جریان الکتریکی تنها زمانی می تواند ماشین ها را کار کند که در مدار گردش کند. مدار الکتریکی کانالی است که الکتریسیته در آن جریان دارد. مدار در یک منبع برق (به عنوان مثال، یک باتری) شروع می شود، که یک مصرف کننده با یک سیم اتصال، به عنوان مثال، یک لامپ رشته ای به آن متصل می شود.

مدار به مصرف کننده ختم نمی شود، بلکه در امتداد حلقه دوباره به منبع برق باز می گردد. نیرویی که جریان الکتریکی را در مدار حفظ می کند، نیروی الکتروموتور یا ولتاژ نامیده می شود. از آنجایی که مصرف کنندگان جریان را در مدار ضعیف می کنند، به آنها مقاومت می گویند.

درک رابطه بین جریان الکتریکی، ولتاژ و مقاومت را می توان با ترسیم یک قیاس بین جریان الکتریکی و آب جاری در یک کانال تسهیل کرد (تصویر بالا). باتری را می توان به عنوان یک پمپ آب و جریان الکتریکی را می توان به عنوان حجم معینی از آب نشان داد. آنالوگ های دو مقاومت الکتریکی (دو لامپ رشته ای) دو تخلیه در کانال هستند.

در چنین مدلی، هر بار که آب (جریان الکتریکی) با سرریز (مقاومت) مواجه می شود، به سطح پایین تری (ولتاژ کمتر) می رسد. حجم آب بدون تغییر باقی می ماند، اما سطح آن (انرژی) کاهش می یابد. همین اتفاق در مورد جریان الکتریکی نیز می افتد. هنگامی که جریان الکتریکی از مقاومت عبور می کند، انرژی آن در محیط آزاد می شود و ولتاژ کاهش می یابد.

محاسبه افت ولتاژ

وقتی جریان الکتریکی از مقاومتی مانند لامپ رشته ای عبور می کند، نیروی وارد بر بارها (ولتاژ) کاهش می یابد. به این کاهش افت ولتاژ می گویند. تغییر ولتاژ را می توان با ضرب مقدار مقاومت در قدرت جریان به صورت عددی تعیین کرد.

جریان الکتریکی و جریان الکترون

الکترون ها (توپ های آبی) به سمت قطب مثبت منبع جریان جریان می یابند. به سمت جریان الکتریکی که از قطب مثبت به قطب منفی حرکت می کند (فلش آبی بزرگ). قدرت جریان بستگی به این دارد که در واحد زمان چند الکترون از سطح مقطع هادی عبور می کند.

جریان الکتریکی در مدار موازی

در یک مدار موازی، جریان الکتریکی (فلش های آبی) قبل از بازگشت به منبع خود (باتری قرمز) به دو شاخه جداگانه تقسیم می شود.

نوع مدار و ولتاژ

مدار سریالحاوی دو مقاومت (R) است که به طور متناوب ولتاژ (V) را کاهش می دهد. افت ولتاژ با مجموع مقاومت ها تعیین می شود.

که در مدار موازیجریان الکتریکی از مسیرهای مختلفی عبور می کند. این آرایش مقاومت ها (R) باعث افت ولتاژ همزمان می شود.

حرکت مستقیم ذرات باردار در میدان الکتریکی.

ذرات باردار می توانند الکترون یا یون (اتم های باردار) باشند.

اتمی که یک یا چند الکترون از دست داده باشد بار مثبت پیدا می کند. - آنیون (یون مثبت).
اتمی که یک یا چند الکترون به دست آورده است بار منفی پیدا می کند. - کاتیون (یون منفی).
یون ها به عنوان ذرات باردار متحرک در مایعات و گازها در نظر گرفته می شوند.

در فلزات، حامل های بار، الکترون های آزاد هستند، مانند ذرات با بار منفی.

در نیمه رساناها، حرکت (حرکت) الکترون های با بار منفی از یک اتم به اتم دیگر و در نتیجه حرکت بین اتم های حاصل از جاهای خالی بار مثبت - حفره ها - در نظر گرفته می شود.

پشت جهت جریان الکتریکیجهت حرکت بارهای مثبت به طور معمول پذیرفته شده است. این قاعده مدتها قبل از مطالعه الکترون برقرار شد و تا به امروز صادق است. شدت میدان الکتریکی نیز برای بار آزمایش مثبت تعیین می شود.

با هر شارژ qدر یک میدان الکتریکی با شدت Eزور عمل می کند F = qE، که بار را در جهت بردار این نیرو حرکت می دهد.

