Mit nevezünk áramerősségnek? Ez a kérdés többször is felmerült a beszélgetés során. különféle kérdéseket. Ezért úgy döntöttünk, hogy részletesebben foglalkozunk vele, és igyekszünk minél többet megtenni. közérthető nyelven hatalmas számú képlet és érthetetlen kifejezés nélkül.

Tehát mit nevezünk elektromos áramnak? Ez töltött részecskék irányított árama. De mik ezek a részecskék, miért mozognak hirtelen, és hol? Ez nem egészen világos. Nézzük tehát ezt a kérdést részletesebben.

• Kezdjük a töltött részecskék kérdésével, amelyek valójában elektromos áram hordozói. BAN BEN különböző anyagok különbözőek. Például mi az elektromos áram a fémekben? Ezek elektronok. Gázokban, elektronokban és ionokban; félvezetőkben - lyukak; az elektrolitokban pedig kationok és anionok.

• Ezek a részecskék bizonyos töltéssel rendelkeznek. Lehet pozitív vagy negatív. A pozitív és negatív töltés definíciója feltételesen adott. Részecskék, amelyek ugyanaz a töltés, taszítják egymást, és az ellentétek vonzzák egymást.

• Ez alapján logikusnak tűnik, hogy a mozgás a pozitív pólustól a negatív felé történik. És minél több töltött részecske van egy töltött póluson, annál több kerül belőlük más előjelű pólusra.
• De ez mind mély elmélet, ezért vegyünk egy konkrét példát. Tegyük fel, hogy van egy konnektorunk, amelyhez semmilyen eszköz nincs csatlakoztatva. Van ott áram?
• A kérdés megválaszolásához tudnunk kell, mi a feszültség és az áram. Az érthetőség kedvéért nézzük meg ezt egy vízzel ellátott cső példáján. Egyszerűen fogalmazva, a cső a mi vezetékünk. Ennek a csőnek a keresztmetszete a feszültség elektromos hálózat, és az áramlási sebesség az elektromos áramunk.
• Visszatérünk az üzletünkbe. Ha egy csővel analógiát vonunk le, akkor a hozzá csatlakoztatott elektromos készülékek nélküli kimenet egy szeleppel lezárt cső. Vagyis nincs áram.

• De van ott feszültség.És ha a csőben az áramlás megjelenéséhez ki kell nyitni a szelepet, akkor ahhoz, hogy elektromos áramot hozzon létre a vezetőben, csatlakoztatni kell a terhelést. Ezt úgy teheti meg, hogy bedugja a dugót a konnektorba.
• Természetesen ez a kérdés nagyon leegyszerűsített bemutatása, és néhány szakember hibát talál bennem, és pontatlanságra mutat rá. De képet ad arról, hogy mit nevezünk elektromos áramnak.

Egyenáram és váltakozó áram

A következő kérdés, amelyet javasolunk megérteni: mi a váltóáram és egyenáram. Végül is sokan nem egészen pontosan értik ezeket a fogalmakat.

Az állandó áram olyan áram, amely nem változtatja meg nagyságát és irányát az idő múlásával. A pulzáló áramot gyakran állandónak is nevezik, de beszéljünk mindenről sorban.

• Az egyenáramra jellemző, hogy állandóan ugyanannyi elektromos töltés helyettesíti egymást ugyanabban az irányban. Az irány az egyik pólustól a másikig.
• Kiderül, hogy a vezetőnek mindig van pozitív vagy negatív töltése.És idővel változatlan.

Jegyzet! Az irány meghatározásakor egyenáram következetlenségek lehetnek. Ha az áramot pozitív töltésű részecskék mozgása hozza létre, akkor annak iránya megfelel a részecskék mozgásának. Ha az áramot negatív töltésű részecskék mozgása hozza létre, akkor annak irányát a részecskék mozgásával ellentétesnek tekintjük.

• De az egyenáram fogalma alatt gyakran úgynevezett pulzáló áramnak nevezik. Csak abban különbözik az állandótól, hogy az értéke idővel változik, ugyanakkor előjelét nem változtatja.
• Tegyük fel, hogy 5A áramunk van. Egyenáram esetén ez az érték a teljes időtartam alatt változatlan marad. Pulzáló áram esetén az egyik időtartamban 5, a másikban 4, a harmadikban 4,5 lesz. De ugyanakkor semmi esetre sem csökken nulla alá, és nem változtatja meg az előjelét.

• Ez a hullámos áram nagyon gyakori az AC DC-vé alakításakor. Ezt a pulzáló áramot állítja elő az inverter vagy a diódahíd az elektronikában.
• Az egyenáram egyik fő előnye, hogy tárolható. Ezt megteheti saját kezével, akkumulátorok vagy kondenzátorok használatával.

Váltakozó áram

Ahhoz, hogy megértsük, mi a váltakozó áram, el kell képzelnünk egy szinuszoidot. Ez a lapos görbe az, amely a legjobban jellemzi az egyenáram változását, és ez a szabvány.

	A szinuszos hullámhoz hasonlóan a váltakozó áram is állandó frekvencián változtatja a polaritását. Egyik időszakban pozitív, másik időszakban negatív.
	Ezért közvetlenül a mozgásvezetőben nincsenek töltéshordozók, mint olyanok. Ennek megértéséhez képzeljünk el egy hullámot, amely a parthoz csapódik. Egy irányba mozog, majd az ellenkező irányba. Ennek eredményeként a víz mozogni látszik, de a helyén marad.
	Ez alapján a váltakozó áramnak nagyon fontos tényező polaritásváltozási sebességévé válik. Ezt a tényezőt frekvenciának nevezzük. Minél nagyobb ez a frekvencia, annál gyakrabban változik a váltakozó áram polaritása másodpercenként. Hazánkban erre az értékre van szabvány - ez 50 Hz. Vagyis a váltakozó áram extrém pozitívról extrém negatívra változtatja értékét másodpercenként 50-szer.
	De nem csak 50 Hz frekvenciájú váltakozó áram létezik. Sok berendezés különböző frekvenciájú váltakozó árammal működik. Végül is a váltakozó áram frekvenciájának megváltoztatásával megváltoztathatja a motorok forgási sebességét. Magasabb adatfeldolgozási sebességet is elérhet – mint például a számítógépes chipkészletekben, és még sok más.

Jegyzet! Egy közönséges izzó példáján jól látható, hogy mi a váltakozó és egyenáram. Ez különösen a rossz minőségű diódalámpákon látszik, de ha alaposan megnézzük, egy közönséges izzólámpán is láthatjuk. Egyenárammal üzemelve egyenletes fénnyel égnek, váltóáramú üzem esetén enyhén villognak.

Mi a teljesítmény és az áramsűrűség?

Nos, megtudtuk, mi az egyenáram és mi a váltóáram. De valószínűleg még mindig sok kérdésed van. Cikkünk ebben a részében megpróbáljuk ezeket figyelembe venni.

Ebből a videóból többet megtudhat arról, mi a hatalom.

• És ezek közül az első kérdések a következők: mekkora az elektromos áram feszültsége? A feszültség két pont közötti potenciálkülönbség.

• Rögtön felmerül a kérdés, hogy miben rejlik a lehetőség? Most megint hibát találnak bennem a szakemberek, de fogalmazzunk úgy: ez a töltött részecskék feleslege. Vagyis van egy pont, ahol a töltött részecskék feleslege van – és van egy második pont, ahol ezek a töltött részecskék vagy többé-kevésbé vannak. Ezt a különbséget feszültségnek nevezzük. Voltban (V) mérik.

• Vegyünk példának egy közönséges aljzatot. Valószínűleg mindenki tudja, hogy a feszültsége 220 V. Két vezeték van az aljzatban, és a 220 V-os feszültség azt jelenti, hogy az egyik vezeték potenciálja nagyobb, mint a második vezeték potenciálja, csak ezeknél a 220 V-nál.
• Meg kell értenünk a feszültség fogalmát, hogy megértsük, mi az elektromos áram teljesítménye. Bár szakmai szempontból ez az állítás nem teljesen igaz. Az elektromos áramnak nincs teljesítménye, hanem származéka.

