DE bewegingvan deladingenelektrisch is het fenomeen achter het functioneren van elektronische apparaten. wanneer een elektrische lading, vracht positief of negatief, beweegt onder invloed van een extern elektrisch veld, zeggen we dat er een elektrische stroom wordt gevormd.
Kijkenook: Wat is een elektrisch veld?
Wat is elektrische stroom?
DE elektrische stroom is een van de fundamentele grootheden van de natuurkunde, en de eenheid ervan, volgens het internationale systeem, is de Ampère (DE). een elektrische stroom van 1 Ampère houdt in dat voor 1 tweede, passeerde 1 Coulomb van elektrische ladingen door een dwarsdoorsnede die ergens in de ruimte is gemaakt. Kijk naar de onderstaande figuur:
Dwarsdoorsnede van een geleidende draad die door meerdere elektronen wordt gekruist.
Zolang er een willekeurig aantal elektrische ladingen is die de hierboven getoonde dwarsdoorsnede kruist, zal er elektrische stroom in het materiaal zijn.
De definitie van elektrische stroom is vrij eenvoudig. Kijk maar:
elektrische stroom is de stroom chaotisch van ladingsdragende deeltjes over de dwarsdoorsnede van een bepaalde positie in de ruimte en door een elektrisch veld aan te leggen. |
De elektrische stroom kan worden berekend als de verhouding van de belastingsmodulus die die sectie elke seconde kruist:
ik - elektrische stroom
Q – hoeveelheid elektrische lading
t - tijdsinterval
Wat is het verschil tussen elektrische lading en elektrische stroom?
Kettingelektrisch het is de beweging van elektrische ladingen in een voorkeursrichting van de geleider. Elektrische lading is op zijn beurt een intrinsieke eigenschap van materie. De meeste van de bestaande deeltjes, zoals protonen en de elektronen, heeft een elektrische lading en kan daarom aangetrokken of afgestoten door andere elektrische ladingen.
De hoeveelheid elektrische ladingen die in een lichaam aanwezig is, kan worden berekend met behulp van de volgende formule:
Vraag – elektrische laadmodule
Nee – aantal vrachtvervoerders
en – fundamentele belasting (1.6.10-19 )
protonen en elektronen het zijn de meest voorkomende ladingsdragers, ondanks dat het deeltjes met verschillende massa's en elektrische ladingen van tegengesteld teken zijn. De hoeveelheid lading die in deze deeltjes aanwezig is, is gelijk en heet in rekening brengenfundamenteel, waarvan de modulus ongeveer 1.6.10. is-19 .
Beweging van elektrische deeltjes binnen draden
Als we twee punten van a. verbinden draadgeleider tot een potentieel verschil, door hem bijvoorbeeld aan te sluiten op een batterij (generator) of een stopcontact, wordt binnenin een elektrisch veld gevormd van de draden, verantwoordelijk voor het ontstaan van een elektrische kracht die de elektronen naar de terminal sleept positief of negatief.
O veld-elektrisch het wordt gevormd in de geleider met de snelheid van het licht, dat wil zeggen dat de "volgorde" van de beweging van de elektronen praktisch onmiddellijk is, zodat al deze deeltjes de werking voelen van de elektrische kracht die hen sleept. De beweging van deze ladingen is echter: heellangzaam, vanwege de verschillende onderlinge interacties tussen elektronen en ook de frequente botsingen tussen de elektronen en de atomen die het kristalrooster van metalen vormen, wat een groot verlies van. veroorzaakt snelheid. Deze snelheid waarmee elektronen in een materiaal worden geleid, dat wil zeggen de snelheid van kettingelektrisch, wordt genoemd snelheidinslepen, en de modulus is in de orde van centimeters per minuut.
Schematische weergave van de elektrische stroom in een geleiderdraad
Joule-effect
Wanneer elektronen botsen met de atomen van het materiaal waarin ze bewegen, dragen ze een deel van hun kinetische energie over, waardoor de vibratie van het kristallijnen netwerk van dit medium wordt bevorderd. Deze trilling veroorzaakt een verhoging van de temperatuur van het materiaal, het configureren van de zogenaamde Joule-effect.
