Mit tudunk ma valójában az elektromosságról? A modern nézetek szerint sok, de ha részletesebben belemélyedünk ennek a kérdésnek a lényegébe, akkor kiderül, hogy az emberiség széles körben használja az elektromosságot anélkül, hogy megértené ennek a fontos fizikai jelenségnek a valódi természetét.
Jelen cikk célja nem az elektromos jelenségek területén végzett kutatások elért tudományos és műszaki alkalmazott eredményeinek megcáfolása, amelyek a mindennapi életben és az iparban széles körben használatosak. modern társadalom. De az emberiség folyamatosan szembesül számos jelenséggel és paradoxonnal, amelyek nem illeszkednek az elektromos jelenségekkel kapcsolatos modern elméleti koncepciók keretébe - ez a jelenség fizikájának teljes megértésének hiányát jelzi.
Ezenkívül a tudomány ma már ismer tényeket, amikor a látszólag vizsgált anyagok és anyagok anomális vezetőképességi tulajdonságokat mutatnak ( ) .
Az anyagok szupravezető képességének jelensége szintén jelenleg nem rendelkezik teljesen kielégítő elmélettel. Csak egy feltételezés létezik, hogy a szupravezetés az kvantumjelenség , amelyet a kvantummechanika vizsgál. A kvantummechanika alapegyenleteinek – a Schrödinger-, a von Neumann-, a Lindblad-, a Heisenberg- és a Pauli-egyenleteknek – alapos tanulmányozása után nyilvánvalóvá válik ezek következetlensége. A helyzet az, hogy a Schrödinger-egyenlet nem származtatott, hanem a klasszikus optikával való analógia módszerével, a kísérleti adatok általánosítása alapján feltételezhető. A Pauli-egyenlet egy 1/2-es spinnel rendelkező töltött részecske (például egy elektron) mozgását írja le külső elektromágneses térben, de a spin fogalma nem kapcsolódik az elemi részecske valós forgásához és a spinhez. azt feltételezik, hogy van egy olyan állapottere, amelyek semmilyen módon nem kapcsolódnak egy elemi részecske részecskéinek a közönséges térben való mozgásához.
Anastasia Novykh „Ezoosmos” című könyvében említést tesz a kvantumelmélet következetlensége: „De az atom szerkezetének kvantummechanikai elmélete, amely az atomot olyan mikrorészecskék rendszerének tekinti, amelyek nem engedelmeskednek a klasszikus mechanika törvényeinek, abszolút nem releváns . Első pillantásra Heisenberg német fizikus és Schrödinger osztrák fizikus érvei meggyőzőnek tűnnek az emberek számára, de ha mindezt más szemszögből nézzük, akkor következtetéseik csak részben helytállóak, és általában mindkettő teljesen téves. . A helyzet az, hogy az első részecskeként, a másik hullámként írta le az elektront. Egyébként a hullám-részecske kettősség elve sem releváns, mivel nem fedi fel a részecske hullámmá alakulását és fordítva. Vagyis a tudós urak némileg szűkösnek bizonyulnak. Valójában minden nagyon egyszerű. Általában azt akarom mondani, hogy a jövő fizikája nagyon egyszerű és érthető. A legfontosabb, hogy megéljük ezt a jövőt. Ami az elektront illeti, csak két esetben válik hullámmá. Az első az, amikor a külső töltés elveszik, vagyis amikor az elektron nem lép kölcsönhatásba más anyagi tárgyakkal, mondjuk ugyanazzal az atommal. A második, preozmikus állapotban, vagyis amikor a belső potenciálja csökken."
Az emberi idegrendszer idegsejtjei által generált azonos elektromos impulzusok támogatják a szervezet aktív, összetett, sokrétű működését. Érdekes megjegyezni, hogy a sejt akciós potenciálja (az élő sejt membránja mentén mozgó gerjesztési hullám a membránpotenciál rövid távú változása formájában a gerjeszthető sejt kis területén) egy bizonyos tartományban van. (1. ábra).