• Ennek megértéséhez térjünk vissza a vízcső-hasonlatunkhoz. Mint emlékszik, ennek a csőnek a keresztmetszete a feszültség, és a cső áramlási sebessége az áram. Tehát: a teljesítmény az a vízmennyiség, amely ezen a csövön keresztül áramlik.
• Logikus azt feltételezni, hogy egyenlő keresztmetszetek, azaz feszültségek esetén minél erősebb az áramlás, vagyis az elektromos áram, annál nagyobb a vízáramlás a csövön keresztül. Ennek megfelelően minél több teljesítmény kerül át a fogyasztóra.
• De ha a vízzel analóg módon szigorúan meghatározott mennyiségű vizet tudunk átvinni egy bizonyos szakaszú csövön keresztül, mivel a víz nem tömörül, akkor az elektromos árammal nem minden. Bármely vezetőn keresztül elméletileg bármilyen áramot továbbíthatunk. De a gyakorlatban egy kis keresztmetszetű vezető nagy sűrűségű az áram csak kiég.

• Ebben a tekintetben meg kell értenünk, mi az áramsűrűség. Nagyjából ez azoknak az elektronoknak a száma, amelyek egységnyi idő alatt áthaladnak a vezető bizonyos szakaszán.
• Ennek a számnak optimálisnak kell lennie. Hiszen ha nagy keresztmetszetű vezetőt veszünk, és kis áramot továbbítunk rajta, akkor egy ilyen villanyszerelés ára magas lesz. Ugyanakkor, ha egy kis keresztmetszetű vezetőt veszünk, akkor a nagy áramsűrűség miatt túlmelegszik és gyorsan kiég.
• Ebben a tekintetben a PUE-nak van egy megfelelő része, amely lehetővé teszi a vezetők kiválasztását a gazdasági áramsűrűség alapján.

• De térjünk vissza a jelenlegi hatalom fogalmához? Amint azt analógiánkkal megértettük, ugyanazon csőszakasz mellett az átvitt teljesítmény csak az áramerősségtől függ. De ha a csövünk keresztmetszete megnő, vagyis a feszültség nő, ebben az esetben az áramlási sebesség azonos értékei mellett teljesen különböző mennyiségű víz kerül továbbításra. Ugyanez igaz az elektromosságra is.

• Minél nagyobb a feszültség, annál kisebb áramra van szükség ugyanazon teljesítmény átviteléhez. Ezért használják a nagyfeszültségű vezetékeket a nagy teljesítmény nagy távolságokra történő átvitelére.

Végül is egy 120 mm 2 vezeték-keresztmetszetű vezeték 330 kV feszültséghez többszörösen nagyobb teljesítményt képes továbbítani, mint egy azonos keresztmetszetű, de 35 kV feszültségű vezeték. Bár amit jelenlegi erősségnek neveznek, azok ugyanazok lesznek.

Az elektromos áram átvitelének módszerei

Megtudtuk, mi az áram és feszültség. Ideje kitalálni, hogyan kell elosztani az elektromos áramot. Ez lehetővé teszi, hogy a jövőben magabiztosabban kezelje az elektromos készülékeket.

Mint már említettük, az áramerősség változó és állandó lehet. Az iparban és az Ön aljzataiban váltakozó áramot használnak. Gyakoribb, mivel könnyebb a huzalozás. Az a tény, hogy az egyenfeszültség megváltoztatása meglehetősen nehéz és költséges, és a váltakozó feszültséget normál transzformátorokkal módosíthatja.

Jegyzet! Egyenáramú váltóáramú transzformátor nem működik. Mivel az általa használt tulajdonságok csak a váltakozó áramban rejlenek.

• De ez egyáltalán nem jelenti azt, hogy sehol nem használnak egyenáramot. Van neki másik hasznos ingatlan, ami nem velejárója a változónak. Felhalmozható és tárolható.
• Ebben a tekintetben minden hordozható elektromos készülékben egyenáramot használnak vasúti szállítás, valamint egyes ipari létesítményekben, ahol az áramellátás teljes leállása után is meg kell tartani a teljesítményt.

• A leggyakoribb tárolási mód elektromos energia, vannak ujratölthető elemek. Különlegesek vannak kémiai tulajdonságok, lehetővé téve a felhalmozódást, majd ha szükséges, adjon egyenáramot.
• Minden akkumulátornak szigorúan korlátozott mennyiségű tárolt energiája van. Ezt az akkumulátor kapacitásának nevezik, és részben az akkumulátor indítóárama határozza meg.
• Mekkora az akkumulátor indítóárama? Ez az az energiamennyiség, amelyet az akkumulátor a terhelés csatlakoztatásának legelső pillanatában képes leadni. A helyzet az, hogy a fizikai és kémiai tulajdonságoktól függően az akkumulátorok különböznek a felhalmozott energia felszabadításában.

• Vannak, akik azonnal és sokat tudnak adni. Emiatt természetesen gyorsan lemerülnek. És a második ad sokáig, de egy kicsit. Kívül, fontos szempont az akkumulátor a feszültség fenntartásának képessége.
• A helyzet az, hogy az utasítások szerint egyes akkumulátorok esetében a kapacitás visszatérésével a feszültségük is fokozatosan csökken. Más akkumulátorok pedig szinte a teljes kapacitást képesek ugyanazzal a feszültséggel adni. Ezen alapvető tulajdonságok alapján választják ki ezeket a tárolóhelyeket a villamos energia számára.
• Az egyenáramú átvitelhez minden esetben két vezetéket használnak. Ez egy pozitív és negatív vezeték. Piros és kék.

Váltakozó áram

De váltakozó árammal minden sokkal bonyolultabb. Egy, két, három vagy négy vezetéken továbbítható. Ennek magyarázatához meg kell foglalkoznunk a kérdéssel: mi az a háromfázisú áram?

• A váltakozó áramot generátor állítja elő. Általában szinte mindegyik háromfázisú szerkezettel rendelkezik. Ez azt jelenti, hogy a generátornak három kimenete van, és ezek mindegyike olyan elektromos áramot állít elő, amely 120°-os szögben különbözik az előzőektől.

• Ennek megértéséhez emlékezzünk a szinuszunkra, amely a váltakozó áram leírásának modellje, és amelynek törvényei szerint változik. Vegyünk három fázist – „A”, „B” és „C”, és vegyünk egy bizonyos időpontot. Ezen a ponton az "A" fázisú szinuszhullám a nulla ponton, a "B" fázisú szinuszhullám a szélsőségesen pozitív ponton, a "C" fázisú szinuszhullám a szélsőségesen negatív ponton van.
• Minden következő időegységben a váltakozó áram ezekben a fázisokban változik, de szinkronban. Vagyis egy bizonyos idő elteltével az "A" fázisban negatív maximum lesz. A "B" fázisban nulla lesz, a "C" fázisban pedig pozitív maximum. És egy idő után újra megváltoznak.

• Ennek eredményeként kiderül, hogy ezen fázisok mindegyikének megvan a maga potenciálja, amely különbözik a szomszédos fázis potenciáljától. Ezért kell lennie közöttük valaminek, ami nem vezet áramot.
• Ezt a két fázis közötti potenciálkülönbséget vonali feszültségnek nevezzük. Ezenkívül potenciálkülönbségük van a földhöz képest - ezt a feszültséget fázisnak nevezik.
• És így, ha a hálózati feszültség ezen fázisok között 380 V, akkor a fázisfeszültség 220 V. √3 értékkel tér el. Ez a szabály mindig minden feszültségre érvényes.

• Ez alapján, ha 220 V-os feszültségre van szükségünk, akkor vehetünk egy fázisvezetéket, és egy vezetéket, amely mereven van a földhöz kötve. És kapunk egy egyfázisú 220 V-os hálózatot. Ha 380V-os hálózatra van szükségünk, akkor csak 2 fázist vehetünk fel és csatlakoztathatunk valamilyen fűtőberendezést, mint a videóban.

De a legtöbb esetben mindhárom fázist használják. Minden nagy teljesítményű fogyasztó háromfázisú hálózathoz csatlakozik.

Következtetés

Mi az indukciós áram, a kapacitív áram, az indítóáram, az üresjárati áram, a negatív sorrendű áramok, a szórt áramok és még sok más, egyszerűen nem tudjuk egy cikkben megvizsgálni.

