Što danas zapravo znamo o električnoj energiji? Prema suvremenim stajalištima, puno, ali ako detaljnije uđemo u bit ovog pitanja, ispada da čovječanstvo naširoko koristi električnu energiju ne shvaćajući pravu prirodu ovog važnog fizičkog fenomena.
Svrha ovog članka nije opovrgnuti postignute rezultate znanstvenih i tehničkih primijenjenih istraživanja u području električnih fenomena koji se široko koriste u svakodnevnom životu i industriji. moderno društvo. No, čovječanstvo se neprestano susreće s nizom fenomena i paradoksa koji se ne uklapaju u okvire suvremenih teorijskih predodžbi o električnim fenomenima – to ukazuje na nedostatak potpunog razumijevanja fizike ovog fenomena.
Također, danas znanost zna činjenice kada, čini se, proučavane tvari i materijali pokazuju svojstva anomalne vodljivosti ( ) .
Takav fenomen kao što je supravodljivost materijala također trenutno nema potpuno zadovoljavajuću teoriju. Postoji samo pretpostavka da je supravodljivost kvantni fenomen , koji proučava kvantna mehanika. Pažljivim proučavanjem osnovnih jednadžbi kvantne mehanike: Schrödingerove jednadžbe, von Neumannove jednadžbe, Lindbladove jednadžbe, Heisenbergove jednadžbe i Paulijeve jednadžbe, njihova nedosljednost postaje očita. Činjenica je da Schrödingerova jednadžba nije izvedena, već postulirana po analogiji s klasičnom optikom, na temelju generalizacije eksperimentalnih podataka. Paulijeva jednadžba opisuje gibanje nabijene čestice sa spinom 1/2 (na primjer, elektron) u vanjskom elektromagnetskom polju, ali pojam spina nije povezan sa stvarnom rotacijom elementarne čestice, a također se postulira u odnosu na spin da postoji prostor stanja koja nisu ni na koji način povezana s kretanjem elementarne čestice u običnom prostoru.
U knjizi Anastazije Novykh "Ezoosmos" spominje se neuspjeh kvantne teorije: "Ali kvantno mehanička teorija strukture atoma, koja atom smatra sustavom mikročestica koje se ne pokoravaju zakonima klasičnog mehanika, apsolutno nebitno . Na prvi pogled argumenti njemačkog fizičara Heisenberga i austrijskog fizičara Schrödingera ljudima se čine uvjerljivima, ali ako se sve to sagleda s drugačijeg gledišta, onda su njihovi zaključci samo djelomično točni, a općenito su i jedni i drugi potpuno pogrešni. . Činjenica je da je prvi opisao elektron kao česticu, a drugi kao val. Inače, princip dualnosti val-čestica također je irelevantan, jer ne otkriva prijelaz čestice u val i obrnuto. Odnosno, od učene gospode dobije se nekakva oskudica. Zapravo, sve je vrlo jednostavno. Općenito, želim reći da je fizika budućnosti vrlo jednostavna i razumljiva. Glavno je živjeti do ove budućnosti. Što se tiče elektrona, on postaje val samo u dva slučaja. Prvi je kada se izgubi vanjski naboj, odnosno kada elektron ne stupa u interakciju s drugim materijalnim objektima, recimo s istim atomom. Drugi je u predosmičkom stanju, odnosno kada se njegov unutarnji potencijal smanjuje.
Isti električni impulsi koje stvaraju neuroni ljudskog živčanog sustava podržavaju aktivno složeno i raznoliko funkcioniranje tijela. Zanimljivo je primijetiti da je akcijski potencijal stanice (val ekscitacije koji se kreće duž membrane žive stanice u obliku kratkotrajne promjene membranskog potencijala u malom području ekscitabilne stanice) u određenom rasponu (slika 1).
Donja granica akcijskog potencijala neurona je na -75 mV, što je vrlo blizu vrijednosti redoks potencijala ljudske krvi. Ako analiziramo maksimalnu i minimalnu vrijednost akcijskog potencijala u odnosu na nulu, onda je to vrlo blizu zaokruženog postotka značenje zlatni rez , tj. podjela intervala u odnosu na 62% i 38%:
\(\Delta = 75mV+40mV = 115mV\)
115 mV / 100% = 75 mV / x 1 ili 115 mV / 100% = 40 mV / x 2
x 1 = 65,2%, x 2 = 34,8%
Sve poznato moderna znanost, tvari i materijali provode elektricitet u jednom ili onom stupnju, budući da sadrže elektrone koji se sastoje od 13 fantomskih Po čestica, koje su pak septonske skupine ("PRIMAL ALLATRA PHYSICS" str. 61) . Pitanje je samo u naponu električne struje, koji je potrebno prevladati električni otpor.