Az idegsejt akciós potenciáljának alsó határa -75 mV szinten van, ami nagyon közel áll az emberi vér redoxpotenciáljának értékéhez. Ha az akciós potenciál nullához viszonyított maximális és minimális értékét elemezzük, akkor nagyon közel van a kerekített százalékhoz. jelentése aranymetszés , azaz az intervallum felosztása 62% és 38% arányban:
\(\Delta = 75 mV+40 mV = 115 mV\)
115 mV / 100% = 75 mV / x 1 vagy 115 mV / 100% = 40 mV / x 2
x 1 = 65,2%, x 2 = 34,8%
Mindenki, híres modern tudomány, az anyagok és anyagok bizonyos mértékben vezetik az elektromosságot, mivel 13 fantom Po-részecskéből álló elektronokat tartalmaznak, amelyek viszont szeptonikus kötegek („PRIMORDIAL ALLATRA FIZIKA” 61. o.). Az egyetlen kérdés az elektromos áram feszültsége, amelyet le kell győzni elektromos ellenállás.
Mivel az elektromos jelenségek szorosan kapcsolódnak az elektronhoz, a „PRIMODIUM ALLATRA PHYSICS” jelentés a következő információkat tartalmazza ezzel a fontos elemi részecskével kapcsolatban: „Az elektron az atom alkotóeleme, az anyag egyik fő szerkezeti eleme. Az elektronok alkotják az összes ma ismert kémiai elem atomjának elektronhéját. Szinte minden elektromos jelenségben részt vesznek, amellyel a mai tudósok tisztában vannak. De mi is valójában az elektromosság? hivatalos tudomány még mindig nem tudja megmagyarázni, általános kifejezésekre szorítkozva, hogy ez például „olyan jelenségek halmaza, amelyeket töltött testek vagy elektromos töltéshordozók részecskéi léte, mozgása és kölcsönhatása okoz”. Ismeretes, hogy az elektromosság nem folyamatos áramlás, hanem átadásra kerül részletekben – diszkréten».
Alapján modern ötletek: « elektromosság "az elektromos töltések létezése, kölcsönhatása és mozgása által okozott jelenségek összessége." De mi az elektromos töltés?
Elektromos töltés (az elektromosság mennyisége) egy fizikai skaláris mennyiség (amelynek minden értéke egy valós számmal fejezhető ki), amely meghatározza a testek elektromágneses terek forrásának és elektromágneses kölcsönhatásban való részvételének képességét. Az elektromos töltéseket pozitív és negatív töltésekre osztják (ezt a választást a tudomány tisztán önkényesnek tekinti, és minden töltéshez nagyon specifikus előjelet rendelnek). Az azonos előjelű töltéssel töltött testek taszítják, az ellentétes töltésűek pedig vonzanak. Amikor a töltött testek mozognak (makroszkópikus testek és mikroszkopikus töltésű részecskék is, amelyek elektromos áramot hordoznak a vezetőkben), mágneses tér keletkezik, és olyan jelenségek lépnek fel, amelyek lehetővé teszik az elektromosság és a mágnesesség (elektromágnesesség) kapcsolatának megállapítását.
Elektrodinamika az elektromágneses teret a legáltalánosabb esetben vizsgálja (vagyis az időfüggő változó mezőket veszik figyelembe) és annak kölcsönhatását az elektromos töltéssel rendelkező testekkel. A klasszikus elektrodinamika csak az elektromágneses tér folytonos tulajdonságait veszi figyelembe.
Kvantumelektrodinamika olyan elektromágneses mezőket vizsgál, amelyek nem folytonos (diszkrét) tulajdonságokkal rendelkeznek, amelyek hordozói a mezőkvantumok - fotonok. Az elektromágneses sugárzás töltött részecskékkel való kölcsönhatását a kvantumelektrodinamika a fotonok részecskék általi abszorpciójának és kibocsátásának tekinti.
Érdemes elgondolkodni azon, hogy miért jelenik meg mágneses tér az árammal rendelkező vezető körül, vagy egy olyan atom körül, amelynek pályáján elektronok mozognak? A tény az, hogy " amit ma elektromosságnak neveznek, az valójában a szeptonmező egy speciális állapota , amelyek folyamataiban az elektron a legtöbb esetben a többi további „komponensével” együtt vesz részt. "("PRIMODIUM ALLATRA PHYSICS" 90. o.).