Végül is az elektromos áram kérdése meglehetősen terjedelmes, és ennek figyelembevételére egy egész elektrotechnikai tudomány jött létre. De nagyon reméljük, hogy a fő szempontokat érthető nyelven tudtuk elmagyarázni. ez a probléma, és most az elektromos áram nem lesz valami szörnyű és érthetetlen az Ön számára.

Elektromos áram nélkül lehetetlen elképzelni az életet modern ember. Volt, Amper, Watt – ezek a szavak hangzanak el az elektromos árammal működő eszközökről szóló beszélgetésekben. De mi ez az elektromos áram, és mik a létezésének feltételei? Ezt tovább fogjuk tárgyalni a biztosítással rövid magyarázat kezdő villanyszerelőknek.

Meghatározás

Az elektromos áram a töltéshordozók irányított mozgása - ez egy szabványos megfogalmazás egy fizika tankönyvből. Az anyag bizonyos részecskéit viszont töltéshordozóknak nevezzük. Ezek lehetnek:

• Az elektronok negatív töltéshordozók.
• Az ionok pozitív töltéshordozók.

De honnan származnak a töltéshordozók? A kérdés megválaszolásához emlékeznie kell az anyag szerkezetére vonatkozó alapvető ismeretekre. Minden, ami körülvesz bennünket, anyag, molekulákból áll, annak legkisebb részecskéiből. A molekulák atomokból állnak. Az atom egy magból áll, amely körül az elektronok adott pályán mozognak. A molekulák is véletlenszerűen mozognak. Ezen részecskék mozgása és szerkezete magától az anyagtól és az arra gyakorolt ​​hatástól függ. környezet például hőmérséklet, feszültség stb.

Az ion olyan atom, amelyben az elektronok és a protonok aránya megváltozott. Ha az atom kezdetben semleges, akkor az ionok a következőkre oszlanak:

• Az anionok az elektronokat vesztett atom pozitív ionjai.
• A kationok olyan atomok, amelyekhez "extra" elektronok kapcsolódnak.

Az áramerősség mértékegysége az Amper, a következő képlettel számítják ki:

ahol U feszültség [V] és R ellenállás [Ohm].

Vagy egyenesen arányos az időegységenként átvitt díj összegével:

ahol Q a töltés, [C], t az idő, [s].

Az elektromos áram létezésének feltételei

Kitaláltuk, mi az elektromos áram, most beszéljünk arról, hogyan biztosítható az áramlás. Az elektromos áram áramlásához két feltételnek kell teljesülnie:

1. A szabad töltéshordozók jelenléte.
2. Elektromos mező.

Az elektromosság létezésének és áramlásának első feltétele attól az anyagtól függ, amelyben az áram folyik (vagy nem folyik), valamint annak állapotától. A második feltétel is megvalósítható: az elektromos tér létezéséhez különböző potenciálok jelenléte szükséges, amelyek között van egy közeg, amelyben töltéshordozók áramlanak majd.

Visszahívás: A feszültség, az EMF potenciálkülönbség. Ebből következik, hogy az áram létezésének feltételeinek teljesítéséhez - elektromos mező és elektromos áram jelenléte - feszültségre van szükség. Ezek lehetnek feltöltött kondenzátor lemezei, galvánelem, EMF, amely a mágneses mező(generátor).

Kitaláltuk, hogyan keletkezik, beszéljünk arról, hogy hová irányítják. Az áram alapvetően a szokásos használatunkban vezetékekben (lakásban elektromos vezetékek, izzók) vagy félvezetőben (LED-ek, okostelefon processzora és egyéb elektronika), ritkábban gázokban (fluoreszkáló lámpák) mozog.

Tehát a legtöbb esetben a fő töltéshordozók az elektronok, ezek mínuszból (negatív potenciállal rendelkező pont) pluszba (pozitív potenciállal rendelkező pont) mozognak, erről az alábbiakban többet megtudhat.

De érdekes tény, hogy az áram mozgásának irányát a pozitív töltések mozgásának tekintették - pluszból mínuszba. Bár valójában az ellenkezője történik. Az a tény, hogy az áram irányára vonatkozó döntést azelőtt hozták meg, hogy megvizsgálták annak természetét, és még azelőtt, hogy meghatározták volna, hogy az áram hogyan folyik és létezik.

Elektromos áram különböző környezetben

Ebben már említettük különféle környezetek Az elektromos áram a töltéshordozók típusától függően eltérő lehet. A közegeket a vezetőképesség jellege szerint (a vezetőképesség csökkenő sorrendjében) oszthatjuk fel:

1. Vezető (fémek).
2. Félvezető (szilícium, germánium, gallium-arzenid stb.).
3. Dielektromos (vákuum, levegő, desztillált víz).

fémekben

A fémek szabad töltéshordozókat tartalmaznak, és néha "elektromos gáznak" nevezik őket. Honnan jönnek az ingyenes töltéshordozók? A tény az, hogy a fém, mint minden anyag, atomokból áll. Az atomok valahogy mozognak vagy oszcillálnak. Minél magasabb a fém hőmérséklete, annál erősebb ez a mozgás. Ugyanakkor maguk az atomok Általános nézet helyükön maradnak, valójában a fém szerkezetét alkotják.

Egy atom elektronhéjában általában több olyan elektron található, amelyeknek meglehetősen gyenge a kötése az atommaggal. A hőmérséklet hatása alatt kémiai reakciók illetve a szennyeződések kölcsönhatása, amelyek mindenképpen a fémben vannak, az elektronok leválanak az atomjairól, pozitív töltésű ionok keletkeznek. A levált elektronokat szabadnak nevezzük, és véletlenszerűen mozognak.

Ha elektromos mező hat rájuk, például ha egy elemet csatlakoztat egy fémdarabhoz, az elektronok kaotikus mozgása rendezettté válik. Az elektronok egy olyan pontból, amelyhez negatív potenciál kapcsolódik (például egy galvánelem katódja), elkezdenek mozogni egy pozitív potenciállal rendelkező pont felé.

félvezetőkben

A félvezetők olyan anyagok, amelyekben normál állapot nincs ingyenes töltéshordozó. Az úgynevezett tiltott zónában vannak. De ha külső erőket alkalmazunk, például elektromos mezőt, hőt, különféle sugárzásokat (fény, sugárzás stb.), akkor ezek legyőzik a sávhézagot és átjutnak a szabad sávba vagy a vezetési sávba. Az elektronok elszakadnak atomjaiktól és szabaddá válnak, ionokat képezve - pozitív töltéshordozókat.

A félvezetőkben lévő pozitív hordozókat lyukaknak nevezzük.

Ha egyszerűen átadja az energiát egy félvezetőnek, például felmelegíti, a töltéshordozók kaotikus mozgása kezdődik meg. De ha beszélgetünk félvezető elemekről, például diódáról vagy tranzisztorról, akkor a kristály ellentétes végein (azokra fémezett réteget visznek fel és a vezetékeket leforrasztják) megjelenik egy EMF, de ez nem a mai cikk témája.

Ha egy félvezetőre EMF-forrást alkalmazunk, akkor a töltéshordozók is beköltöznek a vezetési sávba, és megindul az irányított mozgásuk is - a lyukak kisebb elektromos potenciállal, az elektronok pedig a vezetési sávba kerülnek. nagyobbat.

Vákuumban és gázban

A vákuum olyan közeg, amelyben teljesen (ideális esetben) hiányoznak a gázok, vagy minimálisra (a valóságban) a mennyisége van. Mivel a vákuumban nincs anyag, nincs forrás a töltéshordozókra. Az áram vákuumban való áramlása azonban az elektronika és egy egész korszak kezdetét jelentette elektronikus elemek- vákuumlámpák. A múlt század első felében használták őket, majd az 50-es években fokozatosan átadták a helyét a tranzisztoroknak (az elektronika adott területétől függően).

Tegyük fel, hogy van egy edényünk, amelyből az összes gázt kiszivattyúzták, azaz. ez egy teljes vákuum. Az edényben két elektróda van elhelyezve, nevezzük őket anódnak és katódnak. Ha az EMF-forrás negatív potenciálját a katódra, a pozitívot pedig az anódra kötjük, semmi sem fog történni, és nem fog áramolni. De ha elkezdjük melegíteni a katódot, az áram elkezd folyni. Ezt a folyamatot termionikus emissziónak nevezik - az elektronok emissziója egy elektron fűtött felületéről.

