12 sa volá napätie na časti reťaze 1-2. V prípade homogénneho úseku sa napätie rovná potenciálnemu rozdielu:

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

Nemecký fyzik G. Ohm v roku 1826 experimentálne zistil, že sila prúdu \ (I \) pretekajúceho homogénnym kovovým vodičom (t. j. vodičom, v ktorom nepôsobia žiadne vonkajšie sily) je úmerná napätiu \ (U \) pri konce vodiča:

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

kde \(R\) = konšt.

hodnota R volal elektrický odpor . Vodič s elektrickým odporom sa nazýva odpor . Tento pomer vyjadruje Ohmov zákon pre homogénna časť reťazca: Prúd vo vodiči je priamo úmerný použitému napätiu a nepriamo úmerný odporu vodiča.

V SI je jednotka elektrického odporu vodičov Ohm (Ohm). Odpor 1 ohm má časť obvodu, v ktorej sa pri napätí 1 V vyskytuje prúd 1 A.

Nazývajú sa vodiče, ktoré dodržiavajú Ohmov zákon lineárne . Grafická závislosť sily prúdu \ (I \) od napätia \ (U \) (takéto grafy sú tzv. voltampérové ​​charakteristiky , skrátene VAC) je znázornená priamkou prechádzajúcou počiatkom. Treba poznamenať, že existuje veľa materiálov a zariadení, ktoré nespĺňajú Ohmov zákon, ako napríklad polovodičová dióda alebo plynová výbojka. Dokonca aj pre kovové vodiče pri prúdoch dostatočne veľkých síl sa pozoruje odchýlka od Ohmovho lineárneho zákona, pretože elektrický odpor kovových vodičov sa zvyšuje so zvyšujúcou sa teplotou.

Pre časť obvodu obsahujúcu EMF je Ohmov zákon napísaný v nasledujúcom tvare:

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

Tento pomer sa nazýva zovšeobecnený Ohmov zákon alebo Ohmov zákon pre nehomogénny úsek reťaze.

Na obr. 1.8.2 znázorňuje uzavretý jednosmerný obvod. Reťazová časť ( cd) je homogénna.

Ohmov zákon

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

Zápletka ( ab) obsahuje zdroj prúdu s EMF rovným \(\mathcal(E)\).

Podľa Ohmovho zákona pre heterogénnu oblasť,

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

Pridaním oboch rovností dostaneme:

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

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

$$\color(modrá)(I=\frac(\mathcal(E))(R + r))$$

Tento vzorec vyjadruje Ohmov zákon pre úplný obvod : prúdová sila v kompletnom obvode sa rovná elektromotorickej sile zdroja, delená súčtom odporov homogénnych a nehomogénnych častí obvodu (vnútorný odpor zdroja).

Odpor r heterogénna oblasť na obr. 1.8.2 možno vidieť ako vnútorný odpor zdroja prúdu . V tomto prípade zápletka ( ab) na obr. 1.8.2 je vnútorná časť zdroja. Ak body a a b zatvorte vodičom, ktorého odpor je malý v porovnaní s vnútorným odporom zdroja (\ (R\ \ll r\)), potom obvod potečie skratový prúd

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

Skratový prúd je maximálny prúd, ktorý je možné získať z daného zdroja s elektromotorickou silou \(\mathcal(E)\) a vnútorným odporom \(r\). Pri zdrojoch s nízkym vnútorným odporom môže byť skratový prúd veľmi veľký a spôsobiť zničenie elektrického obvodu alebo zdroja. Napríklad olovené batérie používané v automobiloch môžu mať skratový prúd niekoľko stoviek ampérov. Obzvlášť nebezpečné sú skraty v osvetľovacích sieťach napájaných z rozvodní (tisíce ampérov). Aby sa predišlo deštruktívnemu účinku takýchto vysokých prúdov, sú v obvode zahrnuté poistky alebo špeciálne ističe.

V niektorých prípadoch, aby sa zabránilo nebezpečným hodnotám skratového prúdu, je k zdroju zapojený nejaký vonkajší odpor sériovo. Potom odpor r sa rovná súčtu vnútorného odporu zdroja a vonkajšieho odporu a v prípade skratu nebude sila prúdu nadmerne veľká.

