(الموصلية ثقب الإلكترون). في بعض الأحيان ، يُطلق على التيار الكهربائي أيضًا اسم تيار الإزاحة ، الناتج عن تغيير في وقت المجال الكهربائي.

التيار الكهربائي له المظاهر التالية:

موسوعي يوتيوب

1 / 5

✪ فيزياء التيار الكهربائي الحالي فئة 8

✪ التيار الكهربائي

✪ # 9 التيار الكهربائي والإلكترونات

✪ ما هو التيار الكهربائي [Ham Radio TV 2]

✪ ماذا سيحدث في حالة حدوث صدمة كهربائية

ترجمات

تصنيف

إذا تحركت الجسيمات المشحونة داخل أجسام عيانية نسبة إلى وسط معين ، فإن هذا التيار يسمى كهربائيًا تيار التوصيل. إذا كانت الأجسام المشحونة العيانية تتحرك (على سبيل المثال ، قطرات المطر المشحونة) ، فإن هذا التيار يسمى الحمل .

هناك تيارات كهربائية مباشرة ومتناوبة ، وكذلك جميع أنواع التيار المتردد. في مثل هذه المصطلحات ، غالبًا ما يتم حذف كلمة "كهربائي".

• العاصمة الحالية - التيار الذي لا يتغير اتجاهه وحجمه بمرور الوقت.

التيارات إيدي

تيارات إيدي (تيارات فوكو) هي "تيارات كهربائية مغلقة في موصل هائل تنشأ عندما يتغير التدفق المغناطيسي الذي يخترقه" ، وبالتالي ، فإن التيارات الدوامة هي التيارات الحثية. كلما تغير التدفق المغناطيسي بشكل أسرع ، زادت التيارات الدوامة. لا تتدفق تيارات إيدي على طول مسارات معينة في الأسلاك ، ولكنها تغلق في الموصل وتشكل ملامح تشبه الدوامة.

يؤدي وجود التيارات الدوامة إلى تأثير الجلد ، أي إلى حقيقة أن التيار الكهربائي المتناوب والتدفق المغناطيسي ينتشران بشكل أساسي في الطبقة السطحية للموصل. يؤدي تسخين التيار إيدي للموصلات إلى فقد الطاقة ، خاصة في قلب ملفات التيار المتردد. لتقليل فقد الطاقة بسبب التيارات الدوامة ، يتم تقسيم الدوائر المغناطيسية للتيار المتناوب إلى ألواح منفصلة ، معزولة عن بعضها البعض وتقع بشكل عمودي على اتجاه التيارات الدوامة ، مما يحد من الخطوط العريضة المحتملة لمساراتها ويقلل بشكل كبير من حجم هذه التيارات . عند الترددات العالية جدًا ، بدلاً من المغناطيسات الحديدية ، تُستخدم الكهرومغناطيسية للدوائر المغناطيسية ، حيث لا تحدث التيارات الدوامة عمليًا بسبب المقاومة العالية جدًا.

صفات

من المقبول تاريخيا ذلك الاتجاه الحالييتزامن مع اتجاه حركة الشحنات الموجبة في الموصل. في هذه الحالة ، إذا كانت الناقلات الحالية الوحيدة عبارة عن جسيمات سالبة الشحنة (على سبيل المثال ، إلكترونات في معدن) ، فإن اتجاه التيار يكون عكس اتجاه حركة الجسيمات المشحونة. .

سرعة الانجراف للإلكترونات

تحدث مقاومة الإشعاع بسبب تكوين موجات كهرومغناطيسية حول الموصل. تعتمد هذه المقاومة بشكل معقد على شكل وأبعاد الموصل وعلى الطول الموجي للموجة المنبعثة. بالنسبة لموصل مستقيم واحد ، يكون فيه التيار في كل مكان له نفس الاتجاه والقوة ، ويكون طوله L أقل بكثير من طول الموجة الكهرومغناطيسية المنبعثة منه λ (displaystyle lambda)، فإن اعتماد المقاومة على الطول الموجي والموصل بسيط نسبيًا:

R = 3200 (L λ) (displaystyle R = 3200 left ((frac (L) (lambda)) right))

التيار الكهربائي الأكثر استخدامًا بتردد قياسي 50 هرتزيتوافق مع موجة يبلغ طولها حوالي 6 آلاف كيلومتر ، وهذا هو السبب في أن قوة الإشعاع عادة ما تكون صغيرة بشكل ضئيل مقارنة بقدرة فقدان الحرارة. ومع ذلك ، مع زيادة تواتر التيار ، يتناقص طول الموجة المنبعثة ، وتزداد قوة الإشعاع وفقًا لذلك. يسمى الموصل القادر على إشعاع طاقة ملموسة بالهوائي.

تكرار

يشير التردد إلى تيار متناوب يغير بشكل دوري القوة و / أو الاتجاه. يتضمن هذا أيضًا التيار الأكثر استخدامًا ، والذي يختلف وفقًا لقانون الجيب.

فترة التيار المتناوب هي أقصر فترة زمنية (معبرًا عنها بالثواني) تتكرر بعدها التغيرات في التيار (والجهد). يسمى عدد الفترات التي أكملها التيار لكل وحدة زمنية بالتردد. يتم قياس التردد بالهرتز ، حيث يقابل التردد الواحد (هرتز) فترة واحدة في الثانية.

تيار التحيز

في بعض الأحيان ، للراحة ، يتم تقديم مفهوم تيار الإزاحة. في معادلات ماكسويل ، يوجد تيار الإزاحة عند حقوق متساويةمع التيار الناجم عن حركة الشحنات. الشدة حقل مغناطيسييعتمد على إجمالي التيار الكهربائي ، والذي يساوي مجموع تيار التوصيل وتيار الإزاحة. بحكم التعريف ، كثافة تيار التحيز j د → (displaystyle (vec (j_ (D))))- كمية المتجه المتناسبة مع معدل تغير المجال الكهربائي E → (displaystyle (vec (E)))في الوقت المناسب:

j D → = ∂ E → ∂ t (\ displaystyle (\ vec (j_ (D))) = (\ frac (\ جزئي (\ vec (E))) (\ جزئي t)))

الحقيقة هي أنه عندما يتغير المجال الكهربائي ، وكذلك عندما يتدفق التيار ، يتم إنشاء مجال مغناطيسي ، مما يجعل هاتين العمليتين صديق مشابهعلى صديق. بالإضافة إلى ذلك ، عادة ما يكون التغيير في المجال الكهربائي مصحوبًا بنقل الطاقة. على سبيل المثال ، عند شحن وتفريغ مكثف ، على الرغم من عدم وجود حركة للجسيمات المشحونة بين لوحاته ، فإنهم يتحدثون عن تيار إزاحة يتدفق من خلاله ، ويحمل بعض الطاقة ويغلق الدائرة الكهربائية بطريقة غريبة. تيار التحيز أنا د (displaystyle I_ (D))في المكثف تحدده الصيغة:

أنا D = د Q د t = - C د U د t (displaystyle I_ (D) = (frac ((rm (d)) Q) ((rm (d)) t)) = - C (frac ( (\ rm (d)) U) ((\ rm (d)) t))),

أين س (displaystyle Q)- الشحن على لوحات المكثف ، يو (displaystyle U)- فرق الجهد بين الألواح ، ج (displaystyle C)هي سعة المكثف.

تيار الإزاحة ليس تيارًا كهربائيًا ، لأنه لا يرتبط بحركة شحنة كهربائية.