A mágneses tér toroid alakját pedig eredetének természete határozza meg. Ahogy a cikk írja: „Figyelembe véve az univerzum fraktálmintázatait, valamint azt a tényt, hogy az anyagi világban 6 dimenzión belül a szeptonmező az az alapvető, egységes mező, amelyen a modern tudomány által ismert összes kölcsönhatás alapul, elmondható, hogy mindegyiknek Tóra alakja is van. És ez a kijelentés különösen érdekes lehet a modern kutatók számára.". Ezért az elektromágneses tér mindig tórusz formáját ölti, mint a szepton tórusza.
Tekintsünk egy spirált, amelyen keresztül áramlik az elektromos áram, és hogyan jön létre pontosan az elektromágneses mező ( https://www.youtube.com/watch?v=0BgV-ST478M).
Rizs. 2. Téglalap alakú mágnes mezővonalai
Rizs. 3. Egy spirál térvonalai árammal
Rizs. 4. A spirál egyes szakaszainak mezővonalai
Rizs. 5. Analógia a spirál erővonalai és az atomok között orbitális elektronokkal
Rizs. 6. Egy spirál és egy atom külön töredéke erővonalakkal
KÖVETKEZTETÉS: az emberiségnek még meg kell tanulnia az elektromosság rejtélyes jelenségének titkait.
Totov Péter
Kulcsszavak:ŐS ALLATRA FIZIKA, elektromos áram, elektromosság, az elektromosság természete, elektromos töltés, elektromágneses tér, kvantummechanika, elektron.
Irodalom:
Újakat. A., Ezoosmos, K.: LOTOS, 2013. - 312 p. http://schambala.com.ua/book/ezoosmos
A Nemzetközi Tudósok nemzetközi csoportjának jelentése „AZ ALLATRA PRIMORDIAL PHYSICS OF ALLATRA” szociális mozgalom ALLATRA, szerk. Anastasia Novykh, 2015;
Az elektromossággal kapcsolatos felfedezések gyökeresen megváltoztatták életünket. Az elektromos áram energiaforrásként való felhasználásával az emberiség áttöréseket ért el olyan technológiák terén, amelyek megkönnyítették létezésünket. Manapság az elektromos áram látja el az esztergagépeket, az autókat, vezérli a robotberendezéseket és biztosítja a kommunikációt. Ez a lista nagyon sokáig folytatható. Még olyan iparágat is nehéz megnevezni, ahol meg lehet csinálni áram nélkül.
Mi a titka az elektromos áram ilyen tömeges használatának? Hiszen a természetben vannak más energiaforrások is, amelyek olcsóbbak, mint az áram. Kiderült, hogy minden a közlekedésről szól.
Az elektromos energia szinte bárhová szállítható:
- a gyártóműhelybe;
- lakás;
- a mezőn;
- bányába, víz alá stb.
Az akkumulátorban tárolt áramot magával viheti. Minden nap ezt használjuk úgy, hogy magunkkal visszük a mobiltelefonunkat. Egyetlen más energiaforma sem rendelkezik olyan univerzális tulajdonságokkal, mint az elektromosság. Nem elég indok ez az elektromosság természetének és tulajdonságainak mélyebb tanulmányozására?
Mi az elektromos áram?
Az elektromos jelenségeket régóta megfigyelték, de az ember viszonylag nemrégiben tudta megmagyarázni azok természetét. A villámcsapás valami természetellenesnek, megmagyarázhatatlannak tűnt. Furcsának tűnt egyes tárgyak recsegése, amikor dörzsölték őket. Az állatok (például egy macska) bundájának fésülése után a sötétben csillogó fésű zavart keltett, de felkeltette az érdeklődést ez a jelenség.
Hogyan kezdődött az egész
Már az ókori görögök is ismerték a gyapjúval dörzsölt borostyán azon tulajdonságát, hogy magához vonz bizonyos apró tárgyakat. Egyébként az „elektromosság” elnevezés a borostyán görög nevéből származik – „elektron”.
Amikor a fizikusok alaposan tanulmányozni kezdték a testek villamosítását, kezdték megérteni az ilyen jelenségek természetét. Az ember által létrehozott első rövid távú elektromos áram pedig akkor jelent meg, amikor két villamosított objektumot egy vezetővel összekapcsoltak (lásd 1. ábra). 1729-ben az angolok Gray és Wheeler felfedezték a töltések vezetőképességét bizonyos anyagokban. De nem tudták meghatározni az elektromos áramot, bár megértették, hogy a töltések egy vezető mentén mozognak egyik testről a másikra.