Ak je vonkajší obvod otvorený, potom \(\Delta \phi_(ba) = -\Delta \phi_(ab) = \mathcal(E)\), t.j. potenciálny rozdiel na póloch otvorenej batérie je rovný jeho EMF.

Ak je vonkajší odpor záťaže R zapnuté a cez batériu preteká prúd ja, potenciálny rozdiel na jeho póloch sa rovná

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

Na obr. 1.8.3 je schematické znázornenie zdroja jednosmerného prúdu s EMF rovným \(\mathcal(E)\) a vnútorným odporom r v troch režimoch: "nečinnosť", práca na záťaži a režim skratu (skrat). Intenzita \(\overrightarrow(E)\) elektrického poľa vo vnútri batérie a sily pôsobiace na kladné náboje sú označené: \(\overrightarrow(F)_(e)\) - elektrická sila a \(\overrightarrow( F)_(st )\) je vonkajšia sila. V režime skratu elektrické pole vo vnútri batérie zmizne.

Na meranie napätí a prúdov v jednosmerných elektrických obvodoch sa používajú špeciálne zariadenia - voltmetre a ampérmetre.

Voltmeter navrhnutý na meranie rozdielu potenciálov aplikovaného na jeho svorky. On spája paralelnýúsek obvodu, na ktorom sa vykonáva meranie rozdielu potenciálov. Každý voltmeter má nejaký vnútorný odpor \(R_(V)\). Aby voltmeter po pripojení k meranému obvodu nezaviedol citeľné prerozdelenie prúdov, musí byť jeho vnútorný odpor veľký v porovnaní s odporom úseku obvodu, ku ktorému je pripojený. Pre obvod znázornený na obr. 1.8.4 je táto podmienka napísaná takto:

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

Táto podmienka znamená, že prúd \(I_(V) = \Delta \phi_(cd) / R_(V)\) pretekajúci voltmetrom je oveľa menší ako prúd \(I = \Delta \phi_(cd) / R_ (1 )\), ktorý preteká cez testovaný úsek obvodu.

Pretože vo vnútri voltmetra nepôsobia žiadne vonkajšie sily, potenciálny rozdiel na jeho svorkách sa podľa definície zhoduje s napätím. Preto môžeme povedať, že voltmeter meria napätie.

Ampérmeter určené na meranie prúdu v obvode. Ampérmeter je zapojený do série s prerušením elektrického obvodu tak, aby ním prechádzal celý meraný prúd. Ampérmeter má tiež nejaký vnútorný odpor \(R_(A)\). Na rozdiel od voltmetra musí byť vnútorný odpor ampérmetra dostatočne malý v porovnaní s celkovým odporom celého obvodu. Pre obvod na obr. 1.8.4 odpor ampérmetra musí spĺňať podmienku

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

takže pri zapnutí ampérmetra sa prúd v obvode nemení.

Meracie prístroje - voltmetre a ampérmetre - sú dvoch typov: ručné (analógové) a digitálne. Digitálne elektromery sú zložité elektronické zariadenia. Digitálne prístroje zvyčajne poskytujú vyššiu presnosť merania.

Prúd a napätie sú kvantitatívne parametre používané v elektrických obvodoch. Najčastejšie sa tieto hodnoty časom menia, inak by prevádzka elektrického obvodu nemala zmysel.

Napätie

Zvyčajne je napätie označené písmenom U. Práca vykonaná na presun jednotky náboja z bodu s nízkym potenciálom do bodu s vysokým potenciálom je napätie medzi týmito dvoma bodmi. Inými slovami, ide o energiu uvoľnenú po prechode jednotky náboja z vysokého potenciálu na malý.

Napätie možno nazvať aj rozdielom potenciálov, ako aj elektromotorickou silou. Tento parameter sa meria vo voltoch. Ak chcete presunúť 1 coulomb náboja medzi dvoma bodmi, ktoré majú napätie 1 volt, musíte vykonať prácu 1 joule. Coulomby merajú elektrické náboje. 1 prívesok sa rovná náboju 6x10 18 elektrónov.

