Kas vadinama srovės stiprumu? Šis klausimas diskusijos metu iškilo ne kartą ir ne du. įvairių klausimų. Todėl nusprendėme su tuo susitvarkyti plačiau, ir stengsimės tai padaryti kuo daugiau. paprasta kalba be daugybės formulių ir nesuprantamų terminų.

Taigi, kas vadinama elektros srove? Tai yra nukreiptas įkrautų dalelių srautas. Bet kas yra šios dalelės, kodėl jos staiga juda ir kur? Tai nėra labai aišku. Taigi pažvelkime į šią problemą išsamiau.

• Pradėkime nuo klausimo apie įkrautas daleles, kurios iš tikrųjų yra elektros srovės nešėjai. AT skirtingos medžiagos jie skirtingi. Pavyzdžiui, kas yra metalų elektros srovė? Tai yra elektronai. Dujose, elektronuose ir joniuose; puslaidininkiuose - skylės; o elektrolituose tai katijonai ir anijonai.

• Šios dalelės turi tam tikrą krūvį. Tai gali būti teigiama arba neigiama. Teigiamo ir neigiamo krūvio apibrėžimas pateikiamas sąlygiškai. Dalelės, turinčios tas pats mokestis, atstumia vienas kitą, o priešingybės traukia viena kitą.

• Remiantis tuo, logiška, kad judėjimas įvyks iš teigiamo poliaus į neigiamą. Ir kuo daugiau įkrautų dalelių bus viename įkrautame poliuje, tuo daugiau jų persikels į ašigalį su kitu ženklu.
• Bet visa tai yra gili teorija, todėl paimkime konkretų pavyzdį. Tarkime, kad turime lizdą, prie kurio neprijungiami jokie įrenginiai. Ar ten yra srovė?
• Norėdami atsakyti į šį klausimą, turime žinoti, kas yra įtampa ir srovė. Kad būtų aiškiau, pažvelkime į tai naudodami vamzdžio su vandeniu pavyzdį. Paprasčiau tariant, vamzdis yra mūsų viela. Šio vamzdžio skerspjūvis yra įtempis elektros tinklas, o srautas yra mūsų elektros srovė.
• Grįžtame į savo išparduotuvę. Jei pateiksime analogiją su vamzdžiu, tada išėjimas be elektros prietaisų, prijungtų prie jo, yra vamzdis, uždarytas vožtuvu. Tai yra, nėra elektros.

• Bet ten yra įtampa. Ir jei vamzdyje, kad atsirastų srautas, reikia atidaryti vožtuvą, tai norint sukurti elektros srovę laidininke, reikia prijungti apkrovą. Tai galima padaryti įkišus kištuką į lizdą.
• Žinoma, tai labai supaprastintas klausimo pateikimas, o kai kurie specialistai suras man priekaištų ir nurodys netikslumus. Bet tai suteikia supratimą apie tai, kas vadinama elektros srove.

Nuolatinė ir kintamoji srovė

Kitas klausimas, kurį siūlome suprasti: kas yra kintamoji ir nuolatinė srovė. Juk daugelis ne visai teisingai supranta šias sąvokas.

Nuolatinė srovė yra srovė, kuri laikui bėgant nekeičia savo dydžio ir krypties. Gana dažnai pulsuojanti srovė dar vadinama konstanta, bet pakalbėkime apie viską iš eilės.

• Nuolatinei srovei būdinga tai, kad tas pats skaičius elektros krūvių nuolat keičia vienas kitą ta pačia kryptimi. Kryptis yra nuo vieno poliaus iki kito.
• Pasirodo, laidininkas visada turi arba teigiamą, arba neigiamą krūvį. Ir laikui bėgant jis nesikeičia.

Pastaba! Nustatant kryptį nuolatinė srovė gali būti neatitikimų. Jei srovė susidaro judant teigiamai įkrautoms dalelėms, tai jos kryptis atitinka dalelių judėjimą. Jeigu srovė susidaro judant neigiamo krūvio dalelėms, tai jos kryptis laikoma priešinga dalelių judėjimui.

• Tačiau pagal sąvoką, kokia nuolatinė srovė, dažnai vadinama vadinamąja pulsuojančia srove. Nuo konstantos ji skiriasi tik tuo, kad laikui bėgant kinta jos vertė, bet tuo pačiu nekeičia ženklo.
• Tarkime, kad mūsų srovė yra 5 A. Nuolatinei srovei ši vertė nesikeis per visą laikotarpį. Pulsuojančiai srovei vienu laikotarpiu ji bus 5, kitu 4, o trečiu 4,5. Tačiau tuo pačiu metu jis jokiu būdu nesumažėja žemiau nulio ir nekeičia savo ženklo.

• Ši srovė yra labai dažna konvertuojant kintamąją srovę į nuolatinę srovę. Būtent šią pulsuojančią srovę gamina jūsų inverteris arba diodinis tiltas elektronikoje.
• Vienas iš pagrindinių nuolatinės srovės privalumų yra tai, kad ją galima laikyti. Tai galite padaryti savo rankomis, naudodami baterijas ar kondensatorius.

Kintamoji srovė

Norėdami suprasti, kas yra kintamoji srovė, turime įsivaizduoti sinusoidę. Būtent ši plokščia kreivė geriausiai apibūdina nuolatinės srovės pokytį ir yra standartinė.

	Kaip ir sinusinė banga, kintamoji srovė keičia savo poliškumą pastoviu dažniu. Vienu laikotarpiu jis yra teigiamas, o kitu – neigiamas.
	Todėl tiesiogiai judėjimo laidininke nėra krūvininkų, kaip tokių. Norėdami tai suprasti, įsivaizduokite bangą, besidaužančią į krantą. Jis juda viena kryptimi, o paskui priešinga kryptimi. Dėl to vanduo tarsi juda, bet lieka vietoje.
	Remiantis tuo, kintamoji srovė yra labai svarbus veiksnys tampa jo poliškumo kitimo greičiu. Šis veiksnys vadinamas dažniu. Kuo didesnis šis dažnis, tuo dažniau kintamosios srovės poliškumas keičiasi per sekundę. Mūsų šalyje yra šios vertės standartas – tai 50Hz. Tai reiškia, kad kintamoji srovė keičia savo vertę nuo itin teigiamos iki itin neigiamos 50 kartų per sekundę.
	Tačiau yra ne tik kintamoji srovė, kurios dažnis yra 50 Hz. Daugelis įrenginių veikia skirtingų dažnių kintamąja srove. Galų gale, pakeisdami kintamosios srovės dažnį, galite pakeisti variklių sukimosi greitį. Taip pat galite gauti didesnį duomenų apdorojimo greitį – kaip jūsų kompiuterio mikroschemų rinkiniuose ir daug daugiau.

Pastaba! Galite aiškiai pamatyti, kas yra kintamoji ir nuolatinė srovė, naudodami įprastos lemputės pavyzdį. Tai ypač akivaizdu ant žemos kokybės diodinių lempų, tačiau gerai įsižiūrėjus galima pamatyti ir ant paprastos kaitrinės lempos. Veikiant nuolatine srove jie dega nuolatine šviesa, o veikiant kintamąja srove šiek tiek mirga.

Kas yra galia ir srovės tankis?

Na, mes išsiaiškinome, kas yra nuolatinė srovė, o kas yra kintamoji. Bet tikriausiai vis dar turite daug klausimų. Mes stengsimės juos apsvarstyti šiame mūsų straipsnio skyriuje.

Iš šio vaizdo įrašo galite sužinoti daugiau apie galią.

• Ir pirmasis iš šių klausimų bus: kokia yra elektros srovės įtampa? Įtampa yra potencialų skirtumas tarp dviejų taškų.

• Iš karto kyla klausimas, koks yra potencialas? Dabar profesionalai vėl suras man priekaištų, bet sakykime taip: tai yra įkrautų dalelių perteklius. Tai yra, yra vienas taškas, kuriame yra įkrautų dalelių perteklius – ir yra antras taškas, kuriame šių įkrautų dalelių yra arba daugiau, arba mažiau. Šis skirtumas vadinamas įtampa. Jis matuojamas voltais (V).

• Paimkime įprastą lizdą kaip pavyzdį. Tikriausiai visi žinote, kad jo įtampa yra 220 V. Mes turime du laidus lizde, o 220 V įtampa reiškia, kad vieno laido potencialas yra didesnis nei antrojo laido potencialas tik šiems 220 V.
• Mums reikia suprasti įtampos sąvoką, kad suprastume, kokia yra elektros srovės galia. Nors žvelgiant iš profesinės pusės, šis teiginys nėra visiškai teisingas. Elektros srovė neturi galios, bet yra jos darinys.