شکل نشان می دهد که بردار نیرو F - = -qE، بر روی یک بار منفی عمل می کند -q، در جهت مخالف بردار شدت میدان، به عنوان حاصلضرب بردار هدایت می شود Eبه یک مقدار منفی در نتیجه، الکترون‌های با بار منفی، که حامل‌های بار در هادی‌های فلزی هستند، در واقع جهت حرکت مخالف بردار شدت میدان و جهت پذیرفته‌شده جریان الکتریکی دارند.

مقدار شارژ س= 1 آویز از طریق مقطع هادی در زمان حرکت کرد تی= 1 ثانیه، تعیین شده توسط مقدار فعلی من= 1 آمپر از نسبت:

I = Q/t.

نسبت فعلی من= 1 آمپر در هادی به سطح مقطع آن اس= 1 متر مربع چگالی جریان را تعیین می کند j= 1 A/m2:

کار آ= 1 ژول صرف هزینه حمل و نقل س= 1 کولن از نقطه 1 تا 2 مقدار ولتاژ الکتریکی را تعیین می کند U= 1 ولت به عنوان اختلاف پتانسیل φ 1 و φ 2 بین این نقاط از محاسبه:

U = A/Q = φ 1 - φ 2

جریان الکتریکی می تواند مستقیم یا متناوب باشد.

جریان مستقیم جریان الکتریکی است که جهت و مقدار آن در طول زمان تغییر نمی کند.

جریان متناوب یک جریان الکتریکی است که مقدار و جهت آن در طول زمان تغییر می کند.

در سال 1826، فیزیکدان آلمانی، گئورگ اهم، قانون مهم الکتریسیته را کشف کرد، که رابطه کمی بین جریان الکتریکی و خواص یک هادی را تعیین می کند و توانایی آنها را در مقاومت در برابر جریان الکتریکی مشخص می کند.
این ویژگی ها متعاقباً شروع به نامیدن مقاومت الکتریکی کردند که با حرف نشان داده می شود آرو به افتخار کاشف با اهم اندازه گیری شد.
قانون اهم در تفسیر مدرن خود با نسبت U/R کلاسیک مقدار جریان الکتریکی در یک هادی را بر اساس ولتاژ تعیین می کند. Uدر انتهای این هادی و مقاومت آن آر:

جریان الکتریکی در هادی ها

هادی ها حاوی حامل های بار آزاد هستند که تحت تأثیر میدان الکتریکی حرکت کرده و جریان الکتریکی ایجاد می کنند.

در هادی های فلزی، حامل های بار، الکترون های آزاد هستند.
با افزایش دما، حرکت حرارتی آشفته اتم ها در حرکت جهتی الکترون ها اختلال ایجاد می کند و مقاومت هادی افزایش می یابد.
هنگام خنک شدن و نزدیک شدن دما به صفر مطلق، هنگامی که حرکت حرارتی متوقف می شود، مقاومت فلز به صفر میل می کند.

جریان الکتریکی در مایعات (الکترولیت ها) به عنوان حرکت هدایت شده اتم های باردار (یون ها) وجود دارد که در فرآیند تفکیک الکترولیتی تشکیل می شوند.
یون ها به سمت الکترودهای مخالف حرکت می کنند و خنثی می شوند و روی آنها می نشینند. - الکترولیز
آنیون ها یون های مثبت هستند. آنها به سمت الکترود منفی - کاتد حرکت می کنند.
کاتیون ها یون های منفی هستند. آنها به سمت الکترود مثبت - آند حرکت می کنند.
قوانین الکترولیز فارادی جرم ماده آزاد شده روی الکترودها را تعیین می کند.
هنگامی که گرم می شود، مقاومت الکترولیت به دلیل افزایش تعداد مولکول های تجزیه شده به یون کاهش می یابد.

جریان الکتریکی در گازها - پلاسما. بار الکتریکی توسط یون های مثبت یا منفی و الکترون های آزاد حمل می شود که تحت تأثیر تابش تشکیل می شوند.

یک جریان الکتریکی در خلاء به عنوان جریان الکترون از کاتد به آند وجود دارد. مورد استفاده در دستگاه های پرتو الکترونی - لامپ ها.