Napätie je rozdelené do niekoľkých typov v závislosti od typov prúdu.

• Konštantný tlak . Je prítomný v elektrostatických obvodoch a obvodoch jednosmerného prúdu.
• striedavé napätie . Tento typ napätia je dostupný v obvodoch so sínusovým a striedavým prúdom. V prípade sínusového prúdu charakteristiky napätia, ako napríklad:
  amplitúda kolísania napätia je jeho maximálna odchýlka od osi x;
  okamžité napätie, ktorý je vyjadrený v určitom časovom bode;
  prevádzkové napätie, je určená aktívnou prácou 1. polcyklu;
  stredné usmernené napätie, určený modulom usmerneného napätia pre jednu harmonickú periódu.

Pri prenose elektriny cez nadzemné vedenie závisí usporiadanie podpier a ich rozmery od veľkosti použitého napätia. Napätie medzi fázami je tzv sieťové napätie a napätie medzi zemou a každou z fáz je fázové napätie . Toto pravidlo platí pre všetky typy nadzemných vedení. V Rusku je v domácich elektrických sieťach štandardom trojfázové napätie s lineárnym napätím 380 voltov a hodnotou fázového napätia 220 voltov.

Elektrina

Prúd v elektrickom obvode je rýchlosť elektrónov v určitom bode, meraná v ampéroch a na diagramoch je označená písmenom „ ja". Používajú sa aj odvodené jednotky ampéra s príslušnými predponami mili-, micro-, nano atď. Prúd 1 ampér sa generuje pohybom jednotky náboja 1 coulomb za 1 sekundu.

Bežne sa predpokladá, že prúd tečie v smere od kladného potenciálu k zápornému. Z priebehu fyziky je však známe, že elektrón sa pohybuje opačným smerom.

Musíte vedieť, že napätie sa meria medzi 2 bodmi na obvode a prúd tečie cez jeden konkrétny bod obvodu alebo cez jeho prvok. Ak teda niekto používa výraz „napätie v odpore“, tak je to nesprávne a negramotné. Ale často hovoríme o napätí v určitom bode obvodu. Toto sa týka napätia medzi zemou a týmto bodom.

Napätie vzniká vplyvom elektrického náboja v generátoroch a iných zariadeniach. Prúd sa generuje privedením napätia do dvoch bodov v obvode.

Aby sme pochopili, čo je prúd a napätie, bolo by správnejšie použiť. Na ňom vidíte prúd a napätie, ktoré časom menia svoje hodnoty. V praxi sú prvky elektrického obvodu spojené vodičmi. V určitých bodoch majú prvky obvodu svoju vlastnú hodnotu napätia.

Prúd a napätie sa riadia pravidlami:

• Súčet prúdov vstupujúcich do bodu sa rovná súčtu prúdov opúšťajúcich bod (pravidlo zachovania náboja). Takýmto pravidlom je Kirchhoffov zákon pre prúd. Miesto vstupu a výstupu prúdu sa v tomto prípade nazýva uzol. Dôsledkom tohto zákona je nasledujúce tvrdenie: v sériovom elektrickom obvode skupiny prvkov je prúd pre všetky body rovnaký.
• V paralelnom obvode prvkov je napätie na všetkých prvkoch rovnaké. Inými slovami, súčet poklesov napätia v uzavretom okruhu je nulový. Tento Kirchhoffov zákon platí pre stresy.
• Práca vykonaná obvodom za jednotku času (výkon) je vyjadrená takto: P \u003d U * I. Výkon sa meria vo wattoch. 1 joul vykonanej práce za 1 sekundu sa rovná 1 wattu. Energia sa distribuuje vo forme tepla, vynakladá sa na mechanickú prácu (v elektromotoroch), premieňa sa na žiarenie rôzneho typu a hromadí sa v nádržiach alebo batériách. Pri navrhovaní zložitých elektrických systémov je jednou z výziev tepelné zaťaženie systému.

Charakteristika elektrického prúdu

Predpokladom existencie prúdu v elektrickom obvode je uzavretý obvod. Ak sa obvod preruší, prúd sa zastaví.

