ما يسمى القوة الحالية؟ تم طرح هذا السؤال أكثر من مرة أو مرتين أثناء المناقشة. قضايا مختلفة. لذلك قررنا التعامل معها بمزيد من التفصيل وسنحاول القيام بذلك قدر الإمكان. بلغة واضحةبدون عدد كبير من الصيغ والمصطلحات غير المفهومة.

إذن ما يسمى التيار الكهربائي؟ هذا تيار موجه من الجسيمات المشحونة. ولكن ما هي هذه الجسيمات ، ولماذا تتحرك فجأة ، وأين؟ هذا ليس واضحا جدا. لذلك دعونا نلقي نظرة على هذه المسألة بمزيد من التفصيل.

• لنبدأ بالسؤال عن الجسيمات المشحونة ، والتي هي في الواقع حاملة للتيار الكهربائي. في مواد مختلفةهم مختلفون. على سبيل المثال ، ما هو التيار الكهربائي في المعادن؟ هذه إلكترونات. في الغازات والإلكترونات والأيونات ؛ في أشباه الموصلات - ثقوب. وفي الإلكتروليتات ، هذه هي الكاتيونات والأنيونات.

• هذه الجسيمات لها شحنة معينة.يمكن أن تكون إيجابية أو سلبية. يتم إعطاء تعريف الشحنة الموجبة والسالبة بشكل مشروط. الجسيمات التي لها نفس الشحنة، يتنافرون ، والأضداد تجتذب بعضهم البعض.

• بناءً على ذلك ، اتضح أن الحركة ستحدث من القطب الموجب إلى السالب. وكلما زاد عدد الجسيمات المشحونة الموجودة على أحد الأقطاب المشحونة ، سينتقل المزيد منها إلى القطب بعلامة مختلفة.
• لكن هذه كلها نظرية عميقة ، لذلك دعونا نأخذ مثالًا ملموسًا.لنفترض أن لدينا منفذًا لا تتصل به أي أجهزة. هل يوجد تيار هناك؟
• للإجابة على هذا السؤال ، نحتاج إلى معرفة الجهد والتيار.لتوضيح الأمر ، دعنا ننظر إلى هذا باستخدام مثال أنبوب به ماء. ببساطة ، الأنبوب هو سلكنا. المقطع العرضي لهذا الأنبوب هو الضغط الشبكة الكهربائية، ومعدل التدفق هو تيارنا الكهربائي.
• نعود إلى منفذنا.إذا رسمنا تشابهًا مع أنبوب ، فإن المنفذ الذي لا يحتوي على أجهزة كهربائية متصلة به يكون أنبوبًا مغلقًا بصمام. أي لا توجد كهرباء.

• لكن هناك توتر هناك.وإذا كان في الأنبوب ، لكي يظهر التدفق ، فمن الضروري فتح الصمام ، ثم من أجل إنشاء تيار كهربائي في الموصل ، من الضروري توصيل الحمل. يمكن القيام بذلك عن طريق توصيل القابس بمأخذ التيار.
• بالطبع ، هذا عرض مبسط للغاية للسؤال ، وسيجد بعض المحترفين خطأ معي ويشيرون إلى عدم الدقة. لكنه يعطي فكرة عما يسمى التيار الكهربائي.

التيار المباشر والمتناوب

السؤال التالي الذي نقترح أن نفهمه هو: ما هو التيار المتردد والتيار المباشر. بعد كل شيء ، كثيرون لا يفهمون هذه المفاهيم بشكل صحيح.

التيار الثابت هو تيار لا يغير حجمه واتجاهه بمرور الوقت. في كثير من الأحيان ، يُشار أيضًا إلى التيار النابض على أنه ثابت ، ولكن دعنا نتحدث عن كل شيء بالترتيب.

• يتميز التيار المباشر بحقيقة أن نفس عدد الشحنات الكهربائية تحل محل بعضها البعض باستمرار في نفس الاتجاه.الاتجاه من قطب إلى آخر.
• اتضح أن الموصل لديه دائمًا شحنة موجبة أو سالبة.ومع مرور الوقت لم يتغير.

ملحوظة! عند تحديد الاتجاه التيار المباشرقد يكون هناك تناقضات. إذا كان التيار يتكون من حركة الجسيمات الموجبة الشحنة ، فإن اتجاهه يتوافق مع حركة الجسيمات. إذا كان التيار يتكون من حركة الجسيمات سالبة الشحنة ، فإن اتجاهه يعتبر معاكسًا لحركة الجسيمات.

• ولكن في ظل مفهوم ما يُشار إليه غالبًا بالتيار المباشر باسم التيار النابض.إنه يختلف عن الثابت فقط من حيث أن قيمته تتغير بمرور الوقت ، لكنه في نفس الوقت لا يغير علامته.
• لنفترض أن لدينا تيار 5A.بالنسبة للتيار المباشر ، لن تتغير هذه القيمة طوال الفترة الزمنية بأكملها. بالنسبة للتيار النابض ، في فترة زمنية واحدة سيكون 5 ، في 4 أخرى ، و 4.5 في الثالثة. لكن في الوقت نفسه ، لا ينخفض ​​بأي حال من الأحوال إلى ما دون الصفر ، ولا يغير علامته.

• هذا التموج الحالي شائع جدًا عند تحويل التيار المتردد إلى تيار مستمر.هذا هو التيار النابض الذي ينتجه العاكس أو جسر الصمام الثنائي في الإلكترونيات.
• تتمثل إحدى المزايا الرئيسية للتيار المباشر في إمكانية تخزينه.يمكنك القيام بذلك بيديك ، باستخدام البطاريات أو المكثفات.

التيار المتناوب

لفهم ماهية التيار المتردد ، نحتاج إلى تخيل شبيه بالجيوب الأنفية. هذا المنحنى المسطح هو أفضل ما يميز التغيير في التيار المباشر ، وهو المعيار.

	مثل موجة جيبية ، يغير التيار المتردد قطبيته بتردد ثابت. في فترة من الزمن يكون موجبًا ، وفي فترة أخرى يكون سالبًا.
	لذلك ، مباشرة في موصل الحركة ، لا توجد ناقلات شحن ، على هذا النحو. لفهم هذا ، تخيل موجة تصطدم بالشاطئ. يتحرك في اتجاه واحد ثم في الاتجاه المعاكس. نتيجة لذلك ، يبدو أن الماء يتحرك ، لكنه يظل في مكانه.
	بناءً على ذلك ، فإن التيار المتردد للغاية عامل مهميصبح معدل تغير القطبية. هذا العامل يسمى التردد. كلما زاد هذا التردد ، كلما تغيرت قطبية التيار المتردد في الثانية. في بلدنا ، يوجد معيار لهذه القيمة - 50 هرتز. أي أن التيار المتردد يغير قيمته من موجب شديد إلى أقصى سالب 50 مرة في الثانية.
	ولكن لا يوجد تيار متردد فقط بتردد 50 هرتز. تعمل العديد من المعدات على تيار متناوب بترددات مختلفة. بعد كل شيء ، عن طريق تغيير تردد التيار المتردد ، يمكنك تغيير سرعة دوران المحركات. يمكنك أيضًا الحصول على معدلات معالجة بيانات أعلى - كما هو الحال في شرائح الكمبيوتر وغير ذلك الكثير.