• Norėdami suprasti šį klausimą, grįžkime prie vandens vamzdžio analogijos. Kaip prisimenate, šio vamzdžio skerspjūvis yra įtampa, o srautas vamzdyje yra srovė. Taigi: galia yra vandens kiekis, tekantis šiuo vamzdžiu.
• Logiška manyti, kad esant vienodam skerspjūviui, ty įtampai, kuo stipresnis srautas, tai yra, elektros srovė, tuo didesnis vandens srautas, judantis per vamzdį. Atitinkamai, tuo daugiau energijos bus perduota vartotojui.
• Bet jei, analogiškai vandeniui, per tam tikros sekcijos vamzdį galime perduoti griežtai apibrėžtą vandens kiekį, nes vanduo nesusispaudžia, tai su elektros srove viskas ne taip. Per bet kurį laidininką teoriškai galime perduoti bet kokią srovę. Tačiau praktiškai mažo skerspjūvio laidininkas didelio tankio srovė tiesiog išdegs.

• Šiuo atžvilgiu turime suprasti, koks yra srovės tankis. Grubiai tariant, tai yra elektronų, judančių per tam tikrą laidininko dalį per laiko vienetą, skaičius.
• Šis skaičius turėtų būti optimalus. Juk jei imsime didelio skerspjūvio laidininką, o juo perduosime nedidelę srovę, tai tokios elektros instaliacijos kaina bus didelė. Tuo pačiu metu, jei imsime mažo skerspjūvio laidininką, dėl didelio srovės tankio jis perkais ir greitai sudegs.
• Šiuo atžvilgiu PUE turi atitinkamą skyrių, leidžiantį pasirinkti laidininkus pagal ekonominį srovės tankį.

• Bet grįžkime prie sampratos, kas yra dabartinė galia? Kaip supratome pagal savo analogiją, su ta pačia vamzdžio sekcija perduodama galia priklauso tik nuo srovės stiprumo. Bet jei padidėja mūsų vamzdžio skerspjūvis, tai yra, padidėja įtampa, tokiu atveju, esant toms pačioms srauto greičio vertėms, bus perduodami visiškai skirtingi vandens kiekiai. Tas pats pasakytina ir apie elektrą.

• Kuo didesnė įtampa, tuo mažesnė srovė reikalinga tokiai pačiai galiai perduoti. Štai kodėl aukštos įtampos elektros linijos naudojamos didelės galios perdavimui dideliais atstumais.

Galų gale, linija, kurios laido skerspjūvis yra 120 mm 2, esant 330 kV įtampai, gali perduoti daug kartų daugiau galios, palyginti su to paties skerspjūvio, bet 35 kV įtampos linija. Nors tai, kas vadinama srovės stiprumu, jie bus tokie patys.

Elektros srovės perdavimo būdai

Kas yra srovė ir įtampa, mes išsiaiškinome. Atėjo laikas išsiaiškinti, kaip paskirstyti elektros srovę. Tai leis jums jaustis labiau pasitikintys ateityje dirbdami su elektros prietaisais.

Kaip jau minėjome, srovė gali būti kintama ir pastovi. Pramonėje ir jūsų lizduose naudojama kintamoji srovė. Jis yra labiau paplitęs, nes jį lengviau prijungti. Faktas yra tai, kad nuolatinės srovės įtampą pakeisti yra gana sunku ir brangu, o kintamosios srovės įtampą galite pakeisti naudodami įprastus transformatorius.

Pastaba! Nė vienas kintamosios srovės transformatorius neveiks DC. Kadangi jo naudojamos savybės būdingos tik kintamajai srovei.

• Bet tai visai nereiškia, kad nuolatinė srovė niekur nenaudojama. Jis turi kitą naudingą turtą, kuris nėra būdingas kintamajam. Jį galima kaupti ir saugoti.
• Šiuo atžvilgiu nuolatinė srovė naudojama visuose nešiojamuose elektros prietaisuose, in geležinkelių transportas, taip pat kai kuriuose pramoniniuose objektuose, kur būtina išlaikyti našumą net ir visiškai nutraukus elektros tiekimą.

• Labiausiai paplitęs saugojimo būdas elektros energija, yra įkraunamos baterijos. Jie turi specialių cheminės savybės, leidžianti kauptis, o tada, jei reikia, duoti nuolatinę srovę.
• Kiekviena baterija turi griežtai ribotą sukauptos energijos kiekį. Tai vadinama akumuliatoriaus talpa, o iš dalies ją lemia akumuliatoriaus paleidimo srovė.
• Kokia yra akumuliatoriaus paleidimo srovė? Tai yra energijos kiekis, kurį akumuliatorius gali duoti jau pirmuoju apkrovos prijungimo momentu. Faktas yra tas, kad, priklausomai nuo fizinių ir cheminių savybių, baterijos skiriasi tuo, kaip išskiria sukauptą energiją.

• Kai kurie gali duoti iš karto ir daug. Dėl šios priežasties jie, žinoma, greitai iškraunami. O antrasis duoti ilgai, bet šiek tiek. Be to, svarbus aspektas baterija yra galimybė palaikyti įtampą.
• Faktas yra tas, kad, kaip sakoma instrukcijose, kai kurių baterijų įtampa, grįžtant talpai, palaipsniui mažėja. O kitos baterijos gali duoti beveik visą talpą esant tokiai pat įtampai. Remiantis šiomis pagrindinėmis savybėmis, šios saugyklos parenkamos elektrai.
• Nuolatinei srovei perduoti visais atvejais naudojami du laidai. Tai yra teigiamas ir neigiamas laidas. Raudona ir mėlyna.

Kintamoji srovė

Tačiau naudojant kintamąją srovę viskas yra daug sudėtingiau. Jis gali būti perduodamas vienu, dviem, trimis arba keturiais laidais. Norėdami tai paaiškinti, turime išspręsti klausimą: kas yra trifazė srovė?

• Kintamąją srovę generuoja generatorius. Paprastai beveik visi jie turi trifazę struktūrą. Tai reiškia, kad generatorius turi tris išėjimus ir kiekvienas iš šių išėjimų sukuria elektros srovę, kuri nuo ankstesnių skiriasi 120⁰ kampu.

• Kad tai suprastume, prisiminkime mūsų sinusoidę, kuri yra kintamosios srovės apibūdinimo modelis ir pagal kurios dėsnius ji keičiasi. Paimkime tris fazes – „A“, „B“ ir „C“ ir paimkime tam tikrą laiko momentą. Šiuo metu „A“ fazės sinusinė banga yra nuliniame taške, „B“ fazės sinusinė banga yra itin teigiamame taške, o fazės „C“ sinusinė banga yra itin neigiamame taške.
• Kiekvienas paskesnis laiko vienetas kintamoji srovė šiose fazėse keisis, bet sinchroniškai. Tai yra, po tam tikro laiko "A" fazėje bus neigiamas maksimumas. „B“ fazėje bus nulis, o „C“ fazėje – teigiamas maksimumas. Ir po kurio laiko jie vėl pasikeis.

• Dėl to paaiškėja, kad kiekviena iš šių fazių turi savo potencialą, kuris skiriasi nuo kaimyninės fazės potencialo. Todėl tarp jų turi būti kažkas, kas nepraleidžia elektros.
• Šis potencialų skirtumas tarp dviejų fazių vadinamas linijos įtampa. Be to, jie turi potencialų skirtumą žemės atžvilgiu – tokia įtampa vadinama faze.
• Taigi, jei linijos įtampa tarp šių fazių yra 380 V, tada fazės įtampa yra 220 V. Jis skiriasi reikšme √3. Ši taisyklė visada galioja bet kokiai įtampai.

• Remiantis tuo, jei mums reikia 220 V įtampos, galime paimti vieną fazinį laidą ir laidą, kuris yra tvirtai prijungtas prie žemės. Ir gauname vienfazį 220V tinklą. Jei mums reikia 380V tinklo, tai galime paimti tik bet kokias 2 fazes ir prijungti kažkokį šildymo įrenginį kaip vaizdo įraše.

Tačiau dažniausiai naudojamos visos trys fazės. Visi galingi vartotojai yra prijungti prie trifazio tinklo.

Išvada

Kas yra indukcinė srovė, talpinė srovė, paleidimo srovė, tuščiosios eigos srovė, neigiamos sekos srovės, klaidinančios srovės ir daug daugiau, mes tiesiog negalime nagrinėti viename straipsnyje.