Budući da su električni fenomeni usko povezani s elektronom, izvješće "PRIMORDIAL ALLATRA PHYSICS" daje sljedeće informacije o ovoj važnoj elementarnoj čestici: "Elektron je sastavni dio atoma, jedan od glavnih strukturnih elemenata materije. Elektroni tvore elektronske ljuske atoma svih danas poznatih kemijskih elemenata. Oni su uključeni u gotovo sve električne fenomene kojih su znanstvenici sada svjesni. Ali što je zapravo struja? službena znanost još uvijek ne može objasniti, ograničeno općim frazama, da je to, na primjer, "skup pojava uzrokovanih postojanjem, kretanjem i međudjelovanjem nabijenih tijela ili čestica nositelja električnog naboja". Poznato je da električna energija nije kontinuirani tok, već se prenosi u porcijama - diskretno».
Prema moderne ideje: « struja - ovo je skup pojava uzrokovanih postojanjem, međudjelovanjem i kretanjem električnih naboja. Ali što je električni naboj?
Električno punjenje (količina elektriciteta) je fizikalna skalarna veličina (veličina čija se svaka vrijednost može izraziti jednim realnim brojem), koja određuje sposobnost tijela da budu izvor elektromagnetskih polja i sudjeluju u elektromagnetskoj interakciji. Električni naboji se dijele na pozitivne i negativne (ovaj izbor se u znanosti smatra čisto uvjetnim i svakom od naboja se dodjeljuje točno definiran znak). Tijela nabijena nabojem istog predznaka odbijaju se, a suprotno nabijena tijela privlače. Pri kretanju nabijenih tijela (kako makroskopskih tijela, tako i mikroskopskih nabijenih čestica koje nose električnu struju u vodičima) nastaje magnetsko polje i događaju se pojave koje omogućuju uspostavljanje odnosa elektriciteta i magnetizma (elektromagnetizma).
Elektrodinamika proučava elektromagnetsko polje u najopćenitijem slučaju (odnosno razmatraju se vremenski ovisna promjenjiva polja) i njegovu interakciju s tijelima koja imaju električni naboj. Klasična elektrodinamika uzima u obzir samo kontinuirana svojstva elektromagnetskog polja.
kvantna elektrodinamika proučava elektromagnetska polja koja imaju diskontinuirana (diskretna) svojstva, čiji su nositelji kvanti polja – fotoni. Interakcija elektromagnetskog zračenja s nabijenim česticama se u kvantnoj elektrodinamici smatra apsorpcijom i emisijom fotona česticama.
Vrijedno je razmisliti zašto se magnetsko polje pojavljuje oko vodiča s strujom ili oko atoma, po čijim se orbitama kreću elektroni? Činjenica je da " ono što se danas naziva elektricitetom zapravo je posebno stanje septonskog polja , u čijim procesima elektron u većini slučajeva sudjeluje ravnopravno s ostalim svojim dodatnim "komponentama" ” (“PRIMARNA ALLATRA FIZIKA”, str. 90) .
A toroidni oblik magnetskog polja je zbog prirode njegovog podrijetla. Kao što članak kaže: “S obzirom na fraktalne obrasce u Svemiru, kao i činjenicu da je septonsko polje u materijalnom svijetu unutar 6 dimenzija temeljno, jedinstveno polje na kojem se temelje sve interakcije poznate modernoj znanosti, može se tvrditi da sve one također imaju oblik Tore. A ova izjava može biti od posebnog znanstvenog interesa za moderne istraživače.. Stoga će elektromagnetsko polje uvijek imati oblik torusa, poput septonskog torusa.
Razmotrite spiralu kroz koju teče električna struja i kako se točno formira njeno elektromagnetsko polje ( https://www.youtube.com/watch?v=0BgV-ST478M).
Riža. 2. Silnice polja pravokutnog magneta
Riža. 3. Linije polja spirale sa strujom
Riža. 4. Linije sila pojedinih dijelova spirale
Riža. 5. Analogija između silnica spirale i atoma s orbitalnim elektronima
Riža. 6. Odvojeni fragment spirale i atoma s linijama sile
ZAKLJUČAK: čovječanstvo tek treba naučiti tajne tajanstvenog fenomena elektriciteta.
Petar Totov
Ključne riječi: PRIMORDIJALNA ALLATRA FIZIKA, električna struja, elektricitet, priroda elektriciteta, električni naboj, elektromagnetsko polje, kvantna mehanika, elektron.
Književnost:
Novi. A., Ezoosmos, K.: LOTOS, 2013. - 312 str. http://schambala.com.ua/book/ezoosmos
Izvješće "PRIMORDIAL ALLATRA PHYSICS" međunarodne skupine znanstvenika Internacionale društveni pokret ALLATRA, ur. Anastasia Novykh, 2015.;
Otkrića vezana uz elektricitet dramatično su promijenila naše živote. Koristeći električnu struju kao izvor energije, čovječanstvo je napravilo iskorak u tehnologijama koje su nam olakšale postojanje. Danas električna energija pokreće tokarilice, automobile, upravlja robotskom opremom i omogućuje komunikaciju. Ovaj popis se može nastaviti jako dugo. Čak je teško imenovati industriju u kojoj možete bez struje.
U čemu je tajna tako masovnog korištenja električne energije? Doista, u prirodi postoje i drugi izvori energije koji su jeftiniji od struje. Ispostavilo se da je sve u prijevozu.
