ประจุไฟฟ้าในการเคลื่อนที่

THE การเคลื่อนไหวของโหลดไฟฟ้า เป็นปรากฏการณ์เบื้องหลังการทำงานของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เมื่อ ค่าไฟฟ้า, ของสินค้า บวก หรือ เชิงลบ, เคลื่อนที่เนื่องจากอิทธิพลของสนามไฟฟ้าภายนอก, เราบอกว่ามีกระแสไฟฟ้าเกิดขึ้น.

ดูยัง: สนามไฟฟ้าคืออะไร?

กระแสไฟฟ้าคืออะไร?

THE กระแสไฟฟ้า เป็นหนึ่งในปริมาณพื้นฐานของฟิสิกส์และหน่วยตามระบบสากลคือ กระแสไฟ (THE). กระแสไฟฟ้าของ 1 แอมแปร์ หมายความว่าสำหรับ1 ที่สอง ผ่าน 1 คูลอมบ์ของประจุไฟฟ้าผ่านส่วนตัดขวางที่สร้างขึ้นที่ไหนสักแห่งในอวกาศ ดูรูปด้านล่าง:

ภาพตัดขวางของลวดนำไฟฟ้าที่อิเล็กตรอนหลายตัวข้าม

ตราบใดที่มีประจุไฟฟ้าจำนวนเท่าใดก็ได้ที่ตัดขวางหน้าตัดที่แสดงไว้ข้างต้น ก็จะมีกระแสไฟฟ้าอยู่ในวัสดุ

คำจำกัดความของกระแสไฟฟ้าค่อนข้างง่าย ดู:

กระแสไฟฟ้าคือการไหล วุ่นวาย ของอนุภาคประจุพาดผ่านหน้าตัดของตำแหน่งที่กำหนดในอวกาศและโดยการใช้สนามไฟฟ้า

กระแสไฟฟ้าสามารถคำนวณเป็นอัตราส่วนของโมดูลัสโหลดที่ตัดผ่านส่วนนั้นทุกวินาที:

ผม - กระแสไฟฟ้า
ΔQ – ปริมาณประจุไฟฟ้า
t - ช่วงเวลา

ประจุไฟฟ้ากับกระแสไฟฟ้าต่างกันอย่างไร?

เชื่อมต่อไฟฟ้า มันคือการเคลื่อนที่ของประจุไฟฟ้าในทิศทางพิเศษบางอย่างของตัวนำ ในทางกลับกันประจุไฟฟ้าเป็นคุณสมบัติที่แท้จริงของสสาร อนุภาคที่มีอยู่ส่วนใหญ่ เช่น

โปรตอน และ อิเล็กตรอนมีประจุไฟฟ้าจึงสามารถ it ดึงดูด หรือ ขับไล่ โดยประจุไฟฟ้าอื่นๆ

ปริมาณประจุไฟฟ้าที่มีอยู่ในร่างกายสามารถคำนวณได้โดยใช้สูตรต่อไปนี้:

คิว – โมดูลโหลดไฟฟ้า
ไม่ – จำนวนผู้ให้บริการขนส่งสินค้า
และ – โหลดพื้นฐาน (1.6.10^-19 ค)

โปรตอน และ อิเล็กตรอน พวกมันเป็นพาหะประจุไฟฟ้าที่พบบ่อยที่สุดแม้จะเป็นอนุภาคที่มีมวลต่างกันและประจุไฟฟ้าที่มีเครื่องหมายตรงข้าม ปริมาณประจุที่มีอยู่ในอนุภาคเหล่านี้มีค่าเท่ากันและเรียกว่า ค่าใช้จ่ายพื้นฐาน ซึ่งมีโมดูลัสประมาณ1.6.10^-19 ค.

