Էլեկտրական հոսանքը կարող է գործարկել մեքենաները միայն այն դեպքում, երբ այն շրջանառվում է շղթայում: Էլեկտրական շղթան ալիք է, որով հոսում է էլեկտրականությունը: Շղթան սկսվում է էներգիայի աղբյուրից (օրինակ՝ մարտկոցից), որին սպառողը միացված է միացնող մետաղալարով, օրինակ՝ շիկացած լամպով։

Շղթան չի ավարտվում սպառողի մոտ, այլ օղակի երկայնքով նորից վերադառնում է էներգիայի աղբյուր: Այն ուժը, որը պահպանում է էլեկտրական հոսանքի հոսքը շղթայում, կոչվում է էլեկտրաշարժիչ ուժ կամ լարում։ Քանի որ սպառողները թուլացնում են հոսանքը միացումում, դրանք կոչվում են դիմադրություն:

Էլեկտրական հոսանքի, լարման և դիմադրության փոխհարաբերությունների ըմբռնումը կարելի է հեշտացնել՝ անալոգիա անելով էլեկտրական հոսանքի և ալիքով հոսող ջրի միջև (վերևում նկարը): Մարտկոցը կարող է ներկայացվել որպես ջրի պոմպ, իսկ էլեկտրական հոսանքը՝ ջրի որոշակի ծավալ: Երկու էլեկտրական դիմադրության անալոգները (երկու շիկացած լամպեր) ալիքի երկու արտահոսք են:

Նման մոդելում ամեն անգամ, երբ ջուրը (էլեկտրական հոսանքը) հանդիպում է հոսանքի (դիմադրության), այն իջնում ​​է ավելի ցածր մակարդակի (ցածր լարման): Ջրի ծավալը մնում է անփոփոխ, սակայն դրա մակարդակը (էներգիան) նվազում է։ Նույնը տեղի է ունենում էլեկտրական հոսանքի դեպքում։ Երբ էլեկտրական հոսանքն անցնում է դիմադրության միջով, նրա էներգիան արտանետվում է շրջակա միջավայր և լարումը նվազում է:

Լարման անկման հաշվարկ

Երբ էլեկտրական հոսանքն անցնում է դիմադրության միջով, ինչպիսին է շիկացած լամպը, լիցքերի ուժը (լարումը) նվազում է: Այս նվազումը կոչվում է լարման անկում: Լարման փոփոխությունը կարող է որոշվել թվային կերպով՝ բազմապատկելով դիմադրության արժեքը ընթացիկ ուժով:

Էլեկտրական հոսանք և էլեկտրոնների հոսք

Էլեկտրոնները (կապույտ գնդակներ) հոսում են դեպի ընթացիկ աղբյուրի դրական բևեռը, այսինքն. դեպի էլեկտրական հոսանք, որը շարժվում է դրական բևեռից դեպի բացասական բևեռ (մեծ կապույտ սլաք): Հոսանքի ուժգնությունը կախված է նրանից, թե միավոր ժամանակում քանի էլեկտրոն է անցնում հաղորդիչի խաչմերուկով:

Էլեկտրական հոսանքը զուգահեռ շղթայում

Զուգահեռ շղթայում էլեկտրական հոսանքը (կապույտ սլաքները) բաժանվում է երկու առանձին ճյուղերի՝ նախքան իր աղբյուրին վերադառնալը (կարմիր մարտկոց):

Շղթայի տեսակը և լարումը

Սերիական միացումպարունակում է երկու դիմադրություն (R), որոնք հերթափոխով նվազեցնում են լարումը (V): Լարման անկումը որոշվում է դիմադրությունների գումարով:

IN զուգահեռ միացումԷլեկտրական հոսանքը անցնում է տարբեր ուղիներով: Դիմադրությունների այս դասավորությունը (R) առաջացնում է լարման միաժամանակյա անկում։

Լիցքավորված մասնիկների ուղղորդված շարժում էլեկտրական դաշտում:

Լիցքավորված մասնիկները կարող են լինել էլեկտրոններ կամ իոններ (լիցքավորված ատոմներ):

Մեկ կամ մի քանի էլեկտրոն կորցրած ատոմը դրական լիցք է ստանում։ - Անիոն (դրական իոն):
Մեկ կամ մի քանի էլեկտրոն ստացած ատոմը բացասական լիցք է ստանում։ - կատիոն (բացասական իոն):
Իոնները համարվում են հեղուկների և գազերի շարժական լիցքավորված մասնիկներ։

Մետաղներում լիցքի կրիչները ազատ էլեկտրոններ են, ինչպես բացասական լիցքավորված մասնիկները։

Կիսահաղորդիչներում դիտարկվում են բացասական լիցքավորված էլեկտրոնների շարժումը (շարժումը) մի ատոմից մյուսը և արդյունքում առաջացած դրական լիցքավորված թափուր տեղերի՝ անցքերի ատոմների միջև շարժումը։

Հետևում էլեկտրական հոսանքի ուղղությունըՊայմանականորեն ընդունված է դրական լիցքերի շարժման ուղղությունը։ Այս կանոնը հաստատվել է էլեկտրոնի ուսումնասիրությունից շատ առաջ և հավատարիմ է մնում մինչ օրս։ Էլեկտրական դաշտի ուժգնությունը որոշվում է նաև դրական փորձարկման լիցքի համար:

Ցանկացած մեկ լիցքավորման համար քինտենսիվության էլեկտրական դաշտում Եուժային գործողություններ F = qE, որը լիցքը տեղափոխում է այս ուժի վեկտորի ուղղությամբ։

Նկարը ցույց է տալիս, որ ուժի վեկտորը F - = -qE, գործելով բացասական լիցքի վրա -ք, ուղղված է դաշտի ուժգնության վեկտորին հակառակ ուղղությամբ՝ որպես վեկտորի արտադրյալ Եբացասական արժեքի: Հետևաբար, բացասական լիցքավորված էլեկտրոնները, որոնք մետաղական հաղորդիչների լիցքի կրողներ են, իրականում ունեն շարժման ուղղություն հակառակ դաշտի ուժգնության վեկտորին և էլեկտրական հոսանքի ընդհանուր ընդունված ուղղությանը։

Գանձման գումարը Ք= 1 կախազարդ ժամանակին շարժվել է դիրիժորի խաչմերուկով տ= 1 վայրկյան, որը որոշվում է ընթացիկ արժեքով Ի= 1 Ամպեր հարաբերակցությունից.

