Sähkövirta voi käyttää koneita vain, kun se kiertää piirissä. Sähköpiiri on kanava, jonka kautta sähkö virtaa. Piiri alkaa virtalähteestä (esimerkiksi akusta), johon kuluttaja on kytketty liitäntäjohdolla, esimerkiksi hehkulampulla.

Piiri ei pääty kuluttajaan, vaan palaa rengasta pitkin taas virtalähteeseen. Voimaa, joka ylläpitää sähkövirran virtausta piirissä, kutsutaan sähkömoottorivoimaksi tai jännitteeksi. Koska kuluttajat heikentävät virtaa piirissä, niitä kutsutaan resistanssiksi.

Sähkövirran, jännitteen ja vastuksen välisen suhteen ymmärtämistä voidaan helpottaa piirtämällä analogia sähkövirran ja kanavan läpi virtaavan veden välillä (kuva yllä). Akku voidaan esittää vesipumppuna ja sähkövirta voidaan esittää tiettynä tilavuutena vettä. Kahden sähkövastuksen analogit (kaksi hehkulamppua) ovat kaksi viemäriä kanavassa.

Tällaisessa mallissa joka kerta kun vesi (sähkövirta) kohtaa padon (vastuksen), se putoaa alemmalle tasolle (pienempi jännite). Veden tilavuus pysyy ennallaan, mutta sen taso (energia) laskee. Sama tapahtuu sähkövirran kanssa. Kun sähkövirta kulkee vastuksen läpi, sen energiaa vapautuu ympäristöön ja jännite laskee.

Jännitehäviön laskenta

Kun sähkövirta kulkee vastuksen, kuten hehkulampun, läpi, varauksiin kohdistuva voima (jännite) vähenee. Tätä laskua kutsutaan jännitteen pudotukseksi. Jännitteen muutos voidaan määrittää numeerisesti kertomalla resistanssiarvo virran voimakkuudella.

Sähkövirta ja elektronien virtaus

Elektronit (siniset pallot) virtaavat kohti virtalähteen positiivista napaa, ts. kohti sähkövirtaa, joka siirtyy positiivisesta navasta negatiiviseen napaan (iso sininen nuoli). Virran voimakkuus riippuu siitä, kuinka monta elektronia kulkee johtimen poikkileikkauksen läpi aikayksikköä kohti.

Sähkövirta rinnakkaispiirissä

Rinnakkaispiirissä sähkövirta (siniset nuolet) jakautuu kahdeksi erilliseksi haaraksi ennen kuin palaa lähteeseen (punainen akku).

Piirin tyyppi ja jännite

Sarjapiiri sisältää kaksi vastusta (R), jotka vuorotellen alentavat jännitettä (V). Jännitteen pudotus määräytyy vastusten summan perusteella.

SISÄÄN rinnakkaispiiri Sähkövirta kulkee eri reittejä pitkin. Tämä vastusten järjestely (R) aiheuttaa samanaikaisen jännitteen pudotuksen.

Varautuneiden hiukkasten suunnattu liike sähkökentässä.

Varautuneet hiukkaset voivat olla elektroneja tai ioneja (varautuneita atomeja).

Atomi, joka on menettänyt yhden tai useamman elektronin, saa positiivisen varauksen. - Anioni (positiivinen ioni).
Atomi, joka on saanut yhden tai useamman elektronin, saa negatiivisen varauksen. - Kationi (negatiivinen ioni).
Ioneja pidetään liikkuvina varautuneina hiukkasina nesteissä ja kaasuissa.

Metalleissa varauksen kantajat ovat vapaita elektroneja, kuten negatiivisesti varautuneita hiukkasia.

Puolijohteissa tarkastelemme negatiivisesti varautuneiden elektronien liikettä (liikettä) atomista toiseen ja sen seurauksena liikettä syntyneiden positiivisesti varautuneiden tyhjien paikkojen - reikien atomien välillä.

Takana sähkövirran suunta positiivisten varausten liikesuunta on perinteisesti hyväksytty. Tämä sääntö vahvistettiin kauan ennen elektronin tutkimista ja on totta tähän päivään asti. Sähkökentän voimakkuus määritetään myös positiiviselle testivaraukselle.

Millä tahansa kertamaksulla q intensiteetin sähkökentässä E voima toimii F = qE, joka siirtää varausta tämän voiman vektorin suuntaan.

