Ο κίνησηαποφορτίαηλεκτρικός είναι το φαινόμενο πίσω από τη λειτουργία ηλεκτρονικών συσκευών. Όταν ένα ηλεκτρικό φορτίο, φορτίου θετικός ή αρνητικός, κινείται λόγω της επιρροής ενός εξωτερικού ηλεκτρικού πεδίου, λέμε ότι σχηματίζεται ένα ηλεκτρικό ρεύμα.
Κοίταεπίσης: Τι είναι το ηλεκτρικό πεδίο;
Τι είναι το ηλεκτρικό ρεύμα;
Ο ηλεκτρικό ρεύμα είναι μια από τις θεμελιώδεις ποσότητες της φυσικής, και η μονάδα της, σύμφωνα με το Διεθνές Σύστημα, είναι η Αμπέρ (Ο). ένα ηλεκτρικό ρεύμα του 1 Αμπέρ υπονοεί ότι για 1 δεύτερος, πέρασε 1 Coulomb ηλεκτρικών φορτίων μέσω διατομής που έγινε κάπου στο διάστημα. Κοιτάξτε το παρακάτω σχήμα:
Διατομή ενός αγώγιμου σύρματος που διασχίζεται από διάφορα ηλεκτρόνια.
Εφόσον υπάρχει αριθμός ηλεκτρικών φορτίων που διασχίζουν τη διατομή που φαίνεται παραπάνω, θα υπάρχει ηλεκτρικό ρεύμα στο υλικό.
Ο ορισμός του ηλεκτρικού ρεύματος είναι αρκετά απλός. Παρακολουθώ:
ηλεκτρικό ρεύμα είναι η ροή χαώδης σωματιδίων που φέρουν φορτίο κατά μήκος της διατομής μιας δεδομένης θέσης στο διάστημα και εφαρμόζοντας ένα ηλεκτρικό πεδίο. |
Το ηλεκτρικό ρεύμα μπορεί να υπολογιστεί ως ο λόγος του συντελεστή φορτίου που διασχίζει το τμήμα κάθε δευτερόλεπτο:
Εγώ - ηλεκτρικό ρεύμα
ΔQ - ποσό ηλεκτρικού φορτίου
τ - χρονικό διάστημα
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ ηλεκτρικού φορτίου και ηλεκτρικού ρεύματος;
Αλυσίδαηλεκτρικός Είναι η κίνηση των ηλεκτρικών φορτίων σε κάποια προτιμησιακή κατεύθυνση του αγωγού. Το ηλεκτρικό φορτίο, με τη σειρά του, είναι εγγενής ιδιότητα της ύλης. Τα περισσότερα από τα υπάρχοντα σωματίδια, όπως πρωτόνια και το ηλεκτρόνια, έχει ηλεκτρικό φορτίο και, επομένως, μπορεί να είναι προσελκύεται ή απωθήθηκε με άλλα ηλεκτρικά φορτία.
Το ποσό των ηλεκτρικών φορτίων που υπάρχει σε ένα σώμα μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας τον ακόλουθο τύπο:
Ερ - μονάδα ηλεκτρικού φορτίου
όχι - αριθμός μεταφορέων φορτίου
και - θεμελιώδες φορτίο (1.6.10-19 ΝΤΟ)
πρωτόνια και ηλεκτρόνια Είναι οι πιο συνηθισμένοι φορείς φόρτισης, παρά το ότι είναι σωματίδια διαφορετικών μαζών και ηλεκτρικά φορτία αντίθετου σημείου. Το ποσό φορτίου που υπάρχει σε αυτά τα σωματίδια είναι ίσο και καλείται χρέωσηθεμελιώδης, του οποίου ο συντελεστής είναι περίπου 1.6.10-19 ΝΤΟ.
Κίνηση ηλεκτρικών σωματιδίων εντός καλωδίων
Όταν συνδέουμε δύο σημεία του α Νήμααγωγός σε ένα πιθανή διαφορά, συνδέοντάς το με μια μπαταρία (γεννήτρια) ή μια πρίζα, για παράδειγμα, σχηματίζεται ένα ηλεκτρικό πεδίο των καλωδίων, υπεύθυνα για την εμφάνιση μιας ηλεκτρικής δύναμης που σύρει τα ηλεκτρόνια προς το τερματικό θετικός ή αρνητικός.