I = Q/t.

Ընթացիկ հարաբերակցությունը Ի= 1 ամպեր դիրիժորում դեպի իր խաչմերուկի տարածքը Ս= 1 մ 2 կորոշի ընթացիկ խտությունը ժ= 1 A/m2:

Աշխատանք Ա= 1 Ջուլ ծախսվել է տեղափոխման համար Ք= 1 Կուլոն 1-ից մինչև 2-րդ կետը կորոշի էլեկտրական լարման արժեքը U= 1 վոլտ, որպես պոտենցիալ տարբերություն φ 1 և φ 2 հաշվարկի այս կետերի միջև.

U = A/Q = φ 1 - φ 2

Էլեկտրական հոսանքը կարող է լինել ուղղակի կամ փոփոխական:

Ուղղակի հոսանքը էլեկտրական հոսանք է, որի ուղղությունը և մեծությունը ժամանակի ընթացքում չեն փոխվում:

Փոփոխական հոսանքը էլեկտրական հոսանք է, որի մեծությունն ու ուղղությունը փոխվում են ժամանակի ընթացքում։

Դեռևս 1826 թվականին գերմանացի ֆիզիկոս Գեորգ Օմը հայտնաբերեց էլեկտրականության կարևոր օրենք, որը որոշում է էլեկտրական հոսանքի և հաղորդիչի հատկությունների քանակական հարաբերությունները՝ բնութագրելով էլեկտրական հոսանքին դիմակայելու նրանց կարողությունը։
Այս հատկությունները հետագայում սկսեցին կոչվել էլեկտրական դիմադրություն, որը նշվում էր տառով Ռև հայտնաբերողի պատվին չափվել է Օմ-ով:
Օհմի օրենքը դասական U/R հարաբերակցությամբ իր ժամանակակից մեկնաբանության մեջ որոշում է հաղորդիչում էլեկտրական հոսանքի քանակը՝ հիմնվելով լարման վրա։ Uայս դիրիժորի ծայրերում և նրա դիմադրությունը Ռ:

Էլեկտրական հոսանք հաղորդիչների մեջ

Հաղորդիչները պարունակում են ազատ լիցքակիրներ, որոնք էլեկտրական դաշտի ազդեցությամբ շարժվում են և ստեղծում էլեկտրական հոսանք։

Մետաղական հաղորդիչներում լիցքի կրիչները ազատ էլեկտրոններ են։
Ջերմաստիճանի բարձրացման հետ մեկտեղ ատոմների քաոսային ջերմային շարժումը խանգարում է էլեկտրոնների ուղղորդված շարժմանը և մեծանում է հաղորդիչի դիմադրությունը։
Երբ սառչում է, և ջերմաստիճանը մոտենում է բացարձակ զրոյին, երբ ջերմային շարժումը դադարում է, մետաղի դիմադրությունը ձգտում է զրոյի։

Հեղուկների (էլեկտրոլիտների) մեջ էլեկտրական հոսանքը գոյություն ունի որպես լիցքավորված ատոմների (իոնների) ուղղորդված շարժում, որոնք առաջանում են էլեկտրոլիտիկ դիսոցման գործընթացում։
Իոնները շարժվում են դեպի հակառակ նշանի էլեկտրոդները և չեզոքացվում՝ նստելով դրանց վրա։ - Էլեկտրոլիզ.
Անիոնները դրական իոններ են: Նրանք շարժվում են դեպի բացասական էլեկտրոդ՝ կաթոդ։
Կատիոնները բացասական իոններ են։ Նրանք շարժվում են դեպի դրական էլեկտրոդ՝ անոդ։
Ֆարադեյի էլեկտրոլիզի օրենքները որոշում են էլեկտրոդների վրա արձակված նյութի զանգվածը։
Երբ տաքացվում է, էլեկտրոլիտի դիմադրությունը նվազում է իոնների քայքայված մոլեկուլների քանակի ավելացման պատճառով։

Էլեկտրական հոսանք գազերում՝ պլազմա: Էլեկտրական լիցքը կրում են դրական կամ բացասական իոնները և ազատ էլեկտրոնները, որոնք առաջանում են ճառագայթման ազդեցության տակ։

Վակուումում կա էլեկտրական հոսանք՝ որպես էլեկտրոնների հոսք կաթոդից դեպի անոդ։ Օգտագործվում է էլեկտրոնային ճառագայթային սարքերում՝ լամպերում։