الأنواع الرئيسية للموصلات

على عكس العوازل الكهربائية ، تحتوي الموصلات على ناقلات حرة لشحنات غير معوضة ، والتي ، تحت تأثير القوة ، عادة ما يكون اختلاف في الجهود الكهربائية ، تتحرك وتنتج تيارًا كهربائيًا. تعد خاصية الجهد الحالي (اعتماد قوة التيار على الجهد) أهم خاصية للموصل. بالنسبة للموصلات المعدنية والإلكتروليتات ، فلديها ابسط شكل: التيار يتناسب طرديا مع الجهد (قانون أوم).

المعادن - هنا الناقلات الحالية هي إلكترونات موصلة ، والتي تُعتبر عادةً غاز إلكترون ، تُظهر بوضوح الخصائص الكمومية للغاز المنحل.

البلازما غاز مؤين. تحمل الشحنة الكهربية بواسطة الأيونات (الموجبة والسالبة) والإلكترونات الحرة التي تتشكل تحت تأثير الإشعاع (الأشعة فوق البنفسجية والأشعة السينية وغيرها) و (أو) التسخين.

الإلكتروليتات - "المواد والأنظمة السائلة أو الصلبة التي توجد فيها الأيونات بأي تركيز ملحوظ ، مما يتسبب في مرور تيار كهربائي". تتشكل الأيونات في عملية التفكك الإلكتروليتي. عند تسخينها ، تقل مقاومة الإلكتروليتات بسبب زيادة عدد الجزيئات المتحللة إلى أيونات. نتيجة لمرور التيار عبر الإلكتروليت ، تقترب الأيونات من الأقطاب الكهربائية ويتم تحييدها ، وتستقر عليها. تحدد قوانين فاراداي للتحليل الكهربائي كتلة المادة المنبعثة على الأقطاب الكهربائية.

يوجد أيضًا تيار كهربائي للإلكترونات في الفراغ ، والذي يستخدم في أجهزة أشعة الكاثود.

التيارات الكهربائية في الطبيعة

يستخدم التيار الكهربائي كحامل للإشارات متفاوتة التعقيد وأنواعها في مناطق مختلفة (هاتف ، راديو ، لوحة تحكم ، زر قفل البابوهلم جرا).

في بعض الحالات ، تظهر تيارات كهربائية غير مرغوب فيها ، مثل التيارات الشاردة أو تيار الدائرة القصيرة.

استخدام التيار الكهربي كناقل للطاقة

• الحصول على الطاقة الميكانيكية في مختلف المحركات الكهربائية ،
• الحصول على الطاقة الحرارية في أجهزة التدفئة والأفران الكهربائية أثناء اللحام الكهربائي ،
• الحصول على الطاقة الضوئية في أجهزة الإنارة والإشارات ،
• إثارة التذبذبات الكهرومغناطيسيةترددات عالية ، ترددات عالية جدا وموجات الراديو ،
• استقبال الصوت ،
• الحصول على مواد مختلفة بالتحليل الكهربائي وشحن البطاريات الكهربائية. هذا هو المكان الذي يتم فيه تحويل الطاقة الكهرومغناطيسية إلى طاقة كيميائية.
• خلق مجال مغناطيسي (في المغناطيس الكهربائي).

استخدام التيار الكهربائي في الطب

• التشخيص - تختلف التيارات الحيوية للأعضاء السليمة والمريضة ، في حين أنه من الممكن تحديد المرض وأسبابه ووصف العلاج. فرع الفسيولوجيا الذي يدرس الظواهر الكهربائيةفي الجسم يسمى الفيزيولوجيا الكهربية.
  • تخطيط كهربية الدماغ هو طريقة لدراسة الحالة الوظيفية للدماغ.
  • تخطيط القلب الكهربائي هو تقنية لتسجيل ودراسة المجالات الكهربائية أثناء عمل القلب.
  • يعتبر تخطيط كهربية المعدة طريقة لدراسة النشاط الحركي للمعدة.
  • تخطيط كهربية العضل هو طريقة لدراسة الإمكانات الكهربية الحيوية التي تحدث في عضلات الهيكل العظمي.
• العلاج والإنعاش: التحفيز الكهربائي لمناطق معينة من الدماغ. علاج مرض باركنسون والصرع وكذلك الرحلان الكهربي. جهاز تنظيم ضربات القلب الذي يحفز عضلة القلب بالتيار النبضي يستخدم لبطء القلب وعدم انتظام ضربات القلب الأخرى.

السلامة الكهربائية

وتشمل التدابير القانونية والاجتماعية والاقتصادية والتنظيمية والتقنية والصحية والصحية والطبية والوقائية وإعادة التأهيل وغيرها. يتم تنظيم قواعد السلامة الكهربائية من خلال الوثائق القانونية والتقنية والإطار التنظيمي والفني. تعد معرفة أساسيات السلامة الكهربائية إلزامية للعاملين في خدمة التركيبات الكهربائية والمعدات الكهربائية. جسم الإنسان موصل للتيار الكهربائي. تتراوح مقاومة الإنسان للبشرة الجافة والسليمة من 3 إلى 100 كيلو أوم.

ينتج التيار الذي يمر عبر جسم الإنسان أو الحيوان الإجراءات التالية:

• حراري (حروق وتدفئة وتلف الأوعية الدموية) ؛
• كهربائيا (تحلل الدم ، وانتهاك التركيب الكيميائي والفيزيائي) ؛
• بيولوجي (تهيج وإثارة أنسجة الجسم ، تشنجات)
• ميكانيكي (تمزق الأوعية الدموية تحت تأثير ضغط البخار الناتج عن التسخين بتدفق الدم)

العامل الرئيسي الذي يحدد نتيجة الصدمة الكهربائية هو مقدار التيار الذي يمر عبر جسم الإنسان. وفقًا لهندسة السلامة ، يصنف التيار الكهربائي على النحو التالي:

• آمنةيعتبر تيارًا ، الممر الطويل الذي يمر عبر جسم الإنسان لا يؤذيه ولا يسبب أي إحساس ، ولا تتجاوز قيمته 50 ميكرو أمبير (تيار متردد 50 هرتز) و 100 ميكرو أمبير. التيار المباشر;
• الحد الأدنى من الإدراكيبلغ التيار المتردد البشري حوالي 0.6-1.5 مللي أمبير (تيار متردد 50 هرتز) و 5-7 مللي أمبير تيار مباشر ؛
• عتبة لا هوادة فيهايُطلق عليه الحد الأدنى من التيار لمثل هذه القوة التي لم يعد بإمكان الشخص عندها تمزيق يديه بعيدًا عن الجزء الحامل الحالي بجهد الإرادة. بالنسبة للتيار المتردد ، يكون هذا حوالي 10-15 مللي أمبير ، للتيار المباشر - 50-80 مللي أمبير ؛
• عتبة الرجفانيسمى التيار المتردد (50 هرتز) من حوالي 100 مللي أمبير و 300 مللي أمبير من التيار المباشر ، وتأثيره أطول من 0.5 ثانية مع احتمال كبير للتسبب في رجفان عضلات القلب. تعتبر هذه العتبة في الوقت نفسه قاتلة مشروطة للبشر.

في روسيا ، وفقًا لقواعد التشغيل الفني للتركيبات الكهربائية للمستهلكين وقواعد حماية العمال أثناء تشغيل التركيبات الكهربائية ، تم إنشاء 5 مجموعات تأهيل للسلامة الكهربائية ، اعتمادًا على مؤهلات وخبرة الموظف و جهد التركيبات الكهربائية.

في الموصلات ، في ظل ظروف معينة ، يمكن أن تحدث حركة منظمة مستمرة لحاملات الشحنات الكهربائية الحرة. تسمى هذه الحركة صدمة كهربائية. يتم أخذ اتجاه حركة الشحنات الحرة الموجبة على أنه اتجاه التيار الكهربائي ، على الرغم من أن الإلكترونات تتحرك في معظم الحالات - جسيمات سالبة الشحنة.