Kuvasta näkyy, että voimavektori F - = -qE, joka toimii negatiivisella varauksella -q, on suunnattu vastakkaiseen suuntaan kuin kentänvoimakkuusvektori, vektorin tulona E negatiiviseen arvoon. Näin ollen negatiivisesti varautuneilla elektroneilla, jotka ovat varauksen kantajia metallijohtimissa, on itse asiassa liikesuunta, joka on päinvastainen kuin kentänvoimakkuusvektori ja yleisesti hyväksytty sähkövirran suunta.

Maksun määrä K= 1 Coulomb liikkui johtimen poikkileikkauksen läpi ajassa t= 1 sekunti, määritetty nykyisen arvon mukaan minä= 1 ampeeri suhteesta:

I = Q/t.

Nykyinen suhde minä= 1 ampeeri johtimessa sen poikkipinta-alaan nähden S= 1 m 2 määrittää virrantiheyden j= 1 A/m2:

Job A= 1 joule käytetty kuljetuslataukseen K= 1 Coulomb pisteestä 1 pisteeseen 2 määrittää sähköjännitteen arvon U= 1 voltti potentiaalierona φ 1 ja φ 2 näiden laskelman pisteiden välillä:

U = A/Q = φ 1 - φ 2

Sähkövirta voi olla suoraa tai vaihtovirtaa.

Tasavirta on sähkövirtaa, jonka suunta ja suuruus eivät muutu ajan kuluessa.

Vaihtovirta on sähkövirtaa, jonka suuruus ja suunta muuttuvat ajan myötä.

Vuonna 1826 saksalainen fyysikko Georg Ohm löysi tärkeän sähkön lain, joka määrittää määrällisen suhteen sähkövirran ja johtimen ominaisuuksien välillä, luonnehtien niiden kykyä kestää sähkövirtaa.
Näitä ominaisuuksia alettiin myöhemmin kutsua sähkövastukseksi, jota merkitään kirjaimella R ja mitattuna ohmeina löytäjän kunniaksi.
Ohmin laki nykyisessä tulkinnassaan klassisen U/R-suhteen kanssa määrittää sähkövirran määrän johtimessa jännitteen perusteella U tämän johtimen päissä ja sen vastus R:

Sähkövirta johtimissa

Johtimet sisältävät vapaita varauksenkuljettajia, jotka sähkökentän vaikutuksesta liikkuvat ja muodostavat sähkövirran.

Metallijohtimissa varauksen kantajat ovat vapaita elektroneja.
Lämpötilan noustessa atomien kaoottinen lämpöliike häiritsee elektronien suunnattua liikettä ja johtimen vastus kasvaa.
Jäähtyessä ja lämpötilan lähestyessä absoluuttista nollaa, kun lämpöliike pysähtyy, metallin vastus pyrkii nollaan.

Sähkövirta nesteissä (elektrolyyteissä) esiintyy varautuneiden atomien (ionien) suunnattuna liikkeenä, jotka muodostuvat elektrolyyttisessä dissosiaatioprosessissa.
Ionit liikkuvat kohti vastakkaisia ​​elektrodeja ja neutraloituvat ja asettuvat niiden päälle. - Elektrolyysi.
Anionit ovat positiivisia ioneja. Ne siirtyvät negatiiviselle elektrodille - katodille.
Kationit ovat negatiivisia ioneja. Ne siirtyvät positiiviselle elektrodille - anodille.
Faradayn elektrolyysin lait määräävät elektrodeille vapautuvan aineen massan.
Kuumennettaessa elektrolyytin vastus pienenee johtuen ioneiksi hajoavien molekyylien määrän lisääntymisestä.

Sähkövirta kaasuissa - plasma. Sähkövarausta kuljettavat positiiviset tai negatiiviset ionit ja vapaat elektronit, jotka muodostuvat säteilyn vaikutuksesta.

Tyhjiössä on sähkövirtaa elektronien virtana katodilta anodille. Käytetään elektronisuihkulaitteissa - lampuissa.