Էլեկտրական հոսանքը կիսահաղորդիչներում

Կիսահաղորդիչները միջանկյալ դիրք են զբաղեցնում հաղորդիչների և դիէլեկտրիկների միջև՝ իրենց դիմադրողականությամբ։
Կիսահաղորդիչների և մետաղների միջև զգալի տարբերություն կարելի է համարել նրանց դիմադրողականության կախվածությունը ջերմաստիճանից։
Ջերմաստիճանի նվազման հետ մետաղների դիմադրությունը նվազում է, իսկ կիսահաղորդիչների դեպքում, ընդհակառակը, մեծանում է։
Երբ ջերմաստիճանը մոտենում է բացարձակ զրոյին, մետաղները հակված են դառնալու գերհաղորդիչներ, իսկ կիսահաղորդիչները՝ մեկուսիչներ։
Փաստն այն է, որ բացարձակ զրոյի դեպքում կիսահաղորդիչների էլեկտրոնները զբաղված կլինեն բյուրեղային ցանցի ատոմների միջև կովալենտային կապեր ստեղծելով, և իդեալական տարբերակում ազատ էլեկտրոններ չեն լինի:
Ջերմաստիճանի բարձրացմանը զուգընթաց, որոշ վալենտային էլեկտրոններ կարող են ստանալ էներգիա, որը բավարար է կովալենտային կապերը կոտրելու համար, և ազատ էլեկտրոններ կհայտնվեն բյուրեղում, իսկ ընդմիջման վայրերում առաջանում են թափուր տեղեր, որոնք կոչվում են անցքեր:
Թափուր տեղը կարող է զբաղեցնել հարևան զույգից վալենտային էլեկտրոն, և անցքը կտեղափոխվի բյուրեղի նոր տեղ:
Երբ ազատ էլեկտրոնը հանդիպում է անցքին, կիսահաղորդչի ատոմների միջև էլեկտրոնային կապը վերականգնվում է և տեղի է ունենում հակառակ գործընթացը՝ վերահամակցում։
Էլեկտրոն-անցք զույգերը կարող են հայտնվել և վերամիավորվել, երբ կիսահաղորդիչը լուսավորվում է էլեկտրամագնիսական ճառագայթման էներգիայի շնորհիվ:
Էլեկտրական դաշտի բացակայության դեպքում էլեկտրոնները և անցքերը մասնակցում են քաոսային ջերմային շարժմանը:
Ոչ միայն ստացված ազատ էլեկտրոնները, այլև անցքերը, որոնք համարվում են դրական լիցքավորված մասնիկներ, դասավորված շարժման մեջ մասնակցում են էլեկտրական դաշտին։ Ընթացիկ Իկիսահաղորդիչում այն ​​բաղկացած է էլեկտրոնից Ես nև փոս IPհոսանքներ

Կիսահաղորդիչները ներառում են քիմիական տարրեր, ինչպիսիք են գերմանիումը, սիլիցիումը, սելենը, թելուրը, մկնդեղը և այլն: Բնության մեջ ամենատարածված կիսահաղորդիչը սիլիցիումն է:

Մեկնաբանություններն ու առաջարկներն ընդունվում են և ողջունվում:

Էլեկտրական հոսանքը բացարձակապես ցանկացած էլեկտրոնային շղթայում (էլեկտրական շղթայում) տեղի ունեցող հիմնական գործընթացներից մեկն է: Այս գործընթացի ուսումնասիրությունը ապագայում շատ ավելի հեշտ կդարձնի հասկանալ էլեկտրական սխեմաներին բնորոշ այլ գործընթացները:

Էլեկտրական հոսանքի էությունը ավելի խորը հասկանալու համար խորհուրդ եմ տալիս նախ ծանոթանալ դրա առաջացման բնույթին: Նախկինում մենք իմացանք, որ երբ պլաստմասե ձողը քսում են բուրդին, շփման ուժերի պատճառով որոշակի թվով էլեկտրոններ դուրս են գալիս ձողի մակերեսային շերտից, որը դառնում է դրական լիցքավորված։ Երբ ապակե ձողը քսվում է մետաքսին, այն դառնում է բացասական լիցքավորված, քանի որ էլեկտրոնները թողնում են ատոմները մետաքսի վերին շերտերից և նստում ապակու վրա:

Այսպիսով, մենք ունենք մեկ ձող՝ էլեկտրոնների ավելցուկով, ուստի ասում են, որ այն բացասական լիցքավորված է, իսկ երկրորդ ձողը էլեկտրոնների պակաս ունի, ուստի ասում են, որ այն ունի գերակշռող դրական լիցք։

Քանի որ ամեն ինչ կաԵթե ​​բնության մեջ էլեկտրոնները հակված են հավասարակշռության, ապա երկու հակառակ լիցքավորված ձողերն էլ հաղորդիչով միացնելով, ազատ էլեկտրոնները ապակե ձողից ակնթարթորեն կտեղափոխվեն պլաստիկ, դրանց ավելցուկի գոտուց դեպի պակասի գոտի: Արդյունքում, երկու ձողերն էլ կդառնան չեզոք լիցքավորված և զուրկ ազատ էլեկտրոններից, որոնք կարող են հեշտությամբ շարժվել շուրջը: Ձողերի միջև հաղորդիչի երկայնքով էլեկտրոնների տեղափոխման գործընթացը հետևյալն է էլեկտրաէներգիա .

Էլեկտրական հոսանքը կարող է օգտակար աշխատանք կատարել, օրինակ՝ լուսադիոդի լուսավորություն,դրված նրա ճանապարհին:

Լիցքավորման օգտակար աշխատանքը կարելի է պատկերել ավտոբուսի օրինակով։ Եթե ​​առանց ուղեւորների ավտոբուսը A քաղաքից ուղեւորվել է B քաղաք, ապա ավտոբուսը ոչ մի օգտակար աշխատանք չի կատարել և վատնել է վառելիքը։ Ուղևորներին տեղափոխող ավտոբուսը օգտակար աշխատանք է կատարել. Էլեկտրական հոսանքը նույն կերպ է աշխատում, ուստի նրա ճանապարհին բեռ է դրվում, որի վրա կատարվում է օգտակար աշխատանք։

Շփված ձողերով լարերով միացված լուսադիոդը շատ կարճ ժամանակ է փայլում, քանի որ անվճար բացասական լիցքերն ակնթարթորեն կտեղափոխվեն դրանց ավելցուկի տարածքից դեպի դեֆիցիտի և հավասարակշռության տարածք:

Գեներատոր

Որպեսզի լուսադիոդը երկար շողա, անհրաժեշտ է պահպանել էլեկտրական հոսանքը՝ լիցքերը լիցքավորելով ձողիկների վրա, այսինքն՝ անընդհատ քսելով դրանք համապատասխանաբար բրդի և մետաքսի վրա։ Բայց այս մեթոդը դժվար է իրականացնել գործնականում և անարդյունավետ: Հետեւաբար, շատ ավելի գործնական մեթոդ է օգտագործվում էներգակիրների անհրաժեշտ քանակությունը պահպանելու համար։