Rizs. 1. Tapasztalat töltött testekkel
Az elektromos áramról, mint fizikai jelenségről csak azután kezdtek beszélni, hogy az olasz Volta elmagyarázta Galvani kísérleteit, és 1794-ben feltalálta a világ első áramforrását - a galvánelemet (Volta oszlop). Megindokolta a töltött részecskék rendezett mozgását zárt körben.
Meghatározás
A modern értelmezésben az elektromos áram a töltött részecskék elektromos tér erői általi irányított mozgása A fémvezetők töltéshordozói az elektronok, a savak és sók oldatainak töltéshordozói a negatív és pozitív ionok. A félvezető töltéshordozók elektronok és lyukak.
Ahhoz, hogy elektromos áram létezzen, azt folyamatosan fenn kell tartani. elektromos mező. Olyan potenciálkülönbségnek kell lennie, amely alátámasztja az első két feltétel fennállását. Amíg ezek a feltételek teljesülnek, a töltések rendezett módon mozognak a zárt elektromos áramkör szakaszai mentén. Ezt a feladatot elektromos áramforrások végzik.
Ilyen feltételeket például elektroforos gép segítségével lehet létrehozni (2. ábra). Ha két korongot ellentétes irányba forgatunk, akkor ellentétes töltéssel töltődnek fel. A tárcsák melletti keféken potenciálkülönbség jelenik meg. Az érintkezőket vezetővel összekötve a töltött részecskéket szabályos mozgásra kényszerítjük. Vagyis az elektroforos gép egy áramforrás.
2. ábra Elektrofor gép Aktuális források
Az első megtalált elektromos energiaforrások gyakorlati használat, a fent említett galvánelemek voltak. A továbbfejlesztett galvanikus cellákat (népszerű nevén akkumulátorokat) a mai napig széles körben használják. Használják a vezérlőpanelek áramellátására, elektronikus óra, gyerekjátékok és sok egyéb kütyü.
A váltakozó áramú generátorok feltalálásával az elektromosság második szelet kapott. Megkezdődött a városok, majd később minden lakott terület villamosításának korszaka. Az elektromos energia a fejlett országok minden polgára számára elérhetővé vált.
Ma az emberiség megújuló villamosenergia-forrásokat keres. A napelemek és a szélerőművek már számos ország, köztük Oroszország energiarendszerében is elfoglalják a rést.
Jellemzők
Az elektromos áramot a tulajdonságait leíró mennyiségek jellemzik.
Áramerősség és sűrűség
Az „áramerősség” kifejezést gyakran használják az elektromosság jellemzőinek leírására. Az elnevezés nem teljesen találó, hiszen csak az elektromos töltések mozgásának intenzitását jellemzi, nem pedig valamilyen szó szerinti erőt. Azonban ezt a kifejezést használják, és ez a vezető keresztmetszeti síkján áthaladó elektromosság (töltések) mennyiségét jelenti. Az áram SI mértékegysége az amper (A).
Az 1 A azt jelenti, hogy egy másodperc alatt 1 C-os elektromos töltés halad át a vezető keresztmetszetén. (1A = 1 C/s).
Az áramsűrűség egy vektormennyiség. A vektor a pozitív töltések mozgására irányul. Ennek a vektornak a modulusa megegyezik az áramerősség arányával a vezető bizonyos szakaszán, amely merőleges a töltések mozgási irányára, és ennek a szakasznak a területére. Az SI rendszerben A/m 2 -ben mérik. A sűrűség jobban jellemzi az elektromosságot, de a gyakorlatban gyakrabban használják az „áramerősség” értéket.
Az áramkör egy szakaszában a potenciálkülönbséget (feszültséget) az összefüggés fejezi ki : U = én× R, Ahol U- feszültség, én– áramerősség, és R- ellenállás. Ez Ohm híres törvénye.
Erő
Az elektromos erők aktív és reaktív ellenállással szemben dolgoznak. Passzív ellenállásoknál a munka hőenergiává alakul. A teljesítmény az időegység alatt végzett munka. A villamos energiával kapcsolatban a „hőveszteség” kifejezést használják. Joule és Lenz fizikusok bebizonyították, hogy a vezető hőveszteségi teljesítménye egyenlő az áram és a feszültség szorzatával: P = én× U. A teljesítmény mértékegysége a watt (W).