Az ábra az áram áramlásának folyamatát mutatja vákuumlámpában. Vákuumcsövekben a katódot a (H) ábrán látható közeli izzószál melegíti fel, például egy világító lámpában.

Ugyanakkor, ha megváltoztatja a tápellátás polaritását - mínuszt az anódra, és pluszt a katódra - az áram nem fog folyni. Ez bebizonyítja, hogy a vákuumban lévő áram az elektronok KATÓD-HOZ ANÓD felé történő mozgása miatt folyik.

A gáz, mint minden anyag, molekulákból és atomokból áll, ami azt jelenti, hogy ha a gáz elektromos tér hatása alatt áll, akkor egy bizonyos erősségnél (ionizációs feszültségnél) az elektronok elszakadnak az atomtól, akkor mindkét feltétel fennáll. mert az elektromos áram áramlása teljesül - a mező és a szabad közeg.

Mint már említettük, ezt a folyamatot ionizációnak nevezik. Nemcsak az alkalmazott feszültségtől, hanem a gáz felmelegítésétől, röntgensugárzástól, ultraibolya és egyéb dolgok hatása alatt is előfordulhat.

Az áram átfolyik a levegőn, még akkor is, ha az elektródák közé égő van felszerelve.

Az inert gázokban az áram áramlását gázlumineszcencia kíséri, ezt a jelenséget aktívan használják fénycsövek. Az elektromos áram áramlását gáznemű közegben gázkisülésnek nevezzük.

folyadékban

Tegyük fel, hogy van egy vizes edényünk, amelyben két elektróda van elhelyezve, amihez áramforrás van csatlakoztatva. Ha a víz desztillált, azaz tiszta és nem tartalmaz szennyeződéseket, akkor ez dielektrikum. De ha egy kis sót, kénsavat vagy bármilyen más anyagot adunk a vízhez, elektrolit keletkezik, és áram kezd átfolyni rajta.

Az elektrolit olyan anyag, amely ionokká disszociálva vezeti az elektromosságot.

Ha vizet adsz hozzá kék vitriol, akkor az egyik elektródán (katódon) rézréteg ülepedik - ezt elektrolízisnek nevezik, ami azt bizonyítja, hogy a folyadékban az elektromos áram az ionok - pozitív és negatív töltéshordozók - mozgása miatt megy végbe.

Az elektrolízis egy fizikai és kémiai folyamat, amely az elektrolitot alkotó komponensek szétválasztásából áll az elektródákon.

Így előfordul a rézbevonat, aranyozás és más fémekkel való bevonás.

Következtetés

Összefoglalva, az elektromos áram áramlásához szabad töltéshordozókra van szükség:

• elektronok vezetőben (fémekben) és vákuumban;
• elektronok és lyukak a félvezetőkben;
• ionok (anionok és kationok) folyadékokban és gázokban.

Ahhoz, hogy ezeknek a hordozóknak a mozgása rendezett legyen, elektromos térre van szükség. Egyszerű szavakkal- helyezzen feszültséget a test végein, vagy szereljen fel két elektródát olyan környezetben, ahol várhatóan elektromos áram folyik.

Azt is érdemes megjegyezni, hogy az áram bizonyos módon befolyásolja az anyagot, háromféle expozíció létezik:

• termikus;
• kémiai;
• fizikai.

Hasznos

A vezetőkben bizonyos körülmények között szabad elektromos töltéshordozók folyamatos rendezett mozgása léphet fel. Az ilyen mozgást ún Áramütés. A pozitív szabad töltések mozgási irányát az elektromos áram irányának tekintjük, bár a legtöbb esetben az elektronok mozognak - negatív töltésű részecskék.

Az elektromos áram mennyiségi mértéke az áram erőssége én- skalár fizikai mennyiség, egyenlő a töltési aránnyal q, egy ideig a vezető keresztmetszetén át t, ehhez az időintervallumhoz:

Ha az áram nem állandó, akkor a vezetőn áthaladó töltés mennyiségének meghatározásához ki kell számítani az áramerősség időtől való függésének grafikonja alatti szám területét.

Ha az áram erőssége és iránya nem változik az időben, akkor ilyen áramot nevezünk állandó. Az áramerősséget ampermérővel mérjük, amely sorba van kötve az áramkörrel. BAN BEN nemzetközi rendszer Az SI egység áramerősséget amperben mérik [A]. 1 A = 1 C/s.

Ezt a teljes töltés és a teljes idő arányaként találjuk meg (azaz ugyanazon elv szerint, mint az átlagsebesség vagy bármely más fizikai átlagérték):

Ha az áramerősség idővel egyenletesen változik az értéktől én 1 értékhez én 2, akkor az átlagos áram értéke a szélsőértékek számtani átlagaként található:

pillanatnyi sűrűség- a vezeték egységnyi keresztmetszetére eső áramerősséget a következő képlettel kell kiszámítani:

Amikor áram folyik át egy vezetőn, az áram ellenállást tapasztal a vezetőből. Az ellenállás oka a töltések kölcsönhatása a vezető anyagának atomjaival és egymással. Az ellenállás mértékegysége 1 ohm. Vezető ellenállás R képlet határozza meg:

Ahol: l- a vezető hossza, S a keresztmetszete, ρ - a vezető anyagának ellenállása (vigyázzunk, hogy ez utóbbi értéket ne keverjük össze az anyag sűrűségével), amely a vezető anyagának az áram áthaladásának ellenálló képességét jellemzi. Vagyis ez ugyanaz a tulajdonsága egy anyagnak, mint sok másnak: fajlagos hő, sűrűség, olvadáspont stb. Az ellenállás mértékegysége 1 Ohm m. Egy anyag fajlagos ellenállása táblázatos érték.

A vezető ellenállása a hőmérsékletétől is függ:

Ahol: R 0 – vezeték ellenállása 0°С-on, t-ban kifejezett hőmérséklet Celsius fok, α az ellenállás hőmérsékleti együtthatója. Ez megegyezik az ellenállás relatív változásával, amikor a hőmérséklet 1°C-kal emelkedik. Fémeknél mindig nagyobb, mint nulla, elektrolitoknál, éppen ellenkezőleg, mindig kisebb, mint nulla.

Dióda az egyenáramú áramkörben

Dióda- Ez egy nemlineáris áramköri elem, amelynek ellenállása az áram áramlási irányától függ. A dióda jelölése a következő:

A dióda sematikus szimbólumában lévő nyíl mutatja, hogy milyen irányban halad át az áram. Ebben az esetben az ellenállása nulla, és a dióda egyszerűen cserélhető nulla ellenállású vezetőre. Ha az áram az ellenkező irányba folyik át a diódán, akkor a dióda végtelenül nagy ellenállással rendelkezik, vagyis egyáltalán nem engedi át az áramot, és megszakad az áramkörben. Ezután az áramkör diódával ellátott szakasza egyszerűen áthúzható, mivel az áram nem folyik át rajta.

Ohm törvénye. Vezetők soros és párhuzamos csatlakoztatása

G. Ohm német fizikus 1826-ban kísérletileg megállapította, hogy az áramerősség én, amely egy homogén fémvezetőn (vagyis olyan vezetőn, amelyben nem hatnak külső erők) ellenállással átfolyik R, arányos a feszültséggel U a karmester végén:

az érték R hívott elektromos ellenállás. Az elektromos ellenállású vezetőt ún ellenállás. Ez az arány kifejezi Ohm törvénye az áramkör homogén szakaszára: A vezetőben lévő áram erőssége egyenesen arányos a rákapcsolt feszültséggel és fordítottan arányos a vezető ellenállásával.

Az Ohm törvényének engedelmeskedő vezetőket nevezzük lineáris. Az áramerősség grafikus függése én feszültségtől U(az ilyen grafikonokat áram-feszültség karakterisztikának nevezzük, rövidítve VAC) az origón áthaladó egyenes vonallal ábrázoljuk. Meg kell jegyezni, hogy sok olyan anyag és eszköz van, amely nem engedelmeskedik Ohm törvényének, például a félvezető dióda vagy a gázkisülési lámpa. Még a kellően nagy áramerősségű fémvezetők esetében is megfigyelhető az Ohm lineáris törvényétől való eltérés, mivel a fémvezetők elektromos ellenállása a hőmérséklet emelkedésével nő.