Սարքը, որը մշտապես ստեղծում կամ առաջացնում է տարբեր նշանների լիցքեր, կոչվում է գեներատոր կամ, ավելի ընդհանուր առմամբ, էներգիայի աղբյուր։ Ամենապարզ գեներատորը մարտկոցն է, որն ավելի ճիշտ կոչվում է գալվանական բջիջ։ Ի տարբերություն ձողերի, որոնցում լիցքերը առաջանում են շփման ուժերի պատճառով, գալվանական բջիջում, ի տարբերություն լիցքերի, առաջանում են քիմիական ռեակցիաների արդյունքում։

Էլեկտրական հոսանքը և դրա հոսքի պայմանները

Այժմ մենք կարող ենք անել առաջին կարևոր նախնական եզրակացությունները և բացահայտել էլեկտրական հոսանքի հոսքի պայմանները:

1. Առաջին. Էլեկտրական հոսանք առաջացնելու համար լիցքերի շարժման ճանապարհը պետք է փակ լինի։
2. Երկրորդ. Էլեկտրական հոսանքը պահպանելու համար անհրաժեշտ է, որ ճանապարհի սկզբում լիցքերի մատակարարումը համալրվի, իսկ ուղու վերջում դրանք հանվեն՝ տեղ բացելով նոր եկած լիցքերի համար։
3. Երրորդ. Որպեսզի լիցքերը կատարեն օգտակար աշխատանք, անհրաժեշտ է դրանց ճանապարհին տեղադրել, օրինակ, շիկացած լամպի թել, լուսադիոդ կամ շարժիչի ոլորուն, որն ընդհանրապես կոչվում է բեռ կամ սպառող։

Ընդհանուր առմամբ, ամենապարզ էլեկտրական միացումը բաղկացած է գեներատորից, բեռից և գեներատորը բեռին միացնող լարերից:

Էլեկտրաշարժիչ ուժի EMF

Ցանկացած էներգիայի աղբյուրի հիմնական խնդիրը տերմինալներում հակադիր լիցքերի մշտական ​​արժեքի ձևավորումն ու պահպանումն է, որը կոչվում է էլեկտրոդներ: Որքան մեծ է լիցքերի թիվը, այնքան ավելի շատ են դրանք ձգում միմյանց և, հետևաբար, ավելի ինտենսիվ շարժվում են էլեկտրական շղթայի երկայնքով: Իսկ այն ուժը, որը ստիպում է էլեկտրոններին շարժվել շղթայի երկայնքով, կոչվում է էլեկտրաշարժիչ ուժ կամ կարճ EMF . Էլեկտրաշարժիչ ուժը չափվում է վոլտ [IN]. Նոր (չլիցքաթափված) մարտկոցի EMF-ը 1,5 Վ-ից մի փոքր ավելի է, իսկ պսակը՝ 9 Վ-ից մի փոքր ավելի:

Էլեկտրական հոսանքի արժեքը կարելի է հստակորեն չափել ջրի խողովակի օրինակով: Եկեք մտովի պատկերացնենք ջուրը որպես նույն չափի փոքր կաթիլների հավաքածու: Հիմա եկեք վերցնենք և կտրենք խողովակը մի տեղ և տեղադրենք ջրի կաթիլների հաշվիչ: Հաջորդը բացեք ծորակը և գրանցեք ժամը, օրինակ՝ մեկ րոպե: Ժամանակը հետհաշվելուց հետո մենք կկատարենք հաշվիչի ցուցումները: Ենթադրենք, հաշվիչը մեկ րոպեում գրանցել է 1 միլիոն կաթիլ։ Սրանից եզրակացնում ենք, որ ջրի հոսքը րոպեում մեկ միլիոն կաթիլ է։ Եթե ​​մենք բարձրացնենք ջրի ճնշումը, - մենք ստիպում ենք պոմպին ավելի արագ մղել, ապա ջրի ճնշումը կբարձրանա, մինչդեռ կաթիլները կսկսեն ավելի ինտենսիվ շարժվել, և, համապատասխանաբար, ջրի սպառումը կավելանա:

Էլեկտրական հոսանքի ուժ

Էլեկտրական հոսանքի ուժգնությունը որոշվում է նույն կերպ։ Եթե ​​մենք մտովի կտրենք գեներատորը բեռին միացնող մետաղալարը և տեղադրենք հաշվիչ, ապա մենք կստանանք էլեկտրոնների սպառումը ժամանակի միավորի համար՝ սա ընթացիկ ուժն է:

Երբ գեներատորի էլեկտրաշարժիչ ուժը մեծանում է, էլեկտրոններն ավելի ինտենսիվ են անցնում շղթայով, իսկ հոսանքը մեծանում է:

Քանի որ էլեկտրոնի լիցքը և դրանց ընդհանուր թիվը, որոնք անցնում են հաղորդիչի խաչմերուկով մեկ միավոր ժամանակում, հայտնի են, ընթացիկ ուժը կարող է քանակապես որոշվել:

Մեկ էլեկտրոնի լիցքը շատ փոքր արժեք ունի, և դրանցից ահռելի քանակություն է մասնակցում էլեկտրական հոսանքին։ Ուստի որպես էլեկտրական լիցքի միավոր ընդունվել է 628∙10 16, այսինքն՝ 6280000000000000000 էլեկտրոնի լիցք։ Էլեկտրական լիցքի այս քանակությունը կոչվում է կախազարդ , կրճատված [Cl].