المقياس الكمي للتيار الكهربائي هو قوة التيار أناهي كمية مادية قياسية تساوي نسبة الشحن ف، يتم نقلها من خلال المقطع العرضي للموصل لفترة زمنية ر، إلى هذا الفاصل الزمني:

إذا لم يكن التيار ثابتًا ، فعندئذٍ لإيجاد مقدار الشحنة التي تمر عبر الموصل ، يتم حساب مساحة الشكل الموجود أسفل الرسم البياني لاعتماد القوة الحالية في الوقت المحدد.

إذا لم تتغير قوة التيار واتجاهه بمرور الوقت ، فسيتم استدعاء هذا التيار دائم. يتم قياس شدة التيار بواسطة مقياس التيار الكهربائي ، والذي يتم توصيله على التوالي بالدائرة. في النظام الدولييتم قياس القوة الحالية لوحدات النظام الدولي للوحدات بالأمبير [A]. 1 أ = 1 ج / ث.

تم العثور عليها كنسبة من إجمالي الشحنة إلى الوقت الإجمالي (أي وفقًا لنفس مبدأ متوسط ​​السرعة أو أي قيمة متوسطة أخرى في الفيزياء):

إذا تغير التيار بشكل موحد بمرور الوقت من القيمة أنا 1 للقيمة أنا 2 ، ثم يمكن العثور على قيمة متوسط ​​التيار كمتوسط ​​حسابي للقيم القصوى:

كثافة التيار- يتم حساب القوة الحالية لكل وحدة مقطع عرضي للموصل بواسطة الصيغة:

عندما يتدفق التيار عبر موصل ، يواجه التيار مقاومة من الموصل. سبب المقاومة هو تفاعل الشحنات مع ذرات مادة الموصل ومع بعضها البعض. وحدة المقاومة 1 أوم. مقاومة الموصل صيتم تحديده من خلال الصيغة:

أين: ل- طول الموصل ، سهي منطقة المقطع العرضي لها ، ρ - مقاومة مادة الموصل (احرص على عدم الخلط بين القيمة الأخيرة وكثافة المادة) ، والتي تميز قدرة المادة الموصلة على مقاومة مرور التيار. أي أن هذه هي نفس خاصية مادة ما ، مثل العديد من الخصائص الأخرى: حرارة نوعية، الكثافة ، نقطة الانصهار ، إلخ. وحدة قياس المقاومة النوعية 1 أوم المقاومة النوعية لمادة ما هي قيمة جدولية.

تعتمد مقاومة الموصل أيضًا على درجة حرارته:

أين: ص 0 - مقاومة الموصل عند 0 درجة مئوية ، رهي درجة الحرارة المعبر عنها بـ درجة مئوية, α هو معامل درجة حرارة المقاومة. إنه يساوي التغير النسبي في المقاومة حيث تزداد درجة الحرارة بمقدار 1 درجة مئوية. بالنسبة للمعادن ، تكون دائمًا أكبر من الصفر ، بالنسبة للكهارل ، على العكس من ذلك ، فهي دائمًا أقل من الصفر.

الصمام الثنائي في دائرة التيار المستمر

الصمام الثنائي- هذا عنصر دائرة غير خطي ، وتعتمد مقاومته على اتجاه تدفق التيار. يتم تعيين الصمام الثنائي على النحو التالي:

يوضح السهم الموجود في الرمز التخطيطي للديود الاتجاه الذي يمر فيه التيار. في هذه الحالة ، تكون مقاومته صفرًا ، ويمكن استبدال الصمام الثنائي ببساطة بموصل ذي مقاومة صفرية. إذا كان التيار يتدفق عبر الصمام الثنائي في الاتجاه المعاكس ، فإن الصمام الثنائي له مقاومة كبيرة بشكل لا نهائي ، أي أنه لا يمر تيارًا على الإطلاق ، وهو انقطاع في الدائرة. ثم يمكن ببساطة شطب قسم الدائرة مع الصمام الثنائي ، لأن التيار لا يتدفق خلاله.

قانون أوم. توصيل متسلسل ومتوازي للموصلات

أثبت الفيزيائي الألماني جي أوم في عام 1826 تجريبيًا أن القوة الحالية أنا، يتدفق من خلال موصل معدني متجانس (أي ، موصل لا تعمل فيه القوى الخارجية) بمقاومة صيتناسب مع الجهد يوفي نهايات الموصل:

القيمة صاتصل المقاومة الكهربائية . يسمى الموصل ذو المقاومة الكهربائية المقاوم. تعبر هذه النسبة قانون أوم لقسم متجانس من الدائرة: قوة التيار في الموصل تتناسب طرديا مع الجهد المطبق وتتناسب عكسيا مع مقاومة الموصل.

يتم استدعاء الموصلات التي تخضع لقانون أوم خطي. الاعتماد البياني للقوة الحالية أنامن الجهد يو(تسمى هذه الرسوم البيانية بخصائص الجهد الحالي ، والمختصرة VAC) يصور بخط مستقيم يمر عبر الأصل. وتجدر الإشارة إلى أن هناك العديد من المواد والأجهزة التي لا تخضع لقانون أوم ، مثل الصمام الثنائي شبه الموصل أو مصباح تفريغ الغاز. حتى بالنسبة للموصلات المعدنية في التيارات العالية بما فيه الكفاية ، لوحظ انحراف عن قانون أوم الخطي ، حيث تزداد المقاومة الكهربائية للموصلات المعدنية مع زيادة درجة الحرارة.

يمكن توصيل الموصلات في الدوائر الكهربائية بطريقتين: سلسلة ومتوازية. كل طريقة لها أنماطها الخاصة.

1. أنماط الاتصال التسلسلي:

صيغة المقاومة الكلية للمقاومات المتصلة بالسلسلة صالحة لأي عدد من الموصلات. إذا كانت الدائرة متصلة في سلسلة ننفس المقاومة صثم المقاومة الكلية صتم العثور على 0 بواسطة الصيغة:

2. الأنماط اتصال موازية:

صيغة المقاومة الكلية للمقاومات المتصلة بالتوازي صالحة لأي عدد من الموصلات. إذا كانت الدائرة متصلة بالتوازي ننفس المقاومة صثم المقاومة الكلية صتم العثور على 0 بواسطة الصيغة:

أدوات القياس الكهربائية

لقياس الفولتية والتيارات في الدوائر الكهربائية للتيار المستمر ، يتم استخدام أجهزة خاصة - الفولتميترو أمبير.

الفولتميترمصممة لقياس فرق الجهد المطبق على محطاتها. وهي متصلة بالتوازي مع قسم الدائرة التي يقاس عليها فرق الجهد. أي الفولتميتر لديه بعض المقاومة الداخلية. صب. لكي لا يقوم الفولتميتر بإدخال إعادة توزيع ملحوظة للتيارات عند توصيله بالدائرة المقاسة ، يجب أن تكون مقاومته الداخلية كبيرة مقارنة بمقاومة قسم الدائرة التي يتصل بها.

مقياس التيار الكهربائيمصممة لقياس التيار في الدائرة. يتم توصيل مقياس التيار الكهربائي على التوالي بقطع الدائرة الكهربائية بحيث يمر التيار المقاس بالكامل خلالها. مقياس التيار الكهربائي لديه أيضًا بعض المقاومة الداخلية. صأ. على عكس الفولتميتر ، يجب أن تكون المقاومة الداخلية لمقياس التيار صغيرة بدرجة كافية مقارنة بالمقاومة الكلية للدائرة بأكملها.

EMF. قانون أوم لدائرة كاملة

من أجل وجود تيار مباشر ، من الضروري أن يكون لديك جهاز في دائرة كهربائية مغلقة قادرة على خلق والحفاظ على اختلافات محتملة في أقسام الدائرة بسبب عمل قوى ذات أصل غير إلكتروستاتيكي. تسمى هذه الأجهزة مصادر التيار المباشر. تسمى القوى ذات الأصل غير الكهروستاتيكي التي تعمل على ناقلات الشحن المجانية من المصادر الحالية القوى الخارجية.