جریان الکتریکی در نیمه هادی ها

نیمه هادی ها از نظر مقاومتی که دارند بین هادی ها و دی الکتریک ها جایگاه متوسطی را اشغال می کنند.
تفاوت قابل توجهی بین نیمه هادی ها و فلزات را می توان وابستگی مقاومت آنها به دما در نظر گرفت.
با کاهش دما، مقاومت فلزات کاهش می یابد، در حالی که برای نیمه هادی ها، برعکس، افزایش می یابد.
با نزدیک شدن دما به صفر مطلق، فلزات تمایل به تبدیل شدن به ابررسانا و نیمه هادی ها - عایق دارند.
واقعیت این است که در صفر مطلق، الکترون‌ها در نیمه‌رساناها مشغول ایجاد پیوندهای کووالانسی بین اتم‌های شبکه کریستالی خواهند بود و در حالت ایده‌آل، هیچ الکترون آزاد وجود نخواهد داشت.
با افزایش دما، برخی از الکترون‌های ظرفیت می‌توانند انرژی کافی برای شکستن پیوندهای کووالانسی را دریافت کنند و الکترون‌های آزاد در کریستال ظاهر می‌شوند و جای خالی در محل‌های گسست ایجاد می‌شود که به آن سوراخ می‌گویند.
جای خالی می تواند توسط یک الکترون ظرفیتی از یک جفت همسایه اشغال شود و حفره به مکان جدیدی در کریستال منتقل شود.
هنگامی که یک الکترون آزاد با یک حفره برخورد می کند، پیوند الکترونیکی بین اتم های نیمه هادی بازیابی می شود و فرآیند معکوس رخ می دهد - نوترکیبی.
هنگامی که یک نیمه هادی به دلیل انرژی تابش الکترومغناطیسی روشن می شود، جفت های الکترون-حفره می توانند ظاهر شوند و دوباره ترکیب شوند.
در غیاب میدان الکتریکی، الکترون ها و حفره ها در حرکت حرارتی آشفته شرکت می کنند.
نه تنها الکترون‌های آزاد حاصل، بلکه حفره‌هایی که به‌عنوان ذرات با بار مثبت در نظر گرفته می‌شوند، با حرکت منظم در میدان الکتریکی شرکت می‌کنند. جاری مندر یک نیمه هادی از الکترون تشکیل شده است که درو سوراخ IPجریان ها

نیمه هادی ها شامل عناصر شیمیایی مانند ژرمانیوم، سیلیکون، سلنیوم، تلوریم، آرسنیک و غیره می باشند که رایج ترین نیمه هادی در طبیعت سیلیکون است.

نظرات و پیشنهادات پذیرفته شده و استقبال می شود!

جریان الکتریکی یکی از فرآیندهای اصلی است که در هر مدار الکترونیکی (در یک مدار الکتریکی) اتفاق می افتد. مطالعه این فرآیند درک سایر فرآیندهای ذاتی در مدارهای الکتریکی را در آینده بسیار آسان تر خواهد کرد.

برای درک عمیق تر از ماهیت جریان الکتریکی، توصیه می کنم ابتدا با ماهیت وقوع آن آشنا شوید. قبلاً متوجه شدیم که وقتی یک میله پلاستیکی به پشم مالیده می شود، در اثر نیروهای اصطکاک، تعداد معینی الکترون از لایه سطحی میله خارج می شود که بار مثبت پیدا می کند. هنگامی که یک میله شیشه ای به ابریشم مالیده می شود، بار منفی می یابد زیرا الکترون ها اتم های لایه های بالایی ابریشم را ترک می کنند و روی شیشه می نشینند.

بنابراین، ما یک میله با الکترون اضافی داریم، بنابراین گفته می شود که بار منفی دارد، و میله دوم دارای کمبود الکترون است، بنابراین گفته می شود که بار مثبت غالب دارد.

از آنجایی که همه چیز هستاگر الکترون‌ها در طبیعت تمایل به تعادل دارند، با اتصال هر دو میله باردار مخالف با یک رسانا، الکترون‌های آزاد فوراً از میله شیشه‌ای به میله پلاستیکی، از ناحیه بیش از حد خود به ناحیه کمبود حرکت می‌کنند. در نتیجه، هر دو میله باردار خنثی می شوند و از الکترون های آزاد که به راحتی می توانند در اطراف حرکت کنند، خالی می شوند. فرآیند حرکت الکترون ها در امتداد یک هادی بین میله ها است برق .

جریان الکتریکی می تواند کارهای مفیدی انجام دهد، به عنوان مثال، روشن کردن یک LED،در مسیر او قرار گرفته است.

کار مفید شارژ را می توان با استفاده از مثال یک اتوبوس نشان داد. اگر اتوبوس بدون مسافر از شهر A به شهر B رفت، اتوبوس کار مفیدی انجام نداده و سوخت را هدر می داد. اتوبوسی که مسافران را حمل می کرد کار مفیدی انجام داد. جریان الکتریکی نیز به روشی مشابه عمل می کند، بنابراین باری در مسیر آن قرار می گیرد که کار مفیدی روی آن انجام می شود.

ال ای دی که با سیم هایی با چوب های ساییده متصل می شود، برای مدت زمان بسیار کوتاهی می درخشد، زیرا بارهای منفی رایگان فوراً از ناحیه اضافی آنها به ناحیه کمبود و تعادل حرکت می کند.