Հոսանքի չափման միավորը կոչվում է ամպեր [A]. Հոսանքի հզորությունը հավասար է մեկ ամպերի, երբ մեկ կուլոնի ընդհանուր էլեկտրական լիցքը մեկ վայրկյանում անցնում է հաղորդիչի խաչմերուկով։

1 A = 1 C/1 վրկ

I = Q/t

Եթե ​​մեկ վայրկյանում հաղորդիչի միջով երկու անգամ ավելի շատ էլեկտրոն է անցնում, ապա Ի հավասար է 2 ամպերի:

Մետաղից պատրաստված հաղորդիչում, օրինակ՝ պղնձից կամ ալյումինից, ձևավորվում են շատ ազատ էլեկտրոններ։ Նրանք հեշտությամբ հեռանում են մետաղական բյուրեղյա ցանցի ատոմներից և ազատ տեղաշարժվում միջատոմային տարածությունում։ Այնուամենայնիվ, նրանք երկար չեն քայլում, քանի որ նրանց ակնթարթորեն գրավում է դրական լիցքավորված մեկ այլ ատոմ, որը կորցրել է նմանատիպ տարրը: Հետեւաբար, լռելյայնորեն, դիրիժորի միջով հոսանք չի անցնում: Բացի այդ, ազատ էլեկտրոնները չունեն պատվիրված շարժում, այլ քաոսային կերպով շարժվում են միջատոմային տարածության մեջ։ Այդպիսի շարժումը, որը չունի հստակ ուղղություն, կոչվում է Բրոունյան շարժում։ Ջերմաստիճանի բարձրացման հետ մեկտեղ մեծանում է երթևեկության ինտենսիվությունը։

Արտահոսքի համար Ի դուք պետք է հաղորդիչի մի ծայրում էլեկտրական բաղադրիչների պակաս ստեղծեք, իսկ մյուսում՝ դրանց ավելցուկ, այսինքն՝ միացնեք հոսանքի աղբյուրի հակառակ բևեռները: Այնուհետև էներգիայի աղբյուրի էլեկտրական դաշտը կստեղծի էլեկտրաշարժիչ ուժ, որը կստիպի հաղորդիչի էլեկտրոններին շարժվել խիստ մեկ ուղղությամբ: Ահա թե ինչու էլեկտրական հոսանքը լիցքերի պատվիրված շարժումն է արտաքին էլեկտրական դաշտի ազդեցության տակ

Էլեկտրոններ կամ անցքեր (էլեկտրոն-անցքային հաղորդունակություն): Երբեմն էլեկտրական հոսանքը կոչվում է նաև տեղաշարժի հոսանք, որն առաջանում է ժամանակի ընթացքում էլեկտրական դաշտի փոփոխության արդյունքում։

Էլեկտրական հոսանքն ունի հետևյալ դրսևորումները.

Հանրագիտարան YouTube

1 / 5

✪ ԷԼԵԿՏՐԱԿԱՆ հոսանքի հոսանքի ուժգնությունը ՖԻԶԻԿԱ 8-րդ դաս

✪ Էլեկտրական հոսանք

✪ #9 Էլեկտրական հոսանք և էլեկտրոններ

✪ Ինչ է էլեկտրական հոսանքը [Սիրողական ռադիո TV 2]

✪ ԻՆՉ ԿԼԻՆԻ, ԵԹԵ ԷԼԵԿՏՐԱՑՈՒՑՈՒՄ ԵՆ

սուբտիտրեր

Դասակարգում

Եթե ​​լիցքավորված մասնիկները շարժվում են մակրոսկոպիկ մարմինների ներսում որոշակի միջավայրի նկատմամբ, ապա այդպիսի հոսանքը կոչվում է էլեկտրական հաղորդման հոսանք. Եթե ​​մակրոսկոպիկ լիցքավորված մարմինները (օրինակ՝ լիցքավորված անձրևի կաթիլները) շարժվում են, ապա այս հոսանքը կոչվում է. կոնվեկցիա .

Կան ուղիղ և փոփոխական էլեկտրական հոսանքներ, ինչպես նաև տարբեր տեսակի փոփոխական հոսանքներ։ Նման հասկացություններում «էլեկտրական» բառը հաճախ բաց է թողնվում:

• Ուղղակի հոսանք - հոսանք, որի ուղղությունը և մեծությունը ժամանակի ընթացքում չեն փոխվում:

Փոթորիկ հոսանքներ

Շրջանառական հոսանքները (Ֆուկոյի հոսանքները) «փակ էլեկտրական հոսանքներ են զանգվածային հաղորդիչում, որոնք առաջանում են այն ժամանակ, երբ դրան ներթափանցող մագնիսական հոսքը փոխվում է», հետևաբար, պտտվող հոսանքները ինդուկտիվ հոսանքներ են: Որքան արագ է փոխվում մագնիսական հոսքը, այնքան ավելի ուժեղ են պտտվող հոսանքները: Պտտվող հոսանքները չեն հոսում լարերի հատուկ ուղիներով, բայց երբ դրանք փակվում են հաղորդիչում, ձևավորում են հորձանուտի նման շղթաներ։

Շրջանառական հոսանքների առկայությունը հանգեցնում է մաշկի էֆեկտի, այսինքն՝ նրան, որ փոփոխական էլեկտրական հոսանքը և մագնիսական հոսքը տարածվում են հիմնականում հաղորդիչի մակերեսային շերտում։ Հաղորդիչների ջեռուցումը պտտվող հոսանքների միջոցով հանգեցնում է էներգիայի կորստի, հատկապես փոփոխական հոսանքների միջուկներում: Շրջանային հոսանքների պատճառով էներգիայի կորուստները նվազեցնելու համար նրանք օգտագործում են փոփոխական հոսանքի մագնիսական սխեմաների բաժանումը միմյանցից մեկուսացված և ուղղահայաց տեղակայված պտտվող հոսանքների ուղղությանը, ինչը սահմանափակում է դրանց ուղիների հնարավոր ուրվագիծը և մեծապես նվազեցնում է մեծությունը: այս հոսանքներից։ Շատ բարձր հաճախականություններում ֆերոմագնիսների փոխարեն օգտագործվում են մագնիսական էլեկտրական սխեմաներ մագնիսական սխեմաների համար, որոնցում շատ բարձր դիմադրության պատճառով պտտվող հոսանքներ գործնականում չեն առաջանում։

Բնութագրերը

Պատմականորեն ընդունված է, որ հոսանքի ուղղությունըհամընկնում է հաղորդիչում դրական լիցքերի շարժման ուղղությանը։ Ավելին, եթե միակ հոսանքի կրողները բացասական լիցքավորված մասնիկներն են (օրինակ՝ էլեկտրոնները մետաղի մեջ), ապա հոսանքի ուղղությունը հակառակ է լիցքավորված մասնիկների շարժման ուղղությանը։ .