Frekvencia
A váltakozó áramot a frekvencia is jellemzi. Ez a jellemző megmutatja, hogyan változik a periódusok (oszcillációk) száma egységnyi idő alatt. A frekvencia mértékegysége a hertz. 1 Hz = 1 ciklus másodpercenként. Az ipari áram szabványos frekvenciája 50 Hz.
Előfeszítő áram
Az „elmozduló áram” fogalmát a kényelem érdekében vezették be, bár a klasszikus értelemben nem nevezhető áramnak, mivel nincs töltésátvitel. Másrészt a mágneses tér intenzitása a vezetési és elmozdulási áramoktól függ.
Előfeszítő áramok figyelhetők meg a kondenzátorokban. Bár a töltés és a kisütés során nem mozog töltés a kondenzátor lapjai között, egy előfeszítő áram folyik át a kondenzátoron, és befejezi az elektromos áramkört.
Az áram típusai
A generálás módja és tulajdonságai szerint az elektromos áram állandó vagy változó lehet. Az állandó az, amelyik nem változtatja meg irányát. Mindig egy irányba folyik. A váltakozó áram időnként irányt változtat. A változó áram minden olyan áramra vonatkozik, amely nem egyenáram. Ha a pillanatnyi értékek változatlan sorrendben, rendszeres időközönként ismétlődnek, akkor az ilyen elektromos áramot periodikusnak nevezzük.
AC besorolás
Az időben változó áramok a következők szerint osztályozhatók:
- Szinuszos, időben szinuszos függvénynek engedelmeskedik.
- kvázi-stacionárius – változó, idővel lassan változó. A hagyományos ipari áramok kvázi-stacionáriusak.
- Magas frekvencia – amelynek frekvenciája meghaladja a több tíz kHz-et.
- Pulzáló – melynek pulzusa periodikusan változik.
Vannak olyan örvényáramok is, amelyek a vezetőben keletkeznek, amikor a mágneses fluxus megváltozik. A Foucault-k, ahogyan más néven is hívják, nem vezetékeken áramlanak át, hanem örvényköröket képeznek. Az indukciós áram természete megegyezik az örvényárammal.
Az elektronok sodródási sebessége
Az elektromosság fénysebességgel halad át egy fémvezetőn. De ez nem jelenti azt, hogy a töltött részecskék ugyanolyan sebességgel rohannak pólusról pólusra. A fémvezetők elektronjai útjuk során az atomok ellenállásába ütköznek, így tényleges mozgásuk mindössze 0,1 mm/s. Az elektronok vezetőben való mozgásának valós, rendezett sebességét sodródásnak nevezzük.
Ha egy áramforrás pólusait egy vezetővel lezárjuk, a vezető körül villámgyorsan elektromos mező képződik. Minél nagyobb a források EMF-je, annál erősebb az elektromos térerősség. A feszültségre reagálva a töltött részecskék azonnal rendezett mozgást végeznek, és sodródni kezdenek.
Az elektromos áram iránya
Hagyományosan úgy gondolják, hogy az elektromos áram vektora a forrás negatív pólusa felé irányul. De az elektronok valójában a pozitív pólus felé mozognak. A hagyomány abból fakadt, hogy a vektor irányát az elektrolitokban lévő pozitív ionok mozgásának választották, amelyek valójában a negatív pólus felé hajlanak.
Később felfedezték a fémekben negatív töltésű vezetési elektronokat, de a fizikusok nem változtattak kezdeti meggyőződésükön. Ez megerősítette azt az állítást, hogy az áram pluszból mínuszba irányul.
Elektromos áram különböző környezetben
Fémekben
A fémvezetők áramhordozói szabad elektronok, amelyek a gyenge elektromos kapcsolatok miatt véletlenszerűen vándorolnak a kristályrácsok belsejében (3. ábra). Amint az EMF megjelenik a vezetőben, az elektronok rendezett módon elkezdenek sodródni az áramforrás pozitív pólusa felé.
Rizs. 3. Elektromos áram a fémekben Az áram áthaladása következtében a vezetőkben ellenállás lép fel, ami akadályozza az elektronok áramlását és felmelegedéshez vezet. A rövidzárlat során a keletkező hő olyan erős, hogy tönkreteszi a vezetőt.