Az elektromos áramkörök vezetői kétféleképpen csatlakoztathatók: soros és párhuzamos. Mindegyik módszernek megvannak a maga mintái.

1. Soros csatlakozási minták:

A sorosan kapcsolt ellenállások teljes ellenállásának képlete tetszőleges számú vezetékre érvényes. Ha az áramkör sorba van kötve n ugyanaz az ellenállás R, akkor a teljes ellenállás R A 0 a következő képlettel található:

2. Minták párhuzamos kapcsolat:

A párhuzamosan kapcsolt ellenállások teljes ellenállásának képlete tetszőleges számú vezetékre érvényes. Ha az áramkör párhuzamosan van bekötve n ugyanaz az ellenállás R, akkor a teljes ellenállás R A 0 a következő képlettel található:

Elektromos mérőműszerek

Az egyenáramú elektromos áramkörök feszültségének és áramának mérésére speciális eszközöket használnak - voltmérőkÉs ampermérők.

Voltmérőúgy tervezték, hogy mérje a kapcsaira alkalmazott potenciálkülönbséget. Az áramkör azon szakaszával párhuzamosan csatlakozik, amelyen a potenciálkülönbséget mérik. Minden voltmérőnek van némi belső ellenállása. R b. Annak érdekében, hogy a voltmérő ne vezesse be az áramok észrevehető újraeloszlását, amikor a mért áramkörhöz csatlakozik, belső ellenállásának nagynak kell lennie az áramkör azon szakaszának ellenállásához képest, amelyhez csatlakozik.

Árammérő Az áramkörben lévő áram mérésére tervezték. Az ampermérő sorba van kötve az elektromos áramkör megszakításával, így a teljes mért áram áthalad rajta. Az ampermérőnek van némi belső ellenállása is. R A. A voltmérővel ellentétben az ampermérő belső ellenállásának kellően kicsinek kell lennie a teljes áramkör teljes ellenállásához képest.

EMF. Ohm törvénye a teljes áramkörre

Az egyenáram létéhez elektromos zárt áramkörben olyan eszközre van szükség, amely képes az áramkör szakaszaiban potenciálkülönbségeket létrehozni és fenntartani nem elektrosztatikus eredetű erők hatására. Az ilyen eszközöket ún egyenáramú források. Az áramforrásból származó szabad töltéshordozókra ható, nem elektrosztatikus eredetű erőket nevezzük külső erők.

A külső erők természete eltérő lehet. A galvánelemekben vagy akkumulátorokban elektrokémiai folyamatok eredményeként keletkeznek, az egyenáramú generátorokban a vezetők mágneses térben való mozgása során külső erők keletkeznek. Külső erők hatására az áramforrás belsejében elektromos töltések mozognak az elektrosztatikus tér erőivel szemben, aminek köszönhetően zárt áramkörben állandó elektromos áram tartható fenn.

Amikor az elektromos töltések egy egyenáramú áramkör mentén mozognak, az áramforrások belsejében ható külső erők működnek. Fizikai mennyiség megegyezik a munka arányával A st külső erők a töltés mozgatásakor q az áramforrás negatív pólusától a pozitív felé ennek a töltésnek az értékéig hívjuk forrás elektromotoros erő (EMF):

Így az EMF-et a külső erők által végzett munka határozza meg egyetlen pozitív töltés mozgatásakor. Az elektromotoros erőt, akárcsak a potenciálkülönbséget, voltban (V) mérjük.

Ohm törvénye teljes (zárt) áramkörre: az áramerősség egy zárt áramkörben egyenlő a forrás elektromotoros erejével osztva az áramkör teljes (belső + külső) ellenállásával:

Ellenállás r– az áramforrás belső (belső) ellenállása (attól függ belső szerkezet forrás). Ellenállás R– terhelési ellenállás (külső áramköri ellenállás).

Feszültségesés a külső áramkörben míg egyenlő (úgy is hívják feszültség a forrás kivezetésein):

Fontos megérteni és emlékezni: az EMF és az áramforrás belső ellenállása nem változik különböző terhelések csatlakoztatásakor.

Ha a terhelési ellenállás nulla (a forrás magára zár) vagy sokkal kisebb, mint a forrásellenállás, akkor az áramkör folyni fog jelenlegi rövidzárlat :

Rövidzárlati áram - az a maximális áram, amelyből beszerezhető adott forrás elektromotoros erővel ε és a belső ellenállás r. Alacsony belső ellenállású források esetén a rövidzárlati áram nagyon nagy lehet, és az elektromos áramkör vagy forrás tönkremeneteléhez vezethet. Például az autókban használt ólom-savas akkumulátorok rövidzárlati árama több száz amper is lehet. Különösen veszélyesek a rövidzárlatok az alállomásokról táplált világítási hálózatokban (több ezer amper). Az ilyen nagy áramok pusztító hatásának elkerülése érdekében biztosítékokat vagy speciális megszakítókat kell beépíteni az áramkörbe.

Több EMF-forrás egy áramkörben

Ha az áramkör tartalmaz több sorba kapcsolt emf, Ez:

1. A források helyes (az egyik forrás pozitív pólusa a másik negatív pólusához kapcsolódik) csatlakoztatása esetén az összes forrás teljes EMF-je és belső ellenállása a következő képletekkel meghatározható:

Például a források ilyen összekapcsolása konzolokon történik távirányító, kamerák és egyéb háztartási készülékek, amelyek több elemmel működnek.

2. Ha a források helytelenül vannak csatlakoztatva (a források ugyanazokkal a pólusokkal vannak összekötve), teljes EMF-jük és ellenállásuk a következő képletekkel kerül kiszámításra:

Mindkét esetben nő a források összellenállása.

Nál nél párhuzamos kapcsolat célszerű a forrásokat csak ugyanazzal az EMF-fel csatlakoztatni, különben a források egymásba kerülnek. Így a teljes EMF megegyezik az egyes források EMF-jével, vagyis párhuzamos csatlakozással nem kapunk nagy EMF-es akkumulátort. Ugyanakkor csökken a forrás akkumulátor belső ellenállása, ami lehetővé teszi a beszerzést hatalmas erőáram és teljesítmény az áramkörben:

Ez a források párhuzamos összekapcsolásának jelentése. Mindenesetre a problémák megoldása során először meg kell találnia a teljes EMF-et és a kapott forrás teljes belső ellenállását, majd meg kell írnia Ohm törvényét a teljes áramkörre.

Munka és áramerősség. Joule-Lenz törvény

Munka A elektromos áram én ellenállással fix vezetéken áramlik át R, hővé alakul át K, amely kiemelkedik a karmesteren. Ez a munka kiszámítható az egyik képlet segítségével (figyelembe véve Ohm törvényét, mindegyik következik egymásból):

Az áram munkája hővé alakításának törvényét J. Joule és E. Lenz kísérletileg egymástól függetlenül állapította meg, és az ún. Joule–Lenz törvény. Elektromos áramerősség egyenlő az áram munkájának arányával A a Δ időintervallumhoz t, amelyre ezt a munkát elvégezték, így a következő képletekkel számítható ki:

Az elektromos áram munkája SI-ben, mint általában, joule-ban (J), a teljesítmény - wattban (W) van kifejezve.

Zártkörű energiamérleg

Tekintsünk most egy teljes egyenáramú áramkört, amely egy elektromotoros erővel rendelkező forrásból áll ε és a belső ellenállás rés egy külső homogén terület ellenállással R. Ebben az esetben a hasznos teljesítmény vagy a külső áramkörben felszabaduló teljesítmény:

A forrás lehetséges maximális hasznos teljesítményét akkor érjük el, ha R = rés egyenlő:

Ha ugyanahhoz a különböző ellenállású áramforráshoz csatlakozik R 1 és R 2 egyenlő teljesítményt rendelnek hozzájuk, akkor ennek az áramforrásnak a belső ellenállását a következő képlettel találjuk meg:

Áramveszteség vagy teljesítmény az áramforráson belül:

Az áramforrás által kifejlesztett teljes teljesítmény:

Jelenlegi forrás hatékonysága:

Elektrolízis

elektrolitok Szokásos vezetőképes közeget nevezni, amelyben az elektromos áram áramlását anyagátadás kíséri. Az elektrolitokban a szabad töltések hordozói pozitív és negatív töltésű ionok. Az elektrolitok számos fémvegyületet tartalmaznak olvadt állapotban lévő metalloidokkal, valamint néhány szilárd anyagot. A technológiában széles körben használt elektrolitok fő képviselői azonban a szervetlen savak, sók és bázisok vizes oldatai.

