Mida me täna elektrist tegelikult teame? Tänapäeva vaadete järgi palju, aga kui selle teema olemusse lähemalt süveneda, siis selgub, et inimkond kasutab elektrit laialdaselt, mõistmata selle olulise füüsikanähtuse tegelikku olemust.
Käesoleva artikli eesmärk ei ole kummutada saavutatud teaduslike ja tehniliste rakendusuuringute tulemusi elektrinähtuste vallas, mida kasutatakse laialdaselt igapäevaelus ja tööstuses. kaasaegne ühiskond. Kuid inimkond seisab pidevalt silmitsi mitmete nähtuste ja paradoksidega, mis ei mahu tänapäevaste teoreetiliste ideede raamistikku elektriliste nähtuste kohta - see viitab selle nähtuse füüsika täieliku mõistmise puudumisele.
Samuti teab tänapäeval teadus fakte, kui näib, et uuritavatel ainetel ja materjalidel on anomaalsed juhtivusomadused ( ) .
Ka sellisel nähtusel nagu materjalide ülijuhtivus ei ole praegu täiesti rahuldavat teooriat. On ainult oletus, et ülijuhtivus on kvantnähtus , mida uurib kvantmehaanika. Kvantmehaanika põhivõrrandi: Schrödingeri võrrandi, von Neumanni võrrandi, Lindbladi võrrandi, Heisenbergi võrrandi ja Pauli võrrandi hoolikas uurimine, siis ilmneb nende vastuolu. Fakt on see, et Schrödingeri võrrandit ei tuletata, vaid postuleeritakse analoogia põhjal klassikalise optikaga, tuginedes katseandmete üldistusele. Pauli võrrand kirjeldab 1/2 spinniga laetud osakese (näiteks elektroni) liikumist välises elektromagnetväljas, kuid spinni mõiste ei ole seotud elementaarosakese reaalse pöörlemisega ning see on ka postuleeritud. spinni suhtes, et on olemas olekuteruum, mis ei ole kuidagi seotud elementaarosakeste liikumisega tavaruumis.
Anastasia Novykhi raamatus "Ezoosmos" mainitakse kvantteooria läbikukkumist: "Kuid aatomi struktuuri kvantmehaaniline teooria, mis käsitleb aatomit kui mikroosakeste süsteemi, mis ei järgi klassikalisi seadusi. mehaanika, absoluutselt ebaoluline . Esmapilgul tunduvad Saksa füüsiku Heisenbergi ja Austria füüsiku Schrödingeri argumendid inimestele veenvad, kuid kui seda kõike teisest vaatenurgast vaadelda, siis on nende järeldused õiged vaid osaliselt ja üldiselt on mõlemad täiesti valed. . Fakt on see, et esimene kirjeldas elektroni osakesena ja teine lainet. Muide, laine-osakeste duaalsuse põhimõte pole samuti oluline, kuna see ei näita osakese üleminekut laineks ja vastupidi. Ehk siis mingi napp saadakse õppinud härrasmeestelt. Tegelikult on kõik väga lihtne. Üldiselt tahan öelda, et tuleviku füüsika on väga lihtne ja arusaadav. Peaasi on elada selle tulevikuni. Mis puutub elektroni, siis see muutub laineks ainult kahel juhul. Esimene on siis, kui väline laeng kaob, st kui elektron ei suhtle teiste materiaalsete objektidega, näiteks sama aatomiga. Teine on eelosmilises olekus, st siis, kui selle sisemine potentsiaal väheneb.
Inimese närvisüsteemi neuronite tekitatud samad elektriimpulsid toetavad organismi aktiivset kompleksset ja mitmekülgset talitlust. Huvitav on märkida, et raku aktsioonipotentsiaal (mööda elusraku membraani liikuv erutuslaine membraanipotentsiaali lühiajalise muutuse kujul erututava raku väikeses piirkonnas) on teatud vahemikus (joonis 1).
Neuroni aktsioonipotentsiaali alumine piir on -75 mV juures, mis on väga lähedane inimvere redokspotentsiaali väärtusele. Kui analüüsime aktsioonipotentsiaali maksimaalset ja minimaalset väärtust nulli suhtes, siis on see ümardatud protsendile väga lähedal tähenduses kuldne suhe , st. intervalli jagamine 62% ja 38% suhtes:
\(\Delta = 75 mV + 40 mV = 115 mV\)
115 mV / 100% = 75 mV / x 1 või 115 mV / 100% = 40 mV / x 2
x 1 = 65,2%, x 2 = 34,8%
Kõik teada kaasaegne teadus, ained ja materjalid juhivad ühel või teisel määral elektrit, kuna need sisaldavad elektrone, mis koosnevad 13 fantoom-Po-osakesest, mis omakorda on septonkimbud ("PRIMAL ALLATRA PHYSICS" lk. 61). Küsimus on ainult elektrivoolu pinges, millest on vaja üle saada elektritakistus.