ملحوظة! يمكنك أن ترى بوضوح ما هو التيار المتردد والمباشر ، باستخدام مثال المصباح الكهربائي العادي. يتضح هذا بشكل خاص في مصابيح الصمام الثنائي منخفضة الجودة ، ولكن إذا نظرت عن كثب ، يمكنك أيضًا رؤيتها على مصباح متوهج عادي. عند العمل على التيار المباشر ، فإنها تحترق بضوء ثابت ، وعندما تعمل على التيار المتردد ، فإنها تومض قليلاً.

ما هي القوة وكثافة التيار؟

حسنًا ، اكتشفنا ما هو التيار المباشر وما هو التيار المتردد. لكن ربما لا يزال لديك الكثير من الأسئلة. سنحاول النظر فيها في هذا القسم من مقالتنا.

من هذا الفيديو يمكنك معرفة المزيد عن ماهية القوة.

• وأول هذه الأسئلة سيكون: ما هو جهد التيار الكهربائي؟ الجهد هو فرق الجهد بين نقطتين.

• السؤال الذي يطرح نفسه على الفور ، ما هي الإمكانات؟ الآن سيجد المحترفون خطأ معي مرة أخرى ، لكن لنضع الأمر على هذا النحو: هذه زيادة في الجسيمات المشحونة. أي أن هناك نقطة واحدة يوجد فيها فائض من الجسيمات المشحونة - وهناك نقطة ثانية حيث تكون هذه الجسيمات المشحونة إما أكثر أو أقل. هذا الاختلاف يسمى الجهد. يقاس بالفولت (V).

• لنأخذ المقبس العادي كمثال. ربما تعلمون جميعًا أن الجهد الكهربائي هو 220 فولت. لدينا سلكان في المقبس ، ويعني الجهد 220 فولت أن إمكانات السلك الواحد أكبر من إمكانات السلك الثاني فقط لهذه 220 فولت.
• نحتاج إلى فهم مفهوم الجهد لفهم ماهية قوة التيار الكهربائي. على الرغم من أنه من وجهة نظر مهنية ، فإن هذا البيان ليس صحيحًا تمامًا. التيار الكهربائي ليس له قوة ، ولكنه مشتق منها.

• لفهم هذه النقطة ، دعنا نعود إلى تشبيه أنابيب المياه. كما تتذكر ، المقطع العرضي لهذا الأنبوب هو الجهد ، ومعدل التدفق في الأنبوب هو التيار. إذن: الطاقة هي كمية الماء التي تتدفق عبر هذا الأنبوب.
• من المنطقي أن نفترض أنه مع المقاطع العرضية المتساوية ، أي الفولتية ، كلما كان التدفق أقوى ، أي التيار الكهربائي ، زاد تدفق المياه للتحرك عبر الأنبوب. وفقًا لذلك ، سيتم نقل المزيد من الطاقة إلى المستهلك.
• ولكن إذا تمكنا ، على غرار الماء ، من نقل كمية محددة بدقة من الماء عبر أنبوب في قسم معين ، نظرًا لأن الماء لا ينضغط ، فكل شيء ليس كذلك مع التيار الكهربائي. من خلال أي موصل ، يمكننا نظريًا نقل أي تيار. ولكن في الممارسة العملية ، موصل صغير في المقطع العرضي كثافة عاليةالتيار سوف يحترق فقط.

• في هذا الصدد ، نحتاج إلى فهم ما هي كثافة التيار. بشكل تقريبي ، هذا هو عدد الإلكترونات التي تتحرك خلال قسم معين من الموصل لكل وحدة زمنية.
• يجب أن يكون هذا الرقم هو الأمثل. بعد كل شيء ، إذا أخذنا موصلًا لمقطع عرضي كبير ، وقمنا بنقل تيار صغير من خلاله ، فإن سعر هذا التركيب الكهربائي سيكون مرتفعًا. في الوقت نفسه ، إذا أخذنا موصلًا لمقطع عرضي صغير ، فنتيجة لكثافة التيار العالية سوف ترتفع درجة حرارتها وتحترق بسرعة.
• في هذا الصدد ، يحتوي PUE على قسم مطابق يسمح لك باختيار الموصلات بناءً على كثافة التيار الاقتصادي.

• لكن بالعودة إلى مفهوم ما هي القوة الحالية؟ كما فهمنا من خلال القياس لدينا ، مع نفس قسم الأنبوب ، تعتمد الطاقة المرسلة فقط على القوة الحالية. ولكن في حالة زيادة المقطع العرضي للأنبوب ، أي زيادة الجهد ، في هذه الحالة ، بنفس قيم سرعة التدفق ، سيتم نقل كميات مختلفة تمامًا من الماء. نفس الشيء صحيح في الكهرباء.

• كلما زاد الجهد ، قل التيار المطلوب لنقل نفس الطاقة. هذا هو السبب في استخدام خطوط الطاقة عالية الجهد لنقل الطاقة العالية لمسافات طويلة.

بعد كل شيء ، فإن الخط الذي يحتوي على مقطع عرضي للسلك يبلغ 120 مم 2 بجهد 330 كيلو فولت قادر على نقل طاقة أكبر عدة مرات مقارنة بخط من نفس المقطع العرضي ، ولكن بجهد 35 كيلو فولت. على الرغم من أن ما يسمى بالقوة الحالية ، إلا أنها ستكون هي نفسها.

طرق نقل التيار الكهربائي

ما هو التيار والجهد الذي توصلنا إليه. حان الوقت لمعرفة كيفية توزيع التيار الكهربائي. سيتيح لك ذلك الشعور بثقة أكبر في التعامل مع الأجهزة الكهربائية في المستقبل.

كما قلنا سابقًا ، يمكن أن يكون التيار متغيرًا وثابتًا. في الصناعة ، وفي مآخذك ، يتم استخدام التيار المتردد. إنه أكثر شيوعًا لأنه من الأسهل توصيل الأسلاك. الحقيقة هي أنه من الصعب والمكلف تغيير جهد التيار المستمر ، ويمكنك تغيير جهد التيار المتردد باستخدام محولات عادية.