Električna energija može se isporučiti gotovo bilo gdje:
- u proizvodnu halu;
- apartman;
- na polju;
- u rudnik, pod vodu itd.
Električnu energiju pohranjenu u bateriji možete nositi sa sobom. Koristimo ga svaki dan, nosimo mobitel sa sobom. Nijedan drugi oblik energije nema tako univerzalna svojstva kao električna energija. Nije li to dovoljan razlog za dublje proučavanje prirode i svojstava elektriciteta?
Što je električna struja?
Električni fenomeni promatrani su dugo vremena, ali čovjek je relativno nedavno uspio objasniti njihovu prirodu. Udar munje činio se nečim neprirodnim, neobjašnjivim. Činilo se čudnim što neki predmeti pucketaju kad se trljaju. Češalj koji je svjetlucao u mraku nakon češljanja krzna životinja (na primjer, mačaka) izazvao je zbunjenost, ali je potaknuo interes za ovaj fenomen.
Kako je sve počelo
Čak su i stari Grci poznavali svojstvo jantara, nošenog na vuni, da privlači neke male predmete. Inače, naziv "elektricitet" došao je od grčkog naziva za jantar - "elektron".
Kad su se fizičari uhvatili u koštac s proučavanjem elektrifikacije tijela, počeli su shvaćati prirodu takvih pojava. A prva kratkotrajna električna struja koju je stvorio čovjek pojavila se kada su dva naelektrizirana objekta spojena vodičem (vidi sliku 1). Godine 1729. Englezi Gray i Wheeler otkrili su provođenje naboja pomoću nekih materijala. Ali nisu mogli dati definiciju električne struje, iako su razumjeli da se naboji kreću s jednog tijela na drugo duž vodiča.
Riža. 1. Iskustvo s nabijenim tijelima
O električnoj struji, kao fizikalnom fenomenu, počelo se govoriti tek nakon što je Talijan Volta dao objašnjenje za pokuse Galvanija, a 1794. godine izumio je prvi izvor električne energije na svijetu - galvanski član (Voltin stup). Potkrijepio je uređeno kretanje nabijenih čestica po zatvorenom krugu.
Definicija
U suvremenom tumačenju električnom strujom nazivamo usmjereno kretanje sila električnog polja nabijenih čestica.Nositelji naboja metalnih vodiča su elektroni, a otopine kiselina i soli su negativni i pozitivni ioni. Nositelji naboja u poluvodiču su elektroni i šupljine.
Da bi električna struja postojala, potrebno ju je održati električno polje. Mora postojati potencijalna razlika koja podržava prisutnost prva dva uvjeta. Sve dok su ovi uvjeti zadovoljeni, naboji će se kretati na uredan način kroz dijelove zatvorenog električnog kruga. Ovu zadaću obavljaju izvori električne energije.
Takvi se uvjeti mogu stvoriti, na primjer, korištenjem elektroforskog stroja (slika 2). Ako se dva diska okreću u suprotnim smjerovima, bit će nabijena suprotnim nabojem. Na četkama uz diskove pojavit će se potencijalna razlika. Spajanjem kontakata s vodičem učinit ćemo da se nabijene čestice kreću uredno. Odnosno, elektroforski stroj je izvor električne energije.
Slika 2. Stroj za elektroforiranje Trenutni izvori
Prvi pronađeni izvori električne energije praktičnu upotrebu, bile su gore spomenute galvanske ćelije. Poboljšani galvanski članci (popularno ime - baterije) naširoko se koriste do danas. Koriste se za napajanje daljinskih upravljača, elektroničkih satova, dječjih igračaka i mnogih drugih naprava.
S izumom generatora izmjenične struje, električna energija je dobila drugi vjetar. Započinje doba elektrifikacije gradova, a kasnije i svih naselja. Električna energija postala je dostupna svim građanima razvijenih zemalja.
Danas čovječanstvo traži obnovljive izvore električne energije. Solarni paneli, vjetroelektrane već zauzimaju svoje niše u energetskim sustavima mnogih zemalja, uključujući Rusiju.
Karakteristike
Električnu struju karakteriziraju veličine koje opisuju njezina svojstva.
Jakost i gustoća struje
Pojam "struja" često se koristi za opisivanje karakteristika električne energije. Naziv nije sasvim uspješan, jer karakterizira samo intenzitet kretanja električnih naboja, a ne neku silu u doslovnom smislu. Međutim, koristi se ovaj izraz, a označava količinu elektriciteta (naboja) koji prolazi kroz ravninu presjeka vodiča. SI jedinica struje je amper (A).
1 A znači da u jednoj sekundi kroz presjek vodiča prođe električni naboj od 1 C. (1A = 1 C/s).
Gustoća struje je vektorska veličina. Vektor je usmjeren prema kretanju pozitivnih naboja. Modul ovog vektora jednak je omjeru jakosti struje na nekom dijelu vodiča okomitom na smjer kretanja naboja na područje ovog odjeljka. U SI sustavu mjeri se u A / m 2. Gustoća karakterizira električnu energiju više, međutim, u praksi se češće koristi vrijednost "strujne snage".