ژنراتور

برای اینکه LED برای مدت طولانی بدرخشد، لازم است جریان الکتریکی را با پر کردن بارهای روی چوب ها حفظ کنید، یعنی به ترتیب آنها را به طور مداوم روی پشم و ابریشم مالید. اما اجرای این روش در عمل دشوار و ناکارآمد است. بنابراین، روش بسیار کاربردی تری برای حفظ مقدار مورد نیاز حامل های انرژی استفاده می شود.

دستگاهی که دائماً بارهایی از علائم مختلف ایجاد می کند یا تولید می کند ژنراتور یا به طور کلی منبع تغذیه نامیده می شود. ساده ترین ژنراتور باتری است که به درستی سلول گالوانیکی نامیده می شود. برخلاف میله‌ها که در آن‌ها بارها در اثر نیروهای اصطکاک ایجاد می‌شوند، در سلول گالوانیکی، بر خلاف بارها در نتیجه واکنش‌های شیمیایی تشکیل می‌شوند.

جریان الکتریکی و شرایط جریان آن

اکنون می‌توانیم اولین نتیجه‌گیری اولیه مهم را استخراج کنیم و شرایط را برای جریان جریان الکتریکی شناسایی کنیم.

1. اولین. برای تولید جریان الکتریکی باید مسیر حرکت بارها بسته شود.
2. دومین. برای حفظ جریان الکتریکی لازم است که در ابتدای مسیر بارها دوباره پر شده و در انتهای مسیر برداشته شوند و جا برای شارژهای تازه وارد باز شود.
3. سوم. برای اینکه شارژها کار مفیدی انجام دهند، باید در مسیر آنها قرار داد، مثلاً یک رشته لامپ رشته ای، یک LED یا سیم پیچ موتور که به طور کلی به آن بار یا مصرف کننده می گویند.

به طور کلی ساده ترین مدار الکتریکی شامل یک ژنراتور، یک بار و سیم هایی است که ژنراتور را به بار متصل می کند.

EMF نیروی محرکه الکتریکی

وظیفه اصلی هر منبع انرژی تشکیل و حفظ مقدار ثابتی از بارهای مخالف در پایانه ها است که الکترود نامیده می شود. هرچه تعداد بارها بیشتر باشد، تمایل بیشتری به جذب یکدیگر دارند و بنابراین با شدت بیشتری در طول مدار الکتریکی حرکت می کنند. و نیرویی که باعث حرکت الکترون ها در طول مدار می شود نامیده می شود نیروی محرکه برقی یا به طور خلاصه EMF . نیروی الکتروموتور در اندازه گیری می شود ولت [که در]. EMF یک باتری جدید (تخلیه نشده) کمی بیشتر از 1.5 ولت و یک تاج کمی بیشتر از 9 ولت است.

مقدار جریان الکتریکی را می توان به وضوح با استفاده از مثال لوله آب اندازه گیری کرد. بیایید از نظر ذهنی آب را به عنوان مجموعه ای از قطرات کوچک به همان اندازه تصور کنیم. حالا بیایید لوله را در جایی برش دهیم و قطره شمار آب نصب کنیم. سپس شیر را باز کنید و زمان را مثلاً یک دقیقه ضبط کنید. پس از شمارش معکوس زمان، قرائت کنتور را می گیریم. فرض کنید شمارنده 1 میلیون قطره در یک دقیقه ثبت کرده است. از این نتیجه می گیریم که جریان آب یک میلیون قطره در دقیقه است. اگر فشار آب را افزایش دهیم - پمپ را سریعتر پمپاژ کنیم - فشار آب افزایش می یابد ، در حالی که قطرات با شدت بیشتری شروع به حرکت می کنند و بر این اساس مصرف آب افزایش می یابد.

قدرت جریان الکتریکی

قدرت جریان الکتریکی به روشی مشابه تعیین می شود. اگر به طور ذهنی سیم اتصال ژنراتور را به بار قطع کنیم و یک متر نصب کنیم، مصرف الکترون در واحد زمان را دریافت خواهیم کرد - این قدرت فعلی است.

با افزایش نیروی محرکه ژنراتور، الکترون ها با شدت بیشتری از مدار عبور می کنند و جریان افزایش می یابد.

از آنجایی که بار الکترون و تعداد کل عبوری آنها از مقطع رسانا در واحد زمان مشخص است، قدرت جریان را می توان به صورت کمی تعیین کرد.

بار یک الکترون مقدار بسیار کمی دارد و تعداد زیادی از آنها در جریان الکتریکی شرکت می کنند. بنابراین، 628∙10 16 به عنوان یک واحد بار الکتریکی در نظر گرفته شد، یعنی 6280000000000000000 بار الکترون. این مقدار بار الکتریکی نامیده می شود آویز , به اختصار [Cl].