Sähkövirta puolijohteissa

Puolijohteet ovat resistiivisessään väliasemassa johtimien ja eristeiden välissä.
Merkittävä ero puolijohteiden ja metallien välillä voidaan pitää niiden ominaisvastuksen riippuvuutta lämpötilasta.
Kun lämpötila laskee, metallien vastus pienenee, kun taas puolijohteiden vastus päinvastoin kasvaa.
Kun lämpötila lähestyy absoluuttista nollaa, metalleista tulee taipumus suprajohtimia ja puolijohteita eristeiksi.
Tosiasia on, että absoluuttisessa nollassa puolijohteiden elektronit ovat kiireisiä luoden kovalenttisia sidoksia kidehilan atomien välille, ja ihannetapauksessa vapaita elektroneja ei ole.
Lämpötilan noustessa osa valenssielektroneista voi saada energiaa, joka riittää katkaisemaan kovalenttiset sidokset, ja vapaita elektroneja ilmaantuu kiteen ja rikkoutumiskohtiin muodostuu tyhjiä paikkoja, joita kutsutaan reikiksi.
Vapaan paikan voi ottaa naapuriparin valenssielektroni ja reikä siirtyy uuteen paikkaan kristallissa.
Kun vapaa elektroni kohtaa reiän, elektroninen sidos puolijohteen atomien välillä palautuu ja tapahtuu käänteinen prosessi - rekombinaatio.
Elektroni-reikäpareja voi ilmaantua ja yhdistyä uudelleen, kun puolijohde on valaistu sähkömagneettisen säteilyn energian vuoksi.
Sähkökentän puuttuessa elektronit ja reiät osallistuvat kaoottiseen lämpöliikkeeseen.
Ei vain syntyvät vapaat elektronit, vaan myös reiät, joita pidetään positiivisesti varautuneina hiukkasina, osallistuvat sähkökenttään järjestetyssä liikkeessä. Nykyinen minä puolijohteessa se koostuu elektronista Sisään ja reikä Ip virrat

Puolijohteisiin kuuluvat kemialliset alkuaineet, kuten germanium, pii, seleeni, telluuri, arseeni jne. Yleisin puolijohde luonnossa on pii.

Kommentteja ja ehdotuksia otetaan vastaan ​​ja tervetuloa!

Sähkövirta on yksi pääprosesseista, joka esiintyy ehdottomasti missä tahansa elektronisessa piirissä (sähköpiirissä). Tämän prosessin tutkiminen tekee tulevaisuudessa paljon helpommaksi ymmärtää muita sähköpiireihin sisältyviä prosesseja.

Sähkövirran olemuksen syvempää ymmärtämistä varten suosittelen, että tutustut ensin sen esiintymisen luonteeseen. Aiemmin opimme, että kun muovitankoa hierotaan villaa vasten, kitkavoimien vaikutuksesta sauvan pintakerroksesta poistuu tietty määrä elektroneja, joka varautuu positiivisesti. Kun lasisauvaa hierotaan silkkiä vasten, se varautuu negatiivisesti, kun elektronit jättävät atomeja silkin ylemmistä kerroksista ja asettuvat lasille.

Näin ollen meillä on yksi sauva, jossa on ylimäärä elektroneja, joten sen sanotaan olevan negatiivisesti varautunut, ja toisessa sauvassa on pulaa elektroneista, joten sillä sanotaan olevan hallitseva positiivinen varaus.

Koska kaikki onJos luonnossa olevilla elektroneilla on taipumus tasapainottaa, niin yhdistämällä molemmat vastakkaisesti varautuneet sauvat johtimeen, vapaat elektronit siirtyvät välittömästi lasisauvasta muoviseen, ylimääräiseltä vyöhykkeeltä pula-alueelle. Tämän seurauksena molemmat sauvat latautuvat neutraalisti ja niistä puuttuu vapaita elektroneja, jotka voisivat helposti liikkua. Prosessi, jossa elektroneja siirretään johtimessa sauvojen välillä on sähköä .

Sähkövirta voi tehdä hyödyllistä työtä, esimerkiksi sytyttää LEDin,asetettu hänen tielleen.

Maksujen hyödyllistä työtä voidaan havainnollistaa väylän esimerkillä. Jos linja-auto ilman matkustajia kulki kaupungista A kaupunkiin B, linja-auto ei tehnyt hyödyllistä työtä ja tuhlasi polttoainetta. Matkustajia kuljettanut bussi teki hyödyllistä työtä. Sähkövirta toimii samalla tavalla, joten sen tielle asetetaan kuorma, jolla tehdään hyödyllistä työtä.

Yhdistettynä johtoilla, joissa on hierotut tikut, LED hehkuu hyvin lyhyen ajan, koska vapaat negatiiviset varaukset siirtyvät välittömästi ylimääräiseltä alueelta vajausalueelle ja syntyy tasapaino.

Generaattori

Jotta LED-valo hehkuisi pitkään, on välttämätöntä ylläpitää sähkövirtaa täydentämällä tikkujen latauksia, eli hieromalla niitä jatkuvasti villaan ja silkkiin. Mutta tämä menetelmä on vaikea toteuttaa käytännössä ja tehoton. Siksi tarvitaan paljon käytännöllisempää menetelmää tarvittavan energiankantajien määrän ylläpitämiseksi.