Razlika potencijala (napona) u dionici strujnog kruga izražava se omjerom : U = ja× R, Gdje U- napon, ja je trenutna snaga, i R- otpor. Ovo je poznati Ohmov zakon.
Vlast
Električne sile djeluju protiv aktivnog i reaktivnog otpora. Na pasivnim otporima rad se pretvara u toplinsku energiju. Snaga je rad obavljen u jedinici vremena. U odnosu na električnu energiju koristi se izraz "snaga gubitka topline". Fizičari Joule i Lenz dokazali su da je snaga gubitka topline vodiča jednaka struji pomnoženoj s naponom: P = ja× U. Jedinica snage je vat (W).
Frekvencija
Izmjeničnu struju karakterizira i frekvencija. Ova karakteristika pokazuje kako se mijenja broj perioda (oscilacija) u jedinici vremena. Jedinica frekvencije je herc. 1 Hz = 1 ciklus u sekundi. Standardna frekvencija industrijske struje je 50 Hz.
Prednaponska struja
Koncept "prednaponske struje" uveden je radi praktičnosti, iako se u klasičnom smislu ne može nazvati strujom, jer nema prijenosa naboja. S druge strane, intenzitet magnetskog polja ovisi o strujama vodljivosti i strujama pomaka.
U kondenzatorima se mogu uočiti struje pomaka. Unatoč činjenici da tijekom punjenja i pražnjenja nema kretanja naboja između ploča kondenzatora, prednaponska struja teče kroz kondenzator i zatvara električni krug.
Vrste struje
Prema načinu nastanka i svojstvima električna struja može biti stalna i promjenljiva. Trajan je onaj koji ne mijenja svoj smjer. Uvijek teče u jednom smjeru. Izmjenična struja povremeno mijenja smjer. AC se odnosi na bilo koju struju osim istosmjerne. Ako se trenutne vrijednosti ponavljaju u nepromijenjenom nizu u pravilnim intervalima, tada se takva električna struja naziva periodičnom.
AC klasifikacija
Vremenski promjenjive struje mogu se klasificirati na sljedeći način:
- Sinusoida, pokorava se sinusoidalnoj funkciji u vremenu.
- kvazistacionarno - promjenjivo, polagano se mijenja u vremenu. Uobičajene industrijske struje su kvazistacionarne.
- Visoka frekvencija - čija frekvencija prelazi desetke kHz.
- Pulsirajući - čiji se zamah povremeno mijenja.
Postoje i vrtložne struje koje nastaju u vodiču pri promjeni magnetskog toka. Foucault, kako ih još nazivaju, ne teku kroz žice, već formiraju vrtložne konture. Induktivna struja ima istu prirodu kao i vrtložna struja.
Driftova brzina elektrona
Električna energija putuje kroz metalni vodič brzinom svjetlosti. Ali to ne znači da nabijene čestice jure od pola do pola istom brzinom. Elektroni u metalnim vodičima na svom putu nailaze na otpor atoma, pa je njihovo stvarno kretanje samo 0,1 mm u sekundi. Prava, uređena brzina kretanja elektrona u vodiču naziva se drift.
Ako polove izvora struje zatvorite vodičem, tada se oko vodiča stvara električno polje brzinom munje. Što je više izvora EMF, to je jačina električnog polja. Reagirajući na napetost, nabijene čestice trenutno poprimaju uređeno kretanje i počinju lebdjeti.
Smjer električne struje
Tradicionalno se vjeruje da je vektor električne struje usmjeren prema negativnom polu izvora. Ali zapravo se elektroni kreću prema pozitivnom polu. Tradicija je nastala zbog činjenice da je smjer vektora odabran kao kretanje pozitivnih iona u elektrolitima, koji stvarno teže negativnom polu.
Elektroni vodljivosti s negativnim nabojem u metalima otkriveni su kasnije, ali fizičari nisu promijenili svoja početna uvjerenja. To je ojačalo tvrdnju da je struja usmjerena od plusa prema minusu.
Električna struja u različitim sredinama
u metalima
Nositelji struje u metalnim vodičima su slobodni elektroni, koji zbog slabih električnih veza nasumično lutaju unutar kristalnih rešetki (slika 3). Čim se u vodiču pojavi EMF, elektroni počinju lebdjeti u pravilnom smjeru prema pozitivnom polu izvora struje.
Riža. 3. Električna struja u metalima Uslijed prolaska struje nastaje otpor vodiča koji sprječava protok elektrona i dovodi do zagrijavanja. U kratkom spoju, stvaranje topline je toliko jako da uništava vodič.
u poluvodičima
U normalnom stanju poluvodič nema slobodnih nositelja naboja. Ali ako spojite dvoje različiti tipovi poluvodiča, tada se pri izravnom spajanju pretvaraju u vodič. To se događa jer jedna vrsta ima pozitivno nabijene ione (rupe), dok druga ima negativne ione (atome s dodatnim elektronom).
Pod naponom, elektroni iz jednog poluvodiča žure zamijeniti (rekombinirati) rupe u drugom. Postoji uređeno kretanje besplatnih naboja. Takva se vodljivost naziva elektron-šupljina.