Az elektromos áramnak az elektroliton való áthaladását az elektródákon lévő anyag felszabadulása kíséri. Ezt a jelenséget elnevezték elektrolízis.

Az elektrolitokban lévő elektromos áram mindkét előjelű ionok ellentétes irányú mozgása. A pozitív ionok a negatív elektróda felé mozognak ( katód), negatív ionok - a pozitív elektródához ( anód). Sók, savak és lúgok vizes oldataiban mindkét előjelű ionok megjelennek egyes semleges molekulák felhasadásakor. Ezt a jelenséget az ún elektrolitikus disszociáció.

elektrolízis törvénye M. Faraday angol fizikus hozta létre kísérletileg 1833-ban. Faraday törvénye meghatározza az elektrolízis során az elektródákon felszabaduló primer termékek mennyiségét. Tehát a tömeg m Az elektródán felszabaduló anyag egyenesen arányos a töltéssel Káthaladt az elektroliton:

az érték k hívott elektrokémiai ekvivalens. A képlet segítségével számítható ki:

Ahol: n az anyag vegyértéke, N A az Avogadro állandó, M – moláris tömeg anyagokat e az elemi töltés. Néha a Faraday-konstans következő jelölését is bevezetik:

Elektromos áram gázokban és vákuumban

Elektromos áram a gázokban

BAN BEN normál körülmények között a gázok nem vezetik az elektromosságot. Ennek oka a gázmolekulák elektromos semlegessége, és ennek következtében az elektromos töltéshordozók hiánya. Ahhoz, hogy egy gáz vezetővé váljon, egy vagy több elektront kell leválasztani a molekulákról. Aztán lesznek szabad töltéshordozók - elektronok és pozitív ionok. Ezt a folyamatot ún gázionizáció.

Lehetőség van a gázmolekulák ionizálására külső hatás hatására - ionizáló. Az ionizátorok lehetnek: fénysugár, röntgensugár, elektronáram ill α -részecskék. A gázmolekulák is ionizálódnak, amikor magas hőmérsékletű. Az ionizáció szabad töltéshordozók megjelenéséhez vezet a gázokban - elektronok, pozitív ionok, negatív ionok (egy semleges molekulával kombinált elektron).

Ha az ionizált gáz által elfoglalt térben elektromos mező jön létre, akkor az elektromos töltések hordozói rendezetten mozognak - így keletkezik elektromos áram a gázokban. Ha az ionizátor leáll, akkor a gáz ismét semleges lesz, mivel rekombináció– semleges atomok képződése ionok és elektronok által.

Elektromos áram vákuumban

A vákuum a gáz olyan mértékű ritkítása, amelynél elhanyagolható a molekulái közötti ütközés, és feltételezhető, hogy átlagos hossz szabad út meghaladja annak az edénynek a lineáris méreteit, amelyben a gáz található.

Az elektromos áramot vákuumban az elektródák közötti rés vezetőképességének nevezzük vákuum állapotban. Ebben az esetben olyan kevés a gázmolekula, hogy az ionizációs folyamatok nem képesek olyan mennyiségű elektront és iont biztosítani, amely az ionizációhoz szükséges. Az elektródák közötti rés vezetőképessége vákuumban csak az elektródáknál fellépő emissziós jelenségek miatt keletkezett töltött részecskék segítségével biztosítható.

• Vissza
• Előre

Hogyan lehet sikeresen felkészülni a CT-re fizikából és matematikából?

A fizikai és matematikai CT-re való sikeres felkészüléshez többek között három kritikus feltételnek kell teljesülnie:

1. Tanulmányozza át az összes témát, és töltse ki az ezen az oldalon található tananyagokban található összes tesztet és feladatot. Ehhez semmi sem kell, nevezetesen: minden nap három-négy órát szánni a CT-re való felkészülésre fizikából és matematikából, elméleti tanulmányozásra és problémák megoldására. A tény az, hogy a CT egy olyan vizsga, ahol nem elég csak a fizikát vagy a matematikát ismerni, hanem gyorsan és hibamentesen meg kell tudni oldani számos problémát. különböző témákatés változó bonyolultságú. Ez utóbbit csak több ezer probléma megoldásával lehet megtanulni.
2. Tanuljon meg minden képletet és törvényt a fizikában, valamint képleteket és módszereket a matematikában. Valójában ezt is nagyon egyszerű megtenni, a fizikában csak körülbelül 200 szükséges képlet van, a matematikában pedig még egy kicsit kevesebb. Mindegyik tantárgyban körülbelül egy tucat szabványos problémamegoldási módszer található. alapszint olyan nehézségek, amelyek szintén megtanulhatók, így teljesen automatikusan és nehézségek nélkül megoldhatók megfelelő pillanat a CT nagy része. Ezután már csak a legnehezebb feladatokra kell gondolnia.
3. Vegyen részt a fizika és a matematika próbatételének mindhárom szakaszában. Mindegyik RT kétszer látogatható mindkét lehetőség megoldásához. A CT-n ismét a gyors és hatékony problémamegoldó képesség, a képletek és módszerek ismerete mellett szükséges az idő megfelelő tervezése, az erők elosztása, és ami a legfontosabb a válaszlap helyes kitöltése is. , anélkül, hogy összekeverné sem a válaszok és feladatok számát, sem a saját nevét. Emellett az RT során fontos megszokni a feladatokban a kérdések feltevésének stílusát, ami a DT-n egy felkészületlen ember számára nagyon szokatlannak tűnhet.

Ennek a három pontnak a sikeres, szorgalmas és felelősségteljes megvalósítása lehetővé teszi, hogy a CT-n kiváló eredményt mutasson, a maximumot, amire képes.

Hibát talált?

Ha úgy gondolja, hogy hibát talált képzési anyagok, majd írj, kérlek, erről mailben. Bejelentheti a hibát is közösségi háló(). A levélben tüntesse fel a tantárgyat (fizika vagy matematika), a téma vagy teszt megnevezését vagy számát, a feladat számát, vagy azt a helyet a szövegben (oldal), ahol Ön szerint hiba található. Írja le azt is, hogy mi az állítólagos hiba. Levele nem marad észrevétlen, a hibát vagy kijavítják, vagy elmagyarázzák, miért nem tévedésről van szó.

Tudva, ma már minden épületben elektromos áramot használnak jelenlegi jellemzői az otthoni elektromos hálózatban mindig emlékezni kell arra, hogy életveszélyes.

Az elektromos áram az elektromos töltések (gázokban - ionokban és elektronokban, fémekben - elektronokban) irányított mozgásának hatása elektromos mező hatására.

A pozitív töltések mozgása a mező mentén megegyezik a negatív töltések térrel szembeni mozgásával.

Általában az elektromos töltés irányát tekintjük a pozitív töltés irányának.

• jelenlegi teljesítmény;
• feszültség;
• áramerősség;
• áramellenállás.

Jelenlegi teljesítmény.

Az elektromos áram teljesítménye az áram által végzett munka aránya a munkavégzés időtartamához képest.

Az elektromos áram által az áramkör egy szakaszában kialakuló teljesítmény egyenesen arányos az ebben a szakaszban lévő áram és feszültség nagyságával. Teljesítmény (elektromos-három-che-sky és me-ha-no-che-sky) a-me-rya-et-xia-tól wattban (W).

Jelenlegi teljesítmény nem függ az elektromos-tri-che-edik áram pro-the-ka-niya idejétől az áramkörben, hanem definiálja a-de-la-is-sya-t pro-of-ve-de -ne-ként feszültség az áramerősséghez.

feszültség.

Elektromos feszültség egy olyan érték, amely megmutatja, mennyi munkát végzett egy elektromos mező, amikor egy töltést egyik pontból a másikba mozgat. Ebben az esetben az áramkör különböző részein a feszültség eltérő lesz.