واحد اندازه گیری جریان نامیده می شود آمپر [آ]. قدرت جریان برابر با یک آمپر است که بار الکتریکی کل یک کولن در یک ثانیه از سطح مقطع هادی عبور کند.

1 A = 1 C/1 ثانیه

I = Q/t

اگر در یک ثانیه دو برابر الکترون از یک رسانا عبور کند، پس من برابر 2 آمپر

در یک هادی ساخته شده از فلز، مانند مس یا آلومینیوم، تعداد زیادی الکترون آزاد تشکیل می شود. آنها به راحتی اتم های شبکه کریستالی فلزی را ترک می کنند و آزادانه در فضای بین اتمی حرکت می کنند. با این حال، آنها برای مدت طولانی راه نمی روند، زیرا آنها فورا توسط یک اتم با بار مثبت دیگر جذب می شوند که عنصر مشابهی را از دست داده است. بنابراین، به طور پیش فرض، جریانی از هادی عبور نمی کند. علاوه بر این، الکترون های آزاد حرکت منظمی ندارند، اما در فضای بین اتمی به طور آشفته حرکت می کنند. چنین حرکتی که جهت مشخصی ندارد حرکت براونی نامیده می شود. با افزایش دما، شدت ترافیک افزایش می یابد.

نشتی داشتن من شما باید کمبود قطعات الکتریکی را در یک انتهای هادی ایجاد کنید و مقدار اضافی آنها را در سمت دیگر ایجاد کنید، یعنی قطب های مخالف منبع برق را وصل کنید. سپس میدان الکتریکی منبع نیرو نیروی محرکه ای ایجاد می کند که الکترون های هادی را مجبور می کند که دقیقاً در یک جهت حرکت کنند. از همین رو جریان الکتریکی حرکت منظم بارها تحت تأثیر میدان الکتریکی خارجی است

الکترون ها یا سوراخ ها (رسانایی الکترون-حفره). گاهی اوقات جریان الکتریکی را جریان جابجایی نیز می نامند که در نتیجه تغییر میدان الکتریکی در طول زمان به وجود می آید.

جریان الکتریکی دارای تظاهرات زیر است:

یوتیوب دایره المعارفی

1 / 5

✪ قدرت جریان الکتریکی فیزیک کلاس 8

✪ جریان الکتریکی

✪ #9 جریان الکتریکی و الکترون ها

✪ جریان الکتریکی چیست [رادیو آماتور TV 2]

✪ در صورت برق گرفتگی چه اتفاقی می افتد

زیرنویس

طبقه بندی

اگر ذرات باردار در داخل اجسام ماکروسکوپی نسبت به یک محیط خاص حرکت کنند، چنین جریانی الکتریکی نامیده می شود. جریان هدایت. اگر اجسام باردار ماکروسکوپی (مثلاً قطرات باردار باران) حرکت کنند، این جریان نامیده می شود. همرفت .

جریان های الکتریکی مستقیم و متناوب و همچنین انواع مختلفی از جریان های متناوب وجود دارد. در چنین مفاهیمی کلمه "الکتریک" اغلب حذف می شود.

• جریان مستقیم - جریانی که جهت و بزرگی آن در طول زمان تغییر نمی کند.

جریان های گردابی

جریان‌های گردابی (جریان‌های فوکو) «جریان‌های الکتریکی بسته در یک هادی عظیم هستند که با تغییر شار مغناطیسی وارد شده به آن ایجاد می‌شوند» بنابراین جریان‌های گردابی جریان‌های القایی هستند. هرچه شار مغناطیسی سریعتر تغییر کند، جریان های گردابی قوی تر است. جریان های گردابی در مسیرهای خاصی در سیم ها جریان ندارند، اما وقتی در هادی بسته می شوند، مدارهای گرداب مانندی را تشکیل می دهند.

وجود جریان های گردابی منجر به اثر پوستی می شود، یعنی به این واقعیت که جریان الکتریکی متناوب و شار مغناطیسی عمدتاً در لایه سطحی هادی منتشر می شود. گرم شدن هادی ها توسط جریان های گردابی منجر به تلفات انرژی به خصوص در هسته سیم پیچ های AC می شود. برای کاهش تلفات انرژی ناشی از جریان های گردابی، از تقسیم مدارهای مغناطیسی جریان متناوب به صفحات جداگانه، جدا از یکدیگر و عمود بر جهت جریان های گردابی استفاده می کنند که خطوط احتمالی مسیرهای آنها را محدود می کند و بزرگی را بسیار کاهش می دهد. از این جریانات در فرکانس های بسیار بالا، به جای فرومغناطیس، برای مدارهای مغناطیسی از مگنتودالکتریک استفاده می شود که به دلیل مقاومت بسیار بالا، عملاً جریان گردابی ایجاد نمی شود.