يمكن أن تكون طبيعة القوى الخارجية مختلفة. في الخلايا أو البطاريات الجلفانية ، تنشأ نتيجة للعمليات الكهروكيميائية ، في مولدات التيار المستمر ، تنشأ قوى خارجية عندما تتحرك الموصلات في مجال مغناطيسي. تحت تأثير القوى الخارجية ، تتحرك الشحنات الكهربائية داخل المصدر الحالي مقابل قوى المجال الكهروستاتيكي ، والتي يمكن من خلالها الحفاظ على تيار كهربائي ثابت في دائرة مغلقة.

عندما تتحرك الشحنات الكهربائية على طول دائرة التيار المستمر ، تعمل القوى الخارجية التي تعمل داخل المصادر الحالية. الكمية الماديةتساوي نسبة العمل أالقوى الخارجية عند تحريك الشحنة فمن القطب السالب للمصدر الحالي إلى الموجب لقيمة هذه الشحنة ، يسمى مصدر القوة الدافعة الكهربائية (EMF):

وبالتالي ، يتم تحديد EMF من خلال العمل الذي تقوم به القوى الخارجية عند تحريك شحنة موجبة واحدة. تُقاس القوة الدافعة الكهربائية ، مثل فرق الجهد ، بالفولت (V).

قانون أوم لدائرة كاملة (مغلقة):القوة الحالية في دائرة مغلقة تساوي القوة الدافعة الكهربائية للمصدر مقسومة على المقاومة الكلية (الداخلية + الخارجية) للدائرة:

مقاومة ص- المقاومة الداخلية (الجوهرية) للمصدر الحالي (تعتمد على الهيكل الداخليمصدر). مقاومة ص- مقاومة الحمل (مقاومة الدائرة الخارجية).

انخفاض الجهد في الدائرة الخارجيةبينما يساوي (يطلق عليه أيضًا الجهد عند أطراف المصدر):

من المهم أن نفهم ونتذكر: لا تتغير EMF والمقاومة الداخلية للمصدر الحالي عند توصيل أحمال مختلفة.

إذا كانت مقاومة الحمل صفراً (يغلق المصدر على نفسه) أو أقل بكثير من مقاومة المصدر ، فإن الدائرة سوف تتدفق تيار ماس كهربائى:

تيار الدائرة القصيرة - أقصى تيار يمكن الحصول عليه منه مصدر معينمع القوة الدافعة الكهربائية ε والمقاومة الداخلية ص. بالنسبة للمصادر ذات المقاومة الداخلية المنخفضة ، يمكن أن يكون تيار الدائرة القصيرة كبيرًا جدًا ، ويسبب تدمير الدائرة الكهربائية أو المصدر. على سبيل المثال ، يمكن أن يكون لبطاريات الرصاص الحمضية المستخدمة في السيارات تيار دائرة قصر يبلغ عدة مئات من الأمبيرات. خطير بشكل خاص دوائر قصيرةفي شبكات الإنارة التي تغذيها المحطات الفرعية (بآلاف الأمبيرات). لتجنب التأثير المدمر لهذه التيارات العالية ، يتم تضمين الصمامات أو قواطع الدائرة الخاصة في الدائرة.

مصادر EMF متعددة في الدائرة

إذا كانت الدائرة تحتوي على عدة emfs متصلة في سلسلة، ومن بعد:

1. من خلال الاتصال الصحيح (القطب الموجب لأحد المصادر المتصل بالسلبية من المصدر الآخر) ، يمكن العثور على إجمالي EMF لجميع المصادر ومقاومتها الداخلية من خلال الصيغ:

على سبيل المثال ، يتم إجراء هذا الاتصال للمصادر في وحدات التحكم جهاز التحكموالكاميرات والأجهزة المنزلية الأخرى التي تعمل ببطاريات متعددة.

2. إذا كانت المصادر متصلة بشكل غير صحيح (المصادر متصلة بنفس الأقطاب) ، يتم حساب إجمالي EMF ومقاومتها بواسطة الصيغ:

في كلتا الحالتين ، تزداد المقاومة الكلية للمصادر.

في اتصال موازية من المنطقي توصيل المصادر بنفس المجالات الكهرومغناطيسية فقط ، وإلا سيتم تفريغ المصادر في بعضها البعض. وبالتالي ، سيكون إجمالي EMF هو نفسه EMF لكل مصدر ، أي مع اتصال موازٍ ، لن نحصل على بطارية ذات EMF كبير. في الوقت نفسه ، تقل المقاومة الداخلية لبطارية المصادر ، مما يجعل من الممكن الحصول عليها قوة عظيمةالتيار والقوة في الدائرة:

هذا هو معنى الاتصال الموازي للمصادر. على أي حال ، عند حل المشكلات ، تحتاج أولاً إلى إيجاد إجمالي EMF والمقاومة الداخلية الكلية للمصدر الناتج ، ثم كتابة قانون أوم للدائرة الكاملة.

العمل والقوة الحالية. قانون جول لينز

عمل أالتيار الكهربائي أناتتدفق من خلال موصل ثابت مع المقاومة ص، تحولت إلى حرارة س، والتي تبرز على الموصل. يمكن حساب هذا العمل باستخدام إحدى الصيغ (مع مراعاة قانون أوم ، كلهم ​​يتبعون بعضهم البعض):

تم وضع قانون تحويل عمل التيار إلى حرارة بشكل تجريبي بشكل مستقل بواسطة J. Joule و E.Lenz ويسمى قانون جول لينز. قوة التيار الكهربائييساوي نسبة عمل التيار أإلى الفترة الزمنية Δ ر، الذي تم من أجله هذا العمل ، لذلك يمكن حسابه باستخدام الصيغ التالية:

يتم التعبير عن عمل التيار الكهربائي في SI ، كالعادة ، بالجول (J) ، الطاقة - بالواط (W).

ميزان طاقة الدائرة المغلقة

فكر الآن في دائرة كاملة للتيار المستمر تتكون من مصدر بقوة دافعة كهربائية ε والمقاومة الداخلية صومنطقة خارجية متجانسة ذات مقاومة ص. في هذه الحالة ، تكون الطاقة المفيدة أو الطاقة الصادرة في الدائرة الخارجية هي:

يتم تحقيق أقصى قوة مفيدة ممكنة للمصدر إذا ص = صويساوي:

إذا ، عند الاتصال بنفس المصدر الحالي لمقاومات مختلفة ص 1 و صيتم تخصيص 2 صلاحيات متساوية لهم ، ثم يمكن العثور على المقاومة الداخلية لهذا المصدر الحالي من خلال الصيغة:

فقدان الطاقة أو الطاقة داخل المصدر الحالي:

إجمالي الطاقة التي طورها المصدر الحالي:

كفاءة المصدر الحالي:

التحليل الكهربائي

الشواردمن المعتاد استدعاء وسائط موصلة يكون فيها تدفق التيار الكهربائي مصحوبًا بنقل المادة. ناقلات الشحنات المجانية في الإلكتروليتات هي أيونات موجبة وسالبة الشحنة. تشتمل الإلكتروليتات على العديد من مركبات المعادن مع أشباه فلزات في الحالة المنصهرة ، وكذلك بعض المواد الصلبة. ومع ذلك ، فإن الممثلين الرئيسيين للكهارل المستخدمة على نطاق واسع في التكنولوجيا هم المحاليل المائية للأحماض غير العضوية والأملاح والقواعد.

يصاحب مرور التيار الكهربائي عبر المنحل بالكهرباء إطلاق مادة على الأقطاب الكهربائية. تم تسمية هذه الظاهرة التحليل الكهربائي.