Laitetta, joka jatkuvasti luo tai synnyttää erimerkkisiä varauksia, kutsutaan generaattoriksi tai yleisemmin virtalähteeksi. Yksinkertaisin generaattori on akku, jota kutsutaan oikeammin galvaaniseksi kennoksi. Toisin kuin tangoissa, joissa varauksia muodostuu kitkavoimien vaikutuksesta, galvaanisessa kennossa, toisin kuin varaukset muodostuvat kemiallisten reaktioiden seurauksena.

Sähkövirta ja sen virtauksen ehdot

Nyt voimme tehdä ensimmäiset tärkeät alustavat johtopäätökset ja tunnistaa sähkövirran kulkuolosuhteet.

1. Ensimmäinen. Sähkövirran muodostamiseksi varausten liikeradan on oltava suljettu.
2. Toinen. Sähkövirran ylläpitämiseksi on välttämätöntä, että reitin alussa varauksia täydennetään ja polun lopussa ne otetaan pois, jolloin saadaan tilaa vasta saapuville varauksille.
3. Kolmanneksi. Jotta lataukset tekisivät hyödyllistä työtä, niiden tielle on asetettava esimerkiksi hehkulampun hehkulanka, LED tai moottorin käämi, jota yleensä kutsutaan kuormaksi tai kuluttajaksi.

Yleensä yksinkertaisin sähköpiiri koostuu generaattorista, kuormasta ja johdoista, jotka yhdistävät generaattorin kuormaan.

Sähkömoottorivoima EMF

Minkä tahansa virtalähteen päätehtävänä on muodostaa ja ylläpitää vastakkaisten varausten vakioarvoja liittimissä, joita kutsutaan elektrodeiksi. Mitä suurempi määrä varauksia on, sitä enemmän niillä on taipumus vetää toisiaan puoleensa ja siksi liikkua voimakkaammin sähköpiiriä pitkin. Ja voimaa, joka saa elektronit liikkumaan piiriä pitkin, kutsutaan sähkömotorinen voima tai lyhyesti EMF . Sähkömoottorivoima mitataan volttia [SISÄÄN]. Uuden (ei tyhjentyneen) akun EMF on hieman yli 1,5 V ja kruunu hieman yli 9 V.

Sähkövirran arvo voidaan mitata selkeästi vesiputken esimerkin avulla. Kuvittelemme vettä henkisesti samankokoisten pienten pisaroiden sarjana. Nyt otetaan ja leikataan putki jostain paikasta ja asennetaan vesipisaroiden laskuri. Avaa seuraavaksi hana ja tallenna aika, esimerkiksi minuutti. Ajan laskemisen jälkeen otamme mittarin lukemat. Oletetaan, että laskuri kirjasi miljoona pudotusta yhdessä minuutissa. Tästä päätämme, että veden virtaus on miljoona tippaa minuutissa. Jos lisäämme vedenpainetta - teemme pumpun pumpun nopeammin - niin veden paine kasvaa, kun taas pisarat alkavat liikkua voimakkaammin ja vastaavasti vedenkulutus kasvaa.

Sähkövirran voimakkuus

Sähkövirran voimakkuus määritetään samalla tavalla. Jos leikkaamme henkisesti johdon, joka yhdistää generaattorin kuormaan ja asennamme mittarin, niin saamme elektronien kulutuksen aikayksikköä kohti - tämä on virran voimakkuus.

Kun generaattorin sähkömotorinen voima kasvaa, elektronit kulkevat piirin läpi voimakkaammin ja virta kasvaa.

Koska elektronin varaus ja niiden kokonaismäärä, jotka kulkevat johtimen poikkileikkauksen läpi aikayksikköä kohti, tunnetaan, voidaan virran voimakkuus määrittää kvantitatiivisesti.

Yhden elektronin varauksella on hyvin pieni arvo, ja valtava määrä niistä osallistuu sähkövirtaan. Siksi 628∙10 16 otettiin sähkövarauksen yksiköksi, eli 62800000000000000000 elektronivaraukseksi. Tätä sähkövarauksen määrää kutsutaan riipus , lyhennettynä [Cl].

Virran mittausyksikköä kutsutaan ampeeri [A]. Virran voimakkuus on yhtä suuri kuin yksi ampeeri, kun yhden kulon suuruinen kokonaissähkövaraus kulkee johtimen poikkileikkauksen läpi yhdessä sekunnissa.