ملحوظة! لن يعمل أي محول تيار متردد على التيار المستمر. نظرًا لأن الخصائص التي يستخدمها متأصلة فقط في التيار المتردد.

• لكن هذا لا يعني على الإطلاق أن التيار المباشر لا يستخدم في أي مكان. لديه آخر خاصية مفيدة، وهي ليست متأصلة في المتغير. يمكن تجميعها وتخزينها.
• في هذا الصدد ، يتم استخدام التيار المباشر في جميع الأجهزة الكهربائية المحمولة ، في النقل بالسكك الحديدية، وكذلك في بعض المنشآت الصناعية حيث يكون من الضروري الحفاظ على الأداء حتى بعد الانقطاع الكامل لإمدادات الطاقة.

• طريقة التخزين الأكثر شيوعًا طاقة كهربائية، نكون بطاريات قابلة للشحن. لديهم خاص الخواص الكيميائية، مما يسمح بالتراكم ، ثم إعطاء التيار المباشر إذا لزم الأمر.
• تحتوي كل بطارية على كمية محدودة من الطاقة المخزنة. يطلق عليه سعة البطارية ، ويتم تحديده جزئيًا بواسطة تيار بدء البطارية.
• ما هو تيار البداية للبطارية؟ هذه هي كمية الطاقة التي تستطيع البطارية تقديمها في اللحظة الأولى لتوصيل الحمولة. الحقيقة هي أن البطاريات تختلف في طريقة إطلاقها للطاقة المتراكمة ، وذلك اعتمادًا على الخصائص الفيزيائية والكيميائية.

• يمكن للبعض أن يعطي على الفور والكثير. وبسبب هذا ، يتم تسريحهم بسرعة بالطبع. والثاني يعطي وقتا طويلا ولكن قليلا. بجانب، جانب مهمالبطارية هي القدرة على الحفاظ على الجهد.
• الحقيقة هي أنه ، كما تقول التعليمات ، بالنسبة لبعض البطاريات ، مع عودة السعة ، ينخفض ​​جهدها أيضًا تدريجيًا. والبطاريات الأخرى قادرة على إعطاء السعة الكاملة تقريبًا بنفس الجهد. بناءً على هذه الخصائص الأساسية ، يتم اختيار مرافق التخزين هذه للكهرباء.
• لنقل التيار المباشر ، في جميع الحالات ، يتم استخدام سلكين. هذا سلك موجب وسالب. أحمر و أزرق.

التيار المتناوب

لكن مع التيار المتردد ، كل شيء أكثر تعقيدًا. يمكن أن ينتقل عبر سلك واحد أو اثنين أو ثلاثة أو أربعة أسلاك. لشرح ذلك ، نحتاج إلى التعامل مع السؤال: ما هو التيار ثلاثي الطور؟

• يتم إنشاء التيار المتردد بواسطة مولد. عادة ما يكون لجميعهم تقريبًا هيكل من ثلاث مراحل. هذا يعني أن المولد لديه ثلاثة مخرجات ، وكل من هذه المخرجات ينتج تيارًا كهربائيًا يختلف عن المخرجات السابقة بزاوية 120 درجة.

• لفهم هذا ، دعنا نتذكر الجيب الجيبي ، وهو نموذج لوصف التيار المتردد ، ووفقًا للقوانين التي يتغير بها. لنأخذ ثلاث مراحل - "أ" و "ب" و "ج" ، ونأخذ نقطة معينة في الوقت المناسب. عند هذه النقطة ، تكون الموجة الجيبية "A" عند نقطة الصفر ، والموجة الجيبية للطور "B" في أقصى نقطة موجبة ، والموجة الجيبية للطور "C" عند النقطة السلبية القصوى.
• في كل وحدة زمنية لاحقة ، سيتغير التيار المتردد في هذه المراحل ، ولكن بشكل متزامن. أي بعد فترة زمنية معينة ، في المرحلة "أ" سيكون هناك حد أقصى سلبي. في المرحلة "ب" سيكون هناك صفر ، وفي المرحلة "ج" - حد أقصى إيجابي. وبعد فترة ، سوف يتغيرون مرة أخرى.

• نتيجة لذلك ، اتضح أن كل مرحلة من هذه المراحل لها إمكاناتها الخاصة ، والتي تختلف عن إمكانات المرحلة المجاورة. لذلك يجب أن يكون بينهما شيء لا يوصل الكهرباء.
• هذا الاختلاف في الجهد بين مرحلتين يسمى جهد الخط. بالإضافة إلى ذلك ، لديهم فرق جهد بالنسبة إلى الأرض - يسمى هذا الجهد بالطور.
• وهكذا ، إذا كان جهد الخط بين هذه الأطوار 380 فولت ، فإن جهد الطور هو 220 فولت. يختلف بقيمة 3. هذه القاعدة صالحة دائمًا لأي جهد.

• بناءً على ذلك ، إذا احتجنا إلى جهد 220 فولت ، فيمكننا أخذ سلك طور واحد ، وسلك متصل بشكل صارم بالأرض. ونحصل على شبكة أحادية الطور 220 فولت. إذا كنا بحاجة إلى شبكة 380 فولت ، فيمكننا فقط اتخاذ أي مرحلتين وتوصيل نوع من أجهزة التدفئة كما في الفيديو.

ولكن في معظم الحالات ، يتم استخدام جميع المراحل الثلاث. جميع المستهلكين الأقوياء متصلون بشبكة من ثلاث مراحل.

استنتاج

ما هو تيار الحث ، التيار السعوي ، تيار البدء ، تيار عدم التحميل ، تيارات التسلسل السلبي ، التيارات الضالة وأكثر من ذلك بكثير ، لا يمكننا ببساطة النظر فيه في مقال واحد.

بعد كل شيء ، قضية التيار الكهربائي ضخمة للغاية ، وقد تم إنشاء علم كامل للهندسة الكهربائية للنظر فيها. لكننا نأمل حقًا أن نكون قادرين على شرح الجوانب الرئيسية بلغة يسهل الوصول إليها. هذه المسألة، والآن لن يكون التيار الكهربائي شيئًا فظيعًا وغير مفهوم بالنسبة لك.

بدون كهرباء يستحيل تخيل الحياة الإنسان المعاصر. فولت ، أمبير ، واتس - تسمع هذه الكلمات في محادثة حول الأجهزة التي تعمل بالكهرباء. ولكن ما هو هذا التيار الكهربائي وما هي شروط وجوده؟ سنناقش هذا أكثر من خلال تقديم شرح قصيرللكهربائيين المبتدئين.

تعريف

التيار الكهربائي عبارة عن حركة موجهة لحاملات الشحنة - وهذه صيغة معيارية مأخوذة من كتاب فيزياء. في المقابل ، تسمى جسيمات معينة من المادة حاملات الشحنة. قد يكونوا:

• الإلكترونات هي حاملات شحنة سالبة.
• الأيونات هي ناقلات شحنة موجبة.