Kuna elektrilised nähtused on elektroniga tihedalt seotud, annab aruanne "PRIMORDIAL ALLATRA PHYSICS" selle olulise elementaarosakese kohta järgmist teavet: "Elektron on aatomi lahutamatu osa, aine üks peamisi struktuurielemente. Elektronid moodustavad kõigi praegu teadaolevate keemiliste elementide aatomite elektronkatted. Nad on seotud peaaegu kõigi elektriliste nähtustega, millest teadlased nüüd teadlikud on. Aga mis on elekter tegelikult? ametlik teadus ei oska ikkagi üldiste fraasidega piirdudes seletada, et tegemist on näiteks "nähtuste kogumiga, mis on tingitud laetud kehade või elektrilaengukandjate osakeste olemasolust, liikumisest ja vastasmõjust". Teatavasti ei ole elekter pidev voog, vaid see kandub üle portsjonitena - diskreetselt».
Vastavalt kaasaegsed ideed: « elektrit - see on nähtuste kogum, mis on tingitud elektrilaengute olemasolust, koostoimest ja liikumisest. Aga mis on elektrilaeng?
Elektrilaeng (elektri kogus) on füüsiline skalaarsuurus (kogus, mille iga väärtust saab väljendada ühe reaalarvuga), mis määrab kehade võime olla elektromagnetväljade allikaks ja osaleda elektromagnetilises vastasmõjus. Elektrilaengud jagunevad positiivseteks ja negatiivseteks (seda valikut peetakse teaduses puhtalt tingimuslikuks ja igale laengule omistatakse täpselt määratletud märk). Sama märgiga laenguga laetud kehad tõrjuvad ja vastupidiselt laetud kehad tõmbavad ligi. Laetud kehade (nii makroskoopilised kehad kui ka mikroskoopilised laetud osakesed, mis kannavad elektrivoolu juhtides) liikumisel tekib magnetväli ja toimuvad nähtused, mis võimaldavad tuvastada elektri ja magnetismi seost (elektromagnetismi).
Elektrodünaamika uurib elektromagnetvälja kõige üldisemal juhul (st vaadeldakse ajast sõltuvaid muutuvaid välju) ja selle vastasmõju elektrilaenguga kehadega. Klassikaline elektrodünaamika võtab arvesse ainult elektromagnetvälja pidevaid omadusi.
kvantelektrodünaamika uurib elektromagnetvälju, millel on katkendlikud (diskreetsed) omadused, mille kandjateks on väljakvandid – footonid. Elektromagnetilise kiirguse vastastikmõju laetud osakestega käsitletakse kvantelektrodünaamikas kui footonite neeldumist ja emissiooni osakeste poolt.
Tasub mõelda, miks tekib magnetväli vooluga juhi või aatomi ümber, mille orbiite mööda elektronid liiguvad? Fakt on see, et" mida tänapäeval nimetatakse elektriks, on tegelikult septonvälja eriline seisund , mille protsessides osaleb elektron enamikul juhtudel võrdsetel alustel oma teiste täiendavate "komponentidega" ” (“PRIMINE ALLATRA FÜÜSIKA”, lk 90) .
Ja magnetvälja toroidaalne kuju on tingitud selle päritolu olemusest. Nagu artiklis öeldakse: "Arvestades universumis esinevaid fraktaalseid mustreid ja ka asjaolu, et septoniväli materiaalses maailmas 6 dimensiooni piires on fundamentaalne, ühtne väli, millel põhinevad kõik tänapäeva teadusele teadaolevad interaktsioonid, võib väita, et need kõik on ka on kujul Toora. Ja see väide võib tänapäeva teadlastele erilist teaduslikku huvi pakkuda.. Seetõttu on elektromagnetväli alati torukujuline, nagu septontoru.
Mõelge spiraalile, mille kaudu voolab elektrivool ja kuidas täpselt selle elektromagnetväli moodustub ( https://www.youtube.com/watch?v=0BgV-ST478M).
Riis. 2. Ristkülikukujulise magneti väljajooned
Riis. 3. Vooluga spiraali väljajooned
Riis. 4. Spiraali üksikute lõikude jõujooned
Riis. 5. Analoogia spiraali ja orbitaalelektronidega aatomite jõujoonte vahel
Riis. 6. Eraldi fragment jõujoontega spiraalist ja aatomist
KOKKUVÕTE: inimkond ei ole veel õppinud tundma elektri müstilise nähtuse saladusi.
Petr Totov
Märksõnad: ALGNE ALLATRA FÜÜSIKA, elektrivool, elekter, elektri olemus, elektrilaeng, elektromagnetväli, kvantmehaanika, elektron.
Kirjandus:
Uus. A., Ezoosmos, K.: LOTOS, 2013. - 312 lk. http://schambala.com.ua/book/ezoosmos
Rahvusvahelise teadlaste rühma aruanne "PRIMORDIAL ALLATRA PHYSICS". ühiskondlik liikumine ALLATRA, toim. Anastasia Novykh, 2015;
Elektriga seotud avastused on meie elu dramaatiliselt muutnud. Kasutades elektrivoolu energiaallikana, on inimkond teinud läbimurde tehnoloogiates, mis on muutnud meie eksistentsi lihtsamaks. Tänapäeval juhib elekter treipinke, autosid, juhib robotseadmeid ja tagab side. Seda loetelu võib jätkata väga pikalt. Raske on isegi nimetada tööstust, kus saaks ilma elektrita hakkama.
Mis on sellise massilise elektrikasutuse saladus? Tõepoolest, looduses on ka teisi energiaallikaid, mis on odavamad kui elekter. Tuleb välja, et kõik on seotud transpordiga.