Na tomto princípe funguje všetko v elektrotechnike. Pohyblivými mechanickými kontaktmi prerušia elektrický obvod, čím sa zastaví tok prúdu a zariadenie sa vypne.

V energetickom priemysle sa elektrický prúd vyskytuje vo vnútri vodičov prúdu, ktoré sú vyrobené vo forme pneumatík, a iných častí, ktoré vedú prúd.

Existujú aj iné spôsoby, ako vytvoriť vnútorný prúd v:

• Kvapaliny a plyny v dôsledku pohybu nabitých iónov.
• Vákuum, plyn a vzduch pomocou termionickej emisie.
• v dôsledku pohybu nosičov náboja.

Podmienky pre výskyt elektrického prúdu

• Vyhrievacie vodiče (nie supravodiče).
• Aplikácia na nabíjanie nosičov potenciálneho rozdielu.
• Chemická reakcia s uvoľňovaním nových látok.
• Vplyv magnetického poľa na vodič.

Aktuálne priebehy

• Priamka.
• Variabilná harmonická sínusová vlna.
• Meander, ktorý vyzerá ako sínusoida, ale má ostré rohy (niekedy sa dajú rohy vyhladiť).
• Pulzujúca forma jedného smeru s amplitúdou, ktorá podľa určitého zákona kolíše od nuly po najväčšiu hodnotu.

Druhy práce elektrického prúdu

• Svetlo vyžarované osvetľovacími zariadeniami.
• Generovanie tepla pomocou vykurovacích telies.
• Mechanická práca (rotácia elektromotorov, pôsobenie iných elektrických zariadení).
• Tvorba elektromagnetického žiarenia.

Negatívne javy spôsobené elektrickým prúdom

• Prehrievanie kontaktov a častí pod prúdom.
• Výskyt vírivých prúdov v jadrách elektrických zariadení.
• Elektromagnetické žiarenie do vonkajšieho prostredia.

Tvorcovia elektrických zariadení a rôznych obvodov pri navrhovaní musia pri svojich návrhoch brať do úvahy vyššie uvedené vlastnosti elektrického prúdu. Napríklad škodlivý účinok vírivých prúdov v elektromotoroch, transformátoroch a generátoroch sa znižuje zmiešaním jadier používaných na prenos magnetických tokov. Miešanie jadier je jeho výroba nie z jedného kusu kovu, ale zo sady samostatných tenkých dosiek zo špeciálnej elektroocele.

Ale na druhej strane vírivé prúdy sa používajú na prevádzku mikrovlnných rúr, rúr, pracujúcich na princípe magnetickej indukcie. Preto môžeme povedať, že vírivé prúdy sú nielen škodlivé, ale aj prospešné.

Striedavý prúd so signálom vo forme sínusoidy sa môže meniť vo frekvencii oscilácií za jednotku času. V našej krajine je priemyselná prúdová frekvencia elektrických zariadení štandardná a rovná sa 50 hertzom. V niektorých krajinách je aktuálna frekvencia 60 hertzov.

Na rôzne účely v elektrotechnike a rádiotechnike sa používajú iné frekvenčné hodnoty:

• Nízkofrekvenčné signály s nižšou aktuálnou frekvenciou.
• Vysokofrekvenčné signály, ktoré sú oveľa vyššie ako súčasná frekvencia priemyselného využitia.

Predpokladá sa, že elektrický prúd vzniká, keď sa elektróny pohybujú vo vnútri vodiča, preto sa nazýva vodivý prúd. Existuje však aj iný typ elektrického prúdu, ktorý sa nazýva konvekcia. Vyskytuje sa, keď sa nabité makrotelieska pohybujú, napríklad dažďové kvapky.

Elektrický prúd v kovoch

Pohyb elektrónov pod vplyvom konštantnej sily na ne sa porovnáva s parašutistom, ktorý klesá na zem. V týchto dvoch prípadoch dochádza k rovnomernému pohybu. Na parašutistu pôsobí gravitačná sila a proti nej pôsobí sila odporu vzduchu. Sila elektrického poľa pôsobí na pohyb elektrónov a ióny kryštálových mriežok tomuto pohybu odolávajú. Priemerná rýchlosť elektrónov dosahuje konštantnú hodnotu, rovnako ako rýchlosť parašutistu.