U vakuumu i plinu
Električna struja moguća je i u ioniziranom plinu. Naboj nose pozitivni i negativni ioni. Ionizacija plinova moguća je pod djelovanjem zračenja ili uslijed jakog zagrijavanja. Pod utjecajem ovih čimbenika dolazi do ekscitacije atoma koji se pretvaraju u ione (slika 4).
Slika 4. Električna struja u plinovima U vakuumu električni naboji ne nailaze na otpor, dakle. nabijene čestice kreću se brzinom bliskom svjetlosti. Nosioci naboja su elektroni. Za pojavu struje u vakuumu potrebno je stvoriti izvor elektrona i dovoljno veliki pozitivni potencijal na elektrodi.
Primjer je rad vakuumske cijevi ili katodne cijevi.
u tekućinama
Rezervirajmo odmah - nisu sve tekućine vodiči. Električna struja moguća je u kiselim, alkalnim i slanim otopinama. Drugim riječima, u sredinama gdje postoje nabijeni ioni.
Ako se dvije elektrode spuste u otopinu i spoje na polove izvora, tada će između njih teći električna struja (slika 5). Pod djelovanjem EMF, kationi će pojuriti na katodu (minus), a anioni na anodu. Pritom će se održati kemijska izloženost na elektrodama - na njih će se taložiti atomi otopljenih tvari. Ova pojava se naziva elektroliza.
Riža. 5. Za bolje razumijevanje svojstava električne struje u različitim okruženjima, predlažem da razmotrite sliku na slici 6. Obratite pozornost na karakteristike struje i napona (4. stupac).
Riža. 6. Električna struja u medijima Električni vodiči
Među mnogim tvarima samo su neke provodnici. Metali su dobri vodiči. Važna karakteristika vodiča je njegov otpor.
Imati mali otpor:
- svi plemeniti metali;
- bakar;
- aluminij;
- kositar;
- voditi.
U praksi se najčešće koriste aluminijski i bakreni vodiči jer nisu preskupi.
električna sigurnost
Unatoč činjenici da je struja čvrsto ušla u naše živote, ne bismo trebali zaboraviti na električnu sigurnost. Visoki naponi su opasni po život, a kratki spojevi uzrokuju požare.
Prilikom izvođenja popravaka potrebno je strogo pridržavati se sigurnosnih pravila: ne raditi pod visokim naponom, koristiti zaštitnu odjeću i posebne alate, koristiti noževe za uzemljenje itd.
U svakodnevnom životu koristite samo električnu opremu koja je dizajnirana za rad na odgovarajućoj mreži. Nikada ne stavljajte "bubice" umjesto osigurača.
Ne zaboravite da snažni elektrolitički kondenzatori imaju veliki električni kapacitet. Energija akumulirana u njima može čak i nekoliko minuta nakon što su isključeni iz mreže.
Električna struja je uređeno kretanje nabijenih čestica. U čvrstim tijelima to je kretanje elektrona (negativno nabijenih čestica) u tekućim i plinovitim tijelima to je kretanje iona (pozitivno nabijenih čestica). Štoviše, struja može biti konstantna i promjenjiva, a imaju i potpuno drugačije kretanje električnih naboja. Da biste razumjeli i savladali temu protoka struje u vodičima, možda prvo morate detaljnije razumjeti osnove elektrofizike. Odatle ću početi.
Dakle, kako uopće teče električna struja? Znamo da se materija sastoji od atoma. To su elementarne čestice materije. Struktura atoma je slična našoj Sunčev sustav gdje se u središtu nalazi jezgra atoma. Sastoji se od čvrsto stisnutih protona (pozitivnih električnih čestica) i neutrona (električno neutralnih čestica). Elektroni (manje čestice s negativnim nabojem) kruže oko ove jezgre velikom brzinom u svojim orbitama. Različite tvari imaju različit broj elektrona i putanje u kojima rotiraju. Atomi čvrstih tijela imaju takozvanu kristalnu rešetku. Ovo je struktura materije, u kojoj su atomi raspoređeni u određenom redoslijedu jedan u odnosu na drugi.
Odakle dolazi električna struja? Ispostavilo se da se u nekim tvarima (vodičima struje) elektroni koji su najudaljeniji od svoje jezgre mogu odvojiti od atoma i otići do susjednog atoma. Ovo kretanje elektrona naziva se slobodnim. Samo se elektroni kreću unutar materije od jednog atoma do drugog. Ali ako se vanjsko elektromagnetsko polje spoji na tu tvar (električni vodič), stvarajući tako električni krug, tada će se svi slobodni elektroni početi kretati u jednom smjeru. To je upravo kretanje električne struje unutar vodiča.
Sada pogledajmo što čini istosmjernu i izmjeničnu struju. Dakle, istosmjerna struja se uvijek kreće samo u jednom smjeru. Kao što je spomenuto na samom početku, elektroni se kreću u čvrstim tijelima, a ioni u tekućim i plinovitim tijelima. Elektroni su negativno nabijene čestice. Posljedično, u čvrstim tijelima električna struja teče od minusa prema plusu izvora napajanja (elektroni se kreću duž električnog kruga). U tekućinama i plinovima struja se kreće u dva smjera odjednom, odnosno, istovremeno, elektroni teku u plus, a ioni (odvojeni atomi koji nisu međusobno povezani kristalnom rešetkom, svaki je za sebe) teku u minus. izvora napajanja.