การเคลื่อนที่ของอนุภาคไฟฟ้าภายในสายไฟ

เมื่อเราเชื่อมจุดสองจุดของ a เกลียวตัวนำ เป็นหนึ่ง ความต่างศักย์เชื่อมต่อกับแบตเตอรี่ (เครื่องกำเนิดไฟฟ้า) หรือเต้ารับ เช่น สนามไฟฟ้าจะก่อตัวขึ้นภายใน ของสายไฟ รับผิดชอบการเกิดขึ้นของแรงไฟฟ้าที่ลากอิเล็กตรอนเข้าหาขั้ว บวก หรือ เชิงลบ

โอ สนามไฟฟ้า มันถูกสร้างขึ้นในตัวนำด้วยความเร็วแสงนั่นคือ "ลำดับ" ของการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนนั้นเกิดขึ้นได้ในทันทีเพื่อให้อนุภาคทั้งหมดเหล่านี้รู้สึกถึงการกระทำของแรงไฟฟ้าที่ลากพวกมัน อย่างไรก็ตาม การเคลื่อนไหวของข้อกล่าวหาเหล่านี้คือ ค่อนข้างช้าเนื่องจากการมีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกันระหว่างอิเล็กตรอนและการชนกันบ่อยครั้งระหว่าง อิเล็กตรอนและอะตอมที่สร้างโครงผลึกของโลหะซึ่งทำให้สูญเสีย metal ความเร็ว. ความเร็วนี้ที่อิเล็กตรอนถูกดำเนินการในวัสดุนั่นคือความเร็วของ เชื่อมต่อไฟฟ้า, ถูกเรียก ความเร็วในลาก, และโมดูลัสของมันอยู่ในลำดับเซนติเมตรต่อนาที

แผนผังแสดงกระแสไฟฟ้าภายในเส้นลวดตัวนำ

จูลเอฟเฟค

เมื่ออิเล็กตรอนชนกับอะตอมของวัสดุที่พวกมันเคลื่อนที่ พวกมันจะถ่ายเทพลังงานจลน์ส่วนหนึ่ง ส่งเสริมการสั่นสะเทือนของเครือข่ายผลึกของตัวกลางนี้ การสั่นสะเทือนนี้ทำให้อุณหภูมิของวัสดุเพิ่มขึ้นโดยกำหนดค่าที่เรียกว่า จูลเอฟเฟค

อย่าเพิ่งหยุด... มีมากขึ้นหลังจากโฆษณา ;)

เอฟเฟกต์จูลเป็นพื้นฐานของการทำงานของหลอดไส้: การถ่ายโอนพลังงานจากอิเล็กตรอนไปยังอะตอมทำให้ลวดร้อนขึ้นมาก

ค่าไฟฟ้าของตัวนำ ฉนวน และสารกึ่งตัวนำ

→ ตัวนำ

วัสดุนำไฟฟ้าทั้งหมดเช่นโลหะส่วนใหญ่มี .จำนวนมาก ผู้ให้บริการในค่าใช้จ่ายฟรี, นั่นคือผูกมัดอย่างหลวม ๆ กับนิวเคลียสอะตอมของวัสดุ ตัวพาประจุเหล่านี้เป็นอิเล็กตรอน อนุภาคที่เบามากและ ค่าไฟฟ้าเชิงลบ

ที่อุณหภูมิห้อง (25 องศาเซลเซียส) เช่น อิเล็กตรอนฟรีจากตัวนำ พวกเขาไม่ได้ยืนนิ่ง แต่ก็ไม่ถูกนำระหว่างจุดหนึ่งของวัสดุกับอีกจุดหนึ่ง ในกรณีนี้ ความปั่นป่วนความร้อน ของวัสดุถูกส่งไปยังอิเล็กตรอนทำให้อนุภาคเหล่านี้เคลื่อนที่อย่างวุ่นวายใน ความเร็วและทิศทางต่างกัน ดังนั้นการกระจัดรวมของอิเล็กตรอนจะอยู่ที่ประมาณ เป็นโมฆะ เมื่อสิ่งนี้เกิดขึ้น เราบอกว่าไดรเวอร์อยู่ใน สมดุลไฟฟ้าสถิต