V kovovom vodiči je rýchlosť jedného elektrónu 0,1 mm za sekundu a rýchlosť elektrického prúdu je asi 300 000 km za sekundu. Elektrický prúd totiž tečie len tam, kde je na nabité častice privedené napätie. Preto sa dosiahne vysoký prietok prúdu.

Pri pohybe elektrónov v kryštálovej mriežke existuje nasledujúca pravidelnosť. Elektróny sa nezrážajú so všetkými prilietajúcimi iónmi, ale len s každým desiatym z nich. Vysvetľujú to zákony kvantovej mechaniky, ktoré možno zjednodušiť nasledovne.

Pohybu elektrónov bránia veľké ióny, ktoré odolávajú. Je to viditeľné najmä pri zahrievaní kovov, keď sa ťažké ióny „hojdajú“, zväčšujú sa a znižujú elektrickú vodivosť kryštálových mriežok vodiča. Preto pri zahrievaní kovov sa ich odpor vždy zvyšuje. S klesajúcou teplotou sa zvyšuje elektrická vodivosť. Znížením teploty kovu na absolútnu nulu možno dosiahnuť efekt supravodivosti.

Toto je usporiadaný pohyb určitých nabitých častíc. Aby bolo možné kompetentne využiť plný potenciál elektrickej energie, je potrebné jasne pochopiť všetky princípy zariadenia a fungovanie elektrického prúdu. Poďme teda zistiť, aká je práca a aktuálna sila.

Odkiaľ pochádza elektrina?

Napriek zjavnej jednoduchosti otázky na ňu málokto dokáže dať zrozumiteľnú odpoveď. Samozrejme, v dnešnej dobe, keď sa technológia vyvíja neuveriteľnou rýchlosťou, človek nepremýšľa o takých elementárnych veciach, ako je princíp fungovania elektrického prúdu. Odkiaľ pochádza elektrina? Určite mnohí odpovedia „No, zo zásuvky, samozrejme“ alebo jednoducho pokrčia plecami. Medzitým je veľmi dôležité pochopiť, ako prúd funguje. To by mali vedieť nielen vedci, ale aj ľudia, ktorí nie sú nijako spojení so svetom vied, pre ich všeobecný všestranný rozvoj. Ale vedieť správne používať princíp súčasného fungovania nie je pre každého.

Takže najprv musíte pochopiť, že elektrina nevzniká odnikiaľ: je vyrábaná špeciálnymi generátormi, ktoré sú umiestnené v rôznych elektrárňach. Para získaná ohrievaním vody uhlím alebo olejom vďaka práci otáčania lopatiek turbín generuje energiu, ktorá sa následne pomocou generátora premieňa na elektrickú energiu. Generátor je veľmi jednoduchý: v strede zariadenia je obrovský a veľmi silný magnet, ktorý spôsobuje, že elektrické náboje sa pohybujú po medených drôtoch.

Ako sa elektrina dostane do našich domovov?

Po získaní určitého množstva elektrického prúdu pomocou energie (tepelnej alebo jadrovej) je možné ho dodávať ľuďom. Takáto dodávka elektriny funguje nasledovne: aby sa elektrina úspešne dostala do všetkých bytov a podnikov, musí byť „tlačená“. A na to musíte zvýšiť silu, ktorá to urobí. Nazýva sa to napätie elektrického prúdu. Princíp činnosti je nasledujúci: prúd prechádza transformátorom, čo zvyšuje jeho napätie. Ďalej elektrický prúd tečie cez káble inštalované hlboko pod zemou alebo vo výške (pretože napätie niekedy dosahuje 10 000 voltov, čo je pre človeka smrteľné). Keď prúd dosiahne svoj cieľ, musí opäť prejsť cez transformátor, ktorý teraz zníži jeho napätie. Potom prechádza drôtmi do inštalovaných štítov v bytových domoch alebo iných budovách.

Elektrinu vedenú cez drôty je možné využiť vďaka systému zásuviek, ktoré k nim pripájajú domáce spotrebiče. V stenách sa vedú ďalšie drôty, ktorými preteká elektrický prúd a vďaka nemu funguje osvetlenie a všetky spotrebiče v dome.