Elektrit saab tarnida peaaegu kõikjale:
- tootmishalli;
- korter;
- põllul;
- kaevandusse, vee alla jne.
Akusse salvestatud elektrienergiat saab endaga kaasas kanda. Kasutame seda iga päev, võttes kaasa mobiiltelefoni. Ühelgi teisel energialiigil pole selliseid universaalseid omadusi nagu elektril. Kas see pole piisav põhjus elektri olemuse ja omaduste põhjalikumaks uurimiseks?
Mis on elektrivool?
Elektrinähtusi on täheldatud pikka aega, kuid inimene suutis nende olemust selgitada suhteliselt hiljuti. Välgulöök tundus midagi ebaloomulikku, seletamatut. Tundus imelik, et mingid esemed hõõrudes praksusid. Pimedas sädelev kamm pärast loomade (näiteks kasside) karva kammimist tekitas hämmeldust, kuid tekitas selle nähtuse vastu huvi.
Kuidas see kõik algas
Isegi iidsed kreeklased teadsid villal kantava merevaigu omadust meelitada ligi väikseid esemeid. Muide, nimi "elekter" tuli merevaigu kreekakeelsest nimest - "elektron".
Kui füüsikud kehade elektrifitseerimise uurimisega hakkama said, hakkasid nad mõistma selliste nähtuste olemust. Ja esimene inimese loodud lühiajaline elektrivool tekkis siis, kui kaks elektrifitseeritud objekti ühendati juhiga (vt joonis 1). 1729. aastal avastasid inglased Gray ja Wheeler laengute juhtivuse mõne materjali poolt. Kuid nad ei suutnud anda elektrivoolu määratlust, kuigi nad mõistsid, et laengud liiguvad ühest kehast teise mööda juhti.
Riis. 1. Kogemus laetud kehadega
Elektrivoolust kui füüsikalisest nähtusest hakati rääkima alles pärast seda, kui itaallane Volta andis seletuse Galvani katsetele ja 1794. aastal leiutas maailma esimese elektriallika – galvaanilise elemendi (Volta kolonn). Ta põhjendas laetud osakeste järjestatud liikumist mööda suletud ahelat.
Definitsioon
Tänapäevases tõlgenduses nimetatakse elektrivooluks laetud osakeste suunatud liikumist elektrivälja jõudude toimel.Metallijuhtide laengukandjateks on elektronid ning hapete ja soolade lahusteks negatiivsed ja positiivsed ioonid. Pooljuhtide laengukandjad on elektronid ja augud.
Elektrivoolu eksisteerimiseks on vaja seda säilitada elektriväli. Peab olema potentsiaalide erinevus, mis toetab kahe esimese tingimuse olemasolu. Kuni need tingimused on täidetud, liiguvad laengud korrapäraselt läbi suletud elektriahela sektsioonide. Seda ülesannet täidavad elektriallikad.
Selliseid tingimusi saab luua näiteks elektrofoormasina abil (joonis 2). Kui kahte ketast pöörata vastassuundades, laetakse neid vastupidiste laengutega. Ketastega külgnevatel harjadel ilmub potentsiaalide erinevus. Ühendades kontaktid juhiga, paneme laetud osakesed korrapäraselt liikuma. See tähendab, et elektrofoormasin on elektrienergia allikas.
Joonis 2. Elektrofoormasin Praegused allikad
Esimesed leitud elektrienergia allikad praktiline kasutamine, olid ülalmainitud galvaanilised elemendid. Täiustatud galvaanelemente (populaarne nimi – patareid) kasutatakse laialdaselt tänapäevani. Neid kasutatakse kaugjuhtimispultide, elektrooniliste kellade, laste mänguasjade ja paljude muude vidinate toiteks.
Vahelduvvoolugeneraatorite leiutamisega sai elekter teise tuule. Algas linnade ja hiljem kõigi asulate elektrifitseerimise ajastu. Elektrienergia on muutunud kättesaadavaks kõigile arenenud riikide kodanikele.
Tänapäeval otsib inimkond taastuvaid elektrienergia allikaid. Päikesepaneelid, tuuleelektrijaamad hõivavad juba oma nišše paljude riikide, sealhulgas Venemaa energiasüsteemides.
Omadused
Elektrivoolu iseloomustavad suurused, mis kirjeldavad selle omadusi.
Tugevus ja voolutihedus
Elektri omaduste kirjeldamiseks kasutatakse sageli mõistet "vool". Nimi pole päris edukas, kuna see iseloomustab ainult elektrilaengute liikumise intensiivsust, mitte mingit jõudu otseses mõttes. Siiski kasutatakse seda terminit ja see tähendab elektri (laengute) kogust, mis läbib juhi ristlõike tasapinda. Voolu SI ühik on amper (A).
1 A tähendab, et ühe sekundi jooksul läbib juhi ristlõike elektrilaeng 1 C. (1A = 1 C/s).
Voolutihedus on vektorsuurus. Vektor on suunatud positiivsete laengute liikumisele. Selle vektori moodul on võrdne voolu tugevuse suhtega mõnel juhi lõigul, mis on risti laengu liikumise suunaga, ja selle sektsiooni pindala. SI-süsteemis mõõdetakse seda A / m 2. Tihedus iseloomustab elektrit mahtuvamalt, kuid praktikas kasutatakse sagedamini “voolutugevuse” väärtust.