Էլեկտրոնների դրեյֆի արագությունը

Ճառագայթման դիմադրությունը պայմանավորված է հաղորդիչի շուրջ էլեկտրամագնիսական ալիքների առաջացմամբ: Այս դիմադրությունը բարդ կախված է հաղորդիչի ձևից և չափից, ինչպես նաև արտանետվող ալիքի երկարությունից: Մեկ ուղիղ հաղորդիչի համար, որտեղ ամենուր հոսանքը նույն ուղղության և ուժգնության է, և որի երկարությունը L էապես փոքր է իր կողմից արձակված էլեկտրամագնիսական ալիքի երկարությունից. λ (\displaystyle \lambda), դիմադրության կախվածությունը ալիքի երկարությունից և հաղորդիչից համեմատաբար պարզ է.

Առավել հաճախ օգտագործվող էլեկտրական հոսանքը 50 ստանդարտ հաճախականությամբ Հցհամապատասխանում է մոտ 6 հազար կիլոմետր երկարությամբ ալիքի, ինչի պատճառով ճառագայթման հզորությունը սովորաբար չնչին է ջերմային կորուստների հզորության համեմատ։ Սակայն հոսանքի հաճախականության մեծացմանը զուգընթաց արտանետվող ալիքի երկարությունը նվազում է, իսկ ճառագայթման հզորությունը համապատասխանաբար մեծանում է: Հաղորդավարը, որը կարող է նկատելի էներգիա արձակել, կոչվում է ալեհավաք:

Հաճախականություն

Հաճախականության հասկացությունը վերաբերում է փոփոխական հոսանքին, որը պարբերաբար փոխում է ուժը և/կամ ուղղությունը: Սա ներառում է նաև առավել հաճախ օգտագործվող հոսանքը, որը տատանվում է սինուսոիդային օրենքի համաձայն:

AC ժամանակաշրջանը ամենակարճ ժամանակահատվածն է (արտահայտված վայրկյաններով), որի միջոցով կրկնվում են հոսանքի (և լարման) փոփոխությունները։ Ժամանակի մեկ միավորի վրա հոսանքով կատարվող ժամանակաշրջանների քանակը կոչվում է հաճախականություն: Հաճախականությունը չափվում է հերցով, մեկ հերց (Հց) համապատասխանում է վայրկյանում մեկ ցիկլի:

Կողմնակալ հոսանք

Երբեմն, հարմարության համար, ներկայացվում է տեղահանման հոսանքի հայեցակարգը: Մաքսվելի հավասարումների մեջ տեղաշարժի հոսանքը առկա է լիցքերի շարժման հետևանքով առաջացած հոսանքի հետ հավասար պայմաններով։ Մագնիսական դաշտի ինտենսիվությունը կախված է ընդհանուր էլեկտրական հոսանքից, որը հավասար է հաղորդման հոսանքի և տեղաշարժի հոսանքի գումարին: Ըստ սահմանման, կողմնակալության ընթացիկ խտությունը j D → (\ցուցադրման ոճ (\vec (j_(D))))- վեկտորային մեծություն, որը համաչափ է էլեկտրական դաշտի փոփոխության արագությանը E → (\displaystyle (\vec (E)))ժամանակին:

Բանն այն է, որ երբ էլեկտրական դաշտը փոխվում է, ինչպես նաև երբ հոսում է հոսանք, առաջանում է մագնիսական դաշտ, որը նմանեցնում է այս երկու գործընթացները միմյանց։ Բացի այդ, էլեկտրական դաշտի փոփոխությունը սովորաբար ուղեկցվում է էներգիայի փոխանցմամբ։ Օրինակ, կոնդենսատորը լիցքավորելիս և լիցքավորելիս, չնայած այն հանգամանքին, որ լիցքավորված մասնիկների շարժում չկա նրա թիթեղների միջև, նրանք խոսում են դրա միջով հոսող տեղաշարժի մասին, որը փոխանցում է որոշակի էներգիա և յուրօրինակ կերպով փակում էլեկտրական միացումը: Կողմնակալ հոսանք I D (\displaystyle I_(D))կոնդենսատորում որոշվում է բանաձևով.

Որտեղ Q (\displaystyle Q)- լիցքավորել կոնդենսատորների թիթեղները, U (\displaystyle U)- թիթեղների միջև պոտենցիալ տարբերություն, C (\displaystyle C)- կոնդենսատորի հզորությունը.