Čo je súčasná práca?

Energia, ktorú v sebe nesie elektrický prúd, sa časom premení na svetlo alebo teplo. Napríklad, keď zapneme lampu, elektrická forma energie sa premení na svetlo.

V prístupnom jazyku je dielom prúdu činnosť, ktorú samotná elektrina vyrába. Navyše sa dá veľmi jednoducho vypočítať podľa vzorca. Na základe zákona zachovania energie môžeme konštatovať, že elektrická energia nezmizla, úplne alebo čiastočne sa zmenila na inú formu, pričom vydáva určité množstvo tepla. Toto teplo je prácou prúdu, keď prechádza vodičom a ohrieva ho (dochádza k výmene tepla). Takto vyzerá vzorec Joule-Lenz: A \u003d Q \u003d U * I * t (práca sa rovná množstvu tepla alebo súčinu aktuálneho výkonu a času, počas ktorého pretekala vodičom).

Čo znamená jednosmerný prúd?

Elektrický prúd je dvoch typov: striedavý a jednosmerný. Líšia sa tým, že nemení smer, má dve svorky (kladné „+“ a záporné „-“) a vždy začína svoj pohyb od „+“. A striedavý prúd má dve svorky - fázu a nulu. Je to kvôli prítomnosti jednej fázy na konci vodiča, ktorý sa nazýva aj jednofázový.

Princípy zariadenia jednofázového striedavého a jednosmerného elektrického prúdu sú úplne odlišné: na rozdiel od jednosmerného prúdu striedavý prúd mení svoj smer (tvorí tok z fázy smerom k nule a od nuly smerom k fáze), ako aj svoju veľkosť. . Takže napríklad striedavý prúd pravidelne mení hodnotu svojho náboja. Ukazuje sa, že pri frekvencii 50 Hz (50 kmitov za sekundu) elektróny zmenia smer svojho pohybu presne 100-krát.

Kde sa používa jednosmerný prúd?

Jednosmerný elektrický prúd má niektoré vlastnosti. Vzhľadom na to, že tečie striktne jedným smerom, je ťažšie ho transformovať. Nasledujúce prvky možno považovať za zdroje jednosmerného prúdu:

• batérie (alkalické aj kyslé);
• konvenčné batérie používané v malých spotrebičoch;
• ako aj rôzne zariadenia, ako sú prevodníky.

DC prevádzka

Aké sú jeho hlavné charakteristiky? Ide o prácu a momentálnu silu a oba tieto pojmy spolu veľmi úzko súvisia. Výkon znamená rýchlosť práce za jednotku času (za 1 s). Podľa Joule-Lenzovho zákona získame, že práca jednosmerného elektrického prúdu sa rovná súčinu sily samotného prúdu, napätia a času, počas ktorého bola práca elektrického poľa dokončená na prenos náboja pozdĺž dirigent.

Takto vyzerá vzorec na nájdenie práce prúdu, berúc do úvahy Ohmov zákon odporu vo vodičoch: A \u003d I 2 * R * t (práca sa rovná druhej mocnine sily prúdu vynásobenej hodnotou odporu vodiča a ešte raz vynásobený hodnotou času, za ktorý bola práca vykonaná).

Elektrický prúd sa teraz používa v každej budove, vediac aktuálne charakteristiky v elektrickej sieti doma, mali by ste vždy pamätať na to, že je to životu nebezpečné.

Elektrický prúd je účinok usmerneného pohybu elektrických nábojov (v plynoch - iónoch a elektrónoch, v kovoch - elektrónoch), pod vplyvom elektrického poľa.

Pohyb kladných nábojov pozdĺž poľa je ekvivalentný pohybu záporných nábojov proti poľu.

Smer elektrického náboja sa zvyčajne berie ako smer kladného náboja.

• aktuálny výkon;
• Napätie;
• sila prúdu;
• prúdový odpor.

Aktuálny výkon.

Výkon elektrického prúdu je pomer práce vykonanej prúdom k času, počas ktorého bola táto práca vykonaná.