التيار الكهربائي في الإلكتروليتات هو حركة أيونات كلتا العلامتين في اتجاهين متعاكسين. تتحرك الأيونات الموجبة نحو القطب السالب ( الكاثود) ، الأيونات السالبة - إلى القطب الموجب ( الأنود). تظهر أيونات كلتا العلامتين في المحاليل المائية للأملاح والأحماض والقلويات نتيجة انقسام بعض الجزيئات المحايدة. هذه الظاهرة تسمى التفكك الالكتروليتي.

قانون التحليل الكهربائيتم تأسيسها بشكل تجريبي من قبل الفيزيائي الإنجليزي M. Faraday في عام 1833. قانون فاراداييحدد كمية المنتجات الأولية التي يتم إطلاقها على الأقطاب الكهربائية أثناء التحليل الكهربائي. لذا فإن الكتلة مالمادة التي يتم إطلاقها في القطب الكهربي تتناسب طرديًا مع الشحنة سمرت من خلال المنحل بالكهرباء:

القيمة كاتصل المكافئ الكهروكيميائي. يمكن حسابها باستخدام الصيغة:

أين: نهو تكافؤ الجوهر ، نأ هو ثابت أفوجادرو ، م – الكتلة الموليةمواد ههي الشحنة الأولية. في بعض الأحيان يتم أيضًا تقديم الترميز التالي لثابت فاراداي:

التيار الكهربائي في الغازات وفي الفراغ

التيار الكهربائي في الغازات

في الظروف الطبيعيةالغازات لا توصل الكهرباء. هذا بسبب الحياد الكهربائي لجزيئات الغاز ، وبالتالي عدم وجود ناقلات الشحنة الكهربائية. لكي يصبح الغاز موصلًا ، يجب تجريد إلكترون واحد أو أكثر من الجزيئات. ثم سيكون هناك حاملات شحن مجانية - الإلكترونات والأيونات الموجبة. هذه العملية تسمى تأين الغاز.

من الممكن تأين جزيئات الغاز بتأثير خارجي - المؤين. يمكن أن تكون المؤينات: تيار من الضوء أو الأشعة السينية أو تيار الإلكترون أو α -حبيبات. عندما تتأين جزيئات الغاز درجة حرارة عالية. يؤدي التأين إلى ظهور ناقلات الشحن المجاني في الغازات - الإلكترونات والأيونات الموجبة والأيونات السالبة (إلكترون مدمج مع جزيء محايد).

إذا تم إنشاء مجال كهربائي في الفضاء الذي يشغله غاز مؤين ، فإن حاملات الشحنات الكهربائية ستبدأ في التحرك بطريقة منظمة - هكذا ينشأ التيار الكهربائي في الغازات. إذا توقف المؤين عن العمل ، يصبح الغاز محايدًا مرة أخرى ، منذ ذلك الحين إعادة التركيب- تكوين ذرات متعادلة بواسطة الأيونات والإلكترونات.

التيار الكهربائي في الفراغ

الفراغ هو درجة من خلخلة الغاز يمكن عندها إهمال الاصطدام بين جزيئاته وافتراض ذلك متوسط ​​الطولالمسار الحر يتجاوز الأبعاد الخطية للسفينة التي يوجد بها الغاز.

يسمى التيار الكهربائي في الفراغ بتوصيل فجوة القطب الكهربائي في حالة الفراغ. في هذه الحالة ، يوجد عدد قليل جدًا من جزيئات الغاز بحيث لا تستطيع عمليات تأينها توفير مثل هذا العدد من الإلكترونات والأيونات اللازمة للتأين. لا يمكن ضمان توصيل فجوة الأقطاب الكهربائية في الفراغ إلا بمساعدة الجسيمات المشحونة التي نشأت بسبب ظاهرة الانبعاث في الأقطاب الكهربائية.

• خلف
• إلى الأمام

كيف تستعد بنجاح للتصوير المقطعي في الفيزياء والرياضيات؟

من أجل الاستعداد بنجاح للتصوير المقطعي المحوسب في الفيزياء والرياضيات ، من بين أمور أخرى ، يجب استيفاء ثلاثة شروط حرجة:

1. ادرس جميع الموضوعات وأكمل جميع الاختبارات والمهام الواردة في المواد الدراسية على هذا الموقع. للقيام بذلك ، لا تحتاج إلى أي شيء على الإطلاق ، أي: تخصيص ثلاث إلى أربع ساعات كل يوم للتحضير للتصوير المقطعي المحوسب في الفيزياء والرياضيات ، ودراسة النظرية وحل المشكلات. الحقيقة هي أن التصوير المقطعي المحوسب هو اختبار حيث لا يكفي فقط معرفة الفيزياء أو الرياضيات ، بل تحتاج أيضًا إلى أن تكون قادرًا على حلها بسرعة ودون إخفاقات عدد كبير منمهام مواضيع مختلفةومتفاوتة التعقيد. لا يمكن تعلم هذا الأخير إلا من خلال حل آلاف المشاكل.
2. تعلم كل الصيغ والقوانين في الفيزياء ، والصيغ والطرق في الرياضيات. في الواقع ، من السهل جدًا القيام بذلك ، لا يوجد سوى حوالي 200 صيغة ضرورية في الفيزياء ، وحتى أقل قليلاً في الرياضيات. يوجد في كل من هذه الموضوعات حوالي اثنتي عشرة طريقة قياسية لحل المشكلات. مستوي أساسيالصعوبات التي يمكن تعلمها أيضًا ، وبالتالي تلقائيًا تمامًا وبدون صعوبة في حلها اللحظة المناسبةمعظم التصوير المقطعي. بعد ذلك ، سيكون عليك فقط التفكير في أصعب المهام.
3. حضور المراحل الثلاث للاختبار التمهيدي في الفيزياء والرياضيات. يمكن زيارة كل RT مرتين لحل كلا الخيارين. مرة أخرى ، في CT ، بالإضافة إلى القدرة على حل المشكلات بسرعة وكفاءة ، ومعرفة الصيغ والطرق ، من الضروري أيضًا أن تكون قادرًا على التخطيط المناسب للوقت وتوزيع القوى والأهم من ذلك ملء نموذج الإجابة بشكل صحيح ، دون الخلط بين عدد الإجابات والمهام ، أو اسمك. أيضًا ، خلال RT ، من المهم أن تعتاد على أسلوب طرح الأسئلة في المهام ، والتي قد تبدو غير عادية جدًا بالنسبة لشخص غير مستعد في DT.

سيسمح لك التنفيذ الناجح والدؤوب والمسؤول لهذه النقاط الثلاث بإظهار نتيجة ممتازة في التصوير المقطعي المحوسب ، وهو أقصى ما يمكنك القيام به.

وجدت خطأ؟

إذا كنت تعتقد أنك وجدت خطأ في مواد تدريبية، ثم اكتب عن طريق البريد من فضلك. يمكنك أيضًا الإبلاغ عن خطأ في شبكة اجتماعية(). في الرسالة ، حدد الموضوع (الفيزياء أو الرياضيات) ، أو اسم أو رقم الموضوع أو الاختبار ، أو رقم المهمة ، أو المكان في النص (الصفحة) حيث يوجد خطأ في رأيك. صِف أيضًا ماهية الخطأ المزعوم. لن تمر رسالتك دون أن يلاحظها أحد ، وسيتم تصحيح الخطأ أو سيتم شرح سبب عدم كونه خطأ.

الحركة الموجهة للجسيمات المشحونة في مجال كهربائي.

يمكن أن تكون الجسيمات المشحونة إلكترونات أو أيونات (ذرات مشحونة).