ولكن من أين تأتي حاملات الشحن؟ للإجابة على هذا السؤال ، عليك أن تتذكر المعرفة الأساسية حول بنية المادة. كل ما يحيط بنا هو مادة ، إنه يتكون من جزيئات ، أصغر جسيماتها. تتكون الجزيئات من ذرات. تتكون الذرة من نواة تتحرك حولها الإلكترونات في مدارات معينة. تتحرك الجزيئات أيضًا بشكل عشوائي. تعتمد حركة وبنية كل من هذه الجسيمات على المادة نفسها والتأثير عليها. بيئةمثل درجة الحرارة والجهد وما إلى ذلك.

الأيون ذرة تغيرت فيها نسبة الإلكترونات والبروتونات. إذا كانت الذرة محايدة في البداية ، فإن الأيونات بدورها تنقسم إلى:

• الأنيونات هي الأيونات الموجبة للذرة التي فقدت إلكتروناتها.
• الكاتيونات هي ذرة بها إلكترونات "إضافية" متصلة بالذرة.

وحدة التيار هي أمبير ، وفقًا لها يتم حسابها بالصيغة:

حيث U هي الجهد [V] و R هي المقاومة [أوم].

أو يتناسب طرديًا مع مقدار الرسوم المحولة لكل وحدة زمنية:

حيث Q هي الشحنة ، [C] ، t هو الوقت ، [s].

شروط وجود التيار الكهربائي

اكتشفنا ماهية التيار الكهربائي ، لنتحدث الآن عن كيفية ضمان تدفقه. لكي يتدفق التيار الكهربائي ، يجب استيفاء شرطين:

1. وجود ناقلات الشحن المجاني.
2. الحقل الكهربائي.

يعتمد الشرط الأول لوجود وتدفق الكهرباء على المادة التي يتدفق فيها التيار (أو لا يتدفق) ، بالإضافة إلى حالته. الشرط الثاني ممكن أيضًا: لوجود مجال كهربائي ، فإن وجود إمكانات مختلفة ضروري ، حيث يوجد وسط تتدفق فيه حاملات الشحنة.

اعد الاتصال:الجهد الكهرومغناطيسي هو فرق محتمل. ويترتب على ذلك أنه من أجل استيفاء شروط وجود التيار - وجود مجال كهربائي وتيار كهربائي ، فإن الجهد مطلوب. يمكن أن تكون هذه ألواح مكثف مشحون ، خلية كلفانية ، EMF نشأت تحت تأثير حقل مغناطيسي(مولد كهرباء).

اكتشفنا كيف تنشأ ، دعنا نتحدث عن المكان الذي يتم توجيهه فيه. يتحرك التيار ، بشكل أساسي ، في استخدامنا المعتاد ، في الموصلات (الأسلاك الكهربائية في شقة ، المصابيح المتوهجة) أو في أشباه الموصلات (المصابيح ، معالج الهاتف الذكي والإلكترونيات الأخرى) ، وغالبًا ما يكون في الغازات (مصابيح الفلورسنت).

لذلك ، في معظم الحالات ، تكون الإلكترونات ناقلات الشحنة الرئيسية ، فهي تنتقل من سالب (نقطة ذات جهد سلبي) إلى موجب (نقطة ذات جهد إيجابي ، سوف تتعلم المزيد عن هذا أدناه).

لكن هناك حقيقة مثيرة للاهتمام وهي أن اتجاه الحركة الحالية اتخذ على أنه حركة الشحنات الموجبة - من الموجب إلى السالب. على الرغم من أن العكس هو الصحيح. الحقيقة هي أن القرار بشأن اتجاه التيار تم اتخاذه قبل دراسة طبيعته ، وأيضًا قبل تحديده بسبب التدفقات الحالية ووجودها.

التيار الكهربائي في بيئات مختلفة

لقد ذكرنا ذلك بالفعل في بيئات مختلفةيمكن أن يختلف التيار الكهربائي في نوع ناقلات الشحن. يمكن تقسيم الوسائط وفقًا لطبيعة الموصلية (بترتيب تنازلي للموصلية):

1. موصل (معادن).
2. أشباه الموصلات (السيليكون ، الجرمانيوم ، زرنيخيد الغاليوم ، إلخ).
3. عازل (فراغ ، هواء ، ماء مقطر).

في المعادن

تحتوي المعادن على ناقلات شحن مجانية ويشار إليها أحيانًا باسم "الغاز الكهربائي". من أين تأتي شركات الشحن المجانية؟ الحقيقة هي أن المعدن ، مثل أي مادة ، يتكون من ذرات. الذرات تتحرك أو تتأرجح بطريقة ما. وكلما ارتفعت درجة حرارة المعدن ، زادت قوة هذه الحركة. في نفس الوقت الذرات نفسها نظرة عامةالبقاء في أماكنهم ، وتشكيل هيكل المعدن في الواقع.

في قذائف الإلكترون للذرة ، عادة ما توجد عدة إلكترونات لها ارتباط ضعيف بالنواة. تحت تأثير درجات الحرارة تفاعلات كيميائيةوتفاعل الشوائب ، التي توجد على أي حال في المعدن ، يتم فصل الإلكترونات عن ذراتها ، وتتشكل أيونات موجبة الشحنة. تسمى الإلكترونات المنفصلة حرة وتتحرك بشكل عشوائي.

إذا كان هناك مجال كهربائي يعمل عليهم ، على سبيل المثال ، إذا قمت بتوصيل بطارية بقطعة من المعدن ، فسيتم ترتيب الحركة الفوضوية للإلكترونات. ستبدأ الإلكترونات من النقطة التي يتصل بها الجهد السالب (كاثود الخلية الجلفانية ، على سبيل المثال) في التحرك نحو نقطة ذات جهد إيجابي.

في أشباه الموصلات

أشباه الموصلات هي المواد التي حالة طبيعيةلا توجد ناقلات شحن مجانية. هم في ما يسمى بالمنطقة المحرمة. ولكن إذا تم تطبيق قوى خارجية ، مثل المجال الكهربائي والحرارة والإشعاعات المختلفة (الضوء والإشعاع وما إلى ذلك) ، فإنها تتغلب على فجوة النطاق وتنتقل إلى النطاق الحر أو نطاق التوصيل. تنفصل الإلكترونات عن ذراتها وتصبح حرة مكونة أيونات - حاملات شحنة موجبة.

تسمى الحاملات الموجبة في أشباه الموصلات بالثقوب.