Potentsiaalset erinevust (pinget) vooluringi sektsioonis väljendatakse suhtega : U = I× R, Kus U- Pinge, I on praegune tugevus ja R- vastupanu. See on kuulus Ohmi seadus.
Võimsus
Elektrilised jõud töötavad aktiivse ja reaktiivse takistuse vastu. Passiivsetel takistustel muundatakse töö soojusenergiaks. Võimsus on ajaühikus tehtud töö. Elektrienergiaga seoses kasutatakse terminit "soojuskao võimsus". Füüsikud Joule ja Lenz tõestasid, et juhi soojuskao võimsus võrdub vooluga, mis on korrutatud pingega: P = I× U. Võimsuse ühik on vatt (W).
Sagedus
Vahelduvvoolu iseloomustab ka sagedus. See tunnus näitab, kuidas perioodide (võnkumiste) arv ajaühikus muutub. Sageduse ühik on herts. 1 Hz = 1 tsükkel sekundis. Tööstusvoolu standardsagedus on 50 Hz.
Nihkevool
Mugavuse huvides võeti kasutusele mõiste "eelpingevool", kuigi klassikalises mõttes ei saa seda vooluks nimetada, kuna laengu ülekandmist ei toimu. Teisest küljest sõltub magnetvälja intensiivsus juhtivus- ja nihkevooludest.
Kondensaatorites võib täheldada nihkevoolusid. Vaatamata asjaolule, et laadimise ja tühjenemise ajal kondensaatori plaatide vahel laengu liikumist ei toimu, voolab eelvool läbi kondensaatori ja sulgeb elektriahela.
Voolu tüübid
Vastavalt genereerimismeetodile ja omadustele võib elektrivool olla konstantne ja muutuv. Püsiv on selline, mis oma suunda ei muuda. See voolab alati ühes suunas. Vahelduvvool muudab perioodiliselt suunda. AC viitab mis tahes muule voolule peale alalisvoolu. Kui hetkeväärtusi korratakse muutumatus järjestuses korrapäraste ajavahemike järel, nimetatakse sellist elektrivoolu perioodiliseks.
AC klassifikatsioon
Ajaliselt muutuvaid voolusid saab liigitada järgmiselt:
- Sinusoidne, allub õigeaegselt sinusoidsele funktsioonile.
- kvaasistatsionaarne – muutuv, ajas aeglaselt muutuv. Tavalised tööstusvoolud on kvaasistatsionaarsed.
- Kõrgsagedus – mille sagedus ületab kümneid kHz.
- Pulseeriv – mille hoog muutub perioodiliselt.
Juhis tekivad ka pöörisvoolud, kui magnetvoog muutub. Foucault, nagu neid ka kutsutakse, ei voola läbi juhtmete, vaid moodustab keerise kontuure. Induktiivvoolul on sama olemus kui pöörisvoolul.
Elektronide triivikiirus
Elekter liigub läbi metalljuhi valguse kiirusel. Kuid see ei tähenda, et laetud osakesed tormavad pooluselt poolusele sama kiirusega. Metalljuhtides olevad elektronid kohtuvad oma teel aatomite takistusega, seega on nende tegelik liikumine vaid 0,1 mm sekundis. Elektronide tegelikku järjestatud liikumiskiirust juhis nimetatakse triiviks.
Kui sulgeda toiteallika poolused juhiga, siis tekib välgukiirusel juhtme ümber elektriväli. Mida rohkem EMF-i allikaid, seda tugevam on elektrivälja tugevus. Pingetele reageerides võtavad laetud osakesed koheselt ette kindla liikumise ja hakkavad triivima.
Elektrivoolu suund
Traditsiooniliselt arvatakse, et elektrivoolu vektor on suunatud allika negatiivse pooluse poole. Kuid tegelikult liiguvad elektronid positiivse pooluse poole. Traditsioon tekkis tänu sellele, et vektori suunaks valiti positiivsete ioonide liikumine elektrolüütides, mis tõepoolest kalduvad negatiivsele poolusele.
Negatiivse laenguga juhtivuselektronid metallides avastati hiljem, kuid füüsikud ei muutnud oma esialgseid tõekspidamisi. See tugevdas väidet, et vool on suunatud plussist miinusesse.
Elektrivool erinevates keskkondades
metallides
Voolukandjad metalljuhtides on vabad elektronid, mis nõrkade elektrisidemete tõttu juhuslikult tiirlevad kristallvõre sees (joonis 3). Niipea, kui juhisse ilmub EMF, hakkavad elektronid triivima kindlas suunas toiteallika positiivse pooluse suunas.
Riis. 3. Elektrivool metallides Voolu läbimise tulemusena tekib juhtide takistus, mis takistab elektronide voolu ja viib kuumenemiseni. Lühises on soojuse teke nii tugev, et see hävitab juhi.
pooljuhtides
Tavalises olekus pooljuhil vabu laengukandjaid pole. Aga kui ühendada kaks erinevad tüübid pooljuhid, siis otse ühendamisel muutuvad nad juhiks. See juhtub seetõttu, et ühel tüübil on positiivselt laetud ioonid (augud), teisel aga negatiivsed ioonid (lisaelektroniga aatomid).
Pinge all tormavad ühe pooljuhi elektronid teise auke asendama (rekombineerima). Toimub tellitud tasuta tasude liikumine. Sellist juhtivust nimetatakse elektronauguks.