تكتسب الذرة التي فقدت إلكترونًا واحدًا أو أكثر شحنة موجبة. - أنيون (أيون موجب).
تكتسب الذرة التي تكتسب إلكترونًا واحدًا أو أكثر شحنة سالبة. - الكاتيون (الأيونات السالبة).
تعتبر الأيونات كجسيمات متحركة مشحونة في السوائل والغازات.

في المعادن ، حاملات الشحنة عبارة عن إلكترونات حرة ، كجسيمات سالبة الشحنة.

في أشباه الموصلات ، يعتبرون حركة (حركة) الإلكترونات سالبة الشحنة من ذرة إلى أخرى ، ونتيجة لذلك ، تشكلت الحركة بين ذرات الفراغات الموجبة الشحنة - الثقوب.

لكل اتجاه التيار الكهربائييُفترض تقليديًا أن اتجاه حركة الشحنات الموجبة. تم إنشاء هذه القاعدة قبل وقت طويل من دراسة الإلكترون وتم الحفاظ عليها حتى يومنا هذا. وبالمثل ، يتم تحديد شدة المجال الكهربائي لشحنة اختبار موجبة.

لأي شحنة واحدة ففي مجال كهربائي من الشدة هالقوة تعمل F = qE، الذي يحرك الشحنة في اتجاه متجه هذه القوة.

يوضح الشكل أن متجه القوة F - = - qEيعمل على شحنة سالبة -Q، يتم توجيهه في الاتجاه المعاكس لمتجه شدة المجال ، كمنتج للناقل هإلى قيمة سالبة. لذلك ، فإن الإلكترونات سالبة الشحنة ، وهي حاملات شحنة في الموصلات المعدنية ، لها في الواقع اتجاه حركة معاكس لمتجه شدة المجال والاتجاه المقبول عمومًا للتيار الكهربائي.

كمية الشحن س\ u003d 1 انتقلت قلادة عبر المقطع العرضي للموصل في الوقت المناسب ر= 1 ثانية ، يحددها مقدار التيار أنا= 1 أمبير من النسبة:

أنا = س / ر.

النسبة الحالية أنا\ u003d 1 أمبير في الموصل إلى منطقة المقطع العرضي س= 1 م 2 سيحدد الكثافة الحالية ي= 1 أ / م 2:

عمل أ\ u003d 1 جول يتم إنفاقه على رسوم النقل س= 1 قلادة من النقطة 1 إلى النقطة 2 ستحدد القيمة الجهد الكهربائي يو= 1 فولت كفرق محتمل φ 1 و φ 2 بين هذه النقاط من الحساب:

يو = أ / س = φ 1 - φ 2

يمكن أن يكون التيار الكهربائي مباشرًا أو متغيرًا.

التيار المباشر - تيار كهربائي لا يتغير اتجاهه وحجمه بمرور الوقت.

التيار المتردد - تيار كهربائي يتغير حجمه واتجاهه بمرور الوقت.

في عام 1826 ، اكتشف الفيزيائي الألماني جورج أوم قانون الكهرباء المهم ، والذي يحدد العلاقة الكمية بين التيار الكهربائي وخصائص الموصل الذي يميز قدرته على تحمل التيار الكهربائي.
أصبحت هذه الخصائص فيما بعد تُعرف بالمقاومة الكهربائية ، ويُشار إليها بالحرف صويقاس بالأوم تكريما للمكتشف.
قانون أوم التفسير الحديثتحدد النسبة الكلاسيكية U / R حجم التيار الكهربائي في الموصل بناءً على الجهد يوفي نهايات هذا الموصل ومقاومته ص:

التيار الكهربائي في الموصلات

في الموصلات ، توجد ناقلات شحن مجانية ، والتي ، تحت تأثير قوة المجال الكهربائي ، تبدأ في التحرك وتوليد تيار كهربائي.

في الموصلات المعدنية ، تكون حاملات الشحنة عبارة عن إلكترونات حرة.
مع زيادة درجة الحرارة ، تمنع الحركة الحرارية الفوضوية للذرات الحركة الموجهة للإلكترونات وتزيد مقاومة الموصل.
عند تبريده ودرجة الحرارة تميل إلى الصفر المطلق ، عندما تتوقف الحركة الحرارية ، تميل مقاومة المعدن إلى الصفر.

يوجد التيار الكهربائي في السوائل (الإلكتروليتات) كحركة موجهة للذرات المشحونة (الأيونات) ، والتي تتشكل في عملية التفكك الإلكتروليتي.
تتحرك الأيونات نحو الأقطاب الكهربائية المقابلة لها في الإشارة ويتم تحييدها ، وتستقر عليها. - التحليل الكهربائي.
الأنيونات هي أيونات موجبة. ينتقلون إلى القطب السالب - الكاثود.
الكاتيونات هي أيونات سالبة. ينتقلون إلى القطب الموجب - الأنود.
تحدد قوانين فاراداي للتحليل الكهربائي كتلة المادة المنبعثة على الأقطاب الكهربائية.
عند تسخينها ، تقل مقاومة الإلكتروليت بسبب زيادة عدد الجزيئات المتحللة إلى أيونات.

التيار الكهربائي في الغازات - البلازما. تحمل الشحنة الكهربائية بواسطة الأيونات الموجبة أو السالبة والإلكترونات الحرة التي تتشكل تحت تأثير الإشعاع.

يوجد تيار كهربائي في الفراغ ، مثل تدفق الإلكترونات من القطب السالب إلى القطب الموجب. يتم استخدامه في أجهزة أشعة الكاثود - المصابيح.

التيار الكهربائي في أشباه الموصلات

تحتل أشباه الموصلات موقعًا وسيطًا بين الموصلات والعوازل الكهربائية من حيث مقاومتها.
يمكن اعتبار الاختلاف الكبير بين أشباه الموصلات والمعادن اعتمادًا على مقاومتها لدرجة الحرارة.
مع انخفاض درجة الحرارة ، تقل مقاومة المعادن ، بينما تزداد مقاومة أشباه الموصلات.
نظرًا لأن درجة الحرارة تميل إلى الصفر المطلق ، تميل المعادن إلى أن تصبح موصلات فائقة ، وتميل أشباه الموصلات إلى أن تصبح عوازل.
النقطة هي أن في الصفر المطلقستكون الإلكترونات في أشباه الموصلات مشغولة في تكوين رابطة تساهمية بين ذرات الشبكة البلورية ، ومن الناحية المثالية ، لن تكون هناك إلكترونات حرة.
مع زيادة درجة الحرارة ، يمكن لبعض إلكترونات التكافؤ أن تتلقى طاقة كافية لكسر الروابط التساهمية وستظهر الإلكترونات الحرة في البلورة ، وتتشكل الفراغات عند نقاط الانكسار ، والتي تسمى الثقوب.
يمكن أن يشغل إلكترون التكافؤ من زوج مجاور المكان الشاغر وسوف ينتقل الثقب إلى مكان جديد في البلورة.
عندما يلتقي الإلكترون الحر بفتحة ، تتم استعادة الرابطة الإلكترونية بين ذرات أشباه الموصلات وتحدث العملية العكسية - إعادة التركيب.
يمكن أن تظهر أزواج الثقوب الإلكترونية وتتحد عندما يضيء أحد أشباه الموصلات بسبب طاقة الإشعاع الكهرومغناطيسي.
في حالة عدم وجود مجال كهربائي ، تشارك الإلكترونات والثقوب في حركة حرارية فوضوية.
في المجال الكهربائي ، لا تشارك الإلكترونات الحرة المشكلة فقط في الحركة المنظمة ، بل تشارك أيضًا في الثقوب ، والتي تعتبر جسيمات موجبة الشحنة. تيار أنافي أشباه الموصلات تتكون من جهاز إلكتروني فيوثقب ايبالتيارات.