Znanstvenici su, s druge strane, službeno smatrali da se kretanje događa od plusa prema minusu (naprotiv, nego što se zapravo događa). Dakle, sa znanstvenog gledišta, ispravno je reći da se električna struja kreće od plusa prema minusu, ali sa stvarnog gledišta (elektrofizične prirode) ispravnije je vjerovati da struja teče od minusa prema plusu ( u čvrstim tvarima). Možda je to učinjeno zbog neke pogodnosti.
Sada, što se tiče izmjenične električne struje. Ovdje je sve malo kompliciranije. Ako u slučaju istosmjerne struje kretanje nabijenih čestica ima samo jedan smjer (fizički, elektroni s predznakom minus teku prema plusu), tada pri naizmjenična struja smjer kretanja se povremeno mijenja. Vjerojatno ste čuli da je u običnom gradskom napajanju izmjenični napon od 220 volti i standardna frekvencija od 50 herca. Dakle, ovih 50 herca pokazuje da električna struja u jednoj sekundi ima vremena proći kroz puni ciklus 50 puta, koji ima sinusoidalni oblik. Naime, u jednoj sekundi se smjer struje promijeni čak 100 puta (promijeni se dva puta u jednom ciklusu).
p.s. Trenutni smjer u električni dijagrami važno je. U mnogim slučajevima, ako je strujni krug dizajniran za jedan smjer struje, a vi ga slučajno promijenite u suprotni ili spojite izmjeničnu struju umjesto istosmjerne struje, najvjerojatnije će uređaj jednostavno pokvariti. Mnogi poluvodiči koji rade u strujnim krugovima mogu se probiti i pregorjeti kada se struja preokrene. Dakle, kada spajate napajanje, morate se strogo pridržavati smjera struje.
Prva otkrića vezana uz rad elektriciteta započela su u 7. stoljeću pr. Filozof Drevna grčka Tales iz Mileta otkrio je da kada se jantar trlja o vunu, on kasnije može privući lagane predmete. S grčkog "elektricitet" se prevodi kao "jantar". Godine 1820. André-Marie Ampère uspostavio je zakon istosmjerne struje. U budućnosti se veličina struje, odnosno ono u čemu se mjeri električna struja, počela označavati u amperima.
Značenje pojma
Pojam električne struje može se naći u svakom udžbeniku fizike. električna struja- ovo je uređeno kretanje električki nabijenih čestica u smjeru. Da biste jednostavnom laiku razumjeli što je električna struja, trebali biste se služiti rječnikom električara. U njemu pojam označava kretanje elektrona kroz vodič ili iona kroz elektrolit.
Ovisno o kretanju elektrona ili iona unutar vodiča razlikuju se: 
vrste struja:
- konstantno;
- varijabla;
- isprekidan ili pulsirajući.
Osnovna mjerenja
Jačina električne struje- glavni pokazatelj koji koriste električari u svom radu. Jakost električne struje ovisi o veličini naboja koji teče kroz električni krug u određenom vremenskom razdoblju. Što je više elektrona poteklo od jednog početka izvora do kraja, to će veći biti naboj koji prenose elektroni.
Veličina koja se mjeri omjerom električnog naboja koji teče kroz poprečni presjek čestica u vodiču i vremena koje on prođe. Naboj se mjeri u kulonima, vrijeme se mjeri u sekundama, a jedna jedinica jakosti struje električne energije određena je omjerom naboja i vremena (kulon u sekundi) ili u amperima. Određivanje električne struje (njene jakosti) događa se spajanjem dva stezaljka u seriju u električni krug.
Kada električna struja djeluje, kretanje nabijenih čestica odvija se uz pomoć električnog polja i ovisi o jačini kretanja elektrona. Veličina o kojoj ovisi rad električne struje naziva se napon i određena je omjerom rada struje u pojedinom dijelu kruga i naboja koji prolazi kroz isti dio. Jedinica volta mjeri se voltmetrom kada su dvije stezaljke instrumenta spojene paralelno u krug.
Vrijednost električnog otpora izravno ovisi o vrsti vodiča koji se koristi, njegovoj duljini i presjeku. Mjeri se u omima.
Snaga se određuje omjerom rada kretanja struja i vremena kada se taj rad dogodio. Izmjerite snagu u vatima.
Takva fizička veličina kao što je kapacitet određena je omjerom naboja jednog vodiča i potencijalne razlike između istog vodiča i susjednog. Što je manji napon kada vodiči prime električni naboj, to je njihov kapacitet veći. Mjeri se u faradima.
Vrijednost rada električne energije u određenom intervalu lanca nalazi se pomoću umnoška jakosti struje, napona i vremenskog razdoblja u kojem je rad obavljen. Potonji se mjeri u džulima. Određivanje rada električne struje događa se uz pomoć mjerača koji povezuje očitanja svih veličina, naime napona, sile i vremena.