Ο πεδίοηλεκτρικός σχηματίζεται στον αγωγό με την ταχύτητα του φωτός, δηλαδή, η «τάξη» της κίνησης των ηλεκτρονίων είναι πρακτικά άμεση, έτσι ώστε όλα αυτά τα σωματίδια να αισθάνονται τη δράση της ηλεκτρικής δύναμης που τα σέρνει. Ωστόσο, η μετακίνηση αυτών των χρεώσεων είναι αρκετάαργός, λόγω των διαφόρων αμοιβαίων αλληλεπιδράσεων μεταξύ ηλεκτρονίων και επίσης των συχνών συγκρούσεων μεταξύ των ηλεκτρονίων ηλεκτρόνια και τα άτομα που σχηματίζουν το κρυσταλλικό πλέγμα μετάλλων, το οποίο προκαλεί μεγάλη απώλεια ταχύτητα. Αυτή η ταχύτητα με την οποία τα ηλεκτρόνια διεξάγονται σε ένα υλικό, δηλαδή, η ταχύτητα του αλυσίδαηλεκτρικός, λέγεται ταχύτητασεσέρνω, και ο συντελεστής του είναι της τάξης των εκατοστών ανά λεπτό.
Σχηματική απεικόνιση του ηλεκτρικού ρεύματος μέσα σε ένα καλώδιο αγωγού
Εφέ Joule
Όταν τα ηλεκτρόνια συγκρούονται με τα άτομα του υλικού στο οποίο κινούνται, μεταφέρουν μέρος της κινητικής τους ενέργειας, προωθώντας τη δόνηση του κρυσταλλικού δικτύου αυτού του μέσου. Αυτή η δόνηση προκαλεί αύξηση της θερμοκρασίας του υλικού, διαμορφώνοντας τη λεγόμενη Εφέ Joule.
Μην σταματάς τώρα... Υπάρχουν περισσότερα μετά τη διαφήμιση.)
Το φαινόμενο Joule είναι η βάση για τη λειτουργία του λαμπτήρα πυρακτώσεως: η μεταφορά ενέργειας από τα ηλεκτρόνια στα άτομα προκαλεί μεγάλη θέρμανση του καλωδίου.
Ηλεκτρικά φορτία σε αγωγούς, μονωτές και ημιαγωγούς
→ Αγωγοί
Όλα τα αγώγιμα υλικά, όπως τα περισσότερα μέταλλα, έχουν μεγάλο αριθμό μεταφορείςσεχρέωσηΕλεύθερος, δηλαδή, χαλαρά συνδεδεμένη με τους ατομικούς πυρήνες του υλικού. Αυτοί οι φορείς φόρτισης είναι ηλεκτρόνια, πολύ ελαφριά σωματίδια και ηλεκτρικό φορτίοαρνητικός.
Σε θερμοκρασία δωματίου (25 ° C), για παράδειγμα, ηλεκτρόνιαΕλεύθεροςΑπόαγωγοί δεν στέκονται ακίνητοι, αλλά ούτε οδηγούνται μεταξύ ενός σημείου του υλικού και ενός άλλου. Σε αυτήν την περίπτωση, το ανακίνησηθερμικός του υλικού μεταδίδεται σε ηλεκτρόνια, προκαλώντας αυτά τα σωματίδια να κινούνται χαοτικά, στο διαφορετικές ταχύτητες και κατευθύνσεις, έτσι ώστε η συνολική μετατόπιση των ηλεκτρονίων να είναι περίπου μηδενικό. Όταν συμβεί αυτό, λέμε ότι το πρόγραμμα οδήγησης είναι ηλεκτροστατική ισορροπία.