Vaakumis ja gaasis
Elektrivool on võimalik ka ioniseeritud gaasis. Laengut kannavad positiivsed ja negatiivsed ioonid. Gaaside ioniseerimine on võimalik kiirguse mõjul või tugeva kuumutamise tõttu. Nende tegurite mõjul ergastuvad aatomid, mis muutuvad ioonideks (joonis 4).
Joonis 4. Elektrivool gaasides Vaakumis elektrilaengud ei vasta seetõttu takistusele. laetud osakesed liiguvad valguselähedase kiirusega. Laengukandjad on elektronid. Selleks, et vool tekiks vaakumis, on vaja luua elektronide allikas ja elektroodile piisavalt suur positiivne potentsiaal.
Näiteks on vaakumtoru või elektronkiiretoru töö.
vedelikes
Teeme kohe broneeringu – kõik vedelikud ei ole juhid. Elektrivool on võimalik happelistes, leelistes ja soolalahustes. Teisisõnu keskkonnas, kus on laetud ioone.
Kui kaks elektroodi lastakse lahusesse ja ühendatakse allika poolustega, siis nende vahel liigub elektrivool (joonis 5). EMF-i toimel tormavad katioonid katoodile (miinus) ja anioonid anoodile. Seejuures toimub see keemiline kokkupuude elektroodidel - lahustunud ainete aatomid settivad neile. Seda nähtust nimetatakse elektrolüüsiks.
Riis. 5. Elektrivoolu omaduste paremaks mõistmiseks erinevates keskkondades teen ettepaneku vaadelda pilti joonisel 6. Pöörake tähelepanu voolu-pinge omadustele (4. veerg).
Riis. 6. Elektrivool keskkonnas Elektrijuhtmed
Paljude ainete hulgas on ainult mõned juhid. Metallid on head juhid. Juhi oluline omadus on selle takistus.
Väike vastupanu:
- kõik väärismetallid;
- vask;
- alumiinium;
- tina;
- juhtima.
Praktikas kasutatakse kõige sagedamini alumiinium- ja vaskjuhte, kuna need pole liiga kallid.
elektriohutus
Hoolimata asjaolust, et elekter on kindlalt meie ellu sisenenud, ei tohiks me unustada elektriohutust. Kõrgepinge on eluohtlik ja lühis põhjustab tulekahjusid.
Remonditööde tegemisel tuleb rangelt järgida ohutusreegleid: mitte töötada kõrgepinge all, kasutada kaitseriietust ja spetsiaalseid tööriistu, kasutada maandusnugasid jne.
Igapäevaelus kasutage ainult elektriseadmeid, mis on ette nähtud töötama vastavas võrgus. Ärge kunagi pange kaitsmete asemel "vigasid".
Pidage meeles, et võimsatel elektrolüütkondensaatoritel on suur elektriline mahtuvus. Neisse kogunenud energia võib isegi mõne minuti pärast võrgust lahtiühendamist.
Elektrivool on laetud osakeste korrapärane liikumine. Tahketes ainetes on see elektronide (negatiivselt laetud osakeste) liikumine vedelates ja gaasilistes kehades, see on ioonide (positiivselt laetud osakeste) liikumine. Veelgi enam, vool võib olla konstantne ja muutuv ning neil on täiesti erinev elektrilaengute liikumine. Juhtides voolu liikumise teema mõistmiseks ja valdamiseks peate võib-olla kõigepealt mõistma üksikasjalikumalt elektrofüüsika põhitõdesid. Siit ma alustan.
Niisiis, kuidas elektrivool üldiselt voolab? Me teame, et aine koosneb aatomitest. Need on aine elementaarosakesed. Aatomi struktuur sarnaneb meie omaga Päikesesüsteem kus keskel asub aatomi tuum. See koosneb tihedalt kokku surutud prootonitest (positiivsed elektrilised osakesed) ja neutronitest (elektriliselt neutraalsed osakesed). Elektronid (väiksemad negatiivse laenguga osakesed) pöörlevad oma orbiitidel selle tuuma ümber suure kiirusega. Erinevatel ainetel on erinev arv elektrone ja orbiite, millel nad pöörlevad. Tahkete ainete aatomitel on nn kristallvõre. See on aine struktuur, milles aatomid paiknevad üksteise suhtes teatud järjekorras.
Kust tuleb elektrivool? Selgub, et mõnes aines (voolujuhis) võivad oma tuumast kõige kaugemal asuvad elektronid aatomist lahti murda ja minna naaberaatomile. Seda elektronide liikumist nimetatakse vabaks. Asi on selles, et elektronid liiguvad aine sees ühelt aatomilt teisele. Kuid kui selle ainega (elektrijuhiga) on ühendatud väline elektromagnetväli, luues seeläbi elektriahela, hakkavad kõik vabad elektronid ühes suunas liikuma. See on täpselt elektrivoolu liikumine juhi sees.