مشخصات

از نظر تاریخی این امر پذیرفته شده است جهت جریانمنطبق با جهت حرکت بارهای مثبت در هادی است. علاوه بر این، اگر تنها حامل‌های جریان ذرات با بار منفی (مثلاً الکترون‌های یک فلز) باشند، جهت جریان مخالف جهت حرکت ذرات باردار است. .

سرعت رانش الکترون ها

مقاومت در برابر تابش ناشی از تشکیل امواج الکترومغناطیسی در اطراف یک هادی است. این مقاومت به شکل پیچیده ای به شکل و اندازه هادی و به طول موج ساطع شده بستگی دارد. برای یک هادی مستقیم که در آن جریان در همه جا از جهت و قدرت یکسانی برخوردار است و طول L آن به طور قابل توجهی کمتر از طول موج الکترومغناطیسی ساطع شده از آن است. λ (\displaystyle \lambda)، وابستگی مقاومت به طول موج و رسانا نسبتاً ساده است:

رایج ترین جریان الکتریکی مورد استفاده با فرکانس استاندارد 50 هرتزمربوط به موجی به طول حدود 6 هزار کیلومتر است، به همین دلیل است که قدرت تابش معمولاً در مقایسه با قدرت تلفات حرارتی ناچیز است. با این حال، با افزایش فرکانس جریان، طول موج ساطع شده کاهش می‌یابد و قدرت تابش متناسب با آن افزایش می‌یابد. رسانایی که قادر به انتشار انرژی قابل توجه باشد آنتن نامیده می شود.

فرکانس

مفهوم فرکانس به جریان متناوبی اشاره دارد که به صورت دوره ای قدرت و/یا جهت را تغییر می دهد. این همچنین شامل رایج ترین جریان مورد استفاده است که بر اساس قانون سینوسی تغییر می کند.

دوره متناوب AC کوتاهترین دوره زمانی (بیان شده بر حسب ثانیه) است که از طریق آن تغییرات در جریان (و ولتاژ) تکرار می شود. تعداد دوره های انجام شده توسط جریان در واحد زمان فرکانس نامیده می شود. فرکانس بر حسب هرتز اندازه گیری می شود و یک هرتز (Hz) مربوط به یک سیکل در ثانیه است.

جریان بایاس

گاهی اوقات، برای راحتی، مفهوم جریان جابجایی معرفی می شود. در معادلات ماکسول، جریان جابجایی در شرایطی برابر با جریان ناشی از حرکت بارها وجود دارد. شدت میدان مغناطیسی به مجموع جریان الکتریکی، برابر با مجموع جریان هدایت و جریان جابجایی بستگی دارد. طبق تعریف، چگالی جریان بایاس j D → (\displaystyle (\vec (j_(D))))- کمیت برداری متناسب با سرعت تغییر میدان الکتریکی E → (\displaystyle (\vec (E)))به موقع:

واقعیت این است که وقتی میدان الکتریکی تغییر می‌کند و همچنین در جریان جریان، میدان مغناطیسی ایجاد می‌شود که این دو فرآیند را شبیه یکدیگر می‌کند. علاوه بر این، تغییر در میدان الکتریکی معمولاً با انتقال انرژی همراه است. به عنوان مثال، هنگام شارژ و تخلیه یک خازن، علیرغم اینکه هیچ حرکتی از ذرات باردار بین صفحات آن وجود ندارد، از جریان جابجایی صحبت می کنند که از آن عبور می کند، مقداری انرژی را منتقل می کند و مدار الکتریکی را به روشی منحصر به فرد می بندد. جریان بایاس I D (\displaystyle I_(D))در خازن با فرمول تعیین می شود:

جایی که Q (\displaystyle Q)- شارژ روی صفحات خازن، U (\displaystyle U)- اختلاف پتانسیل بین صفحات، C (\displaystyle C)- ظرفیت خازن

جریان جابجایی یک جریان الکتریکی نیست زیرا با حرکت بار الکتریکی مرتبط نیست.

انواع اصلی هادی ها

بر خلاف دی الکتریک ها، هادی ها حاوی حامل های آزاد بارهای جبران نشده هستند که تحت تأثیر یک نیرو، معمولاً اختلاف پتانسیل الکتریکی، حرکت می کنند و جریان الکتریکی ایجاد می کنند. مشخصه جریان-ولتاژ (وابستگی جریان به ولتاژ) مهمترین مشخصه یک هادی است. برای هادی های فلزی و الکترولیت ها، ساده ترین شکل را دارد: قدرت جریان مستقیماً با ولتاژ متناسب است (قانون اهم).

فلزات - در اینجا حامل های جریان الکترون های رسانا هستند که معمولاً به عنوان گاز الکترونی در نظر گرفته می شوند و به وضوح خواص کوانتومی یک گاز منحط را نشان می دهند.