Výkon, ktorý elektrický prúd vyvinie v časti obvodu, je priamo úmerný veľkosti prúdu a napätia v tejto časti. Výkon (elektrický-tri-che-sky a me-ha-no-che-sky) z-me-rya-et-xia vo wattoch (W).

Aktuálny výkon nezávisí od času pro-the-ka-niya elektrického-tri-che-teho prúdu v obvode, ale definuje-de-la-is-sya ako pro-of-ve-de-ne napätie na silu prúdu.

Napätie.

Elektrické napätie je hodnota, ktorá ukazuje, koľko práce vykonalo elektrické pole pri presune náboja z jedného bodu do druhého. V tomto prípade bude napätie v rôznych častiach obvodu odlišné.

Napríklad: napätie na úseku prázdneho vodiča bude veľmi malé a napätie na úseku s akoukoľvek záťažou bude oveľa väčšie a veľkosť napätia bude závisieť od množstva práce vykonanej prúdom. Zmerajte napätie vo voltoch (1 V). Na určenie napätia existuje vzorec: U \u003d A / q, kde

• U - napätie,
• A je práca vykonaná prúdom na presun náboja q do určitej časti obvodu.

Súčasná sila.

prúdová sila sa nazýva počet nabitých častíc, ktoré pretekajú cez prierez vodiča.

Podľa definície prúdová sila priamo úmerné napätiu a nepriamo úmerné odporu.

Sila elektrického prúdu merané prístrojom nazývaným ampérmeter. Množstvo elektrického prúdu (množstvo prenášaného náboja) sa meria v ampéroch. Na zvýšenie rozsahu zápisu pre jednotku zmeny existujú také predpony násobnosti ako mikro-mikroampér (μA), míle - miliampér (mA). Iné predpony sa v každodennom živote nepoužívajú. Napríklad: hovoria a píšu „desaťtisíc ampérov“, ale nikdy nepovedia ani nenapíšu 10 kiloampérov. Takéto hodnoty sa v každodennom živote nepoužívajú. To isté možno povedať o nanoampéroch. Zvyčajne hovoria a píšu 1 × 10-9 ampérov.

prúdový odpor.

elektrický odpor nazývaná fyzikálna veličina, ktorá charakterizuje vlastnosti vodiča zabraňujúce prechodu elektrického prúdu a rovná sa pomeru napätia na koncoch vodiča k sile prúdu, ktorý ním preteká.

Odpor pre striedavé obvody a pre striedavé elektromagnetické polia je opísaný z hľadiska impedancie a vlnového odporu. prúdový odpor(často označovaný písmenom R alebo r) sa považuje za odpor prúdu v určitých medziach konštantnú hodnotu pre daný vodič. Pod elektrický odpor rozumieť pomeru napätia na koncoch vodiča k sile prúdu pretekajúceho vodičom.

Podmienky pre výskyt elektrického prúdu vo vodivom prostredí:

1) prítomnosť voľných nabitých častíc;

2) ak existuje elektrické pole (medzi dvoma bodmi vodiča je potenciálny rozdiel).

Druhy vplyvu elektrického prúdu na vodivý materiál.

1) chemická - zmena chemického zloženia vodičov (vyskytuje sa najmä v elektrolytoch);

2) tepelný - ohrieva sa materiál, ktorým preteká prúd (tento efekt chýba v supravodičoch);

3) magnetické - vzhľad magnetického poľa (vyskytuje sa vo všetkých vodičoch).

Hlavné charakteristiky prúdu.

1. Intenzitu prúdu označujeme písmenom I - rovná sa množstvu elektriny Q, ktorá prejde vodičom za čas t.

I=Q/t

Sila prúdu je určená ampérmetrom.

Napätie je určené voltmetrom.

3. Odpor R vodivého materiálu.

Odpor závisí od:

a) na priereze vodiča S, na jeho dĺžke l a materiáli (označuje sa merným odporom vodiča ρ);

R = pl/S

b) pri teplote t°С (alebo Т): R = R0 (1 + αt),

• kde R0 je odpor vodiča pri 0°С,
• α - teplotný koeficient odporu;

c) na získanie rôznych efektov môžu byť vodiče zapojené paralelne aj sériovo.

Tabuľka súčasných charakteristík.