Inženjerstvo električne sigurnosti
Poznavanje pravila električne sigurnosti pomoći će spriječiti hitne slučajeve i zaštititi ljudsko zdravlje i život. Budući da struja teži zagrijavanju vodiča, uvijek postoji mogućnost situacije opasne po zdravlje i život. Za sigurnost doma moraju se pridržavati slijedeći jednostavan ali važna pravila:
- Mrežna izolacija uvijek mora biti u dobrom radnom stanju kako bi se izbjegla preopterećenja ili mogućnost kratkog spoja.
- Vlaga ne smije doći na električne uređaje, žice, štitove itd. Također, vlažno okruženje izaziva kratke spojeve.
- Obavezno napravite uzemljenje za sve električne uređaje.
- Potrebno je izbjegavati preopterećenje električnog ožičenja, jer postoji opasnost od paljenja žica.
Sigurnosne mjere opreza pri radu s električnom energijom uključuju korištenje gumenih rukavica, rukavica, prostirki, uređaja za pražnjenje, uređaja za uzemljenje za radna područja, prekidača ili osigurača s toplinskom i strujnom zaštitom.
Iskusni električari, kada postoji mogućnost strujnog udara, rade jednom rukom, a druga im je u džepu. Stoga se strujni krug ruka-ruka prekida u slučaju nenamjernog kontakta sa štitom ili drugom uzemljenom opremom. U slučaju paljenja opreme priključene na mrežu, požar gasiti isključivo aparatima za gašenje prahom ili ugljičnim dioksidom.
Primjena električne struje
Električna struja ima mnoga svojstva koja joj omogućuju upotrebu u gotovo svim sferama ljudske djelatnosti. Načini korištenja električne struje:
Električna energija je danas ekološki najprihvatljiviji oblik energije. U uvjetima suvremenog gospodarstva razvoj elektroprivrede ima planetarni značaj. U budućnosti, ako bude manjkalo sirovina, električna energija će zauzeti vodeće mjesto kao neiscrpan izvor energije.
Svaka osoba ima apstraktan pojam električne struje. Za električni uređaj, izvor energije je nešto poput izvora zraka za bilo koji organizam koji diše. Ali na ovim usporedbama razumijevanje prirode fenomena je ograničeno, a samo stručnjaci dublje razumiju bit.
- Povezani video
- Komentari
U školski plan i program svatko pohađa tečaj fizike, koji opisuje osnovne pojmove i zakone elektriciteta. Suhoparni, znanstveni pristup nije od interesa za djecu, tako da većina odraslih nema pojma što je električna struja, zašto se pojavljuje, kako ima mjernu jedinicu i kako se bilo što može kretati kroz fiksne metalne žice, da, čak i napraviti rad električnih uređaja.
Jednostavnim riječima o električnoj struji
Standardna definicija iz školskog udžbenika fizike jezgrovito opisuje fenomen električne struje. Ali da budem iskren, ovo možete u potpunosti razumjeti ako dublje proučite temu. Uostalom, informacije su prezentirane drugim jezikom - znanstvenim. Mnogo je lakše razumjeti prirodu fizičkog fenomena ako sve opisujete poznatim jezikom koji je razumljiv svakoj osobi. Na primjer, struja u metalu.
Trebalo bi početi s činjenicom da sve što smatramo čvrstim i nepomičnim to je samo u našoj mašti. Komad metala koji leži na tlu je monolitno nepomično tijelo u ljudskom smislu. Za analogiju, zamislite naš planet u svemiru, gledajući ga s površine Marsa. Zemlja izgleda kao cjelovito, nepomično tijelo. Približite li se njegovoj površini, postat će očito da se ne radi o monolitnom komadu materije, već o stalnom kretanju: voda, plinovi, živa bića, litosferne ploče - sve se to neprestano kreće, iako se iz daljine ne vidi. prostor.
Vratimo se našem komadu metala koji leži na zemlji. Nepokretan je jer ga promatramo sa strane kao monolitni objekt. Na atomskoj razini sastoji se od stalno pokretnih sićušnih elemenata. Oni su različiti, ali između svih nas zanimaju elektroni koji u metalima stvaraju elektromagnetsko polje koje stvara istu struju. Riječ "struja" mora se shvatiti doslovno, jer kada se elementi s električnim nabojem kreću, odnosno "teku", od jednog nabijenog objekta do drugog, tada nastaje "električna struja".
Nakon što smo se pozabavili osnovnim pojmovima, možemo izvesti opću definiciju:
Električna struja je tok nabijenih čestica koje se kreću od tijela s većim nabojem prema tijelu s manjim nabojem.
Da biste još preciznije razumjeli bit, potrebno je proniknuti u detalje i dobiti odgovore na nekoliko osnovnih pitanja.
Video zaplet
Odgovori na glavna pitanja o električnoj struji
Nakon formuliranja definicije nameće se nekoliko logičnih pitanja.
- Što uzrokuje "tečenje", odnosno kretanje struje?
- Ako se najmanji elementi metala stalno kreću, zašto se onda ne deformira?