1 A = 1 C/1 sek

I = Q/t

Jos kaksi kertaa enemmän elektroneja kulkee johtimen läpi yhdessä sekunnissa, niin minä vastaa 2 ampeeria.

Metallista, kuten kuparista tai alumiinista, valmistetussa johtimessa muodostuu paljon vapaita elektroneja. Ne poistuvat helposti metallikidehilan atomeista ja liikkuvat vapaasti atomien välisessä tilassa. He eivät kuitenkaan kävele kauan, koska heidät houkuttelee välittömästi toinen positiivisesti varautunut atomi, joka on menettänyt samanlaisen alkuaineen. Siksi oletusarvoisesti virta ei kulje johtimen läpi. Lisäksi vapailla elektroneilla ei ole järjestettyä liikettä, vaan ne liikkuvat kaoottisesti atomien välisessä tilassa. Tällaista liikettä, jolla ei ole selkeää suuntaa, kutsutaan Brownin liikkeeksi. Lämpötilan noustessa liikenne lisääntyy.

Vuotaa minä sinun on luotava pula sähkökomponenteista johtimen toiseen päähän ja ylimäärä toiseen, eli kytkettävä virtalähteen vastakkaiset navat. Silloin virtalähteen sähkökenttä luo sellaisen sähkömotorisen voiman, joka pakottaa johtimessa olevat elektronit liikkumaan tiukasti yhteen suuntaan. Siksi sähkövirta on varausten järjestettyä liikettä ulkoisen sähkökentän vaikutuksesta

Elektronit tai reiät (elektroni-reikäjohtavuus). Joskus sähkövirtaa kutsutaan myös siirtymävirraksi, joka syntyy sähkökentän muutoksen seurauksena ajan myötä.

Sähkövirralla on seuraavat ilmentymät:

Tietosanakirja YouTube

1 / 5

✪ SÄHKÖVIRTA virran voimakkuus FYSIIKKA 8. luokka

✪ Sähkövirta

✪ #9 Sähkövirta ja elektronit

✪ Mikä on sähkövirta [Amatööriradio-TV 2]

✪ MITÄ TAPAHTUU, JOS SÄHKÖISKUN SAA

Tekstitykset

Luokittelu

Jos varautuneet hiukkaset liikkuvat makroskooppisten kappaleiden sisällä suhteessa tiettyyn väliaineeseen, tällaista virtaa kutsutaan sähköksi johtavuusvirta. Jos makroskooppiset varautuneet kappaleet (esimerkiksi varautuneet sadepisarat) liikkuvat, tätä virtaa kutsutaan konvektio .

On olemassa tasa- ja vaihtosähkövirtoja sekä erilaisia ​​vaihtovirtoja. Tällaisissa käsitteissä sana "sähkö" jätetään usein pois.

• Tasavirta - virta, jonka suunta ja suuruus eivät muutu ajan kuluessa.

Pyörrevirrat

Pyörrevirrat (Foucault-virrat) ovat "suljettuja sähkövirtoja massiivisessa johtimessa, jotka syntyvät sen läpäisevän magneettivuon muuttuessa", joten pyörrevirrat ovat indusoituja virtoja. Mitä nopeammin magneettivuo muuttuu, sitä voimakkaampia pyörrevirrat ovat. Pyörrevirrat eivät kulje tiettyjä reittejä pitkin johtimissa, vaan sulkeutuessaan johtimessa ne muodostavat pyörteitä muistuttavia piirejä.

Pyörrevirtojen olemassaolo johtaa skin-ilmiöön, eli siihen, että vaihtosähkövirta ja magneettivuo etenevät pääasiassa johtimen pintakerroksessa. Johtimien kuumeneminen pyörrevirroilla johtaa energiahäviöihin erityisesti AC-käämien ytimissä. Pyörrevirtojen aiheuttamien energiahäviöiden vähentämiseksi ne käyttävät vaihtovirtamagneettipiirien jakamista erillisiin levyihin, jotka on eristetty toisistaan ​​ja sijaitsevat kohtisuorassa pyörrevirtojen suuntaan nähden, mikä rajoittaa niiden reittien mahdollisia muotoja ja vähentää suuresti suuruutta näistä virroista. Erittäin korkeilla taajuuksilla ferromagneettien sijaan käytetään magnetodielektrisiä piirejä magneettipiireihin, joissa erittäin suuren vastuksen vuoksi pyörrevirtoja ei käytännössä synny.