Például: az üres vezeték szakaszán a feszültség nagyon kicsi lesz, és a feszültség a bármely terhelésű szakaszon sokkal nagyobb lesz, és a feszültség nagysága az áram által végzett munka mennyiségétől függ. Mérje meg a feszültséget voltban (1 V). A feszültség meghatározásához van egy képlet: U \u003d A / q, ahol

• U - feszültség,
• A az az áram által végzett munka, amely a q töltést az áramkör egy bizonyos szakaszára mozgatja.

Jelenlegi erősség.

áramerősség a vezető keresztmetszetén átáramló töltött részecskék számát nevezzük.

A-priory áramerősség egyenesen arányos a feszültséggel és fordítottan arányos az ellenállással.

Az elektromos áram erőssége ampermérő nevű műszerrel mérjük. Az elektromos áram mennyiségét (a hordozott töltés mennyiségét) amperben mérik. A változás mértékegységének megjelölési tartományának növelése érdekében vannak olyan többszörös előtagok, mint a mikro-mikroamper (μA), mérföld - milliamper (mA). Más előtagokat nem használnak a mindennapi életben. Például: azt mondják és írják, hogy "tízezer amper", de soha nem mondanak vagy írnak 10 kiloampert. Az ilyen értékeket Mindennapi élet nem használják. Ugyanez mondható el a nanoamperekről is. Általában 1 × 10-9 Ampert mondanak és írnak.

áramellenállás.

elektromos ellenállás fizikai mennyiségnek nevezzük, amely a vezető azon tulajdonságait jellemzi, amelyek megakadályozzák az elektromos áram áthaladását, és megegyezik a vezető végein lévő feszültség és a rajta átfolyó áram erősségének arányával.

A váltakozó áramú áramkörök és a váltakozó elektromágneses terek ellenállását az impedancia és a hullámellenállás jellemzi. áramellenállás(gyakran R vagy r betűvel jelölve) az áram ellenállásának tekintik, bizonyos határokon belül, állandó érték ennek a karmesternek. Alatt elektromos ellenállás megérteni a vezető végein lévő feszültség és a vezetőn átfolyó áram erősségének arányát.

Az elektromos áram vezetőképes közegben történő előfordulásának feltételei:

1) szabad töltésű részecskék jelenléte;

2) ha van elektromos tér (potenciálkülönbség van a vezető két pontja között).

Az elektromos áram vezető anyagra gyakorolt ​​hatásának típusai.

1) kémiai - változás kémiai összetétel vezetők (főleg elektrolitokban fordul elő);

2) termikus - az anyag felmelegszik, amelyen keresztül az áram folyik (ez a hatás hiányzik a szupravezetőkben);

3) mágneses - mágneses mező megjelenése (minden vezetőben előfordul).

Az áram fő jellemzői.

1. Az áramerősséget I betűvel jelöljük - ez egyenlő a vezetőn t idő alatt áthaladó Q elektromosság mennyiségével.

I=Q/t

Az áramerősséget ampermérő határozza meg.

A feszültséget voltmérő határozza meg.

3. A vezető anyag R ellenállása.

Az ellenállás a következőktől függ:

a) az S vezeték keresztmetszetén, l hosszán és anyagán (jelölve ellenállás vezető ρ);

R=pl/S

b) t°С (vagy Т) hőmérsékleten: R = R0 (1 + αt),

• ahol R0 a vezető ellenállása 0°C-on,
• α - hőmérsékleti ellenállási együttható;

c) a különféle hatások elérése érdekében a vezetékek párhuzamosan és sorosan is csatlakoztathatók.

Az áramjellemzők táblázata.

Összetett	Egymás utáni	Párhuzamos
Megőrzött érték	I 1 \u003d I 2 \u003d ... \u003d I n I \u003d const	U 1 \u003d U 2 \u003d ... U n U \u003d const
Összérték	feszültség e=Ast/q Az áramforrás elektromotoros erejének (EMF) nevezzük azt az értéket, amely megegyezik azzal a munkával, amelyet a külső erők arra fordítanak, hogy a pozitív töltést a teljes áramkörben, beleértve az áramforrást is, a töltésig mozgassák: e=Ast/q Az elektromos berendezések javítása során ismerni kell az áram jellemzőit.

Ha egy szigetelt vezetőt elektromos térbe helyezünk \(\overrightarrow(E)\), akkor a \(\overrightarrow(F) = q\overrightarrow(E)\) erő hat a szabad töltésekre \(q\) Ennek eredményeként, karmester, a szabad töltések rövid távú mozgása van. Ez a folyamat akkor ér véget, amikor a vezető felületén keletkezett töltések saját elektromos tere teljesen kompenzálja a külső mezőt. Az így létrejövő elektrosztatikus mező a vezető belsejében nulla lesz.

A vezetőkben azonban bizonyos feltételek mellett a szabad elektromos töltéshordozók folyamatos rendezett mozgása is létrejöhet.

A töltött részecskék irányított mozgását elektromos áramnak nevezzük.

A pozitív szabad töltések mozgási irányát tekintjük az elektromos áram irányának. Ahhoz, hogy egy vezetőben elektromos áram létezzen, elektromos mezőt kell létrehozni benne.

Az elektromos áram mennyiségi mértéke az áramerősség\(I\) egy skaláris fizikai mennyiség, amely egyenlő a vezető keresztmetszetén (1.8.1. ábra) a \(\Delta t\) időintervallumban átvitt töltés \(\Delta q\) arányával. , ehhez az időintervallumhoz:

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

Ha az áram erőssége és iránya nem változik az időben, akkor ilyen áramot nevezünk állandó .

Az SI mértékegységek nemzetközi rendszerében az áramerősséget amperben (A) mérik. Az 1 A áram mértékegységét két párhuzamos vezeték és az áram mágneses kölcsönhatása határozza meg.

Állandó elektromos áram csak bennük állítható elő zárt áramkör , amelyben a szabad töltéshordozók zárt utakon keringenek. Az ilyen áramkör különböző pontjain az elektromos mező időben állandó. Következésképpen az egyenáramú áramkör elektromos mezője fagyott elektrosztatikus tér jellegű. De amikor az elektromos töltést elektrosztatikus térben zárt úton mozgatjuk, az elektromos erők munkája nulla. Ezért az egyenáram létezéséhez olyan eszközre van szükség az elektromos áramkörben, amely az erők működése miatt potenciálkülönbségeket tud létrehozni és fenntartani az áramkör szakaszaiban nem elektrosztatikus eredetű. Az ilyen eszközöket ún egyenáramú források . Az áramforrásból származó szabad töltéshordozókra ható, nem elektrosztatikus eredetű erőket nevezzük külső erők .

A külső erők természete eltérő lehet. A galvánelemekben vagy akkumulátorokban elektrokémiai folyamatok eredményeként keletkeznek, az egyenáramú generátorokban a vezetők mágneses térben való mozgása során külső erők keletkeznek. Az áramforrás az elektromos áramkörben ugyanazt a szerepet játszik, mint a szivattyú, amely a folyadék zárt szivattyúzásához szükséges hidraulikus rendszer. Külső erők hatására elektromos töltések mozognak az áramforrás belsejében ellen elektrosztatikus mező erői, amelyeknek köszönhetően zárt áramkörben állandó elektromos áram tartható fenn.

Amikor az elektromos töltések egy egyenáramú áramkör mentén mozognak, az áramforrások belsejében ható külső erők működnek.

Azt a fizikai mennyiséget, amely megegyezik a külső erők munkájának \ (A_ (st) \) arányával, amikor a töltést \ (q \) mozgatjuk az áramforrás negatív pólusáról a pozitív pólusra, és ennek a töltésnek az értékéhez ún. forrás elektromotoros erő (EMF):

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

Így az EMF-et a külső erők által végzett munka határozza meg egyetlen pozitív töltés mozgatásakor. Az elektromotoros erőt, akárcsak a potenciálkülönbséget, mérjük Volt (V).

Ha egyetlen pozitív töltés egy zárt egyenáramú áramkör mentén mozog, a külső erők munkája megegyezik az ebben az áramkörben ható EMF összegével, és az elektrosztatikus mező munkája nulla.