جریان های الکتریکی در طبیعت

جریان الکتریکی به عنوان حامل سیگنال هایی با پیچیدگی و انواع مختلف در مناطق مختلف (تلفن، رادیو، کنترل پنل، دکمه قفل در و غیره) استفاده می شود.

در برخی موارد، جریان های الکتریکی ناخواسته مانند جریان های سرگردان یا جریان های اتصال کوتاه ظاهر می شوند.

استفاده از جریان الکتریکی به عنوان حامل انرژی

• به دست آوردن انرژی مکانیکی در انواع موتورهای الکتریکی،
• به دست آوردن انرژی حرارتی در دستگاه های گرمایشی، کوره های الکتریکی، در حین جوشکاری الکتریکی،
• دریافت انرژی نور در دستگاه های روشنایی و سیگنالینگ،
• تحریک نوسانات الکترومغناطیسی فرکانس بالا، فرکانس فوق العاده بالا و امواج رادیویی،
• دریافت صدا،
• به دست آوردن مواد مختلف با الکترولیز، شارژ باتری های الکتریکی. در اینجا انرژی الکترومغناطیسی به انرژی شیمیایی تبدیل می شود،
• ایجاد میدان مغناطیسی (در آهنرباهای الکتریکی).

استفاده از جریان الکتریکی در پزشکی

• تشخیص - جریان زیستی اندام های سالم و بیمار متفاوت است و می توان بیماری، علل آن را تعیین کرد و درمان را تجویز کرد. شاخه ای از فیزیولوژی که به مطالعه پدیده های الکتریکی در بدن می پردازد، الکتروفیزیولوژی نامیده می شود.
  • الکتروانسفالوگرافی روشی برای مطالعه وضعیت عملکردی مغز است.
  • الکتروکاردیوگرافی تکنیکی برای ثبت و مطالعه میدان های الکتریکی در حین فعالیت قلب است.
  • الکتروگاستروگرافی روشی برای مطالعه فعالیت حرکتی معده است.
  • الکترومیوگرافی روشی برای مطالعه پتانسیل های بیوالکتریکی است که در عضلات اسکلتی ایجاد می شود.
• درمان و احیا: تحریک الکتریکی نواحی خاصی از مغز. درمان بیماری پارکینسون و صرع، همچنین برای الکتروفورز. یک ضربان ساز که عضله قلب را با جریان پالسی تحریک می کند برای برادی کاردی و سایر آریتمی های قلبی استفاده می شود.

ایمنی الکتریکی

شامل اقدامات حقوقی، اجتماعی-اقتصادی، سازمانی و فنی، بهداشتی و بهداشتی، درمانی و پیشگیرانه، توانبخشی و غیره است. قوانین ایمنی الکتریکی توسط اسناد قانونی و فنی، چارچوب نظارتی و فنی تنظیم می شود. آگاهی از اصول ایمنی الکتریکی برای پرسنل سرویس دهنده تاسیسات برقی و تجهیزات الکتریکی الزامی است. بدن انسان هادی جریان الکتریکی است. مقاومت انسان با پوست خشک و دست نخورده بین 3 تا 100 کیلو اهم است.

جریانی که از بدن انسان یا حیوان عبور می کند اثرات زیر را ایجاد می کند:

• حرارتی (سوختگی، گرم شدن و آسیب به عروق خونی)؛
• الکترولیتی (تجزیه خون، اختلال در ترکیب فیزیکی و شیمیایی)؛
• بیولوژیکی (تحریک و تحریک بافت های بدن، تشنج)
• مکانیکی (پارگی رگ های خونی تحت تأثیر فشار بخار حاصل از گرم شدن توسط جریان خون)

عامل اصلی تعیین کننده نتیجه شوک الکتریکی میزان جریان عبوری از بدن انسان است. بر اساس قوانین ایمنی، جریان الکتریکی به شرح زیر طبقه بندی می شود:

• بی خطرجریانی در نظر گرفته می شود که عبور طولانی آن از بدن انسان آسیبی به آن وارد نمی کند و هیچ احساسی ایجاد نمی کند ، مقدار آن از 50 μA (جریان متناوب 50 هرتز) و جریان مستقیم 100 μA تجاوز نمی کند.
• حداقل قابل توجهجریان متناوب انسانی حدود 0.6-1.5 میلی آمپر (جریان متناوب 50 هرتز) و جریان مستقیم 5-7 میلی آمپر است.
• آستانه رها نکردنحداقل جریانی با چنان قدرتی نامیده می شود که شخص دیگر قادر به جدا کردن دستان خود از قسمت حامل جریان به زور اراده نیست. برای جریان متناوب حدود 10-15 میلی آمپر، برای جریان مستقیم 50-80 میلی آمپر است.
• آستانه فیبریلاسیونقدرت جریان متناوب (50 هرتز) حدود 100 میلی آمپر و جریان مستقیم 300 میلی آمپر نامیده می شود که قرار گرفتن در معرض آن برای بیش از 0.5 ثانیه احتمالاً باعث فیبریلاسیون عضلات قلب می شود. این آستانه نیز به طور مشروط برای انسان کشنده در نظر گرفته می شود.