Ominaisuudet

Historiallisesti se on hyväksytty virran suunta osuu yhteen johtimessa olevien positiivisten varausten liikesuunnan kanssa. Lisäksi, jos ainoat virran kantajat ovat negatiivisesti varautuneita hiukkasia (esimerkiksi metallissa olevia elektroneja), virran suunta on päinvastainen varautuneiden hiukkasten liikesuuntaan nähden. .

Elektronien ryömintänopeus

Säteilyvastus johtuu sähkömagneettisten aaltojen muodostumisesta johtimen ympärille. Tämä vastus on monimutkaisesti riippuvainen johtimen muodosta ja koosta sekä emittoidun aallon pituudesta. Yksittäiselle suoralle johtimelle, jossa virta on kaikkialla samansuuntainen ja voimakas ja jonka pituus L on merkittävästi pienempi kuin sen lähettämän sähkömagneettisen aallon pituus λ (\displaystyle \lambda), vastuksen riippuvuus aallonpituudesta ja johtimesta on suhteellisen yksinkertainen:

Yleisimmin käytetty sähkövirta, jonka standarditaajuus on 50 Hz vastaa aaltoa, jonka pituus on noin 6 tuhatta kilometriä, minkä vuoksi säteilyteho on yleensä mitätön verrattuna lämpöhäviöiden tehoon. Kuitenkin kun virran taajuus kasvaa, emittoidun aallon pituus pienenee ja säteilyteho kasvaa vastaavasti. Johdinta, joka pystyy lähettämään havaittavaa energiaa, kutsutaan antenniksi.

Taajuus

Taajuuden käsite viittaa vaihtovirtaan, joka muuttaa ajoittain voimakkuutta ja/tai suuntaa. Tämä sisältää myös yleisimmin käytetyn virran, joka vaihtelee sinimuotoisen lain mukaan.

Vaihtovirtajakso on lyhin ajanjakso (ilmaistuna sekunteina), jonka ajan virran (ja jännitteen) muutokset toistuvat. Virran suorittamien jaksojen lukumäärää aikayksikköä kohti kutsutaan taajuudeksi. Taajuus mitataan hertseinä, jolloin yksi hertsi (Hz) vastaa yhtä jaksoa sekunnissa.

Bias-virta

Joskus mukavuussyistä otetaan käyttöön siirtymävirran käsite. Maxwellin yhtälöissä siirtymävirta esiintyy yhtäläisin ehdoin varausten liikkeen aiheuttaman virran kanssa. Magneettikentän intensiteetti riippuu kokonaissähkövirrasta, joka on yhtä suuri kuin johtumisvirran ja siirtymävirran summa. Määritelmän mukaan bias-virrantiheys j D → (\displaystyle (\vec (j_(D))))- vektorisuure, joka on verrannollinen sähkökentän muutosnopeuteen E → (\displaystyle (\vec (E))) ajallaan:

Tosiasia on, että kun sähkökenttä muuttuu, samoin kuin kun virta kulkee, syntyy magneettikenttä, mikä tekee näistä kahdesta prosessista samanlaisia. Lisäksi sähkökentän muutokseen liittyy yleensä energian siirtyminen. Esimerkiksi kondensaattoria ladattaessa ja purettaessa, huolimatta siitä, että varautuneiden hiukkasten liikettä sen levyjen välillä ei ole, ne puhuvat sen läpi virtaavasta syrjäytysvirrasta, joka siirtää jonkin verran energiaa ja sulkee sähköpiirin ainutlaatuisella tavalla. Bias-virta I D (\displaystyle I_(D)) kondensaattorissa määritetään kaavalla:

Missä Q (\displaystyle Q)- lataus kondensaattorilevyissä, U (\displaystyle U)- potentiaaliero levyjen välillä, C (\displaystyle C)-kondensaattorin kapasiteetti.

Siirtovirta ei ole sähkövirtaa, koska se ei liity sähkövarauksen liikkeeseen.

Tärkeimmät johdintyypit

Toisin kuin dielektrikot, johtimet sisältävät vapaita kompensoimattomien varausten kantajia, jotka voiman, yleensä sähköisen potentiaalieron, vaikutuksesta liikkuvat ja muodostavat sähkövirran. Virta-jännite-ominaisuus (virran riippuvuus jännitteestä) on johtimen tärkein ominaisuus. Metallijohtimille ja elektrolyyteille sillä on yksinkertaisin muoto: virran voimakkuus on suoraan verrannollinen jännitteeseen (Ohmin laki).

Metallit - tässä virran kantajat ovat johtumiselektroneja, joita pidetään yleensä elektronikaasuna, ja niillä on selvästi degeneroituneen kaasun kvanttiominaisuudet.