Az egyenáramú áramkör külön részekre osztható. Azokat a szakaszokat, amelyeken külső erők nem hatnak (azaz azokat a szakaszokat, amelyek nem tartalmaznak áramforrást), az ún. homogén . Az aktuális forrásokat tartalmazó területeket hívjuk heterogén .

Amikor az egységnyi pozitív töltés az áramkör egy bizonyos szakaszán mozog, mind az elektrosztatikus (Coulomb), mind a külső erők működnek. Az elektrosztatikus erők munkája megegyezik az inhomogén szakasz kezdeti (1) és végső (2) pontja közötti \(\Delta \phi_(12) = \phi_(1) - \phi_(2)\) potenciálkülönbséggel . A külső erők munkája értelemszerűen az erre a szakaszra ható \(\mathcal(E)\) elektromotoros erő. Ezért teljes munka egyenlő

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

az érték U 12-t hívják feszültség a láncszakaszon 1-2. Homogén szakasz esetén a feszültség egyenlő a potenciálkülönbséggel:

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

G. Ohm német fizikus 1826-ban kísérletileg megállapította, hogy a homogén fémvezetőn (azaz olyan vezetőn, amelyben nem hat külső erő) átfolyó áram erőssége \ (I \) arányos a \ (U \) feszültséggel a vezető végei:

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

ahol \(R\) = állandó.

az érték R hívott elektromos ellenállás . Az elektromos ellenállású vezetőt ún ellenállás . Ez az arány kifejezi Ohm törvénye a lánc homogén szakasza: A vezetőben lévő áram egyenesen arányos a rákapcsolt feszültséggel és fordítottan arányos a vezető ellenállásával.

SI-ben a vezetők elektromos ellenállásának mértékegysége Ohm (Ohm). Az 1 ohmos ellenállásnak van egy része az áramkörnek, amelyben 1 V feszültség mellett 1 A áram lép fel.

Az Ohm törvényének engedelmeskedő vezetőket nevezzük lineáris . Az áramerősség \ (I \) grafikus függése a \ (U \) feszültségtől (az ilyen grafikonokat ún. volt-amper jellemzők , rövidítve VAC) az origón áthaladó egyenes jelöli. Meg kell jegyezni, hogy sok olyan anyag és eszköz van, amely nem engedelmeskedik Ohm törvényének, például a félvezető dióda vagy a gázkisülési lámpa. Még a kellően nagy erősségű fémvezetők esetében is megfigyelhető az Ohm lineáris törvényétől való eltérés, mivel a fémvezetők elektromos ellenállása a hőmérséklet emelkedésével nő.

Az EMF-et tartalmazó áramköri szakaszra az Ohm-törvény a következő formában van írva:

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

Ezt az arányt ún általánosított Ohm törvénye vagy Ohm törvénye inhomogén láncszakaszra.

ábrán. Az 1.8.2 zárt egyenáramú áramkört mutat be. lánc szakasz ( CD) homogén.

1.8.2. ábra. DC áramkör

Ohm törvénye

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

Cselekmény ( ab) olyan áramforrást tartalmaz, amelynek EMF értéke egyenlő \(\mathcal(E)\).

Az Ohm-törvény szerint egy heterogén területre,

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

Mindkét egyenlőséget összeadva a következőt kapjuk:

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

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

$$\szín(kék)(I=\frac(\mathcal(E))(R + r))$$

Ez a képlet kifejezi Ohm törvénye a teljes áramkörre : az áramerősség egy komplett áramkörben egyenlő a forrás elektromotoros erejével, osztva az áramkör homogén és inhomogén szakaszainak ellenállásainak összegével (belső forrásellenállás).

Ellenállás rábrán látható heterogén terület. 1.8.2-nek tekinthető áramforrás belső ellenállása . Ebben az esetben a cselekmény ( ab) ábrán. Az 1.8.2 a forrás belső része. Ha a pontok aÉs b zárja le olyan vezetővel, amelynek ellenállása kicsi a forrás belső ellenállásához képest (\ (R\ \ll r\)), akkor az áramkör folyni fog rövidzárlati áram

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

A rövidzárlati áram az a maximális áram, amely egy adott forrásból \(\mathcal(E)\) elektromotoros erővel és \(r\) belső ellenállással nyerhető. Alacsony belső ellenállású források esetén a rövidzárlati áram nagyon nagy lehet, és az elektromos áramkör vagy forrás tönkremenetelét okozhatja. Például az autókban használt ólom-savas akkumulátorok rövidzárlati árama több száz amper is lehet. Különösen veszélyesek a rövidzárlatok az alállomásokról táplált világítási hálózatokban (több ezer amper). Az ilyen nagy áramok pusztító hatásának elkerülése érdekében biztosítékokat vagy speciális megszakítókat kell beépíteni az áramkörbe.

Egyes esetekben megelőzésére veszélyes értékek rövidzárlati áram, némi külső ellenállás sorba van kötve a forráshoz. Aztán ellenállás r egyenlő a forrás belső ellenállásának és a külső ellenállásnak az összegével, és rövidzárlat esetén az áramerősség nem lesz túlzottan nagy.

Ha a külső áramkör szakadt, akkor \(\Delta \phi_(ba) = -\Delta \phi_(ab) = \mathcal(E)\, azaz a nyitott akkumulátor pólusainál a potenciálkülönbség egyenlő az EMF.

Ha a külső terhelési ellenállás R be van kapcsolva és áram folyik át az akkumulátoron én, a potenciálkülönbség a pólusainál egyenlővé válik

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

ábrán. Az 1.8.3 egy DC forrás sematikus ábrázolása \(\mathcal(E)\) EMF-vel és belső ellenállással r három üzemmódban: "üresjárat", terhelési és rövidzárlati üzemmód (rövidzárlat). Az akkumulátoron belüli elektromos tér intenzitása \(\overrightarrow(E)\) és a pozitív töltésekre ható erők kijelzése: \(\overrightarrow(F)_(e)\) - elektromos erő és \(\overrightarrow( F)_(st )\) külső erő. Rövidzárlatos üzemmódban az akkumulátor belsejében lévő elektromos mező eltűnik.

Az egyenáramú elektromos áramkörök feszültségének és áramának mérésére speciális eszközöket használnak - voltmérőkÉs ampermérők.

Voltmérő úgy tervezték, hogy mérje a kapcsaira alkalmazott potenciálkülönbséget. Összekapcsol párhuzamos az áramkör azon szakasza, amelyen a potenciálkülönbség mérése történik. Bármely voltmérőnek van némi belső ellenállása \(R_(V)\). Annak érdekében, hogy a voltmérő ne vezesse be az áramok észrevehető újraeloszlását, amikor a mért áramkörhöz csatlakozik, belső ellenállásának nagynak kell lennie az áramkör azon szakaszának ellenállásához képest, amelyhez csatlakozik. ábrán látható áramkörhöz. 1.8.4, ez a feltétel a következőképpen van írva:

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

Ez a feltétel azt jelenti, hogy a voltmérőn átfolyó \(I_(V) = \Delta \phi_(cd) / R_(V)\) áram sokkal kisebb, mint az \(I = \Delta \phi_(cd) / R_ (1 )\), amely átfolyik az áramkör vizsgált szakaszán.

Mivel a voltmérő belsejében nincsenek külső erők, a potenciálkülönbség a kapcsainál értelemszerűen egybeesik a feszültséggel. Ezért azt mondhatjuk, hogy a voltmérő feszültséget mér.

Árammérő Az áramkörben lévő áram mérésére tervezték. Az ampermérő sorba van kötve az elektromos áramkör megszakításával, így a teljes mért áram áthalad rajta. Az ampermérőnek van némi belső ellenállása is \(R_(A)\). A voltmérővel ellentétben az ampermérő belső ellenállásának kellően kicsinek kell lennie a teljes áramkör teljes ellenállásához képest. ábra szerinti áramkörhöz. 1.8.4 az ampermérő ellenállásának meg kell felelnie a feltételnek

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

hogy az ampermérő bekapcsolásakor az áramkörben lévő áram ne változzon.

A mérőműszerek - voltmérők és ampermérők - kétféleek: mutató (analóg) és digitális. A digitális elektromos mérőórák összetett elektronikus eszközök. A digitális műszerek általában többet nyújtanak nagy pontosságú mérések.