→ Μονωτήρες
Υλικά εξοπλισμένα με μεγάλοςαντίστασηηλεκτρικός, κλήσεις από μονωτές, φυσικά έχουν λίγους ή καθόλου φορείς ηλεκτρικού φορτίου που είναι δωρεάν και που μπορούν να παρασυρθούν από τη δράση του ηλεκτρικού πεδίου. Σε αυτά τα υλικά, είναι απαραίτητο να εφαρμοστούν μεγάλα ηλεκτρικά πεδία έως ότου πραγματοποιηθεί ο ιονισμός τους. Αυτή η διαδικασία εξηγεί το σχηματισμό ακτίνων και ονομάζεται Διακοπήδίνειακαμψίαδιηλεκτρικός. Στην περίπτωση κεραυνού, ο ατμοσφαιρικός αέρας, που είναι μονωτικό μέσο, υποστηρίζει την κίνηση φορτίου με το σχηματισμό ενός μεγάλου ηλεκτρικού πεδίου με τα ηλεκτρικά σύννεφα ή μεταξύ των σύννεφων και το χώμα.
Διαβάστε επίσης: Πέντε διασκεδαστικά γεγονότα σχετικά με τις ακτίνες που θα κάνουν τα μαλλιά σας να σταθούν στο τέλος
Μεγάλα ηλεκτρικά πεδία μπορούν να ιονίσουν αέρα, προωθώντας την αγωγιμότητα ηλεκτρονίων.
→ Ημιαγωγοί
Σε υλικάημιαγωγοί, με τη σειρά τους, οι φορείς φορτίου συνδέονται μερικώς με τους ατομικούς πυρήνες τους λόγω μιας αδύναμης ηλεκτρικής αλληλεπίδρασης. Είναι δυνατόν να γίνουν φορείς μεταφοράς δωρεάν, παρέχοντας κάποια μορφή ενέργειας σε αυτά τα σωματίδια: θέρμανση του υλικό (θερμοηλεκτρικά υλικά), μηχανική αλληλεπίδραση (πιεζοηλεκτρικά υλικά), φωτισμός (φωτοηλεκτρικά υλικά) και τα λοιπά.
Στο κενό ή σε υλικά που δεν έχουν καμία ηλεκτρική αντίσταση, οι φορείς ηλεκτρικού φορτίου μπορούν να κινούνται χωρίς δυσκολίες. Με αυτούς τους τρόπους, ανιχνεύοντας τη δράση ενός ηλεκτρικού πεδίου, οι φορείς φόρτισης μπορούν να κινούνται με μεγάλες ταχύτητες προς την κατεύθυνση του δύναμηηλεκτρικός που ενεργεί πάνω τους.
Κυκλοφορία φορτίων σε υγρά
Όταν βάζουμε κάποια λύση που συνδέεται με μια πιθανή διαφορά, ένα ηλεκτρικό πεδίο σχηματίζεται σε αυτό το υγρό, και τα ιόντα που διαλύονται σε αυτήν τη λύση τα ίδια μετακινούνται στους πόλους που έχουν αντίθετο φορτίο. Σε αυτήν την περίπτωση, λέμε ότι α αλυσίδαιωνικός σχηματίζεται.
κατεύθυνση του ηλεκτρικού ρεύματος
Όταν μελετάμε την κίνηση των ηλεκτρικών φορτίων στα ηλεκτρικά κυκλώματα, είναι συνηθισμένο να ακούμε ότι το ηλεκτρικό ρεύμα μπορεί να έχει δύο κατευθύνσεις: την κατεύθυνση πραγματικός και την αίσθηση συμβατικός. Αυτή η σύμβαση προέκυψε επειδή οι φορείς φορτίου στους αγωγούς χρέωσηαρνητικός. Κατανοήστε: στην πραγματική έννοια, όταν συνδέουμε ένα καλώδιο σε μια πιθανή διαφορά, τα ηλεκτρόνια κινούνται προς τον πόλο θετικός. Αυτή η κατεύθυνση ρεύματος καλείται έννοιαπραγματικός.
Ο έννοιασυμβατικός του τρέχοντος, με τη σειρά του, παραδέχεται ότι οι φορείς μεταφοράς των αγωγών έχουν θετικό ηλεκτρικό φορτίο, έτσι ώστε όταν συνδέουμε ένα καλώδιο σε μια πιθανή διαφορά, αυτά τα ηλεκτρόνια κινούνται προς το δυναμικό. αρνητικός.
Κοίταεπίσης: κατεύθυνση του ηλεκτρικού ρεύματος
Από εμένα, Rafael Helerbrock