أشباه الموصلات العناصر الكيميائية، مثل الجرمانيوم ، والسيليكون ، والسيلينيوم ، والتيلوريوم ، والزرنيخ ، وما إلى ذلك أكثر أشباه الموصلات شيوعًا في الطبيعة هو السيليكون.

التعليقات والاقتراحات مقبولة ومرحب بها!

". اليوم أريد أن أتطرق إلى موضوع مثل التيار الكهربائي. ما هذا؟ دعونا نحاول تذكر المناهج الدراسية.

التيار الكهربائي هو الحركة المنظمة للجسيمات المشحونة في الموصل.

إذا كنت تتذكر ، لكي تتحرك الجسيمات المشحونة (ينشأ تيار كهربائي) ، فأنت بحاجة إلى إنشاء مجال كهربائي. لإنشاء مجال كهربائي ، يمكنك إجراء تجارب أولية مثل فرك المقبض البلاستيكي على الصوف ولفترة من الوقت ستجذب الأشياء الخفيفة. تسمى الأجسام القادرة على جذب الأشياء بعد الاحتكاك بالكهرباء. يمكننا القول أن الجسم في هذه الحالة به شحنات كهربائية ، والأجسام نفسها تسمى مشحونة. من المناهج الدراسية ، نعلم أن جميع الأجسام تتكون من جزيئات صغيرة (جزيئات). الجزيء هو جسيم من مادة يمكن فصله عن الجسم وسيكون له جميع الخصائص الكامنة في هذا الجسم. تتكون جزيئات الأجسام المعقدة من مجموعات مختلفة من ذرات الأجسام البسيطة. على سبيل المثال ، يتكون جزيء الماء من جزئين بسيطين: ذرة أكسجين وذرة هيدروجين.

الذرات والنيوترونات والبروتونات والإلكترونات - ما هي؟

وتتكون الذرة بدورها من نواة تدور حولها الإلكترونات. كل إلكترون في ذرة له شحنة كهربائية صغيرة. على سبيل المثال ، تتكون ذرة الهيدروجين من نواة إلكترون تدور حولها. تتكون نواة الذرة ، بدورها ، من البروتونات والنيوترونات. نواة الذرة بدورها لها شحنة كهربائية. تحتوي البروتونات التي تتكون منها النواة على نفس الشحنات الكهربائية والإلكترونات. لكن البروتونات ، على عكس الإلكترونات ، غير نشطة ، لكن كتلتها أكبر بعدة مرات من كتلة الإلكترون. نيوترون الجسيم ، الذي هو جزء من الذرة ، ليس له شحنة كهربائية ، فهو متعادل. الإلكترونات التي تدور حول نواة الذرة والبروتونات التي تشكل النواة هي حاملة لشحنات كهربائية متساوية. بين الإلكترون والبروتون هناك دائمًا قوة جذب متبادل ، وبين الإلكترونات نفسها وبين البروتونات ، قوة التنافر المتبادل. وبسبب هذا ، فإن الإلكترون له شحنة كهربائية سالبة ، والبروتون موجب. من هذا يمكننا أن نستنتج أن هناك نوعين من الكهرباء: الإيجابية والسلبية. يؤدي وجود جسيمات مشحونة بشكل متساوٍ في الذرة إلى حقيقة أنه بين النواة الموجبة الشحنة للذرة والإلكترونات التي تدور حولها ، هناك قوى جذب متبادل تحافظ على الذرة معًا. تختلف الذرات عن بعضها البعض في عدد النيوترونات والبروتونات في النوى ، وهذا هو السبب في أن الشحنة الموجبة لنواة ذرات المواد المختلفة ليست متماثلة. في ذرات المواد المختلفة ، لا يكون عدد الإلكترونات الدوارة هو نفسه ويتم تحديده بواسطة الشحنة الموجبة للنواة. ترتبط ذرات بعض المواد ارتباطًا وثيقًا بالنواة ، بينما في مواد أخرى يمكن أن تكون هذه الرابطة أضعف بكثير. هذا ما يفسر القوة المختلفة للأجسام. الأسلاك الفولاذية أقوى بكثير من الأسلاك النحاسية ، مما يعني أن جزيئات الصلب تنجذب بقوة أكبر لبعضها البعض من جزيئات النحاس. يكون التجاذب بين الجزيئات ملحوظًا بشكل خاص عندما تكون قريبة من بعضها البعض. معظم مثال رئيسيقطرتان من الماء تندمجان في واحدة عند التلامس.

الشحنة الكهربائية

في الذرة من أي مادة ، فإن عدد الإلكترونات التي تدور حول النواة يساوي عدد البروتونات الموجودة في النواة. الشحنة الكهربائية للإلكترون والبروتون متساوية في الحجم ، مما يعني أن الشحنة السالبة للإلكترونات تساوي الشحنة الموجبة للنواة. تتوازن هذه الشحنات مع بعضها البعض ، وتبقى الذرة محايدة. في الذرة ، تشكل الإلكترونات غلافًا إلكترونيًا حول النواة. إن غلاف الإلكترون ونواة الذرة في حركة تذبذبية مستمرة. عندما تتحرك الذرات ، فإنها تتصادم مع بعضها البعض ويخرج منها إلكترون واحد أو أكثر. تتوقف الذرة عن أن تكون محايدة وتصبح موجبة الشحنة. منذ أن أصبحت شحنتها الموجبة أكثر سالبة (اتصال ضعيف بين الإلكترون والنواة - المعدن والفحم). في الأجسام الأخرى (الخشب والزجاج) ، لا يتم كسر الأغطية الإلكترونية. بعد الانفصال عن الذرات ، تتحرك الإلكترونات الحرة بشكل عشوائي ويمكن التقاطها بواسطة ذرات أخرى. عملية الظهور والاختفاء في الجسد مستمرة. مع زيادة درجة الحرارة ، تزداد سرعة حركة الذرات الاهتزازية ، وتصبح الاصطدامات أكثر تواتراً ، وتصبح أقوى ، ويزداد عدد الإلكترونات الحرة. ومع ذلك ، يظل الجسم محايدًا كهربائيًا ، لأن عدد الإلكترونات والبروتونات في الجسم لا يتغير. إذا تمت إزالة كمية معينة من الإلكترونات الحرة من الجسم ، فإن الشحنة الموجبة تصبح أكبر من إجمالي الشحنة. سيكون الجسم موجب الشحنة والعكس صحيح. إذا تم إنشاء نقص في الإلكترونات في الجسم ، فسيتم شحنه بشكل إضافي. إذا كان الفائض سالبًا. وكلما زاد هذا النقص أو الزيادة ، زادت الشحنة الكهربائية. في الحالة الأولى (الجسيمات المشحونة بشكل إيجابي أكثر) ، تسمى الأجسام الموصلات (المعادن ، المحاليل المائية للأملاح والأحماض) ، وفي الحالة الثانية (نقص الإلكترونات ، الجسيمات المشحونة سالبًا) ، العوازل أو العوازل (العنبر ، الكوارتز ، الإيبونيت). من أجل استمرار وجود تيار كهربائي ، من الضروري الحفاظ باستمرار على فرق الجهد في الموصل.

حسنًا ، لقد انتهت دورة الفيزياء الصغيرة. أعتقد أنك ، بمساعدتي ، تذكرت المناهج المدرسية للصف السابع ، وسنقوم بتحليل الاختلاف المحتمل في مقالتي التالية. حتى نلتقي مرة أخرى على صفحات الموقع.

في اجتماع اليوم سنتحدث عن الكهرباء التي اصبحت جزءا لا يتجزأ من الحضارة الحديثة. غزت صناعة الطاقة كل مجال من مجالات حياتنا. ووجود الأجهزة المنزلية التي تستخدم التيار الكهربائي في كل منزل هو أمر طبيعي جدًا وجزء لا يتجزأ من الحياة لدرجة أننا نعتبره أمرًا مفروغًا منه.