در روسیه، مطابق با قوانین عملیات فنی تاسیسات برقی مصرف کننده و قوانین حمایت از نیروی کار در حین بهره برداری از تاسیسات برقی، بسته به صلاحیت و تجربه کارمند و کارمند، 5 گروه صلاحیت برای ایمنی الکتریکی ایجاد شده است. ولتاژ تاسیسات الکتریکی

همه ما به خوبی می دانیم که الکتریسیته جریان مستقیمی از ذرات باردار است که از عمل میدان الکتریکی حاصل می شود. هر دانش آموز این را به شما خواهد گفت. اما این سوال که جهت جریان چیست و همین ذرات به کجا می روند، می تواند بسیاری را سردرگم کند.

اصل سوال

همانطور که مشخص است، در یک رسانا، الکتریسیته توسط الکترون ها، در الکترولیت ها - کاتیون ها و آنیون ها (یا به سادگی یون ها)، الکترون ها در نیمه هادی ها با به اصطلاح "سوراخ ها" و در گازها - یون ها با الکترون ها کار می کنند. هدایت الکتریکی آن بستگی به حضور آزاد در یک ماده خاص دارد. در غیاب میدان الکتریکی، جریانی در رسانای فلزی جریان نخواهد داشت. اما به محض ظاهر شدن در دو بخش از آن، i.e. تنش ظاهر می شود، هرج و مرج در حرکت الکترون ها متوقف می شود و نظم فرا می رسد: آنها شروع به دور زدن از منفی و حرکت به سمت مثبت خواهند کرد. به نظر می رسد که این پاسخ به این سوال است که "جهت جریان چیست؟" اما آنجا نبود. کافی است به یک فرهنگ لغت دایره المعارفی یا به سادگی در هر کتاب درسی فیزیک نگاه کنید و یک تناقض خاص بلافاصله قابل توجه خواهد بود. می گوید که عبارت مرسوم "جهت جریان" حرکت جهتی بارهای مثبت را نشان می دهد، به عبارت دیگر: از مثبت به منفی. با این بیانیه چه باید کرد؟ بالاخره یک تناقض با چشم غیر مسلح قابل مشاهده است!

قدرت عادت

وقتی مردم ساختن مدار را یاد گرفتند، هنوز از وجود الکترون اطلاعی نداشتند. علاوه بر این ، در آن زمان آنها مشکوک نبودند که از منفی به مثبت در حال حرکت است. هنگامی که آمپر در نیمه اول قرن نوزدهم جهت جریان از مثبت به منفی را پیشنهاد کرد، همه آن را بدیهی تلقی کردند و هیچ کس این تصمیم را به چالش نکشید. 70 سال طول کشید تا مردم متوجه شدند که جریان در فلزات به دلیل حرکت الکترون ها ایجاد می شود. و هنگامی که آنها متوجه این موضوع شدند (این اتفاق در سال 1916 رخ داد)، همه آنقدر به انتخاب آمپر عادت کردند که دیگر شروع به تغییر چیزی نکردند.

"میانگین طلایی"

در الکترولیت ها، ذرات با بار منفی به سمت کاتد و ذرات مثبت به سمت آند حرکت می کنند. در گازها هم همین اتفاق می افتد. اگر به این فکر کنید که جریان در این مورد چه جهتی خواهد بود، فقط یک گزینه به ذهن می رسد: حرکت قطب های مخالف در یک مدار بسته به سمت یکدیگر رخ می دهد. اگر بیانیه مبنا باشد، تناقض فعلی را برطرف می کند. این ممکن است تعجب آور باشد، اما بیش از 70 سال پیش، دانشمندان شواهد مستندی دریافت کردند مبنی بر اینکه بارهای الکتریکی با علامت مخالف در یک رسانه رسانا در واقع به سمت یکدیگر حرکت می کنند. این جمله برای هر رسانایی، صرف نظر از نوع آن صادق خواهد بود: فلز، گاز، الکترولیت، نیمه هادی. به هر حال، ما فقط می توانیم امیدوار باشیم که با گذشت زمان فیزیکدانان سردرگمی در اصطلاحات را از بین ببرند و یک تعریف روشن از جهت حرکت فعلی را بپذیرند. البته تغییر یک عادت دشوار است، اما در نهایت باید همه چیز را در جای خود قرار دهید.