Nüüd vaatame, mis on alalis- ja vahelduvvool. Seega liigub alalisvool alati ainult ühes suunas. Nagu alguses mainitud, liiguvad elektronid tahketes kehades, ioonid aga vedelates ja gaasilistes kehades. Elektronid on negatiivselt laetud osakesed. Järelikult liigub tahketes ainetes elektrivool toiteallika miinusest plussi (elektronid liiguvad mööda elektriahelat). Vedelikes ja gaasides liigub vool korraga kahes suunas, õigemini, samaaegselt, elektronid voolavad plussi ja ioonid (eraldi aatomid, mis ei ole omavahel kristallvõrega ühendatud, nad on igaüks omaette) miinusesse. toiteallikast.
Teadlased seevastu leidsid ametlikult, et liikumine toimub plussist miinusesse (vastupidi, kui see tegelikult juhtub). Seega on teaduslikust vaatenurgast õige öelda, et elektrivool liigub plussist miinusesse, kuid tegelikust vaatepunktist (elektrofüüsikaline olemus) on õigem arvata, et vool liigub miinusest plussi ( tahketes ainetes). Võib-olla tehti seda mugavuse huvides.
Nüüd, mis puudutab vahelduvvoolu. Siin on kõik veidi keerulisem. Kui alalisvoolu korral on laetud osakeste liikumisel ainult üks suund (füüsiliselt liiguvad miinusmärgiga elektronid plussi poole), siis kl. vahelduvvoolu liikumissuunda perioodiliselt muudetakse. Olete ilmselt kuulnud, et tavalises linna toiteallikas on vahelduvpinge 220 volti ja standardsagedus 50 hertsi. Nii et need 50 hertsi näitavad, et elektrivoolul on ühe sekundi jooksul aega läbida täistsükkel 50 korda, millel on siinuskujuline kuju. Tegelikult muutub voolu suund ühe sekundi jooksul koguni 100 korda (ühe tsükli jooksul muutub see kaks korda).
P.S. Praegune suund sisse elektriskeemid see on tähtis. Paljudel juhtudel, kui ahel on ette nähtud ühe voolusuuna jaoks ja muudate selle kogemata vastupidiseks või ühendate alalisvoolu asemel vahelduvvoolu, siis tõenäoliselt seade lihtsalt ebaõnnestub. Paljud ahelates töötavad pooljuhid võivad voolu pööramisel läbi murda ja läbi põleda. Nii et toiteallika ühendamisel peate rangelt järgima voolu suunda.
Esimesed elektritööga seotud avastused said alguse 7. sajandil eKr. Filosoof Vana-Kreeka Thales of Miletus paljastas, et kui merevaiku hõõruda vastu villa, suudab see kergeid esemeid ligi tõmmata. Kreeka keelest tõlgitakse "elekter" kui "merevaigust". 1820. aastal kehtestas André-Marie Ampère alalisvoolu seaduse. Edaspidi hakati voolutugevust ehk seda, milles elektrivoolu mõõdetakse, tähistama amprites.
Termini tähendus
Elektrivoolu mõiste võib leida igast füüsikaõpikust. elektrivool- see on elektriliselt laetud osakeste järjestatud liikumine suunas. Et lihtsale võhikule aru saada, mis on elektrivool, tuleks kasutada elektriku sõnastikku. Selles tähistab termin elektronide liikumist läbi juhi või ioonide liikumist läbi elektrolüüdi.
Sõltuvalt elektronide või ioonide liikumisest juhi sees eristatakse järgmist: 
voolude tüübid:
- konstantne;
- muutuv;
- katkendlik või pulseeriv.
Põhilised mõõtmised
Elektrivoolu tugevus- peamine näitaja, mida elektrikud oma töös kasutavad. Elektrivoolu tugevus sõltub laengu suurusest, mis teatud aja jooksul läbib elektriahelat. Mida rohkem elektrone voolas allika ühest algusest lõpuni, seda suurem on elektronide poolt ülekantav laeng.
Suurus, mida mõõdetakse läbi juhis olevate osakeste ristlõike voolava elektrilaengu ja selle läbimise aja suhte. Laengut mõõdetakse kulonides, aega mõõdetakse sekundites ja elektrivoolu tugevuse üks ühik määratakse laengu ja aja suhtega (kulon sekundisse) või amprites. Elektrivoolu (selle tugevuse) määramine toimub kahe klemmi jadamisi ühendamisel elektriahelaga.
Kui elektrivool töötab, toimub laetud osakeste liikumine elektrivälja abil ja see sõltub elektronide liikumise tugevusest. Väärtust, millest elektrivoolu töö sõltub, nimetatakse pingeks ja see määratakse kindlaks vooluahela teatud osas voolu töö ja sama osa läbiva laengu suhtega. Voltühikut mõõdetakse voltmeetriga, kui instrumendi kaks klemmi on vooluringiga paralleelselt ühendatud.
Elektritakistuse väärtus sõltub otseselt kasutatava juhi tüübist, selle pikkusest ja ristlõikest. Seda mõõdetakse oomides.
Võimsus määratakse voolude liikumise töö ja selle töö toimumise aja suhtega. Mõõtke võimsust vattides.
Selline füüsikaline suurus nagu mahtuvus määratakse ühe juhi laengu suhtega sama juhi ja naaberjuhi potentsiaalide erinevusse. Mida madalam on pinge, kui juhid saavad elektrilaengu, seda suurem on nende mahtuvus. Seda mõõdetakse faraadides.