- Ako nešto teče s jednog tijela na drugo, mijenja li se masa tih tijela?
Odgovor na prvo pitanje je jednostavan. Kako teče voda iz visoka točka na niski - tako će elektroni teći iz tijela s visokim nabojem u tijelo s niskim, poštujući zakone fizike. A "naboj" (ili potencijal) je broj elektrona u tijelu, a što ih je više, to je naboj veći. Ako se uspostavi kontakt između dvaju tijela s različitim nabojem, elektroni iz jače nabijenog tijela će preći u manje nabijeno. Tako će nastati struja koja će prestati kada se naboji dva tijela u kontaktu izjednače.
Da biste razumjeli zašto žica ne mijenja svoju strukturu, unatoč činjenici da se u njoj stalno kreće, trebate je zamisliti kao veliku kuću u kojoj žive ljudi. Veličina kuće neće se promijeniti u smislu koliko ljudi ulazi i izlazi i kreće se unutra. U ovom slučaju, osoba je analog elektrona u metalu - kreće se slobodno i nema veliku masu u usporedbi s cijelom zgradom.
Ako se elektroni kreću s jednog tijela na drugo, zašto se masa tijela ne mijenja? Činjenica je da je težina elektrona toliko mala da čak i ako se svi elektroni uklone iz tijela, njegova se masa neće promijeniti.
Koja je mjerna jedinica za jakost struje
- Snaga struje.
- Napon.
- Otpornost.
Ako pokušate opisati koncept jakosti struje jednostavnim riječima, najbolje je zamisliti protok automobila koji prolaze kroz tunel. Automobili su elektroni, a tunel je žica. Što više automobila odjednom prođe kroz poprečni presjek tunela, veća je jakost struje koja se mjeri uređajem koji se zove "ampermetar" u amperima (A), a u formulama se označava slovom (I ).
Napon je relativna veličina koja izražava razliku u nabojima tijela između kojih teče struja. Ako jedan objekt ima vrlo visok naboj, a drugi vrlo nizak, tada će između njih biti visok napon, koji se mjeri pomoću uređaja "voltmetar" i jedinica koje se nazivaju Volt (V). U formulama se označava slovom (U).
Otpor karakterizira sposobnost vodiča, konvencionalno bakrene žice, da kroz sebe propusti određenu količinu struje, odnosno elektrone. Otporni vodič stvara toplinu trošeći dio energije struje koja prolazi kroz njega, čime se smanjuje njegova snaga. Otpor se računa u omima (Ohm), au formulama se koristi slovo (R).
Formule za izračunavanje strujnih karakteristika
Primjenom triju fizikalnih veličina možete izračunati karakteristike struje koristeći Ohmov zakon. Izražava se formulom:
Gdje je I jakost struje, U je napon u dijelu kruga, R je otpor.
Iz formule vidimo da se jakost struje izračunava dijeljenjem vrijednosti napona s vrijednošću otpora. Dakle, imamo formulaciju zakona:
Struja je izravno proporcionalna naponu, a obrnuto proporcionalna otporu vodiča.
Iz ove formule, matematički, možete izračunati ostale komponente.
Otpornost:
Napon:
Važno je napomenuti da formula vrijedi samo za određeni dio lanca. Za potpuni, zatvoreni krug, kao i za druge posebne slučajeve, postoje i drugi Ohmovi zakoni.
Video zaplet
Djelovanje struje na različite materijale i živa bića
Različiti kemijski elementi pod utjecajem struje ponašaju se različito. Neki supravodiči ne pružaju otpor elektronima koji se kreću kroz njih, uzrokujući br kemijska reakcija. Metali, s druge strane, s prevelikim naponom za njih, mogu se srušiti, rastopiti. Dielektrici koji ne prolaze struju uopće ne ulaze u nikakvu interakciju s njom i time štite od nje. okoliš. Ovaj fenomen uspješno koristi osoba kada izolira žice gumom.
Za žive organizme, struja je dvosmislen fenomen. Može imati i blagotvorne i destruktivne učinke. Ljudi su dugo koristili kontrolirana pražnjenja u ljekovite svrhe: od svjetlosnih pražnjenja koja potiču rad mozga, do snažnih elektrošokova koji mogu pokrenuti zaustavljeno srce i vratiti čovjeka u život. Jak iscjedak može dovesti do ozbiljnih zdravstvenih problema, opeklina, odumiranja tkiva pa čak i trenutne smrti. Pri radu s električnim uređajima morate se pridržavati sigurnosnih propisa.
U prirodi se mogu pronaći mnogi fenomeni u kojima elektricitet igra ključnu ulogu: od morskih stvorenja (električne raže) koja mogu izazvati šok, do munja tijekom grmljavinske oluje. Čovjek već dugo vlada tom prirodnom silom i vješto je koristi, zahvaljujući kojoj radi sva moderna elektronika.
Treba imati na umu da prirodni fenomeni mogu biti i korisni i štetni za ljude. Učenje od škole i daljnje obrazovanje pomaže ljudima da kompetentno koriste fenomene svijeta za dobrobit društva.