Galų gale, elektros srovės klausimas yra gana didelis, o jam svarstyti sukurtas visas elektrotechnikos mokslas. Tačiau labai tikimės, kad mums pavyko paaiškinti pagrindinius aspektus prieinama kalba. Ši problema, o dabar elektros srovė tau nebus kažkas baisaus ir nesuprantamo.

Be elektros neįmanoma įsivaizduoti gyvenimo šiuolaikinis žmogus. Voltai, amperai, vatai – šie žodžiai skamba pokalbyje apie įrenginius, kurie veikia elektra. Bet kas yra ši elektros srovė ir kokios jos egzistavimo sąlygos? Toliau aptarsime tai pateikdami trumpas paaiškinimas pradedantiesiems elektrikams.

Apibrėžimas

Elektros srovė yra kryptingas krūvininkų judėjimas – tai standartinė formuluotė iš fizikos vadovėlio. Savo ruožtu tam tikros medžiagos dalelės vadinamos krūvininkais. Jie gali būti:

• Elektronai yra neigiamo krūvio nešėjai.
• Jonai yra teigiamo krūvio nešėjai.

Bet iš kur atsiranda krūvininkai? Norėdami atsakyti į šį klausimą, turite prisiminti pagrindines žinias apie materijos struktūrą. Viskas, kas mus supa, yra materija, ji susideda iš molekulių, jos mažiausių dalelių. Molekulės sudarytos iš atomų. Atomas susideda iš branduolio, aplink kurį tam tikromis orbitomis juda elektronai. Molekulės taip pat juda atsitiktinai. Kiekvienos iš šių dalelių judėjimas ir struktūra priklauso nuo pačios medžiagos ir įtakos jai. aplinką pvz., temperatūra, įtampa ir kt.

Jonas yra atomas, kuriame pasikeitė elektronų ir protonų santykis. Jei atomas iš pradžių yra neutralus, jonai savo ruožtu skirstomi į:

• Anijonai yra teigiamas atomo jonas, praradęs elektronus.
• Katijonai yra atomas su „papildomais“ elektronais, prijungtais prie atomo.

Srovės vienetas yra amperas, pagal jį apskaičiuojamas pagal formulę:

kur U – įtampa [V], o R – varža [omai].

Arba tiesiogiai proporcinga pervedamo mokesčio sumai per laiko vienetą:

kur Q yra krūvis, [C], t yra laikas, [s].

Elektros srovės egzistavimo sąlygos

Mes išsiaiškinome, kas yra elektros srovė, dabar pakalbėkime apie tai, kaip užtikrinti jos srautą. Kad elektros srovė tekėtų, turi būti įvykdytos dvi sąlygos:

1. Laisvųjų krūvininkų buvimas.
2. Elektrinis laukas.

Pirmoji elektros egzistavimo ir tekėjimo sąlyga priklauso nuo medžiagos, kurioje teka (arba neteka) srovė, taip pat nuo jos būsenos. Galima ir antroji sąlyga: elektriniam laukui egzistuoti būtinas skirtingų potencialų buvimas, tarp kurių yra terpė, kurioje tekės krūvininkai.

Prisiminkite:Įtampa, EMF yra potencialų skirtumas. Iš to išplaukia, kad norint įvykdyti srovės egzistavimo sąlygas - elektrinio lauko ir elektros srovės buvimą, reikalinga įtampa. Tai gali būti įkrauto kondensatoriaus plokštės, galvaninis elementas, EML, atsiradęs veikiant magnetinis laukas(generatorius).

Mes išsiaiškinome, kaip tai atsiranda, pakalbėkime apie tai, kur tai nukreipta. Srovė, įprastai naudojant, juda laidininkais (buto laidai, kaitrinės lemputės) arba puslaidininkiuose (LED, jūsų išmaniojo telefono procesorius ir kita elektronika), rečiau dujose (fluorescencinės lempos).

Taigi daugeliu atvejų pagrindiniai krūvininkai yra elektronai, jie iš minuso (neigiamo potencialo taško) pereina į pliusą (tašką su teigiamu potencialu, apie tai daugiau sužinosite žemiau).

Tačiau įdomus faktas yra tai, kad srovės judėjimo kryptis buvo laikoma teigiamų krūvių judėjimu - nuo pliuso iki minuso. Nors iš tikrųjų vyksta atvirkščiai. Faktas yra tas, kad sprendimas dėl srovės krypties buvo priimtas prieš tiriant jos pobūdį, taip pat prieš nustatant, dėl ko srovė teka ir egzistuoja.

Elektros srovė įvairiose aplinkose

Jau minėjome, kad įvairios aplinkos elektros srovė gali skirtis pagal krūvininkų tipą. Terpės gali būti skirstomos pagal laidumo pobūdį (laidumo mažėjimo tvarka):

1. Laidininkas (metalai).
2. Puslaidininkis (silicis, germanis, galio arsenidas ir kt.).
3. Dielektrinis (vakuuminis, oras, distiliuotas vanduo).

metaluose

Metaluose yra laisvųjų krūvininkų ir kartais jie vadinami „elektrinėmis dujomis“. Iš kur atsiranda nemokami mokesčių nešėjai? Faktas yra tas, kad metalas, kaip ir bet kuri medžiaga, susideda iš atomų. Atomai kažkaip juda arba svyruoja. Kuo aukštesnė metalo temperatūra, tuo stipresnis šis judėjimas. Tuo pačiu ir patys atomai bendras vaizdas lieka savo vietose, faktiškai formuodami metalo struktūrą.

Atomo elektronų apvalkaluose dažniausiai yra keli elektronai, turintys gana silpną ryšį su branduoliu. Temperatūrų įtakoje cheminės reakcijos ir priemaišų, kurių bet kuriuo atveju yra metale, sąveika, nuo jų atomų atsiskiria elektronai, susidaro teigiamai įkrauti jonai. Atsiskyrę elektronai vadinami laisvaisiais ir juda atsitiktinai.

Jei juos veikia elektrinis laukas, pavyzdžiui, prijungus akumuliatorių prie metalo gabalo, chaotiškas elektronų judėjimas taps tvarkingas. Elektronai iš taško, prie kurio prijungtas neigiamas potencialas (pavyzdžiui, galvaninio elemento katodas), pradės judėti link taško su teigiamu potencialu.

puslaidininkiuose

Puslaidininkiai yra medžiagos, kuriose normalios būklės nėra nemokamų mokesčių nešėjų. Jie yra vadinamojoje draudžiamoje zonoje. Bet jei veikia išorinės jėgos, tokios kaip elektrinis laukas, šiluma, įvairi spinduliuotė (šviesa, spinduliuotė ir kt.), jos įveikia juostos tarpą ir pereina į laisvąją juostą arba laidumo juostą. Elektronai atitrūksta nuo savo atomų ir tampa laisvi, sudarydami jonus – teigiamus krūvininkus.

Teigiami nešikliai puslaidininkiuose vadinami skylėmis.

Jei tiesiog perkelsite energiją į puslaidininkį, pavyzdžiui, pašildysite, prasidės chaotiškas krūvininkų judėjimas. Bet jei Mes kalbame apie puslaidininkinius elementus, tokius kaip diodas ar tranzistorius, tada priesinguose kristalo galuose (ant ju uzdedamas metalizuotas sluoksnis ir sulituojami laidai) atsiras EMF, bet tai ne siandien straipsnio tema.

Jei puslaidininkiui pritaikysite EML šaltinį, tada krūvininkai taip pat pateks į laidumo juostą, taip pat prasidės nukreiptas jų judėjimas - skylės eis į tą pusę, kurioje yra mažesnis elektrinis potencialas, o elektronai - į šoną su didesnis.

Vakuume ir dujomis

Vakuumas yra terpė, kurioje visiškai (idealiu atveju) nėra dujų arba jų kiekis yra minimalus (realiai). Kadangi vakuume nėra materijos, nėra ir krūvininkų šaltinio. Tačiau srovės tekėjimas vakuume pažymėjo elektronikos ir visos eros pradžią elektroniniai elementai- Vakuuminės lempos. Jie buvo naudojami praėjusio amžiaus pirmoje pusėje, o šeštajame dešimtmetyje pradėjo palaipsniui užleisti vietą tranzistoriams (priklausomai nuo konkrečios elektronikos srities).

Tarkime, kad turime indą, iš kurio išsiurbtos visos dujos, t.y. tai visiškas vakuumas. Į indą įdedami du elektrodai, pavadinkime juos anodu ir katodu. Jei neigiamą EMF šaltinio potencialą prijungsime prie katodo, o teigiamą - prie anodo, nieko neatsitiks ir netekės srovė. Bet jei pradėsime šildyti katodą, srovė pradės tekėti. Šis procesas vadinamas termone emisija – elektronų emisija nuo įkaitinto elektrono paviršiaus.

