ה תְנוּעָהשל העומסיםחשמלי היא התופעה העומדת מאחורי תפקודם של מכשירים אלקטרוניים. כש מטען חשמלי, של מטען חִיוּבִי אוֹ שלילי, נע עקב השפעה של שדה חשמלי חיצוני, אנו אומרים שנוצר זרם חשמלי.
תראהגַם: מהו שדה חשמלי?
מהו זרם חשמלי?
ה זרם חשמלי היא אחת הכמויות הבסיסיות של הפיזיקה, והיחידה שלה, על פי המערכת הבינלאומית, היא אַמְפֵּר (ה). זרם חשמלי של 1 אמפר מרמז כי עבור 1 שְׁנִיָה, העביר קולומב 1 מטענים חשמליים דרך חתך שיוצר אי שם בחלל. עיין באיור למטה:
חתך רוחב של חוט מוליך שחוצה אותו כמה אלקטרונים.
כל עוד ישנם מספר מטענים חשמליים החוצים את חתך המוצג לעיל, יהיה זרם חשמלי בחומר.
ההגדרה של זרם חשמלי היא די פשוטה. שעון:
זרם חשמלי הוא הזרימה תוהו ובוהו של חלקיקים נושאי מטען על פני חתך המיקום הנתון בחלל ועל ידי יישום שדה חשמלי. |
ניתן לחשב את הזרם החשמלי כיחס של מודול העומס שחוצה את החלק הזה בשנייה:
אני - זרם חשמלי
ΔQ - כמות המטען החשמלי
t - מרווח זמן
מה ההבדל בין מטען חשמלי לזרם חשמלי?
שַׁרשֶׁרֶתחשמלי זוהי תנועה של מטענים חשמליים בכיוון מועדף כלשהו של המוליך. מטען חשמלי, בתורו, הוא תכונה מהותית של החומר. רוב החלקיקים הקיימים, כגון
פרוטונים וה אלקטרונים, יש מטען חשמלי ולכן, זה יכול להיות נִמשָׁך אוֹ דָחוּי על ידי מטענים חשמליים אחרים.ניתן לחשב את כמות המטענים החשמליים בגוף באמצעות הנוסחה הבאה:
ש - מודול עומס חשמלי
לא - מספר מובילי המטען
ו - עומס יסודי (1.6.10-19 Ç)
פרוטונים ו אלקטרונים הם נושאי המטען הנפוצים ביותר, למרות היותם חלקיקים בעלי מסות שונות ומטענים חשמליים בעלי סימן מנוגד. כמות המטען הקיימת בחלקיקים אלה שווה ונקראת לחייבבסיסי, שהמודולוס שלו הוא 1.6.10 לערך-19 Ç.
תנועה של חלקיקים חשמליים בתוך החוטים
כאשר אנו מחברים שתי נקודות של א פְּתִילמנצח לאחד הבדל פוטנציאלי, חיבורו לסוללה (גנרטור) או לשקע, למשל, נוצר בתוכו שדה חשמלי של החוטים, האחראים להופעתו של כוח חשמלי הגורר את האלקטרונים לעבר הטרמינל חִיוּבִי אוֹ שלילי.
או שדהחשמלי הוא נוצר במוליך במהירות האור, כלומר "סדר התנועה" של האלקטרונים הוא כמעט מיידי, כך שכל החלקיקים הללו מרגישים את פעולת הכוח החשמלי גורר אותם. עם זאת, התנועה של חיובים אלה היא דַילְהַאֵט, בגלל האינטראקציות ההדדיות השונות בין אלקטרונים וגם ההתנגשויות התכופות בין אלקטרונים והאטומים היוצרים את סריג הקריסטל של מתכות, הגורם לאובדן גדול של מְהִירוּת. מהירות זו בה מתנהלים אלקטרונים בחומר, כלומר המהירות של שַׁרשֶׁרֶתחשמלי, נקרא מְהִירוּתבלִגרוֹר, ומודולו הוא בסדר גודל של סנטימטרים לדקה.
סכמטי המציג את הזרם החשמלי בתוך חוט מוליך
אפקט ג'ול
כאשר אלקטרונים מתנגשים באטומי החומר בו הם נעים, הם מעבירים חלק מהאנרגיה הקינטית שלהם, ומקדמים את הרטט ברשת הגבישית של המדיום הזה. רטט זה גורם לעליית הטמפרטורה של החומר, ולהגדיר את מה שמכונה אפקט ג'ול.