→ ลูกถ้วยไฟฟ้า

วัสดุที่มาพร้อมกับ ยอดเยี่ยมแนวต้านไฟฟ้า, การโทรของ ฉนวนโดยธรรมชาติแล้วจะมีพาหะประจุไฟฟ้าน้อยหรือไม่มีเลยที่ว่างและสามารถลากได้โดยการกระทำของสนามไฟฟ้า ในวัสดุเหล่านี้ จำเป็นต้องใช้สนามไฟฟ้าขนาดใหญ่จนกว่าไอออไนซ์จะเกิดขึ้น กระบวนการนี้อธิบายการก่อตัวของรังสีและเรียกว่า หยุดพักให้ความแข็งแกร่งอิเล็กทริก ในกรณีฟ้าผ่า อากาศในชั้นบรรยากาศซึ่งเป็นตัวกลางที่เป็นฉนวนรองรับการเคลื่อนตัวของสินค้า โดยการก่อตัวของสนามไฟฟ้าขนาดใหญ่ที่มีก้อนเมฆไฟฟ้าหรือระหว่างก้อนเมฆ และดิน

อ่านด้วยนะ: 5 เรื่องน่ารู้เกี่ยวกับรังสีที่จะทำให้เส้นผมของคุณดูโดดเด่น

สนามไฟฟ้าขนาดใหญ่สามารถแตกตัวเป็นไอออนในอากาศ ส่งเสริมการนำอิเล็กตรอน

→ เซมิคอนดักเตอร์

ใน วัสดุเซมิคอนดักเตอร์ในทางกลับกัน ตัวพาประจุจะเชื่อมโยงบางส่วนกับนิวเคลียสของอะตอมเนื่องจากปฏิกิริยาทางไฟฟ้าที่อ่อนแอ เป็นไปได้ที่จะทำให้พวกมันเป็นพาหะประจุไฟฟ้าฟรีโดยให้พลังงานแก่อนุภาคเหล่านี้ในรูปแบบใดรูปแบบหนึ่ง: การให้ความร้อน วัสดุ (วัสดุเทอร์โมอิเล็กทริก) ปฏิกิริยาทางกล (วัสดุเพียโซอิเล็กทริก) แสง (วัสดุโฟโตอิเล็กทริก) เป็นต้น

ที่ เครื่องดูดฝุ่น หรือในวัสดุที่ไม่มีความต้านทานไฟฟ้า ตัวพาประจุไฟฟ้าสามารถเคลื่อนที่ได้โดยไม่มีปัญหาใดๆ ด้วยวิธีเหล่านี้ โดยการตรวจจับการกระทำของสนามไฟฟ้า ตัวพาประจุสามารถเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงในทิศทางของ ความแข็งแกร่งไฟฟ้า ที่กระทำต่อพวกเขา

การเคลื่อนย้ายสินค้าในของเหลว

เมื่อเราใส่สารละลายที่เชื่อมโยงกับความต่างศักย์ สนามไฟฟ้าจะก่อตัวในของเหลวนี้ และไอออนที่ละลายในสารละลายนี้จะเคลื่อนที่ไปยังขั้วที่มีประจุตรงข้ามกับตัวมันเอง ในกรณีนี้ เราว่า a เชื่อมต่อไอออนิก ถูกสร้างขึ้น

ทิศทางของกระแสไฟฟ้า

เมื่อเราศึกษาการเคลื่อนที่ของประจุไฟฟ้าในวงจรไฟฟ้า มักได้ยินว่ากระแสไฟฟ้ามี 2 ทิศทาง คือ ทิศทาง จริง และความรู้สึก ธรรมดา อนุสัญญานี้เกิดขึ้นเนื่องจากผู้ให้บริการชาร์จในตัวนำมี ค่าใช้จ่ายเชิงลบ เข้าใจ: ในความเป็นจริง เมื่อเราเชื่อมต่อลวดกับความต่างศักย์ อิเล็กตรอนจะเคลื่อนเข้าหาขั้ว บวก. ทิศทางของกระแสนี้เรียกว่า ความรู้สึกจริง.

โอ ความรู้สึกธรรมดา ในทางกลับกันยอมรับว่าผู้ให้บริการประจุของตัวนำมี ประจุไฟฟ้าบวกดังนั้นเมื่อเราเชื่อมต่อเส้นลวดกับความต่างศักย์ อิเล็กตรอนเหล่านี้จะเคลื่อนเข้าหาศักย์ไฟฟ้า เชิงลบ

ดูยัง: ทิศทางของกระแสไฟฟ้า

By Me. ราฟาเอล เฮเลอร์บร็อก