Paveikslėlyje parodytas srovės tekėjimo vakuuminėje lempoje procesas. Vakuuminiuose vamzdeliuose katodas kaitinamas šalia esančio kaitinimo siūlu (H pav.), pvz., esančiu apšvietimo lempoje.

Tuo pačiu metu, jei pakeisite maitinimo poliškumą - anodui uždėkite minusą, o katodui - pliusą - srovė netekės. Tai parodys, kad srovė vakuume teka dėl elektronų judėjimo iš KATODO į ANODĄ.

Dujos, kaip ir bet kuri medžiaga, susideda iš molekulių ir atomų, o tai reiškia, kad jei dujos yra veikiamos elektrinio lauko, tai esant tam tikram stiprumui (jonizacijos įtampai), elektronai atsiskirs nuo atomo, tada abi sąlygos bus patenkintas elektros srovės srautas – laukas ir laisvoji terpė.

Kaip jau minėta, šis procesas vadinamas jonizacija. Tai gali atsirasti ne tik nuo įjungtos įtampos, bet ir kaitinant dujas, rentgeno spindulius, veikiant ultravioletiniams ir kitiems dalykams.

Srovė tekės per orą, net jei tarp elektrodų sumontuotas degiklis.

Srovės srautą inertinėse dujose lydi dujų liuminescencija, šis reiškinys aktyviai naudojamas liuminescencinės lempos. Elektros srovės srautas dujinėje terpėje vadinamas dujų išlydžiu.

skystyje

Tarkime, kad turime indą su vandeniu, kuriame įdedami du elektrodai, prie kurių prijungtas maitinimo šaltinis. Jei vanduo yra distiliuotas, tai yra grynas ir jame nėra priemaišų, tai yra dielektrikas. Bet jei į vandenį įberiame šiek tiek druskos, sieros rūgšties ar kokios kitos medžiagos, susidaro elektrolitas ir juo pradeda tekėti srovė.

Elektrolitas yra medžiaga, kuri laidi elektrą, skirstydama į jonus.

Jei pridėsite vandens mėlynas vitriolis, tada ant vieno iš elektrodų (katodo) nusės vario sluoksnis – tai vadinama elektrolize, kuri įrodo, kad elektros srovė skystyje vyksta dėl jonų – teigiamų ir neigiamų krūvininkų judėjimo.

Elektrolizė yra fizinis ir cheminis procesas, kurį sudaro komponentų, sudarančių elektrolitą, atskyrimas ant elektrodų.

Taigi atsiranda vario dengimas, auksavimas ir dengimas kitais metalais.

Išvada

Apibendrinant, elektros srovei tekėti reikalingi laisvieji krūvininkai:

• elektronai laidininkuose (metaluose) ir vakuume;
• elektronai ir skylės puslaidininkiuose;
• jonai (anijonai ir katijonai) skysčiuose ir dujose.

Kad šių nešiklių judėjimas taptų tvarkingas, reikalingas elektrinis laukas. Paprastais žodžiais- pritaikyti įtampą korpuso galuose arba sumontuoti du elektrodus aplinkoje, kurioje turėtų tekėti elektros srovė.

Taip pat verta paminėti, kad srovė tam tikru būdu veikia medžiagą, yra trys poveikio tipai:

• terminis;
• cheminė medžiaga;
• fizinis.

Naudinga

Laidininkuose tam tikromis sąlygomis gali vykti nuolatinis tvarkingas laisvųjų elektros krūvininkų judėjimas. Toks judėjimas vadinamas elektros šokas. Elektros srovės kryptimi imama teigiamų laisvųjų krūvių judėjimo kryptis, nors dažniausiai juda elektronai – neigiamo krūvio dalelės.

Kiekybinis elektros srovės matas yra srovės stiprumas aš- skaliarinis fizinis kiekis, lygus įkrovos santykiui q, perkeltas per laidininko skerspjūvį tam tikrą laiką t, iki šio laiko intervalo:

Jei srovė nėra pastovi, norint rasti per laidininką praleidžiamo krūvio kiekį, apskaičiuojamas paveikslo plotas pagal srovės stiprumo priklausomybės nuo laiko grafiką.

Jeigu srovės stiprumas ir kryptis laikui bėgant nekinta, tai tokia srovė vadinama nuolatinis. Srovės stiprumas matuojamas ampermetru, kuris nuosekliai prijungiamas prie grandinės. AT tarptautinė sistema SI vienetų srovės stipris matuojamas amperais [A]. 1 A = 1 C/s.

Jis randamas kaip viso įkrovimo ir bendro laiko santykis (t. y. pagal tą patį principą kaip ir vidutinis greitis ar bet kuri kita vidutinė fizikos reikšmė):

Jei srovė tolygiai keičiasi laikui bėgant nuo vertės aš 1 į vertę aš 2, tada vidutinės srovės vertę galima rasti kaip kraštutinių verčių aritmetinį vidurkį:

srovės tankis- srovės stipris vienam laidininko skerspjūvio vienetui apskaičiuojamas pagal formulę:

Kai srovė teka per laidininką, srovė patiria laidininko pasipriešinimą. Atsparumo priežastis yra krūvių sąveika su laidininko medžiagos atomais ir tarpusavyje. Atsparumo vienetas yra 1 omas. Laidininko varža R nustatoma pagal formulę:

kur: l- laidininko ilgis, S yra jo skerspjūvio plotas, ρ - laidininko medžiagos savitoji varža (būkite atsargūs, kad nesupainiotumėte pastarosios vertės su medžiagos tankiu), kuri apibūdina laidininko medžiagos gebėjimą atsispirti srovei. Tai yra ta pati medžiagos savybė, kaip ir daugelis kitų: specifinė šiluma, tankis, lydymosi temperatūra ir kt. Savitosios varžos matavimo vienetas yra 1 Ohm m. Specifinis medžiagos atsparumas yra lentelės reikšmė.

Laidininko varža taip pat priklauso nuo jo temperatūros:

kur: R 0 – laidininko varža esant 0°С, t yra temperatūra, išreikšta laipsnių Celsijaus, α yra atsparumo temperatūros koeficientas. Jis lygus santykiniam pasipriešinimo pokyčiui, temperatūrai pakilus 1°C. Metalams jis visada didesnis už nulį, elektrolitams, atvirkščiai, visada mažesnis už nulį.

Diodas nuolatinės srovės grandinėje

Diodas- Tai netiesinis grandinės elementas, kurio varža priklauso nuo srovės tekėjimo krypties. Diodas žymimas taip:

Rodyklė scheminiame diodo simbolyje rodo, kuria kryptimi jis teka srovę. Šiuo atveju jo varža lygi nuliui, o diodą galima tiesiog pakeisti laidininku, kurio varža nulinė. Jei srovė teka per diodą priešinga kryptimi, tada diodas turi be galo didelę varžą, tai yra, jis visiškai nepraleidžia srovės ir yra grandinės pertrauka. Tada grandinės atkarpą su diodu galima tiesiog perbraukti, nes srovė per ją neteka.

Omo dėsnis. Eilinis ir lygiagretus laidų sujungimas

Vokiečių fizikas G. Ohmas 1826 metais eksperimentiškai nustatė, kad srovės stiprumas aš, teka per vienalytį metalinį laidininką (ty laidininką, kuriame išorinės jėgos neveikia) su pasipriešinimu R, proporcingas įtampai U dirigento galuose:

vertė R paskambino elektrinė varža. Vadinamas laidininkas su elektrine varža rezistorius. Šis santykis išreiškia Omo dėsnis vienalytei grandinės atkarpai: Srovės stipris laidininke yra tiesiogiai proporcingas taikomai įtampai ir atvirkščiai proporcingas laidininko varžai.

Vadinami laidininkai, kurie paklūsta Ohmo dėsniui linijinis. Grafinė srovės stiprumo priklausomybė aš nuo įtampos U(tokie grafikai vadinami srovės-įtampos charakteristikomis, sutrumpintai VAC) pavaizduota tiesia linija, einančia per kilmę. Reikėtų pažymėti, kad yra daug medžiagų ir prietaisų, kurie nepaklūsta Omo dėsniui, pavyzdžiui, puslaidininkinis diodas ar dujų išlydžio lempa. Net metaliniams laidininkams, esant pakankamai didelėms srovėms, pastebimas nukrypimas nuo Omo tiesinio įstatymo, nes metalinių laidininkų elektrinė varža didėja didėjant temperatūrai.