Elektri töö väärtus ahela teatud intervallil leitakse voolutugevuse, pinge ja töö tegemise ajaperioodi korrutise abil. Viimast mõõdetakse džaulides. Elektrivoolu töö määramine toimub arvesti abil, mis ühendab kõigi suuruste, nimelt pinge, jõu ja aja näidud.
Elektriohutustehnika
Elektriohutuse reeglite tundmine aitab vältida hädaolukorda ning kaitsta inimeste tervist ja elu. Kuna elekter kipub juhti soojendama, on alati võimalus tervisele ja elule ohtlikuks olukorraks. Kodu turvalisuse tagamiseks peab kinni pidama järgides lihtsat, kuid olulised reeglid:
- Võrgu isolatsioon peab alati olema heas töökorras, et vältida ülekoormust või lühiste võimalust.
- Niiskus ei tohiks sattuda elektriseadmetele, juhtmetele, kilpidele jne. Samuti tekitab niiske keskkond lühiseid.
- Kindlasti tehke kõikidele elektriseadmetele maandus.
- Vältida tuleb elektrijuhtmestiku ülekoormamist, kuna tekib juhtmete süttimise oht.
Ohutusabinõud elektriga töötamisel hõlmavad kummikinnaste, labakindade, vaipade, tühjendusseadmete, tööalade maandusseadmete, kaitselülitite või termo- ja voolukaitsega kaitsmete kasutamist.
Kogenud elektrikud töötavad elektrilöögi võimaluse korral ühe käega ja teine on taskus. Seega katkeb käest-kätte ahel tahtmatul kokkupuutel kilbi või muu maandatud seadmega. Võrku ühendatud seadmete süttimise korral kustutada tulekahju eranditult pulber- või süsihappegaaskustutitega.
Elektrivoolu rakendamine
Elektrivoolul on palju omadusi, mis võimaldavad seda kasutada peaaegu kõigis inimtegevuse valdkondades. Elektrivoolu kasutamise viisid:
Elekter on tänapäeval kõige keskkonnasõbralikum energiaallikas. Kaasaegse majanduse tingimustes on elektrienergia tööstuse areng planeedi tähtsusega. Tulevikus, kui toorainest napib, võtab elekter liidripositsiooni ammendamatu energiaallikana.
Igal inimesel on abstraktne elektrivoolu mõiste. Elektriseadme jaoks on toiteallikaks mis tahes hingava organismi jaoks õhuallikas. Kuid nende võrdluste põhjal on nähtuse olemuse mõistmine piiratud ja ainult spetsialistid mõistavad olemust sügavamalt.
- Seotud video
- Kommentaarid
IN kooli õppekava kõik läbivad füüsika kursuse, kus kirjeldatakse elektri põhimõisteid ja seaduspärasid. Kuiv teaduslik lähenemine ei paku lastele huvi, nii et enamikul täiskasvanutest pole aimugi, mis on elektrivool, miks see tekib, kuidas sellel on mõõtühik ja kuidas miski saab liikuda läbi fikseeritud metalljuhtmete. Jah, isegi elektriseadmed töötavad.
Lihtsate sõnadega elektrivoolu kohta
Füüsika kooliõpiku standardmääratlus kirjeldab lühidalt elektrivoolu nähtust. Kuid ausalt öeldes saate sellest täielikult aru, kui uurite seda teemat palju sügavamalt. Teave esitatakse ju teises – teaduslikus – keeles. Füüsikalise nähtuse olemust on palju lihtsam mõista, kui kirjeldada kõike tuttavas ja igale inimesele arusaadavas keeles. Näiteks vool metallis.
Alustada tuleks sellest, et kõik, mida peame kindlaks ja liikumatuks, on seda vaid meie kujutluses. Maas lebav metallitükk on inimese mõistes monoliitne liikumatu keha. Analoogia saamiseks kujutage ette meie planeeti kosmoses, vaadates seda Marsi pinnalt. Maa näib olevat terviklik, liikumatu keha. Kui jõuate selle pinnale lähemale, selgub, et see pole monoliitne ainetükk, vaid pidev liikumine: vesi, gaasid, elusolendid, litosfääriplaadid - kõik see liigub pidevalt, kuigi seda pole kaugelt näha ruumi.
Tuleme tagasi oma maas lebava metallitüki juurde. See on liikumatu, sest vaatame seda kõrvalt kui monoliitset objekti. Aatomitasandil koosneb see pidevalt liikuvatest pisikestest elementidest. Need on erinevad, kuid meid huvitavad elektronid, mis loovad metallides elektromagnetvälja, mis tekitab sama voolu. Sõna "vool" tuleb võtta sõna-sõnalt, sest kui elektrilaenguga elemendid liiguvad, see tähendab "voolavad" ühelt laetud objektilt teisele, siis tekib "elektrivool".
Olles käsitlenud põhimõisteid, saame tuletada üldise määratluse:
Elektrivool on laetud osakeste vool, mis liigub kõrgema laenguga kehalt väiksema laenguga kehale.
Et olemust veelgi täpsemalt mõista, tuleb süveneda detailidesse ja saada vastused mitmele põhiküsimusele.
Video süžee
Vastused peamistele küsimustele elektrivoolu kohta
Pärast definitsiooni sõnastamist kerkib mitu loogilist küsimust.
- Mis põhjustab voolu "voolu", see tähendab, et see liigub?
- Kui metalli väikseimad elemendid pidevalt liiguvad, siis miks see ei deformeeru?