אפקט הג'ול הוא הבסיס לתפקוד של מנורת הליבון: העברת אנרגיה מהאלקטרונים לאטומים גורמת לחימום גדול של החוט.
מטענים חשמליים על מוליכים, מבודדים ומוליכים למחצה
→ מנצחים
לכל החומרים המוליכים, כמו לרוב המתכות, מספר רב של חומרים מוליכים מוביליםבלחייבחינם, כלומר, קשור באופן חופשי לגרעיני האטום של החומר. נשאי מטען אלה הם אלקטרונים, חלקיקי אור מאוד ו מטען חשמלישלילי.
בטמפרטורת החדר (25 מעלות צלזיוס), למשל, אלקטרוניםחינםממנצחים הם לא עומדים במקום, אך הם אינם מובלים בין נקודה אחת לחומר לאחרת. במקרה זה, תסיסהתֶרמִי של החומר מועבר לאלקטרונים וגורם לחלקיקים אלה לנוע בכאוטיות, פנימה מהירויות וכיוונים שונים, כך שהתזוזה הכוללת של האלקטרונים תהיה בערך ריק. כשזה קורה, אנו אומרים שהנהג נמצא איזון אלקטרוסטטי.
→ מבודדים
חומרים המצוידים ב גדולהִתנַגְדוּתחשמלי, שיחות של מבודדים, באופן טבעי יש מעט או אין נושאות מטען חשמליות בחינם ושאפשר לגרור אותן על ידי פעולת השדה החשמלי. בחומרים אלה, יש צורך למרוח שדות חשמליים גדולים עד להתרחשות היינון שלהם. תהליך זה מסביר את היווצרות הקרניים ונקרא לשבורנותןקְשִׁיחוּתדיאלקטרי. במקרה של ברק, אוויר אטמוספרי, שהוא מדיום בידוד, תומך בתנועת מטען על ידי היווצרות שדה חשמלי גדול עם העננים המחושמלים או בין העננים והאדמה.
קרא גם: חמש עובדות מהנות על הקרניים שיגרמו לשיער לסדר
שדות חשמליים גדולים יכולים ליינן אוויר ולקדם הולכת אלקטרונים.
→ מוליכים למחצה
ב חומריםמוליכים למחצה, בתורם, נושאי המטען קשורים חלקית לגרעיני האטום שלהם עקב אינטראקציה חשמלית חלשה. אפשר להפוך אותם לנשאי מטען בחינם על ידי אספקת אנרגיה כלשהי לחלקיקים אלה: חימום חומר (חומרים תרמו-חשמליים), אינטראקציה מכנית (חומרים פיזואלקטריים), תאורה (חומרים פוטו-אלקטריים) וכו '
ב לִשְׁאוֹב או בחומרים שאין להם התנגדות חשמלית, נושאי המטען החשמלי יכולים לנוע ללא כל קשיים. בדרכים אלה, על ידי חישה של פעולת שדה חשמלי, מובילי מטען יכולים לנוע במהירות גדולה לכיוון כוחחשמלי שפועל על פיהם.
תנועת מטענים בנוזלים
כאשר אנו מכניסים פתרון כלשהו הקשור להבדל פוטנציאלי, נוצר שדה חשמלי בנוזל זה, והיונים המומסים בתמיסה זו בעצמם עוברים לקטבים שיש להם מטען הפוך משלהם. במקרה זה אנו אומרים כי א שַׁרשֶׁרֶתיונית נוצר.
כיוון זרם חשמלי
כאשר אנו בוחנים את תנועת המטענים החשמליים במעגלים חשמליים, מקובל לשמוע שלזרם החשמלי יכול להיות שני כיוונים: הכיוון אמיתי והחוש מוּסכָּם. כינוס זה התרחש מכיוון שיש למובילי מטען במוליכים לחייבשלילי. להבין: במובן האמיתי, כאשר אנו מחברים חוט להפרש פוטנציאלי, האלקטרונים נעים לעבר הקוטב חִיוּבִי. כיוון הזרם הזה נקרא לָחוּשׁאמיתי.
או לָחוּשׁמוּסכָּם של הזרם, בתורו, מודה שיש לנושאי המטען של המוליכים מטען חשמלי חיובי, כך שכאשר אנו מחברים חוט להפרש פוטנציאלי, האלקטרונים הללו נעים לעבר הפוטנציאל. שלילי.
תראהגַם: כיוון זרם חשמלי
על ידי רפאל הלרברוק
מָקוֹר: בית ספר ברזיל - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/cargas-eletricas-movimento.htm