لذلك ، يتم تقديم انتباه قرائنا إلى المعلومات الأساسية حول التيار الكهربائي.

ما هو التيار الكهربائي

عن طريق التيار الكهربائي المقصود الحركة الموجهة للجسيمات المشحونة.المواد التي تحتوي على كمية كافية من الشحنات المجانية تسمى الموصلات. ويطلق على مجموع جميع الأجهزة المترابطة عن طريق الأسلاك الدائرة الكهربائية.

في الحياة اليومية نستخدم الكهرباء التي تمر عبر الموصلات المعدنية.حاملات الشحنة الموجودة فيها عبارة عن إلكترونات حرة.

عادة ما يندفعون بشكل عشوائي بين الذرات ، لكن المجال الكهربائي يجبرهم على التحرك في اتجاه معين.

كيف يحدث هذا

يمكن مقارنة تدفق الإلكترونات في الدائرة بتدفق الماء المتساقط منها مستوى عالإلى الأقل. يتم لعب دور المستوى في الدوائر الكهربائية من خلال الإمكانات.

لكي يتدفق التيار في الدائرة ، يجب الحفاظ على فرق جهد ثابت في نهاياته ، أي الجهد االكهربى.

يُشار إليه عادةً بالحرف U ويقاس بالفولت (B).

بسبب الجهد المطبق ، يتم إنشاء مجال كهربائي في الدائرة ، والذي يعطي الإلكترونات حركة موجهة. كلما زاد الجهد ، كلما كان المجال الكهربائي أقوى ، وبالتالي شدة تدفق الإلكترونات المتحركة اتجاهيًا.

سرعة انتشار التيار الكهربائي تساوي السرعة التي يتم بها إنشاء المجال الكهربائي في الدائرة ، أي 300000 كم / ثانية ، لكن سرعة الإلكترونات بالكاد تصل إلى بضعة مم في الثانية.

من المقبول عمومًا أن التيار يتدفق من نقطة ذات إمكانات كبيرة ، أي من (+) إلى نقطة ذات إمكانات أقل ، أي إلى (-). يتم الحفاظ على الجهد في الدائرة بواسطة مصدر حالي ، مثل البطارية. تشير العلامة (+) في نهايتها إلى نقص الإلكترونات ، العلامة (-) فائضها ، لأن الإلكترونات تحمل شحنة سالبة على وجه التحديد. بمجرد إغلاق الدائرة ذات المصدر الحالي ، تندفع الإلكترونات من المكان الذي تتواجد فيه بشكل زائد إلى القطب الموجب للمصدر الحالي. يمر مسارهم عبر الأسلاك والمستهلكين وأدوات القياس وعناصر الدائرة الأخرى.

لاحظ أن اتجاه التيار هو عكس اتجاه الإلكترونات.

تم تحديد اتجاه التيار فقط ، باتفاق العلماء ، قبل تحديد طبيعة التيار في المعادن.

بعض الكميات التي تميز التيار الكهربائي

القوة الحالية.تسمى الشحنة الكهربائية التي تمر عبر المقطع العرضي للموصل في ثانية واحدة بالقوة الحالية. لتعيينه ، يتم استخدام الحرف I ، مقاساً بالأمبير (A).

مقاومة.القيمة التالية التي يجب أن تكون على دراية بها هي المقاومة. ينشأ بسبب تصادم الإلكترونات المتحركة اتجاهيًا مع أيونات الشبكة البلورية. نتيجة لمثل هذه الاصطدامات ، تنقل الإلكترونات جزءًا من طاقتها إلى أيونات. الطاقة الحركية. نتيجة لذلك ، يسخن الموصل وينخفض ​​التيار. يُشار إلى المقاومة بالحرف R ويتم قياسها بالأوم (أوم).

تكون مقاومة الموصل المعدني أكبر ، وكلما زاد طول الموصل وصغر مساحة المقطع العرضي. بنفس طول وقطر السلك ، تكون الموصلات المصنوعة من الفضة والنحاس والذهب والألمنيوم أقل مقاومة. لأسباب واضحة ، يتم استخدام أسلاك الألمنيوم والنحاس في الممارسة.

قوة.عند إجراء حسابات للدوائر الكهربائية ، من الضروري أحيانًا تحديد استهلاك الطاقة (P).

للقيام بذلك ، يجب أن يتضاعف التيار المتدفق عبر الدائرة بالجهد.

وحدة قياس الطاقة هي الواط (W).

التيار المباشر والمتناوب

التيار الناتج عن مجموعة متنوعة من البطاريات والمراكم ثابت. هذا يعني أنه لا يمكن تغيير القوة الحالية في مثل هذه الدائرة إلا من خلال التغيير طرق مختلفةمقاومته واتجاهه لم يتغير.

ولكن تستهلك معظم الأجهزة المنزلية التيار المتردد ،أي التيار الذي يتغير حجمه واتجاهه باستمرار وفقًا لقانون معين.

يتم إنتاجه في محطات توليد الطاقة ثم نقله عبر خطوط نقل الجهد العالي إلى منازلنا وشركاتنا.

في معظم البلدان ، يكون معدل الانعكاس الحالي 50 هرتز ، أي يحدث 50 مرة في الثانية. في هذه الحالة ، في كل مرة تزداد فيها القوة الحالية تدريجيًا ، تصل إلى الحد الأقصى ، ثم تنخفض إلى 0. ثم تتكرر هذه العملية ، ولكن مع الاتجاه المعاكس للتيار.

في الولايات المتحدة ، تعمل جميع الأجهزة عند 60 هرتز. لقد تطور وضع مثير للاهتمام في اليابان. هناك ، يستخدم ثلث البلاد التيار المتردد بتردد 60 هرتز ، والباقي - 50 هرتز.

الحذر - الكهرباء

يمكن أن تحدث الصدمات الكهربائية بسبب استخدام الأجهزة الكهربائية ومن الصواعق بسبب جسم الإنسان موصل جيد للكهرباء.في كثير من الأحيان ، يتم تلقي الإصابات الكهربائية عن طريق الضغط على سلك ممدد على الأرض أو دفع الأسلاك الكهربائية المتدلية بيديك بعيدًا.

يعتبر الجهد الذي يزيد عن 36 فولت خطيرًا على البشر. إذا كان تيار 0.05 أ فقط يمر عبر جسم الإنسان ، يمكن أن يسبب تقلصًا لا إراديًا للعضلات ، والذي لن يسمح للشخص بالانفصال بشكل مستقل عن مصدر الضرر. تيار 0.1 أمبير مميت.

والأخطر من ذلك هو التيار المتردد ، لأنه يحتوي على المزيد تأثير قويللشخص الواحد. يتحول هذا الصديق والمساعد لنا في عدد من الحالات إلى عدو لا يرحم ، مما يتسبب في انتهاك وظيفة التنفس والقلب ، حتى توقفه التام. يترك آثاراً رهيبة على الجسم على شكل حروق شديدة.

كيف تساعد الضحية؟ بادئ ذي بدء ، قم بإيقاف تشغيل مصدر الضرر. ثم اعتني بالإسعافات الأولية.

معرفتنا بالكهرباء تقترب من نهايتها. دعنا فقط نضيف بضع كلمات عن الحياة البحريةحيازة "أسلحة كهربائية". هذه بعض أنواع الأسماك ثعبان البحروالمنحدر. أخطرهم هو ثعبان البحر.

لا تسبح له على مسافة تقل عن 3 أمتار. إن ضربةه ليست قاتلة ، ولكن يمكن أن يفقد وعيه.

إذا كانت هذه الرسالة مفيدة لك ، فسأكون سعيدًا برؤيتك