Laidininkai elektros grandinėse gali būti jungiami dviem būdais: serijos ir lygiagrečios. Kiekvienas metodas turi savo modelius.

1. Nuosekliojo ryšio modeliai:

Suminės nuosekliai sujungtų rezistorių varžos formulė galioja bet kokiam laidininkų skaičiui. Jei grandinė sujungta nuosekliai n toks pat pasipriešinimas R, tada bendras pasipriešinimas R 0 randamas pagal formulę:

2. Raštai lygiagretus ryšys:

Lygiagrečiai sujungtų rezistorių bendros varžos formulė galioja bet kokiam laidininkų skaičiui. Jei grandinė sujungta lygiagrečiai n toks pat pasipriešinimas R, tada bendras pasipriešinimas R 0 randamas pagal formulę:

Elektriniai matavimo prietaisai

Įtampai ir srovei nuolatinės srovės elektros grandinėse matuoti naudojami specialūs prietaisai - voltmetrai ir ampermetrai.

Voltmetras skirtas matuoti potencialų skirtumą, taikomą jo gnybtams. Jis yra prijungtas lygiagrečiai su grandinės dalimi, kurioje matuojamas potencialų skirtumas. Bet kuris voltmetras turi tam tikrą vidinę varžą. R b. Kad voltmetras, prijungtas prie išmatuotos grandinės, nesukeltų pastebimo srovių perskirstymo, jo vidinė varža turi būti didelė, palyginti su grandinės sekcijos, prie kurios jis yra prijungtas, varža.

Ampermetras skirtas srovei grandinėje matuoti. Ampermetras yra nuosekliai prijungtas prie elektros grandinės pertraukos, kad visa išmatuota srovė praeina per jį. Ampermetras taip pat turi tam tikrą vidinę varžą. R A. Skirtingai nuo voltmetro, ampermetro vidinė varža turi būti pakankamai maža, palyginti su visa visos grandinės varža.

EMF. Omo dėsnis visai grandinei

Norint, kad būtų nuolatinė srovė, uždaroje elektrinėje grandinėje būtina turėti įtaisą, galintį sukurti ir išlaikyti potencialų skirtumus grandinės atkarpose dėl neelektrostatinės kilmės jėgų darbo. Tokie įrenginiai vadinami nuolatinės srovės šaltiniai. Vadinamos neelektrostatinės kilmės jėgos, veikiančios laisvuosius krūvininkus iš srovės šaltinių išorės jėgos.

Išorinių jėgų pobūdis gali būti skirtingas. Galvaniniuose elementuose ar baterijose jos atsiranda dėl elektrocheminių procesų, nuolatinės srovės generatoriuose išorinės jėgos atsiranda laidininkams judant magnetiniame lauke. Veikiant išorinėms jėgoms, elektros krūviai juda srovės šaltinio viduje prieš elektrostatinio lauko jėgas, dėl kurių uždaroje grandinėje galima palaikyti pastovią elektros srovę.

Kai elektros krūviai juda nuolatinės srovės grandine, veikia išorinės jėgos, veikiančios srovės šaltinių viduje. Fizinis dydis lygus darbo santykiui A st išorinės jėgos judant krūviui q nuo neigiamo srovės šaltinio poliaus iki teigiamo iki šio krūvio vertės, vadinama šaltinio elektrovaros jėga (EMF):

Taigi EML lemia išorinių jėgų darbas, kai judina vienas teigiamas krūvis. Elektrovaros jėga, kaip ir potencialų skirtumas, matuojama voltais (V).

Omo dėsnis visai (uždarai) grandinei: srovės stipris uždaroje grandinėje yra lygus šaltinio elektrovaros jėgai, padalytai iš visos (vidinės + išorinės) grandinės varžos:

Atsparumas r– srovės šaltinio vidinė (vidinė) varža (priklauso nuo vidinė struktūrašaltinis). Atsparumas R– apkrovos varža (išorinės grandinės varža).

Įtampos kritimas išorinėje grandinėje o lygus (taip pat vadinamas įtampa šaltinio gnybtuose):

Svarbu suprasti ir atsiminti: prijungus skirtingas apkrovas EML ir vidinė srovės šaltinio varža nesikeičia.

Jei apkrovos varža yra lygi nuliui (šaltinis užsidaro pats) arba daug mažesnė už šaltinio varžą, grandinė tekės srovė trumpas sujungimas :

Trumpojo jungimo srovė – didžiausia srovė, kurią galima gauti iš nurodytas šaltinis su elektrovaros jėga ε ir vidinis pasipriešinimas r. Šaltinių, kurių vidinė varža maža, trumpojo jungimo srovė gali būti labai didelė ir sukelti elektros grandinės ar šaltinio sunaikinimą. Pavyzdžiui, automobiliuose naudojamų švino rūgšties akumuliatorių trumpojo jungimo srovė gali siekti kelis šimtus amperų. Ypač pavojingi trumpieji jungimai apšvietimo tinkluose, maitinamuose pastotėmis (tūkstančiai amperų). Kad būtų išvengta destruktyvaus tokių didelių srovių poveikio, į grandinę įtraukiami saugikliai arba specialūs grandinės pertraukikliai.

Keli EML šaltiniai grandinėje

Jei grandinėje yra kelios emfs, sujungtos nuosekliai, tada:

1. Teisingai (vieno šaltinio teigiamas polius yra prijungtas prie neigiamo kito) šaltinių sujungimo, visų šaltinių bendrą EML ir jų vidinę varžą galima rasti pagal formules:

Pavyzdžiui, toks šaltinių prijungimas atliekamas konsolėse nuotolinio valdymo pultas, fotoaparatai ir kiti buitiniai prietaisai, maitinami keliomis baterijomis.

2. Jei šaltiniai prijungti neteisingai (šaltiniai sujungti tais pačiais poliais), jų bendras EML ir varža apskaičiuojama pagal formules:

Abiem atvejais bendras šaltinių pasipriešinimas didėja.

At lygiagretus ryšys prasminga šaltinius jungti tik su tuo pačiu EML, kitaip šaltiniai bus išleidžiami vienas į kitą. Taigi bendras EML bus toks pat kaip kiekvieno šaltinio EML, tai yra, esant lygiagrečiam ryšiui, mes negausime akumuliatoriaus su dideliu EML. Tuo pačiu metu sumažėja šaltinių akumuliatoriaus vidinė varža, o tai leidžia gauti didelė galia srovė ir galia grandinėje:

Tai yra lygiagretaus šaltinių ryšio prasmė. Bet kokiu atveju, sprendžiant problemas, pirmiausia reikia rasti bendrą EML ir bendrą gauto šaltinio vidinę varžą, o tada parašyti Omo dėsnį visai grandinei.

Darbas ir srovės galia. Džaulio-Lenco dėsnis

Darbas A elektros srovė aš tekančiu fiksuotu laidininku su varža R, paverčiama šiluma K, kuris išsiskiria ant laidininko. Šį darbą galima apskaičiuoti naudojant vieną iš formulių (atsižvelgiant į Ohmo dėsnį, jie visi seka vienas nuo kito):

Srovės darbo pavertimo šiluma dėsnį eksperimentiškai savarankiškai nustatė J. Joule ir E. Lenz ir jis vadinamas Džaulio-Lenco dėsnis. Elektros srovės galia lygus srovės darbo santykiui A iki laiko intervalo Δ t, kuriam buvo atliktas šis darbas, todėl jį galima apskaičiuoti naudojant šias formules:

Elektros srovės darbas SI, kaip įprasta, išreiškiamas džauliais (J), galia - vatais (W).

Uždarosios grandinės energijos balansas

Dabar apsvarstykite visą nuolatinės srovės grandinę, sudarytą iš šaltinio, turinčio elektrovaros jėgą ε ir vidinis pasipriešinimas r ir išorinė vienalytė sritis su pasipriešinimu R. Šiuo atveju naudingoji galia arba išorinėje grandinėje išleista galia yra:

Didžiausia galima šaltinio naudingoji galia pasiekiama, jei R = r ir yra lygus:

Jei prijungus prie to paties skirtingų varžų srovės šaltinio R 1 ir R Jiems skiriamos 2 lygios galios, tada šio srovės šaltinio vidinę varžą galima rasti pagal formulę:

Energijos praradimas arba galia srovės šaltinio viduje:

Bendra srovės šaltinio sukurta galia:

Dabartinio šaltinio efektyvumas:

Elektrolizė

elektrolitųĮprasta vadinti laidžias terpes, kuriose elektros srovės tėkmę lydi medžiagos pernešimas. Laisvųjų krūvių nešikliai elektrolituose yra teigiamo ir neigiamo krūvio jonai. Elektrolitai apima daugybę metalų junginių su išlydytais metaloidais, taip pat kai kurias kietas medžiagas. Tačiau pagrindiniai technologijoje plačiai naudojamų elektrolitų atstovai yra vandeniniai neorganinių rūgščių, druskų ir bazių tirpalai.