Sähkövirrat luonnossa

Sähkövirtaa käytetään vaihtelevan monimutkaisuuden ja tyyppisten signaalien välittäjänä eri alueilla (puhelin, radio, ohjauspaneeli, oven lukituspainike ja niin edelleen).

Joissakin tapauksissa ilmaantuu ei-toivottuja sähkövirtoja, kuten hajavirtoja tai oikosulkuvirtoja.

Sähkövirran käyttö energian kantajana

• saada mekaanista energiaa kaikenlaisissa sähkömoottoreissa,
• lämpöenergian saaminen lämmityslaitteissa, sähköuuneissa, sähköhitsauksen aikana,
• valoenergian saaminen valaistus- ja merkinantolaitteissa,
• korkeataajuisten, ultrakorkeataajuisten ja radioaaltojen sähkömagneettisten värähtelyjen herättäminen,
• vastaanottaa ääntä,
• erilaisten aineiden saaminen elektrolyysillä, sähköakkujen lataaminen. Tässä sähkömagneettinen energia muunnetaan kemialliseksi energiaksi,
• magneettikentän luominen (sähkömagneeteissa).

Sähkövirran käyttö lääketieteessä

• diagnostiikka - terveiden ja sairaiden elinten biovirrat ovat erilaisia, ja on mahdollista määrittää sairaus, sen syyt ja määrätä hoito. Fysiologian alaa, joka tutkii kehon sähköilmiöitä, kutsutaan sähköfysiologiaksi.
  • Elektroenkefalografia on menetelmä aivojen toiminnallisen tilan tutkimiseen.
  • Elektrokardiografia on tekniikka sähkökenttien tallentamiseen ja tutkimiseen sydämen toiminnan aikana.
  • Elektrogastrografia on menetelmä mahalaukun motorisen toiminnan tutkimiseksi.
  • Elektromyografia on menetelmä luurankolihaksissa syntyvien biosähköisten potentiaalien tutkimiseen.
• Hoito ja elvytys: tiettyjen aivojen alueiden sähköstimulaatio; Parkinsonin taudin ja epilepsian hoitoon, myös elektroforeesiin. Sydäntahdistinta, joka stimuloi sydänlihasta pulssivirralla, käytetään bradykardiaan ja muihin sydämen rytmihäiriöihin.

sähköturvallisuus

Sisältää oikeudelliset, sosioekonomiset, organisatoriset ja tekniset, saniteetti- ja hygieniatoimenpiteet, hoito- ja ennaltaehkäisy-, kuntoutus- ja muut toimenpiteet. Sähköturvallisuussääntöjä säätelevät oikeudelliset ja tekniset asiakirjat, säädökset ja tekniset puitteet. Sähköturvallisuuden perusteiden tuntemus on pakollinen sähköasennuksia ja sähkölaitteita huoltavalle henkilökunnalle. Ihmiskeho on sähkövirran johdin. Ihmisen vastustuskyky kuivalla ja ehjällä iholla vaihtelee välillä 3 - 100 kOhm.

Ihmisen tai eläimen kehon läpi kulkeva virta saa aikaan seuraavat vaikutukset:

• lämpö (palovammat, kuumeneminen ja verisuonten vauriot);
• elektrolyyttinen (veren hajoaminen, fysikaalisen ja kemiallisen koostumuksen häiriintyminen);
• biologinen (kehon kudosten ärsytys ja kiihtyminen, kouristukset)
• mekaaninen (verisuonten repeämä höyrynpaineen vaikutuksesta, joka saadaan lämmittämällä veren virtauksella)

Päätekijä, joka määrää sähköiskun tuloksen, on ihmiskehon läpi kulkevan virran määrä. Turvamääräysten mukaan sähkövirta luokitellaan seuraavasti:

• turvallinen katsotaan virta, jonka pitkä kulku ihmiskehon läpi ei aiheuta sille haittaa eikä aiheuta tuntemuksia, sen arvo ei ylitä 50 μA (vaihtovirta 50 Hz) ja 100 μA tasavirta;
• minimaalisesti havaittavissa ihmisen vaihtovirta on noin 0,6-1,5 mA (50 Hz vaihtovirta) ja 5-7 mA tasavirtaa;
• kynnys ei päästää irti kutsutaan minimivirraksi, jonka voimakkuus on sellainen, että ihminen ei enää tahdon voimalla pysty repimään käsiään irti virtaa kuljettavasta osasta. Vaihtovirralla se on noin 10-15 mA, tasavirralla 50-80 mA;
• fibrillaatiokynnys jota kutsutaan noin 100 mA:n ja 300 mA:n tasavirraksi vaihtovirtavoimaksi (50 Hz), jolle altistuminen yli 0,5 s ajan todennäköisesti aiheuttaa sydänlihasten värinää. Tätä kynnystä pidetään myös ehdollisesti kohtalokkaana ihmisille.