إذا قمت ببساطة بنقل الطاقة إلى أشباه الموصلات ، على سبيل المثال ، قم بتسخينها ، فستبدأ حركة فوضوية لحاملات الشحن. لكن اذا نحن نتكلمحول عناصر أشباه الموصلات ، مثل الصمام الثنائي أو الترانزستور ، ثم في الأطراف المقابلة من البلورة (يتم تطبيق طبقة معدنية عليها ويتم لحام الخيوط) ، سيظهر EMF ، لكن هذا ليس موضوع مقال اليوم.

إذا قمت بتطبيق مصدر EMF على أحد أشباه الموصلات ، فستنتقل حاملات الشحنة أيضًا إلى نطاق التوصيل ، وستبدأ حركتهم الموجهة أيضًا - ستذهب الثقوب إلى الجانب مع جهد كهربائي منخفض ، والإلكترونات - إلى الجانب مع a أكبر.

في الفراغ والغاز

الفراغ هو وسيط بغياب كامل (حالة مثالية) للغازات أو كمية صغيرة (في الواقع). نظرًا لعدم وجود مادة في الفراغ ، لا يوجد مصدر لحاملات الشحن. ومع ذلك ، فإن تدفق التيار في الفراغ كان بمثابة بداية للإلكترونيات وعصر كامل العناصر الإلكترونية- مصابيح الفراغ. تم استخدامها في النصف الأول من القرن الماضي ، وفي الخمسينيات من القرن الماضي بدأت تفسح المجال تدريجياً للترانزستورات (اعتمادًا على مجال الإلكترونيات المحدد).

لنفترض أن لدينا وعاءًا تم ضخ كل الغاز منه ، أي إنه فراغ كامل. يتم وضع قطبين كهربائيين في الوعاء ، دعنا نسميهما الأنود والكاثود. إذا قمنا بتوصيل الإمكانات السلبية لمصدر EMF بالكاثود ، والإيجابية بالقطب الموجب ، فلن يحدث شيء ولن يتدفق أي تيار. ولكن إذا بدأنا في تسخين الكاثود ، سيبدأ التيار في التدفق. تسمى هذه العملية بالانبعاث الحراري - انبعاث الإلكترونات من سطح ساخن للإلكترون.

يوضح الشكل عملية تدفق التيار في مصباح فراغ. في الأنابيب المفرغة ، يتم تسخين الكاثود بواسطة خيوط قريبة في الشكل (ح) ، مثل تلك الموجودة في مصباح الإضاءة.

في الوقت نفسه ، إذا قمت بتغيير قطبية العرض - قم بتطبيق ناقص على القطب الموجب ، وقم بتطبيق علامة الجمع على الكاثود - فلن يتدفق التيار. سيثبت هذا أن التيار في الفراغ يتدفق بسبب حركة الإلكترونات من CATHODE إلى ANODE.

يتكون الغاز ، مثل أي مادة ، من جزيئات وذرات ، مما يعني أنه إذا كان الغاز تحت تأثير مجال كهربائي ، فعند قوة معينة (جهد التأين) ، تنفصل الإلكترونات عن الذرة ، ثم كلا الشرطين لتدفق التيار الكهربائي سوف تتحقق - المجال والوسائط الحرة.

كما ذكرنا سابقًا ، تسمى هذه العملية التأين. يمكن أن يحدث ليس فقط من الجهد المطبق ، ولكن أيضًا عند تسخين الغاز والأشعة السينية تحت تأثير الأشعة فوق البنفسجية وأشياء أخرى.

سوف يتدفق التيار عبر الهواء ، حتى لو تم تركيب موقد بين الأقطاب الكهربائية.

يترافق تدفق التيار في الغازات الخاملة مع تلألؤ الغاز ، وتستخدم هذه الظاهرة بنشاط في مصابيح فلورسنت. يسمى تدفق التيار الكهربائي في وسط غازي بتفريغ الغاز.

في سائل

لنفترض أن لدينا وعاء به ماء يوضع فيه قطبان كهربائيان ، يتصل به مصدر طاقة. إذا كان الماء مقطرًا ، أي نقيًا ولا يحتوي على شوائب ، فهو عازل. ولكن إذا أضفنا القليل من الملح أو حمض الكبريتيك أو أي مادة أخرى إلى الماء ، يتشكل إلكتروليت ويبدأ تيار في التدفق خلاله.

المنحل بالكهرباء هو مادة توصل الكهرباء عن طريق التفكك في الأيونات.

إذا قمت بإضافة الماء الزاج الأزرق، ثم تستقر طبقة نحاسية على أحد الأقطاب الكهربائية (الكاثود) - وهذا ما يسمى بالتحليل الكهربائي ، والذي يثبت أن التيار الكهربائي في السائل يتم بسبب حركة الأيونات - حاملات الشحنة الموجبة والسالبة.

التحليل الكهربائي هو عملية فيزيائية وكيميائية تتكون من فصل المكونات التي يتكون منها الإلكتروليت على الأقطاب الكهربائية.

وبالتالي ، يحدث طلاء النحاس والتذهيب والطلاء بمعادن أخرى.

استنتاج

لتلخيص ، لتدفق التيار الكهربائي ، هناك حاجة إلى ناقلات شحن مجانية:

• الإلكترونات في الموصلات (المعادن) والفراغ ؛
• الإلكترونات والثقوب في أشباه الموصلات.
• الأيونات (الأنيونات والكاتيونات) في السوائل والغازات.

من أجل تنظيم حركة هذه الحاملات ، يلزم وجود مجال كهربائي. بكلمات بسيطة- تطبيق الجهد في نهايات الجسم أو تركيب قطبين في بيئة يتوقع أن يتدفق فيها التيار الكهربائي.

وتجدر الإشارة أيضًا إلى أن التيار يؤثر بطريقة معينة على المادة ، وهناك ثلاثة أنواع من التعرض:

• الحرارية.
• المواد الكيميائية؛
• بدني.

مفيد

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 أنا- العددية الكمية المادية، يساوي 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 ريتم 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 هي 1 أوم م. المقاومة النوعية لمادة ما هي قيمة جدولية.

تعتمد مقاومة الموصل أيضًا على درجة حرارته:

أين: ر 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 ريتناسب مع الجهد يوفي نهايات الموصل:

القيمة راتصل 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 رثم المقاومة الكلية رتم 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 رثم المقاومة الكلية رتم 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. رب. 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. رأ. 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 المادية تساوي نسبة الشغل 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 ر- 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 دائرة مقصورة :

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. تعتبر الدوائر القصيرة في شبكات الإضاءة التي تعمل بمحطات فرعية (بآلاف الأمبيرات) خطيرة بشكل خاص. 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 ر، 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 ر. في هذه الحالة ، تكون الطاقة المفيدة أو الطاقة الصادرة في الدائرة الخارجية هي:

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

إذا ، عند الاتصال بنفس المصدر الحالي لمقاومات مختلفة ر 1 و ريتم 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. تتأين جزيئات الغاز أيضًا عندما 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 حل عدد كبير من المشكلات بسرعة ودون إخفاقات في 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.