Niet stoppen nu... Er is meer na de reclame ;)
Het Joule-effect is de basis voor de werking van de gloeilamp: de overdracht van energie van de elektronen naar de atomen zorgt voor een grote verhitting van de draad.
Elektrische ladingen op geleiders, isolatoren en halfgeleiders
→ Geleiders
Alle geleidende materialen hebben, net als de meeste metalen, een groot aantal dragersinin rekening brengenvrij, dat wil zeggen, losjes gebonden aan de atoomkernen van het materiaal. Deze ladingsdragers zijn elektronen, zeer lichte deeltjes en elektrische ladingnegatief.
Bij kamertemperatuur (25°C), bijv. elektronenvrijVangeleiders ze staan niet stil, maar worden ook niet tussen het ene punt van het materiaal en het andere geleid. In dit geval is de agitatiethermisch van het materiaal wordt doorgegeven aan elektronen, waardoor deze deeltjes chaotisch gaan bewegen, in verschillende snelheden en richtingen, zodat de totale verplaatsing van de elektronen ongeveer. is nul. Wanneer dit gebeurt, zeggen we dat de bestuurder in elektrostatische balans.
→ Isolatoren
Materialen uitgerust met Super goedweerstandelektrisch, oproepen van isolatoren, hebben natuurlijk weinig of geen elektrische ladingsdragers die vrij zijn en die kunnen worden meegesleurd door de werking van het elektrische veld. In deze materialen is het noodzakelijk om grote elektrische velden aan te leggen totdat hun ionisatie optreedt. Dit proces verklaart de vorming van stralen en heet brekengeeftstijfheiddiëlektrisch. In het geval van bliksem ondersteunt atmosferische lucht, die een isolerend medium is, de beweging van de lading door de vorming van een groot elektrisch veld met de geëlektrificeerde wolken of tussen de wolken en de bodem.
Lees ook: Vijf leuke weetjes over de stralen waarvan je haren overeind gaan staan
Grote elektrische velden kunnen lucht ioniseren, waardoor de elektronengeleiding wordt bevorderd.
→ Halfgeleiders
In materialenhalfgeleidersop hun beurt zijn de ladingsdragers gedeeltelijk verbonden met hun atoomkernen vanwege een zwakke elektrische interactie. Het is mogelijk om ze gratis ladingsdragers te maken door deze deeltjes een of andere vorm van energie te geven: verwarming van de materiaal (thermo-elektrische materialen), mechanische interactie (piëzo-elektrische materialen), verlichting (foto-elektrische materialen) enz.
Bij de vacuüm of in materialen die geen elektrische weerstand hebben, kunnen elektrische ladingsdragers zonder problemen bewegen. Op deze manier kunnen ladingsdragers, door de werking van een elektrisch veld waar te nemen, met grote snelheden in de richting van de krachtelektrisch dat op hen inwerkt.
Beweging van ladingen in vloeistoffen
Wanneer we een oplossing koppelen aan een potentiaalverschil, wordt er een elektrisch veld gevormd in deze vloeistof, en de ionen die in deze oplossing zijn opgelost, gaan zelf naar de polen die een tegengestelde lading hebben. In dit geval zeggen we dat a kettingionisch is gevormd.
richting van elektrische stroom
Wanneer we de beweging van elektrische ladingen in elektrische circuits bestuderen, is het gebruikelijk om te horen dat elektrische stroom twee richtingen kan hebben: de richting echt en de zin conventioneel. Deze conventie is tot stand gekomen omdat ladingsdragers in geleiders: in rekening brengennegatief. Begrijp: in de echte zin, wanneer we een draad verbinden met een potentiaalverschil, bewegen de elektronen naar de pool positief. Deze stroomrichting heet zinecht.
O zinconventioneel van de stroom geeft op zijn beurt toe dat de ladingsdragers van de geleiders positieve elektrische lading, zodat wanneer we een draad verbinden met een potentiaalverschil, deze elektronen naar de potentiaal gaan. negatief.
Kijkenook: richting van elektrische stroom
Door mij Rafael Helerbrock