Elektros srovės praėjimą per elektrolitą lydi medžiagos išsiskyrimas ant elektrodų. Šis reiškinys buvo pavadintas elektrolizė.

Elektros srovė elektrolituose – tai abiejų ženklų jonų judėjimas priešingomis kryptimis. Teigiami jonai juda link neigiamo elektrodo ( katodas), neigiami jonai - į teigiamą elektrodą ( anodas). Abiejų ženklų jonai atsiranda vandeniniuose druskų, rūgščių ir šarmų tirpaluose dėl kai kurių neutralių molekulių skilimo. Šis reiškinys vadinamas elektrolitinė disociacija.

elektrolizės dėsnis eksperimentiškai nustatė anglų fizikas M. Faradėjus 1833 m. Faradėjaus dėsnis nustato pirminių produktų kiekį, išsiskiriantį ant elektrodų elektrolizės metu. Taigi masė m ant elektrodo išsiskirianti medžiaga yra tiesiogiai proporcinga krūviui K praėjo per elektrolitą:

vertė k paskambino elektrocheminis ekvivalentas. Jį galima apskaičiuoti naudojant formulę:

kur: n yra medžiagos valentingumas, N A yra Avogadro konstanta, M – molinė masė medžiagų e yra elementarus krūvis. Kartais taip pat įvedamas toks Faradėjaus konstantos žymėjimas:

Elektros srovė dujose ir vakuume

Elektros srovė dujose

AT normaliomis sąlygomis dujos nepraleidžia elektros. Taip yra dėl dujų molekulių elektrinio neutralumo ir dėl to elektros krūvininkų nebuvimo. Kad dujos taptų laidininku, iš molekulių turi būti pašalintas vienas ar keli elektronai. Tada atsiras laisvieji krūvininkai – elektronai ir teigiami jonai. Šis procesas vadinamas dujų jonizacija.

Galima jonizuoti dujų molekules veikiant išoriniam poveikiui - jonizatorius. Jonizatoriai gali būti: šviesos srautas, rentgeno spinduliai, elektronų srautas arba α - dalelės. Dujų molekulės taip pat jonizuojamos, kai aukštos temperatūros. Dėl jonizacijos dujose atsiranda laisvųjų krūvininkų - elektronų, teigiamų jonų, neigiamų jonų (elektronų, sujungtų su neutralia molekule).

Jei erdvėje, kurią užima jonizuotos dujos, sukuriamas elektrinis laukas, tada elektros krūvių nešikliai pradės tvarkingai judėti – taip dujose atsiranda elektros srovė. Jei jonizatorius nustoja veikti, dujos vėl tampa neutralios, nes rekombinacija– neutralių atomų susidarymas jonais ir elektronais.

Elektros srovė vakuume

Vakuumas yra toks dujų retėjimo laipsnis, kai galima nepaisyti susidūrimo tarp jų molekulių ir daryti prielaidą, kad vidutinis ilgis laisvas kelias viršija linijinius indo, kuriame yra dujos, matmenis.

Elektros srove vakuume vadinama tarpelektrodų tarpo laidumu vakuuminėje būsenoje. Šiuo atveju dujų molekulių yra tiek mažai, kad jų jonizacijos procesai negali užtikrinti tiek elektronų ir jonų, kiek reikia jonizacijai. Tarpelektrodinio tarpo laidumą vakuume galima užtikrinti tik įkrautų dalelių pagalba, kurios atsirado dėl emisijos reiškinių prie elektrodų.

• Atgal
• Persiųsti

Kaip sėkmingai pasiruošti fizikos ir matematikos KT?

Norint sėkmingai pasirengti fizikos ir matematikos KT, be kita ko, turi būti įvykdytos trys kritinės sąlygos:

1. Išstudijuokite visas temas ir atlikite visus šios svetainės mokymo medžiagoje pateiktus testus ir užduotis. Norėdami tai padaryti, jums nereikia nieko, o būtent: kiekvieną dieną tris ar keturias valandas skirti pasiruošimui fizikos ir matematikos KT, teorijos studijoms ir uždavinių sprendimui. Faktas yra tas, kad KT yra egzaminas, kuriame neužtenka tik fizikos ar matematikos išmanymo, reikia sugebėti greitai ir be nesėkmių išspręsti daugybę problemų. skirtingomis temomis ir įvairaus sudėtingumo. Pastarųjų galima išmokti tik išsprendus tūkstančius problemų.
2. Išmokite visas fizikos formules ir dėsnius, o matematikoje – formules ir metodus. Tiesą sakant, tai padaryti taip pat labai paprasta, fizikoje yra tik apie 200 reikalingų formulių, o matematikoje dar šiek tiek mažiau. Kiekviename iš šių dalykų yra apie keliolika standartinių problemų sprendimo metodų. Pagrindinis lygis sunkumų, kurių taip pat galima išmokti, taigi, visiškai automatiškai ir be sunkumų juos išspręsti tinkamas momentas didžioji dalis KT. Po to teks galvoti tik apie sunkiausias užduotis.
3. Dalyvaukite visuose trijuose fizikos ir matematikos pratybų etapuose. Kiekviename RT galima apsilankyti du kartus, kad būtų išspręstos abi galimybės. Vėlgi, DT, be gebėjimo greitai ir efektyviai spręsti problemas, formulių ir metodų išmanymo, taip pat būtina mokėti tinkamai planuoti laiką, paskirstyti jėgas, o svarbiausia teisingai užpildyti atsakymo formą, nepainiodami nei atsakymų ir problemų skaičių, nei savo vardo. Taip pat RT metu svarbu priprasti prie užduočių klausimų pateikimo stiliaus, kuris nepasiruošusiam žmogui DT gali pasirodyti labai neįprastas.

Sėkmingas, kruopštus ir atsakingas šių trijų punktų įgyvendinimas leis jums parodyti puikų KT rezultatą, maksimalų, ką galite.

Radote klaidą?

Jei manote, kad radote klaidą mokymo medžiaga, tada parašykite, prašau, apie tai paštu. Taip pat galite pranešti apie klaidą Socialinis tinklas(). Laiške nurodykite dalyką (fizika ar matematika), temos ar testo pavadinimą arba numerį, užduoties numerį arba vietą tekste (puslapyje), kur, jūsų nuomone, yra klaida. Taip pat aprašykite, kokia yra tariama klaida. Jūsų laiškas neliks nepastebėtas, klaida bus arba ištaisyta, arba paaiškinama, kodėl tai ne klaida.

Elektros srovė dabar naudojama kiekviename pastate, žinant dabartinės charakteristikos elektros tinkle namuose, visada reikia atsiminti, kad tai pavojinga gyvybei.

Elektros srovė yra nukreipto elektros krūvių judėjimo (dujose - jonai ir elektronai, metaluose - elektronai), veikiant elektriniam laukui, poveikis.

Teigiamų krūvių judėjimas lauke prilygsta neigiamų krūvių judėjimui prieš lauką.

Paprastai elektros krūvio kryptis laikoma teigiamo krūvio kryptimi.

• srovės galia;
• Įtampa;
• srovės stiprumas;
• srovės varža.

Dabartinė galia.

Elektros srovės galia yra srovės atlikto darbo ir laiko, per kurį šis darbas buvo atliktas, santykis.

Galia, kurią elektros srovė sukuria grandinės atkarpoje, yra tiesiogiai proporcinga srovės ir įtampos dydžiui šioje atkarpoje. Galia (elektrinė-trys-che-sky ir me-ha-no-che-sky) iš-me-rya-et-xia vatais (W).

Dabartinė galia nepriklauso nuo elektros-tri-che-osios srovės pro-the-ka-niya laiko grandinėje, bet apibrėžkite-de-la-is-sya kaip pro-ve-de -ne įtampos iki srovės stiprumo.

Įtampa.

Elektros įtampa yra reikšmė, rodanti, kiek darbo atliko elektrinis laukas, perkeldamas krūvį iš vieno taško į kitą. Šiuo atveju įtampa skirtingose ​​grandinės dalyse skirsis.