يستخدم التيار الكهربائي الآن في كل مبنى ، مع العلم الخصائص الحاليةفي الشبكة الكهربائية في المنزل ، يجب أن تتذكر دائمًا أنها مهددة للحياة.

التيار الكهربائي هو تأثير الحركة الموجهة للشحنات الكهربائية (في الغازات - الأيونات والإلكترونات ، في المعادن - الإلكترونات) ، تحت تأثير المجال الكهربائي.

تعادل حركة الشحنات الموجبة على طول المجال حركة الشحنات السالبة ضد الحقل.

عادة ، يتم أخذ اتجاه الشحنة الكهربائية على أنه اتجاه الشحنة الموجبة.

• القوة الحالية
• الجهد االكهربى؛
• القوة الحالية
• المقاومة الحالية.

القوة الحالية.

قوة التيار الكهربائيهي نسبة الشغل المنجز بواسطة التيار إلى الوقت الذي تم خلاله إنجاز هذا العمل.

تتناسب القدرة التي يولدها التيار الكهربائي في جزء من الدائرة بشكل مباشر مع مقدار التيار والجهد في هذا القسم. القوة (electric-three-che-sky and me-ha-no-che-sky) من-me-rya-et-xia بالواط (W).

القوة الحاليةلا يعتمد على وقت المؤيدة للكا نيا للتيار الكهربائي ثلاثي الشد في الدائرة ، ولكن يحدد-de-la-is-sya باعتباره مؤيدًا لـ ve-de -ne الجهد إلى القوة الحالية.

الجهد االكهربى.

الجهد الكهربائيهي قيمة توضح مقدار الشغل الذي قام به المجال الكهربائي عند نقل شحنة من نقطة إلى أخرى. في هذه الحالة ، سيكون الجهد في أجزاء مختلفة من الدائرة مختلفًا.

فمثلا: سيكون الجهد في مقطع السلك الفارغ صغيرًا جدًا ، والجهد في القسم مع أي حمل سيكون أكبر بكثير ، وسيعتمد حجم الجهد على مقدار العمل الذي يقوم به التيار. قياس الجهد بالفولت (1 فولت). لتحديد الجهد ، هناك صيغة: U \ u003d A / q ، أين

• U - الجهد ،
• A هو الشغل الذي يقوم به التيار لتحريك الشحنة q إلى قسم معين من الدائرة.

القوة الحالية.

القوة الحاليةيسمى عدد الجسيمات المشحونة التي تتدفق عبر المقطع العرضي للموصل.

حسب التعريف القوة الحاليةيتناسب طرديا مع الجهد ويتناسب عكسيا مع المقاومة.

قوة التيار الكهربائيتقاس بأداة تسمى مقياس التيار الكهربائي. يتم قياس كمية التيار الكهربائي (كمية الشحنة المنقولة) بالأمبير. لزيادة نطاق التعيينات لوحدة التغيير ، هناك بادئات متعددة مثل ميكرو أمبير (μA) ، ميل - مللي أمبير (مللي أمبير). لا يتم استخدام البادئات الأخرى في الحياة اليومية. على سبيل المثال: يقولون ويكتبون "عشرة آلاف أمبير" ، لكنهم لا يقولون أو يكتبون أبدًا 10 كيلو أمبير. هذه القيم في الحياة اليوميةلا تستخدم. يمكن قول الشيء نفسه عن nanoamps. عادة يقولون ويكتبون 1 × 10-9 أمبير.

المقاومة الحالية.

المقاومة الكهربائيةتسمى كمية فيزيائية تميز خصائص الموصل التي تمنع مرور التيار الكهربائي وتساوي نسبة الجهد في نهايات الموصل إلى قوة التيار المتدفق خلاله.

يتم وصف مقاومة دارات التيار المتناوب والمجالات الكهرومغناطيسية المتناوبة من حيث المقاومة ومقاومة الموجة. المقاومة الحالية(غالبًا ما يُشار إليها بالحرف R أو r) تعتبر مقاومة التيار ، ضمن حدود معينة ، قيمة ثابتةلهذا الموصل. تحت المقاومة الكهربائيةفهم نسبة الجهد في نهايات الموصل إلى قوة التيار المتدفق عبر الموصل.

شروط حدوث التيار الكهربائي في وسط موصل:

1) وجود جزيئات مشحونة مجانًا ؛

2) إذا كان هناك مجال كهربائي (يوجد فرق جهد بين نقطتين للموصل).

أنواع تأثير التيار الكهربائي على مادة موصلة.

1) مادة كيميائية - تغير التركيب الكيميائيالموصلات (تحدث بشكل رئيسي في الإلكتروليتات) ؛

2) حراري - يتم تسخين المادة التي يتدفق من خلالها التيار (هذا التأثير غائب في الموصلات الفائقة) ؛

3) مغناطيسي - ظهور مجال مغناطيسي (يحدث في جميع الموصلات).

الخصائص الرئيسية للتيار.

1. يُشار إلى القوة الحالية بالحرف I - وهي تساوي كمية الكهرباء Q التي تمر عبر الموصل في الوقت t.

أنا = س / ر

يتم تحديد القوة الحالية بواسطة مقياس التيار الكهربائي.

يتم تحديد الجهد بواسطة الفولتميتر.

3. المقاومة R للمادة الموصلة.

المقاومة تعتمد على:

أ) على المقطع العرضي للموصل S ، على طوله l والمواد (المشار إليها المقاومة النوعيةموصل ρ) ؛

R = رر / س

ب) على درجة الحرارة t ° С (أو Т): R = R0 (1 + αt) ،

• حيث R0 هي مقاومة الموصل عند 0 درجة مئوية ،
• α - معامل درجة حرارة المقاومة ؛

ج) للحصول على تأثيرات مختلفة ، يمكن توصيل الموصلات بالتوازي والتسلسل.

جدول الخصائص الحالية.

مُجَمَّع	تسلسلي	موازي
القيمة المحفوظة	أنا 1 \ u003d أنا 2 \ u003d ... \ u003d أنا n أنا \ u003d const	U 1 \ u003d U 2 \ u003d ... U n U \ u003d const
القيمة الإجمالية	الجهد االكهربى e = Ast / q تسمى القيمة المساوية للعمل الذي أنفقته القوى الخارجية لتحريك شحنة موجبة على طول الدائرة بأكملها ، بما في ذلك المصدر الحالي ، إلى الشحنة ، القوة الدافعة الكهربائية للمصدر الحالي (EMF): e = Ast / q يجب معرفة الخصائص الحالية عند إصلاح المعدات الكهربائية.