Տեղաշարժման հոսանքը էլեկտրական հոսանք չէ, քանի որ այն կապված չէ էլեկտրական լիցքի շարժման հետ:

Հաղորդավարների հիմնական տեսակները

Ի տարբերություն դիէլեկտրիկների, հաղորդիչները պարունակում են չփոխհատուցված լիցքերի ազատ կրիչներ, որոնք ուժի, սովորաբար էլեկտրական պոտենցիալների տարբերության ազդեցության տակ շարժվում են և ստեղծում էլեկտրական հոսանք։ Ընթացիկ-լարման բնութագիրը (հոսանքի կախվածությունը լարումից) հաղորդիչի ամենակարևոր բնութագրիչն է։ Մետաղական հաղորդիչների և էլեկտրոլիտների համար այն ունի ամենապարզ ձևը. ընթացիկ ուժն ուղիղ համեմատական ​​է լարմանը (Օհմի օրենք):

Մետաղներ - այստեղ հոսանքի կրիչները հաղորդիչ էլեկտրոններ են, որոնք սովորաբար համարվում են որպես էլեկտրոնային գազ՝ հստակորեն ցուցադրելով այլասերված գազի քվանտային հատկությունները։

Էլեկտրական հոսանքները բնության մեջ

Էլեկտրական հոսանքն օգտագործվում է որպես տարբեր բարդության և տեսակների ազդանշանների կրող տարբեր ոլորտներում (հեռախոս, ռադիո, կառավարման վահանակ, դռան կողպման կոճակ և այլն):

Որոշ դեպքերում ի հայտ են գալիս անցանկալի էլեկտրական հոսանքներ, ինչպիսիք են մոլորված հոսանքները կամ կարճ միացման հոսանքները:

Էլեկտրական հոսանքի օգտագործումը որպես էներգիայի կրիչ

• մեխանիկական էներգիա ստանալը բոլոր տեսակի էլեկտրական շարժիչներում,
• ջերմային էներգիա ստանալը ջեռուցման սարքերում, էլեկտրական վառարաններում, էլեկտրական եռակցման ժամանակ,
• լուսային էներգիայի ստացում լուսավորության և ազդանշանային սարքերում,
• բարձր հաճախականության, գերբարձր հաճախականության և ռադիոալիքների էլեկտրամագնիսական տատանումների գրգռում,
• ձայն ստանալը,
• էլեկտրոլիզով տարբեր նյութերի ստացում, էլեկտրական մարտկոցների լիցքավորում։ Այստեղ էլեկտրամագնիսական էներգիան վերածվում է քիմիական էներգիայի,
• մագնիսական դաշտի ստեղծում (էլեկտրամագնիսներում):

Էլեկտրական հոսանքի օգտագործումը բժշկության մեջ

• ախտորոշում - առողջ և հիվանդ օրգանների կենսահոսանքները տարբեր են, և հնարավոր է որոշել հիվանդությունը, դրա պատճառները և նշանակել բուժում: Ֆիզիոլոգիայի այն ճյուղը, որն ուսումնասիրում է մարմնի էլեկտրական երևույթները, կոչվում է էլեկտրաֆիզիոլոգիա։
  • Էլեկտրոէնցեֆալոգրաֆիան ուղեղի ֆունկցիոնալ վիճակի ուսումնասիրության մեթոդ է։
  • Էլեկտրասրտագրությունը սրտի գործունեության ընթացքում էլեկտրական դաշտերը գրանցելու և ուսումնասիրելու տեխնիկա է:
  • Էլեկտրոգաստրոգրաֆիան ստամոքսի շարժողական ակտիվության ուսումնասիրության մեթոդ է։
  • Էլեկտրամիոգրաֆիան մեթոդ է՝ ուսումնասիրելու բիոէլեկտրական պոտենցիալները, որոնք առաջանում են կմախքի մկաններում։
• Բուժում և վերակենդանացում՝ ուղեղի որոշակի հատվածների էլեկտրական խթանում; Պարկինսոնի հիվանդության և էպիլեպսիայի բուժում, ինչպես նաև էլեկտրոֆորեզի համար: Սրտամկանը իմպուլսային հոսանքով խթանող ռիթմավարը օգտագործվում է բրադիկարդիայի և սրտի այլ առիթմիայի դեպքում։

էլեկտրական անվտանգություն

Ներառում է իրավական, սոցիալ-տնտեսական, կազմակերպչական և տեխնիկական, սանիտարահիգիենիկ, բուժական և կանխարգելիչ, վերականգնողական և այլ միջոցառումներ: Էլեկտրական անվտանգության կանոնները կարգավորվում են իրավական և տեխնիկական փաստաթղթերով, կարգավորող և տեխնիկական դաշտով: Էլեկտրական անվտանգության հիմունքների իմացությունը պարտադիր է էլեկտրական կայանքների և էլեկտրական սարքավորումների սպասարկող անձնակազմի համար: Մարդու մարմինը էլեկտրական հոսանքի հաղորդիչ է: Չոր և անձեռնմխելի մաշկի դեպքում մարդու դիմադրությունը տատանվում է 3-ից մինչև 100 կՕմ:

Մարդու կամ կենդանու մարմնի միջով անցնող հոսանքն առաջացնում է հետևյալ հետևանքները.

• ջերմային (այրվածքներ, տաքացում և արյան անոթների վնաս);
• էլեկտրոլիտիկ (արյան տարրալուծում, ֆիզիկական և քիմիական կազմի խախտում);
• կենսաբանական (մարմնի հյուսվածքների գրգռում և գրգռում, ցնցումներ)
• մեխանիկական (արյան անոթների պատռում գոլորշու ճնշման ազդեցության տակ, որը ստացվում է արյան հոսքի միջոցով տաքացնելուց)

Էլեկտրական ցնցման արդյունքը որոշող հիմնական գործոնը մարդու մարմնով անցնող հոսանքի քանակն է: Անվտանգության կանոնների համաձայն, էլեկտրական հոսանքը դասակարգվում է հետևյալ կերպ.