- Kui midagi voolab ühelt objektilt teisele, siis kas nende objektide mass muutub?
Vastus esimesele küsimusele on lihtne. Kuidas vesi voolab kõrgpunkt madalale - nii hakkavad elektronid füüsikaseadustele järgides voolama kõrge laenguga kehast madala laenguga kehasse. Ja "laeng" (või potentsiaal) on elektronide arv kehas ja mida rohkem neid, seda suurem on laeng. Kui kontakt tekib kahe erineva laenguga keha vahel, voolavad elektronid rohkem laetud kehast vähem laetud kehasse. Seega tekib vool, mis lõpeb siis, kui kahe kontakti keha laengud on võrdsustatud.
Et mõista, miks traat ei muuda oma struktuuri, hoolimata asjaolust, et selles on pidev liikumine, peate kujutama seda suure majana, milles inimesed elavad. Maja suurus ei muutu selles osas, kui palju inimesi sisse-välja saab ja sees ringi liigub. Sel juhul on inimene metallis oleva elektroni analoog - see liigub vabalt ja sellel pole kogu hoonega võrreldes palju massi.
Kui elektronid liiguvad ühest kehast teise, siis miks kehade mass ei muutu? Fakt on see, et elektroni kaal on nii väike, et isegi kui kõik elektronid kehast eemaldada, ei muutu selle mass.
Mis on voolutugevuse mõõtühik
- Praegune tugevus.
- Pinge.
- Vastupidavus.
Kui proovite kirjeldada voolutugevuse mõistet lihtsas mõttes, on kõige parem ette kujutada tunnelit läbivate autode voolu. Autod on elektronid ja tunnel on traat. Mida rohkem autosid tunneli ristlõikest korraga läbib, seda suurem on voolutugevus, mida mõõdetakse seadmega, mida nimetatakse "ampermeetriks" amprites (A) ja valemites tähistatakse seda tähega (I ).
Pinge on suhteline väärtus, mis väljendab nende kehade laengute erinevust, mille vahel vool liigub. Kui ühel objektil on väga kõrge ja teisel väga madal laeng, siis on nende vahel kõrge pinge, mida mõõdetakse voltmeetri seadme ja ühikute nimega Volt (V) abil. Valemites tähistatakse seda tähega (U).
Takistus iseloomustab juhi, tinglikult vasktraadi, võimet lasta läbi enda, st elektronide teatud kogus voolu. Takistusjuht tekitab soojust, kulutades osa seda läbiva voolu energiast, vähendades seeläbi selle tugevust. Takistus arvutatakse oomides (Ohm) ja valemites kasutatakse tähte (R).
Voolukarakteristikute arvutamise valemid
Rakendades kolme füüsikalist suurust, saate Ohmi seaduse abil arvutada voolu omadused. Seda väljendatakse järgmise valemiga:
Kus I on voolutugevus, U on vooluahela sektsiooni pinge, R on takistus.
Valemist näeme, et voolutugevus arvutatakse pinge väärtuse jagamisel takistuse väärtusega. Seega on meil seaduse sõnastus:
Vool on otseselt võrdeline pingega ja pöördvõrdeline juhi takistusega.
Selle valemi põhjal saate matemaatiliselt arvutada selle muud komponendid.
Vastupidavus:
Pinge:
Oluline on märkida, et valem kehtib ainult ahela konkreetse lõigu jaoks. Täieliku suletud vooluringi ja ka muude erijuhtude jaoks kehtivad teised Ohmi seadused.
Video süžee
Voolu mõju erinevatele materjalidele ja elusolenditele
Erinevad keemilised elemendid voolu mõjul käituvad erinevalt. Mõned ülijuhid ei paku takistust nende kaudu liikuvatele elektronidele, põhjustades mitte keemiline reaktsioon. Seevastu metallid, millel on nende jaoks liigne pinge, võivad kokku kukkuda, sulada. Dielektrikud, mis voolu ei läbi, ei suhtle sellega üldse ja kaitsevad seeläbi selle eest. keskkond. Seda nähtust kasutab inimene edukalt kummiga juhtmete isoleerimisel.
Elusorganismide jaoks on vool mitmetähenduslik nähtus. Sellel võib olla nii kasulik kui ka hävitav mõju. Inimesed on pikka aega kasutanud kontrollitud heitmeid meditsiinilistel eesmärkidel: ajutegevust ergutavatest valguslahendustest kuni võimsate elektrilöökideni, mis võivad käivitada seiskunud südame ja äratada inimese ellu. Tugev eritis võib põhjustada tõsiseid terviseprobleeme, põletusi, kudede surma ja isegi kohest surma. Elektriseadmetega töötamisel tuleb järgida ohutuseeskirju.
Looduses võib leida palju nähtusi, milles elekter mängib võtmerolli: alates süvamereloomadest (elektriline nõel), mis võivad põrutada, kuni välguni äikese ajal. Inimene on seda loodusjõudu juba pikka aega valdanud ja oskuslikult ära kasutanud, tänu millele töötab kogu kaasaegne elektroonika.
Tuleb meeles pidada, et loodusnähtused võivad olla inimestele nii kasulikud kui ka kahjulikud. Koolist õppimine ja täiendõpe aitavad inimestel maailma nähtusi ühiskonna hüvanguks asjatundlikult kasutada.