إذا تم وضع موصل معزول في مجال كهربائي \ (\ overrightarrow (E) \) ، فإن القوة \ (\ overrightarrow (F) = q \ overrightarrow (E) \) ستعمل على الشحنات المجانية \ (q \) في الموصل. ونتيجة لذلك ، موصل ، هناك حركة قصيرة الأجل من الشحنات. ستنتهي هذه العملية عندما يعوض المجال الكهربائي الخاص بالشحنات التي نشأت على سطح الموصل تمامًا عن المجال الخارجي. سيكون المجال الكهروستاتيكي الناتج داخل الموصل صفرًا.

ومع ذلك ، في الموصلات ، في ظل ظروف معينة ، يمكن أن تحدث حركة منظمة مستمرة لحاملات الشحنات الكهربائية الحرة.

تسمى الحركة الموجهة للجسيمات المشحونة بالتيار الكهربائي.

يتم أخذ اتجاه حركة الشحنات الحرة الموجبة على أنه اتجاه التيار الكهربائي. لوجود تيار كهربائي في الموصل ، من الضروري إنشاء مجال كهربائي فيه.

المقياس الكمي للتيار الكهربائي هو القوة الحالية\ (I \) كمية مادية قياسية تساوي نسبة الشحنة \ (\ Delta q \) المنقولة عبر المقطع العرضي للموصل (الشكل 1.8.1) خلال الفترة الزمنية \ (\ Delta t \) ، إلى هذا الفاصل الزمني:

$$ I = \ frac (\ Delta q) (\ Delta t) $$

إذا لم تتغير قوة التيار واتجاهه بمرور الوقت ، فسيتم استدعاء هذا التيار دائم .

في النظام الدولي للوحدات SI ، يقاس التيار بالأمبير (A). يتم ضبط الوحدة الحالية 1 أ بالتفاعل المغناطيسي بين موصلين متوازيين مع التيار.

لا يمكن توليد تيار كهربائي ثابت إلا في دائرة مغلقة ، حيث تنتشر ناقلات الشحن المجاني على طول المسارات المغلقة. يكون المجال الكهربائي عند نقاط مختلفة في مثل هذه الدائرة ثابتًا بمرور الوقت. وبالتالي ، فإن المجال الكهربائي في دائرة التيار المستمر له طابع مجال إلكتروستاتيكي متجمد. ولكن عند تحريك شحنة كهربائية في مجال إلكتروستاتيكي على طول مسار مغلق ، يكون عمل القوى الكهربائية صفرًا. لذلك ، من أجل وجود تيار مباشر ، من الضروري أن يكون لديك جهاز في الدائرة الكهربائية يمكنه إنشاء والحفاظ على اختلافات محتملة في أقسام الدائرة بسبب عمل القوى أصل غير كهرباء. 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. يلعب المصدر الحالي في الدائرة الكهربائية نفس دور المضخة ، وهو أمر ضروري لضخ السائل في الدائرة المغلقة النظام الهيدروليكي. تحت تأثير القوى الخارجية ، تتحرك الشحنات الكهربائية داخل المصدر الحالي ضدقوى المجال الكهروستاتيكي ، والتي بسببها يمكن 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.

تسمى الكمية المادية المساوية لنسبة العمل \ (A_ (st) \) من القوى الخارجية عند تحريك الشحنة \ (q \) من القطب السالب للمصدر الحالي إلى القيمة الموجبة لقيمة هذه الشحنة مصدر القوة الدافعة الكهربائية (EMF):

$$ EMF = \ varepsilon = \ frac (A_ (st)) (q). $$

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

عندما تتحرك شحنة موجبة واحدة على طول دائرة DC مغلقة ، فإن عمل القوى الخارجية يساوي مجموع EMF الذي يعمل في هذه الدائرة ، ويكون عمل المجال الكهروستاتيكي صفرًا.

يمكن تقسيم دائرة التيار المستمر إلى أقسام منفصلة. يتم استدعاء الأقسام التي لا تعمل فيها القوى الخارجية (أي الأقسام التي لا تحتوي على مصادر حالية) متجانس . يتم استدعاء المناطق التي تتضمن المصادر الحالية غير متجانسة .

عندما تتحرك شحنة موجبة للوحدة على طول قسم معين من الدائرة ، تعمل كل من القوى الكهروستاتيكية (كولوم) والقوى الخارجية. عمل القوى الكهروستاتيكية يساوي فرق الجهد \ (\ Delta \ phi_ (12) = \ phi_ (1) - \ phi_ (2) \) بين النقاط الأولية (1) والنهائية (2) للقسم غير المتجانس . عمل القوى الخارجية ، بحكم التعريف ، هو القوة الدافعة الكهربائية \ (\ mathcal (E) \) التي تعمل في هذا القسم. لهذا عمل كاملمساوي ل

$$ U_ (12) = \ phi_ (1) - \ phi_ (2) + \ mathcal (E) $$

القيمة يو 12 يسمى توتر في قسم السلسلة 1-2. في حالة القسم المتجانس ، يكون الجهد مساويًا لفرق الجهد:

$$ U_ (12) = \ phi_ (1) - \ phi_ (2) $$

أثبت الفيزيائي الألماني جي أوم في عام 1826 تجريبيًا أن قوة التيار المتدفق عبر موصل معدني متجانس (أي موصل لا تعمل فيه قوى خارجية) يتناسب مع الجهد \ (U \) عند نهايات الموصل:

$$ I = \ frac (1) (R) U ؛ \: U = IR $$

حيث \ (R \) = const.

القيمة راتصل المقاومة الكهربائية . يسمى الموصل ذو المقاومة الكهربائية المقاوم . تعبر هذه النسبة قانون أوم ل قسم متجانس من السلسلة: التيار في الموصل يتناسب طرديا مع الجهد المطبق ويتناسب عكسيا مع مقاومة الموصل.

في النظام الدولي للوحدات ، وحدة المقاومة الكهربائية للموصلات هي أوم (أوم). تحتوي المقاومة البالغة 1 أوم على جزء من الدائرة يحدث فيه تيار 1 أ بجهد 1 فولت.

يتم استدعاء الموصلات التي تخضع لقانون أوم خطي . الاعتماد الرسومي للقوة الحالية \ (I \) على الجهد \ (U \) (تسمى هذه الرسوم البيانية خصائص فولت أمبير ، VAC المختصر) يمثله خط 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 ذات القوة الكبيرة بدرجة كافية ، لوحظ انحراف عن قانون أوم الخطي ، حيث تزداد المقاومة الكهربائية للموصلات المعدنية مع زيادة درجة الحرارة.