Pavyzdžiui: įtampa tuščio laido atkarpoje bus labai maža, o sekcijos įtampa su bet kokia apkrova bus daug didesnė, o įtampos dydis priklausys nuo srovės atliekamo darbo kiekio. Išmatuokite įtampą voltais (1 V). Norėdami nustatyti įtampą, yra formulė: U \u003d A / q, kur

• U - įtampa,
• A – darbas, kurį atlieka srovė, perkeldama krūvį q į tam tikrą grandinės atkarpą.

Srovės stiprumas.

srovės stiprumas vadinamas įkrautų dalelių, tekančių laidininko skerspjūviu, skaičiumi.

Pagal apibrėžimą srovės stiprumas tiesiogiai proporcinga įtampai ir atvirkščiai proporcinga varžai.

Elektros srovės stiprumas matuojamas prietaisu, vadinamu ampermetru. Elektros srovės kiekis (nešamo krūvio kiekis) matuojamas amperais. Norint padidinti pokyčio vieneto žymėjimų diapazoną, yra daugybiniai priešdėliai, tokie kaip mikro-mikroamperas (μA), mylios - miliamperas (mA). Kiti priešdėliai kasdieniame gyvenime nenaudojami. Pavyzdžiui: jie sako ir rašo „dešimt tūkstančių amperų“, bet niekada nesako ir nerašo 10 kiloamperų. Tokios vertės Kasdienybė nėra naudojami. Tą patį galima pasakyti apie nanoamperus. Paprastai jie sako ir rašo 1 × 10-9 amperų.

srovės varža.

elektrinė varža vadinamas fizikiniu dydžiu, apibūdinančiu laidininko savybes, neleidžiančias praeiti elektros srovei, ir yra lygus laidininko galuose esančios įtampos ir juo tekančios srovės stiprio santykiu.

Atsparumas kintamosios srovės grandinėms ir kintamiems elektromagnetiniams laukams apibūdinamas varža ir bangų varža. srovės varža(dažnai žymimas raide R arba r) yra laikomas srovės varža tam tikrose ribose, pastovią vertęšiam dirigentui. Pagal elektrinė varža suprasti įtampos, esančios laidininko galuose, ir srovės, tekančios laidininku, stiprumo santykį.

Elektros srovės atsiradimo laidžioje terpėje sąlygos:

1) laisvų įkrautų dalelių buvimas;

2) jei yra elektrinis laukas (tarp dviejų laidininko taškų yra potencialų skirtumas).

Elektros srovės įtakos laidžiajai medžiagai rūšys.

1) cheminė – kaita cheminė sudėtis laidininkai (daugiausia būna elektrolituose);

2) terminis - kaitinama medžiaga, per kurią teka srovė (superlaidininkuose šio efekto nėra);

3) magnetinis – magnetinio lauko atsiradimas (vyksta visuose laidininkuose).

Pagrindinės srovės charakteristikos.

1. Srovės stipris žymimas raide I – ji lygi elektros kiekiui Q, praeinančiam laidininku per laiką t.

I=Q/t

Srovės stiprumas nustatomas ampermetru.

Įtampa nustatoma voltmetru.

3. Laidžiosios medžiagos varža R.

Atsparumas priklauso nuo:

a) ant laido S skerspjūvio, jo ilgio l ir medžiagos (žymima varža laidininkas ρ);

R=pl/S

b) esant temperatūrai t°С (arba Т): R = R0 (1 + αt),

• kur R0 yra laidininko varža esant 0 °С,
• α - temperatūros atsparumo koeficientas;

c) įvairiems efektams gauti laidininkus galima jungti tiek lygiagrečiai, tiek nuosekliai.

Srovės charakteristikų lentelė.

Junginys	Eilės tvarka	Lygiagretus
Išsaugota vertė	I 1 \u003d I 2 \u003d ... \u003d I n I \u003d const	U 1 \u003d U 2 \u003d ... U n U \u003d const
Bendra vertė	Įtampa e=Ast/q Reikšmė, lygi išorinių jėgų sunaudotam darbui, siekiant perkelti teigiamą krūvį visoje grandinėje, įskaitant srovės šaltinį, į krūvį, vadinama srovės šaltinio elektrovaros jėga (EMF): e=Ast/q Remontuojant elektros įrangą turi būti žinomos srovės charakteristikos.

Jei izoliuotas laidininkas dedamas į elektrinį lauką \(\overrightarrow(E)\), tada jėga \(\overrightarrow(F) = q\overrightarrow(E)\) veiks laisvuosius krūvius \(q\) dirigente.Dėl to, konduktoriau, vyksta trumpalaikis nemokamų krūvių judėjimas. Šis procesas baigsis, kai laidininko paviršiuje atsiradusių krūvių elektrinis laukas visiškai kompensuos išorinį lauką. Gautas elektrostatinis laukas laidininko viduje bus lygus nuliui.

Tačiau laidininkuose tam tikromis sąlygomis gali vykti nuolatinis tvarkingas laisvųjų elektros krūvininkų judėjimas.

Įkrautų dalelių kryptingas judėjimas vadinamas elektros srove.

Teigiamų laisvųjų krūvių judėjimo kryptis laikoma elektros srovės kryptimi. Kad laidininke būtų elektros srovė, būtina jame sukurti elektrinį lauką.

Elektros srovės kiekybinis matas yra srovės stiprumas\(I\) – skaliarinis fizinis dydis, lygus krūvio \(\Delta q\), perkelto per laidininko skerspjūvį (1.8.1 pav.) santykiui per laiko intervalą \(\Delta t\) , iki šio laiko intervalo:

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

Jeigu srovės stiprumas ir kryptis laikui bėgant nekinta, tai tokia srovė vadinama nuolatinis .

Tarptautinėje vienetų sistemoje SI srovė matuojama amperais (A). Srovės vienetas 1 A nustatomas dėl dviejų lygiagrečių laidininkų magnetinės sąveikos su srove.

Nuolatinė elektros srovė gali būti generuojama tik uždara grandinė , kuriame laisvieji krūvininkai cirkuliuoja uždarais takais. Elektrinis laukas skirtinguose tokios grandinės taškuose laikui bėgant yra pastovus. Vadinasi, elektrinis laukas nuolatinės srovės grandinėje turi užšaldyto elektrostatinio lauko pobūdį. Tačiau perkeliant elektros krūvį elektrostatiniame lauke uždaru keliu, elektrinių jėgų darbas yra lygus nuliui. Todėl, kad egzistuotų nuolatinė srovė, elektros grandinėje būtina turėti įtaisą, galintį sukurti ir išlaikyti potencialų skirtumus grandinės atkarpose dėl jėgų darbo. neelektrostatinės kilmės. Tokie įrenginiai vadinami nuolatinės srovės šaltiniai . Vadinamos neelektrostatinės kilmės jėgos, veikiančios laisvuosius krūvininkus iš srovės šaltinių išorės jėgos .

Išorinių jėgų pobūdis gali būti skirtingas. Galvaniniuose elementuose ar baterijose jos atsiranda dėl elektrocheminių procesų, nuolatinės srovės generatoriuose išorinės jėgos atsiranda laidininkams judant magnetiniame lauke. Srovės šaltinis elektros grandinėje atlieka tą patį vaidmenį kaip ir siurblys, būtinas skysčiui siurbti uždaroje patalpoje Hidraulinė sistema. Veikiami išorinių jėgų, elektros krūviai juda srovės šaltinio viduje prieš elektrostatinio lauko jėgos, dėl kurių uždaroje grandinėje galima palaikyti pastovią elektros srovę.

Kai elektros krūviai juda nuolatinės srovės grandine, veikia išorinės jėgos, veikiančios srovės šaltinių viduje.

Fizinis dydis, lygus išorinių jėgų darbo \ (A_ (st) \) santykiui, kai krūvis \ (q \) perkeliamas iš neigiamo srovės šaltinio poliaus į teigiamą, ir šio krūvio vertės vadinamas šaltinio elektrovaros jėga (EMF):

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

Taigi EML lemia išorinių jėgų darbas, kai judina vienas teigiamas krūvis. Elektrovaros jėga, kaip ir potencialų skirtumas, matuojama voltai (V).

Kai vienas teigiamas krūvis juda išilgai uždaros nuolatinės srovės grandinės, išorinių jėgų darbas yra lygus šioje grandinėje veikiančių EML sumai, o elektrostatinio lauko darbas yra lygus nuliui.