A félvezetőkben
Normál állapotában a félvezetőnek nincs szabad töltéshordozója. De ha a kettőt kombinálod különböző típusok félvezetők, majd közvetlenül csatlakoztatva vezetővé alakulnak. Ez azért történik, mert az egyik típusban pozitív töltésű ionok (lyukak), míg a másikban negatív ionok (az atomok extra elektronnal) vannak.
Feszültség alatt az egyik félvezető elektronjai rohannak, hogy helyettesítsék (rekombinálják) egy másik félvezető lyukait. Az ingyenes díjak rendezett mozgása keletkezik. Az ilyen típusú vezetőképességet elektronlyuk vezetőképességnek nevezzük.
Vákuumban és gázban
Ionizált gázban elektromos áram is lehetséges. A töltést pozitív és negatív ionok hordozzák. A gázok ionizációja sugárzás hatására vagy erős melegítés hatására lehetséges. Ezen tényezők hatására az atomok gerjesztődnek, amelyek ionokká alakulnak (4. ábra).
4. ábra Elektromos áram gázokban Vákuumban az elektromos töltések tehát nem ütköznek ellenállásba. A töltött részecskék közel fénysebességgel mozognak. A töltéshordozók az elektronok. Ahhoz, hogy vákuumban áramot hozzon létre, elektronforrást és kellően nagy pozitív potenciált kell létrehozni az elektródán.
Ilyen például a vákuumcső vagy a katódsugárcső működése.
Folyadékokban
Foglaljunk azonnal – nem minden folyadék vezet. Elektromos áram lehetséges savas, lúgos és sóoldatokban. Más szóval, olyan környezetben, ahol töltött ionok vannak.
Ha két elektródát leeresztünk az oldatba, és a forrás pólusaihoz csatlakoztatjuk, akkor közöttük elektromos áram folyik (5. ábra). Az EMF hatására a kationok a katódhoz (mínusz), az anionok pedig az anódhoz rohannak. Ebben az esetben meg fog történni kémiai expozíció az elektródákon - az oldott anyagok atomjai leülepednek rajtuk. Ezt a jelenséget elektrolízisnek nevezik.
Rizs. 5. Az elektromos áram tulajdonságainak jobb megértése érdekében a különböző környezetekben javaslom, hogy nézzük meg a 6. ábrán látható képet. Ügyeljen az áram-feszültség jellemzőkre (4. oszlop).
Rizs. 6. Elektromos áram a közegben Elektromos áramvezetők
A sok anyag közül csak néhány vezető. A fémek jó vezetők. A vezető fontos jellemzője az ellenállása.
Kevés az ellenállás:
- minden nemesfém;
- réz;
- alumínium;
- ón;
- vezet.
A gyakorlatban leggyakrabban alumínium és réz vezetékeket használnak, mivel ezek nem túl drágák.
elektromos biztonság
Annak ellenére, hogy az elektromosság életünk részévé vált, nem szabad megfeledkeznünk az elektromos biztonságról. A magas feszültség életveszélyes, a rövidzárlat tüzet okozhat.
A javítási munkák során szigorúan be kell tartani a biztonsági szabályokat: ne dolgozzon nagyfeszültség alatt, használjon védőruházatot és speciális szerszámokat, használjon földelő késeket stb.
A mindennapi életben csak olyan elektromos berendezést használjon, amelyet úgy terveztek, hogy a megfelelő hálózatban működjön. Soha ne telepítsen hibákat biztosítékok helyett.
Ne feledje, hogy a nagy teljesítményű elektrolit kondenzátorok nagy elektromos kapacitással rendelkeznek. A bennük felhalmozódott energia akár több perccel a hálózatról való lekapcsolás után is előfordulhat.
Az elektromos áram a töltött részecskék rendezett mozgása. Szilárd testekben ez az elektronok (negatív töltésű részecskék), folyékony és gáznemű testekben az ionok (pozitív töltésű részecskék) mozgása. Ezenkívül az áram lehet állandó vagy váltakozó, és teljesen eltérő elektromos töltésekkel rendelkeznek. Annak érdekében, hogy jól megértsük és elsajátítsuk a vezetők árammozgásának témáját, először talán részletesebben meg kell értenie az elektrofizika alapjait. Itt fogom kezdeni.