بالنسبة لقسم الدائرة الذي يحتوي على EMF ، يتم كتابة قانون أوم بالشكل التالي:

$$ IR = U_ (12) = \ phi_ (1) - \ phi_ (2) + \ mathcal (E) = \ Delta \ phi_ (12) + \ mathcal (E) $$
$$ \ اللون (أزرق) (I = \ frac (U) (R)) $$

هذه النسبة تسمى قانون أوم المعممأو قانون أوم لقسم سلسلة غير متجانس.

على التين. يُظهر 1.8.2 دائرة DC مغلقة. قسم السلسلة ( قرص مضغوط) متجانسة.

الشكل 1.8.2. دائرة DC

قانون أوم

$$ IR = \ Delta \ phi_ (cd) $$

حبكة ( أب) يحتوي على مصدر حالي مع EMF يساوي \ (\ mathcal (E) \).

وفقًا لقانون أوم لمنطقة غير متجانسة ،

$$ Ir = \ Delta \ phi_ (ab) + \ mathcal (E) $$

بجمع كل من المساواة ، نحصل على:

$$ I (R + r) = \ Delta \ phi_ (cd) + \ Delta \ phi_ (ab) + \ mathcal (E) $$

لكن \ (\ Delta \ phi_ (cd) = \ Delta \ phi_ (ba) = - \ Delta \ phi_ (ab) \).

$$ \ اللون (أزرق) (I = \ frac (\ mathcal (E)) (R + r)) $$

تعبر هذه الصيغة عن قانون أوم لدائرة كاملة : القوة الحالية في دائرة كاملة تساوي القوة الدافعة الكهربائية للمصدر ، مقسومة على مجموع مقاومات الأجزاء المتجانسة وغير المتجانسة من الدائرة (مقاومة المصدر الداخلي).

مقاومة صمنطقة غير متجانسة في الشكل. يمكن رؤية 1.8.2 على أنه المقاومة الداخلية للمصدر الحالي . في هذه الحالة ، المؤامرة ( أب) في التين. 1.8.2 هو القسم الداخلي للمصدر. إذا كانت النقاط أو بقريب من موصل تكون مقاومته صغيرة مقارنة بالمقاومة الداخلية للمصدر (\ (R \ ll r \)) ، ثم ستتدفق الدائرة تيار ماس كهربائى

$$ I_ (kz) = \ frac (\ mathcal (E)) (r) $$

تيار الدائرة القصيرة هو أقصى تيار يمكن الحصول عليه من مصدر معين بقوة دافعة كهربائية \ (\ mathcal (E) \) ومقاومة داخلية \ (r \). 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. تعتبر الدوائر القصيرة في شبكات الإضاءة التي تعمل بمحطات فرعية (بآلاف الأمبيرات) خطيرة بشكل خاص. لتجنب التأثير المدمر لهذه التيارات العالية ، يتم تضمين الصمامات أو قواطع الدائرة الخاصة في الدائرة.

في بعض الحالات ، لمنع قيم خطيرةتيار الدائرة القصيرة ، يتم توصيل بعض المقاومة الخارجية في سلسلة بالمصدر. ثم المقاومة صيساوي مجموع المقاومة الداخلية للمصدر والمقاومة الخارجية ، وفي حالة حدوث ماس كهربائي ، لن تكون القوة الحالية كبيرة بشكل مفرط.

إذا كانت الدائرة الخارجية مفتوحة ، فإن \ (\ Delta \ phi_ (ba) = - \ Delta \ phi_ (ab) = \ mathcal (E) \) ، أي أن فرق الجهد عند أقطاب البطارية المفتوحة يساوي لها EMF.

إذا كانت مقاومة الحمل الخارجي رقيد التشغيل ويتدفق التيار عبر البطارية أنا، يصبح فرق الجهد عند قطبيه يساوي

$$ \ Delta \ phi_ (ba) = \ mathcal (E) - Ir $$

على التين. 1.8.3 هو تمثيل تخطيطي لمصدر تيار مستمر مع EMF يساوي \ (\ mathcal (E) \) والمقاومة الداخلية صفي ثلاثة أوضاع: "الخمول" ، والعمل على الحمل ووضع ماس كهربائى (ماس كهربائى). يشار إلى شدة \ (\ overrightarrow (E) \) للمجال الكهربائي داخل البطارية والقوى المؤثرة على الشحنات الإيجابية: \ (\ overrightarrow (F) _ (e) \) - القوة الكهربائية و \ (\ overrightarrow ( F) _ (st) \) هي قوة خارجية. في وضع الدائرة القصيرة ، يختفي المجال الكهربائي داخل البطارية.

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

الفولتميتر مصممة لقياس فرق الجهد المطبق على محطاتها. يربط موازىقسم من الدائرة التي يتم قياس فرق الجهد عليها. أي فولتميتر لديه بعض المقاومة الداخلية \ (R_ (V) \). 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. للدائرة الموضحة في الشكل. 1.8.4 ، هذا الشرط مكتوب على النحو التالي:

$$ R_ (B) \ gg R_ (1) $$

يعني هذا الشرط أن التيار \ (I_ (V) = \ Delta \ phi_ (cd) / R_ (V) \) المتدفق عبر الفولتميتر أقل بكثير من التيار \ (I = \ Delta \ phi_ (cd) / R_ (1) \) ، والتي تتدفق عبر القسم الذي تم اختباره من الدائرة.

نظرًا لعدم وجود قوى خارجية تعمل داخل الفولتميتر ، فإن فرق الجهد في أطرافه يتطابق ، بحكم التعريف ، مع الجهد. لذلك ، يمكننا القول أن الفولتميتر يقيس الجهد.

مقياس التيار الكهربائي مصممة لقياس التيار في الدائرة. يتم توصيل مقياس التيار الكهربائي على التوالي بقطع الدائرة الكهربائية بحيث يمر التيار المقاس بالكامل خلالها. يحتوي مقياس التيار أيضًا على بعض المقاومة الداخلية \ (R_ (A) \). على عكس الفولتميتر ، يجب أن تكون المقاومة الداخلية لمقياس التيار صغيرة بدرجة كافية مقارنة بالمقاومة الكلية للدائرة بأكملها. للدائرة في الشكل. 1.8.4 يجب أن تفي مقاومة مقياس التيار الكهربائي بالشرط

$$ R_ (A) \ ll (r + R_ (1) + R (2)) $$

بحيث عند تشغيل مقياس التيار الكهربائي ، لا يتغير التيار في الدائرة.

أدوات القياس - الفولتميتر والمقاييس - من نوعين: المؤشر (التناظري) والرقمي. عدادات الكهرباء الرقمية هي أجهزة إلكترونية معقدة. عادةً ما توفر الأدوات الرقمية المزيد دقة عاليةقياسات.