Nuolatinės srovės grandinę galima suskirstyti į atskiras dalis. Tos atkarpos, kuriose neveikia išorinės jėgos (t. y. atkarpos, kuriose nėra srovės šaltinių), vadinamos. vienalytis . Sritys, kuriose yra srovės šaltinių, vadinamos nevienalytis .

Kai vienetinis teigiamas krūvis juda tam tikroje grandinės atkarpoje, veikia ir elektrostatinės (kulono), ir išorinės jėgos. Elektrostatinių jėgų darbas lygus potencialų skirtumui \(\Delta \phi_(12) = \phi_(1) - \phi_(2)\) tarp nehomogeninės atkarpos pradinio (1) ir galutinio (2) taškų. . Išorinių jėgų darbas pagal apibrėžimą yra lygus elektrovaros jėgai \(\mathcal(E)\), veikiančiai šią atkarpą. Štai kodėl pilnas darbas yra lygus

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

vertė U 12 vadinamas įtampa ant grandinės dalies 1-2. Vienalytės sekcijos atveju įtampa lygi potencialų skirtumui:

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

Vokiečių fizikas G. Ohmas 1826 m. eksperimentiškai nustatė, kad srovės stipris \ (I \), tekančios vienalyčiu metaliniu laidininku (t. y. laidininku, kuriame neveikia išorinės jėgos), yra proporcinga įtampai \ (U \) laidininko galai:

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

kur \(R\) = konst.

vertė R paskambino elektrinė varža . Vadinamas laidininkas su elektrine varža rezistorius . Šis santykis išreiškia Omo dėsnis už vienalytė grandinės dalis: Srovė laidininke yra tiesiogiai proporcinga naudojamai įtampai ir atvirkščiai proporcinga laidininko varžai.

SI laidininkų elektrinės varžos vienetas yra Om (Om). 1 omo varža turi grandinės atkarpą, kurioje, esant 1 V įtampai, atsiranda 1 A srovė.

Vadinami laidininkai, kurie paklūsta Ohmo dėsniui linijinis . Grafinė srovės stiprumo \ (I \) priklausomybė nuo įtampos \ (U \) (tokie grafikai vadinami voltų amperų charakteristikos , sutrumpintai VAC) pavaizduota tiese, einančia per kilmę. Reikėtų pažymėti, kad yra daug medžiagų ir prietaisų, kurie nepaklūsta Omo dėsniui, pavyzdžiui, puslaidininkinis diodas ar dujų išlydžio lempa. Netgi metaliniams laidininkams, kurių srovės stiprios yra pakankamai didelės, pastebimas nukrypimas nuo tiesinio Ohmo dėsnio, nes metalinių laidininkų elektrinė varža didėja didėjant temperatūrai.

Grandinės sekcijai, kurioje yra EMF, Ohmo dėsnis parašytas tokia forma:

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

Šis santykis vadinamas apibendrintas Ohmo įstatymas arba Omo dėsnis nehomogeninei grandinės atkarpai.

Ant pav. 1.8.2 rodo uždarą nuolatinės srovės grandinę. Grandinės dalis ( cd) yra vienalytis.

1.8.2 pav. DC grandinė

Omo dėsnis

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

Sklypas ( ab) yra srovės šaltinis, kurio EMF lygus \(\mathcal(E)\).

Pagal Omo dėsnį nevienalytei sričiai,

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

Sudėjus abi lygybes, gauname:

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

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

$$\spalva(mėlyna)(I=\frac(\mathcal(E))(R + r))$$

Ši formulė išreiškia Omo dėsnis visai grandinei : srovės stipris pilnoje grandinėje yra lygus šaltinio elektrovaros jėgai, padalytai iš vienarūšių ir nehomogeniškų grandinės atkarpų varžų sumos (vidinės šaltinio varžos).

Atsparumas r nevienalytė sritis pav. 1.8.2 galima matyti kaip srovės šaltinio vidinė varža . Šiuo atveju siužetas ( ab) pav. 1.8.2 yra vidinė šaltinio dalis. Jei taškai a ir b uždarykite laidu, kurio varža yra maža, palyginti su šaltinio vidine varža (\ (R\ \ll r\)), tada grandinė tekės trumpojo jungimo srovė

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

Trumpojo jungimo srovė yra didžiausia srovė, kurią galima gauti iš tam tikro šaltinio su elektrovaros jėga \(\mathcal(E)\) ir vidine varža \(r\). Šaltinių, kurių vidinė varža maža, trumpojo jungimo srovė gali būti labai didelė ir sukelti elektros grandinės ar šaltinio sunaikinimą. Pavyzdžiui, automobiliuose naudojamų švino rūgšties akumuliatorių trumpojo jungimo srovė gali siekti kelis šimtus amperų. Ypač pavojingi trumpieji jungimai apšvietimo tinkluose, maitinamuose pastotėmis (tūkstančiai amperų). Kad būtų išvengta destruktyvaus tokių didelių srovių poveikio, į grandinę įtraukiami saugikliai arba specialūs grandinės pertraukikliai.

Kai kuriais atvejais, siekiant užkirsti kelią pavojingas vertybes trumpojo jungimo srovė, tam tikra išorinė varža yra nuosekliai prijungta prie šaltinio. Tada pasipriešinimas r yra lygi šaltinio vidinės varžos ir išorinės varžos sumai, o trumpojo jungimo atveju srovės stipris nebus per didelis.

Jei išorinė grandinė yra atvira, tada \(\Delta \phi_(ba) = -\Delta \phi_(ab) = \mathcal(E)\), t.y. potencialų skirtumas atviros baterijos poliuose yra lygus jo EMF.

Jei išorinės apkrovos pasipriešinimas Rįjungtas ir per akumuliatorių teka srovė aš, jo polių potencialų skirtumas tampa lygus

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

Ant pav. 1.8.3 yra scheminis nuolatinės srovės šaltinio vaizdas, kurio EML lygi \(\mathcal(E)\) ir vidinė varža r trimis režimais: "tuščioji eiga", darbas esant apkrovai ir trumpojo jungimo režimas (trumpasis jungimas). Nurodomas akumuliatoriaus viduje esančio elektrinio lauko intensyvumas \(\overrightarrow(E)\) ir teigiamus krūvius veikiančios jėgos: \(\overrightarrow(F)_(e)\) - elektrinė jėga ir \(\overrightarrow( F)_(st )\) yra išorinė jėga. Trumpojo jungimo režimu elektrinis laukas akumuliatoriaus viduje išnyksta.

Įtampai ir srovei nuolatinės srovės elektros grandinėse matuoti naudojami specialūs prietaisai - voltmetrai ir ampermetrai.

Voltmetras skirtas matuoti potencialų skirtumą, taikomą jo gnybtams. Jis jungiasi lygiagrečiai grandinės atkarpa, kurioje matuojamas potencialų skirtumas. Bet kuris voltmetras turi tam tikrą vidinę varžą \(R_(V)\). Kad voltmetras, prijungtas prie išmatuotos grandinės, nesukeltų pastebimo srovių perskirstymo, jo vidinė varža turi būti didelė, palyginti su grandinės sekcijos, prie kurios jis yra prijungtas, varža. Dėl grandinės, parodytos fig. 1.8.4, ši sąlyga parašyta taip:

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

Ši sąlyga reiškia, kad srovė \(I_(V) = \Delta \phi_(cd) / R_(V)\), tekanti per voltmetrą, yra daug mažesnė nei srovė \(I = \Delta \phi_(cd) / R_ (1 )\), kuris teka per patikrintą grandinės atkarpą.

Kadangi voltmetro viduje nėra jokių išorinių jėgų, potencialų skirtumas jo gnybtuose pagal apibrėžimą sutampa su įtampa. Todėl galime pasakyti, kad voltmetras matuoja įtampą.

Ampermetras skirtas srovei grandinėje matuoti. Ampermetras yra nuosekliai prijungtas prie elektros grandinės pertraukos, kad visa išmatuota srovė praeina per jį. Ampermetras taip pat turi tam tikrą vidinę varžą \(R_(A)\). Skirtingai nuo voltmetro, ampermetro vidinė varža turi būti pakankamai maža, palyginti su visa visos grandinės varža. Grandinei pav. 1.8.4 ampermetro varža turi atitikti sąlygą

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

kad įjungus ampermetrą srovė grandinėje nepasikeistų.

Matavimo priemonės – voltmetrai ir ampermetrai – yra dviejų tipų: rodyklės (analoginės) ir skaitmeninės. Skaitmeniniai elektros skaitikliai yra sudėtingi elektroniniai prietaisai. Paprastai skaitmeniniai instrumentai suteikia daugiau didelis tikslumas matavimai.