• ապահովհամարվում է հոսանք, որի երկար անցումը մարդու մարմնի միջով չի վնասում նրան և որևէ սենսացիա չի առաջացնում, դրա արժեքը չի գերազանցում 50 μA (փոփոխական հոսանքը 50 Հց) և 100 μԱ ուղղակի հոսանքը.
• նվազագույն նկատելիմարդկային փոփոխական հոսանքը մոտ 0,6-1,5 մԱ է (50 Հց փոփոխական հոսանք) և 5-7 մԱ ուղղակի հոսանքը;
• շեմը բաց չթողնելկոչվում է այնպիսի հզորության նվազագույն հոսանք, որ մարդն այլեւս չի կարողանում կամքի ուժով ձեռքերը պոկել հոսանք կրող մասից։ Փոփոխական հոսանքի համար մոտ 10-15 մԱ է, ուղղակի հոսանքի համար՝ 50-80 մԱ;
• ֆիբրիլյացիայի շեմըկոչվում է փոփոխական հոսանքի ուժ (50 Հց) մոտ 100 մԱ և 300 մԱ ուղղակի հոսանք, որի ազդեցությունը ավելի քան 0,5 վրկ, հավանաբար, կառաջացնի սրտի մկանների ֆիբրիլացիա։ Այս շեմը նույնպես համարվում է պայմանականորեն մահացու մարդու համար։

Ռուսաստանում, սպառողների էլեկտրական կայանքների տեխնիկական շահագործման կանոններին և էլեկտրական կայանքների շահագործման ընթացքում աշխատանքի պաշտպանության կանոններին համապատասխան, ստեղծվել են էլեկտրական անվտանգության 5 որակավորման խմբեր՝ կախված աշխատողի և աշխատողի որակավորումներից և փորձից: էլեկտրական կայանքների լարումը.

Մենք բոլորս լավ գիտենք, որ էլեկտրականությունը լիցքավորված մասնիկների ուղղորդված հոսք է, որն առաջանում է էլեկտրական դաշտի գործողության արդյունքում։ Սա ձեզ ցանկացած դպրոցական կասի. Բայց հարցը, թե որն է հոսանքի ուղղությունը և ուր են գնում հենց այս մասնիկները, կարող է շատերին շփոթեցնել։

Հարցի էությունը

Ինչպես հայտնի է, հաղորդիչում էլեկտրաէներգիան տեղափոխվում է էլեկտրոններով, էլեկտրոլիտներում՝ կատիոններով և անիոններով (կամ պարզապես իոններով), կիսահաղորդիչներում էլեկտրոններն աշխատում են այսպես կոչված «անցքերով», գազերում՝ իոններով՝ էլեկտրոններով։ Դրա էլեկտրական հաղորդունակությունը կախված է որոշակի նյութում ազատների առկայությունից: Էլեկտրական դաշտի բացակայության դեպքում մետաղական հաղորդիչում հոսանք չի անցնի: Բայց հենց որ հայտնվում է իր երկու բաժիններում, ի. լարվածություն կհայտնվի, էլեկտրոնների շարժման քաոսը կդադարի և կսկսվի կարգուկանոն. նրանք կսկսեն հետ մղվել մինուսից և շարժվել դեպի պլյուս։ Թվում է, թե սա է «Ո՞րն է հոսանքի ուղղությունը» հարցի պատասխանը։ Բայց դա չկար։ Բավական է նայել հանրագիտարանային բառարան կամ պարզապես ֆիզիկայի ցանկացած դասագիրք, և որոշակի հակասություն անմիջապես նկատելի կդառնա։ Այն ասում է, որ «հոսանքի ուղղություն» պայմանական արտահայտությունը նշանակում է դրական լիցքերի ուղղորդված շարժում, այլ կերպ ասած՝ գումարածից մինուս: Ի՞նչ անել այս հայտարարության հետ: Ի վերջո, անզեն աչքով տեսանելի հակասություն կա։

Սովորության ուժը

Երբ մարդիկ սովորեցին շղթա կազմել, նրանք դեռ չգիտեին էլեկտրոնի գոյության մասին։ Ավելին, այն ժամանակ չէին էլ կասկածում, որ այն մինուսից պլյուս է անցնում։ Երբ Ամպերը 19-րդ դարի առաջին կեսին առաջարկեց հոսանքի ուղղությունը գումարածից մինուս, բոլորը դա ընդունեցին որպես կանոն, և ոչ ոք չվիճարկեց այս որոշումը: 70 տարի պահանջվեց, մինչև մարդիկ հասկացան, որ մետաղներում հոսանք առաջանում է էլեկտրոնների շարժումների պատճառով: Եվ երբ նրանք դա հասկացան (դա տեղի ունեցավ 1916 թվականին), բոլորն այնքան էին վարժվել Ամպերի կատարած ընտրությանը, որ այլեւս ոչինչ չսկսեցին փոխել։

«Ոսկե միջին»

Էլեկտրոլիտներում բացասական լիցքավորված մասնիկները շարժվում են դեպի կաթոդ, իսկ դրականները՝ դեպի անոդ։ Նույնը կատարվում է գազերում։ Եթե ​​մտածեք, թե այս դեպքում ինչ ուղղություն կունենա հոսանքը, մտքիս է գալիս միայն մեկ տարբերակ՝ փակ շղթայում հակառակ բևեռականությունների շարժումը տեղի է ունենում միմյանց նկատմամբ: Եթե ​​հայտարարությունը հիմք է, ապա այն կվերացնի ներկայումս առկա հակասությունը։ Սա կարող է անակնկալ լինել, բայց ավելի քան 70 տարի առաջ գիտնականները ստացել են փաստաթղթային ապացույցներ, որ հաղորդիչ միջավայրում հակառակ նշանի էլեկտրական լիցքերը իրականում շարժվում են դեպի միմյանց: Այս հայտարարությունը ճշմարիտ կլինի ցանկացած հաղորդիչի համար՝ անկախ նրա տեսակից՝ մետաղ, գազ, էլեկտրոլիտ, կիսահաղորդիչ: Ինչ էլ որ լինի, մենք կարող ենք միայն հուսալ, որ ժամանակի ընթացքում ֆիզիկոսները կվերացնեն տերմինաբանության մեջ խառնաշփոթը և կընդունեն միանշանակ սահմանում, թե որն է ընթացիկ շարժման ուղղությունը: Սովորությունը փոխելն, իհարկե, դժվար է, բայց վերջապես պետք է ամեն ինչ իր տեղը դնել։