Venäjällä kuluttajien sähköasennusten teknistä käyttöä koskevien sääntöjen ja työsuojelusääntöjen mukaisesti sähkölaitteiden käytön aikana on perustettu 5 sähköturvallisuuden pätevyysryhmää työntekijän pätevyydestä ja kokemuksesta riippuen. sähköasennusten jännite.

Tiedämme kaikki hyvin, että sähkö on varautuneiden hiukkasten suunnattua virtausta, joka syntyy sähkökentän vaikutuksesta. Jokainen koululainen kertoo sinulle tämän. Mutta kysymys siitä, mikä on virran suunta ja mihin nämä juuri hiukkaset menevät, voi hämmentää monia.

Kysymyksen ydin

Kuten tiedetään, johtimessa sähköä kuljettavat elektronit, elektrolyyteissä - kationit ja anionit (tai yksinkertaisesti ionit), puolijohteissa elektronit työskentelevät niin kutsuttujen "reikien" kanssa, kaasuissa - ionit elektronien kanssa. Sen sähkönjohtavuus riippuu vapaiden läsnäolosta tietyssä materiaalissa. Sähkökentän puuttuessa metallijohtimessa ei kulje virtaa. Mutta heti kun se ilmestyy kahdessa osiossa, ts. jännitys ilmaantuu, kaaos elektronien liikkeessä lakkaa ja järjestys alkaa: ne alkavat hylätä miinuksesta ja siirtyä kohti plussaa. Vaikuttaa siltä, ​​​​että tämä on vastaus kysymykseen "Mikä on virran suunta?" Mutta se ei ollut siellä. Riittää, kun katsot tietosanakirjasta tai yksinkertaisesti mistä tahansa fysiikan oppikirjasta, ja tietty ristiriita tulee heti havaittavaksi. Se sanoo, että tavanomainen ilmaus "virran suunta" tarkoittaa positiivisten varausten suuntaista liikettä, toisin sanoen: plussasta miinukseen. Mitä tehdä tälle lausunnolle? Onhan siinä paljaalla silmällä näkyvä ristiriita!

Tottumuksen voima

Kun ihmiset oppivat tekemään piirin, he eivät vielä tienneet elektronin olemassaolosta. Lisäksi he eivät tuolloin epäillyt, että se oli siirtymässä miinuksesta plussaan. Kun Ampere ehdotti 1800-luvun alkupuoliskolla virran suuntaa plussasta miinukseen, kaikki pitivät sitä itsestäänselvyytenä, eikä kukaan kyseenalaistanut tätä päätöstä. Kului 70 vuotta ennen kuin ihmiset tajusivat, että metallien virta johtuu elektronien liikkeistä. Ja kun he ymmärsivät tämän (tämä tapahtui vuonna 1916), kaikki olivat niin tottuneet Amperen valintaan, etteivät he enää alkaneet muuttaa mitään.

"Kultainen keskitie"

Elektrolyyteissä negatiivisesti varautuneet hiukkaset liikkuvat kohti katodia ja positiiviset kohti anodia. Sama tapahtuu kaasuissa. Jos ajattelet, mihin suuntaan virta tulee tässä tapauksessa, mieleen tulee vain yksi vaihtoehto: vastakkaisten polariteettien liike suljetussa piirissä tapahtuu toisiaan kohti. Jos väite on perusta, se poistaa nykyisen ristiriidan. Tämä saattaa tulla yllätyksenä, mutta yli 70 vuotta sitten tiedemiehet saivat dokumentaarisia todisteita siitä, että johtavassa väliaineessa olevat vastakkaisen merkin sähkövaraukset todella liikkuvat toisiaan kohti. Tämä väite koskee kaikkia johtimia sen tyypistä riippumatta: metalli, kaasu, elektrolyytti, puolijohde. Oli miten oli, voimme vain toivoa, että ajan myötä fyysikot poistavat terminologian hämmennyksen ja hyväksyvät yksiselitteisen määritelmän nykyisen liikkeen suunnasta. Tottumusta on tietysti vaikea muuttaa, mutta vihdoin sinun on asetettava kaikki paikoilleen.