Tehát egyáltalán hogyan folyik az elektromos áram? Ismeretes, hogy az anyagok atomokból állnak. Ezek az anyag elemi részecskéi. Az atom szerkezete hasonlít a miénkhez Naprendszer, ahol az atommag a központban található. Protonokból (pozitív elektromos részecskék) és neutronokból (elektromosan semleges részecskék) áll, amelyek szorosan egymáshoz vannak nyomva. Az atommag körül az elektronok (negatív töltésű kisebb részecskék) óriási sebességgel forognak pályájukon. A különböző anyagok eltérő számú elektronnal és különböző pályával rendelkeznek, amelyen forognak. A szilárd anyagok atomjainak van úgynevezett kristályrácsa. Ez egy anyag szerkezete, amelyben az atomok egymáshoz képest meghatározott sorrendben helyezkednek el.
Hol keletkezhet itt elektromos áram? Kiderült, hogy egyes anyagokban (áramvezetőkben) a magjuktól legtávolabb lévő elektronok elszakadhatnak az atomtól és egy szomszédos atomhoz költözhetnek. Az elektronok ezen mozgását szabadnak nevezzük. Az elektronok egyszerűen mozognak egy anyagon belül egyik atomról a másikra. De ha egy külső elektromágneses mező csatlakozik ehhez az anyaghoz (elektromos vezető), ezáltal elektromos áramkört hoz létre, akkor az összes szabad elektron egy irányba mozog. Pontosan ez az elektromos áram mozgása a vezető belsejében.
Most nézzük meg, mi az egyenáram és a váltakozó áram. Tehát az egyenáram mindig csak egy irányba mozog. Ahogy a legelején mondtuk, az elektronok a szilárd testekben, az ionok pedig a folyékony és gáznemű testekben mozognak. Az elektronok negatív töltésű részecskék. Következésképpen szilárd testekben az elektromos áram az áramforrás mínuszáról plusz irányába folyik (az elektronok az elektromos áramkör mentén mozognak). Folyadékokban és gázokban az áram egyszerre két irányba mozog, vagy inkább egyidejűleg, az elektronok a pluszba, az ionok (egyedi atomok, amelyek nem kapcsolódnak egymáshoz kristályrács, mindegyik önálló) pedig a mínuszba áramlik. az áramforrást.
A tudósok hivatalosan elfogadták, hogy a mozgás pluszból mínuszba történik (az ellenkezője annak, ami a valóságban történik). Tehát tudományos szempontból helyes azt állítani, hogy az elektromos áram pluszból mínuszba mozog, de valós szempontból (elektrofizikai természet) helyesebb azt hinni, hogy az áram mínuszból pluszba (in szilárd anyagok). Ezt valószínűleg a kényelem kedvéért tették.
Most, ami a váltakozó elektromos áramot illeti. Itt minden egy kicsit bonyolultabb. Ha egyenáram esetén a töltött részecskék mozgásának csak egy iránya van (fizikailag a mínusz előjelű elektronok a plusz felé áramlanak), akkor amikor váltakozó áram a mozgás iránya időszakosan az ellenkezőjére változik. Valószínűleg hallottál már arról, hogy egy hagyományos városi elektromos hálózatban 220 V váltakozó feszültség és 50 Hz szabványos frekvencia van. Tehát ezek az 50 hertzek azt jelzik, hogy egy másodperc alatt az elektromos áram 50-szeres szinusz alakú teljes cikluson megy keresztül. Valójában egy másodperc alatt az áram iránya akár 100-szor is megváltozik (egy ciklus alatt kétszer változik).
P.S. Fontos az áram iránya az elektromos áramkörökben. Sok esetben, ha az áramkört egy áramirányra tervezték, és véletlenül ellenkező irányba változtatja, vagy váltakozó áramot csatlakoztat az egyenáram helyett, akkor valószínűleg az eszköz egyszerűen meghibásodik. Számos félvezető, amely áramkörökben működik, áttörhet és kiéghet, ha az áram ellentétes irányban folyik. Tehát az elektromos áram csatlakoztatásakor szigorúan be kell tartania az áram irányát.
Az elektromosság munkájával kapcsolatos első felfedezések a Kr.e. 7. században kezdődtek. Filozófus Ókori Görögország Thales of Miletus felfedezte, hogy ha a borostyánt a gyapjúra dörzsöljük, az később képes vonzani a könnyű tárgyakat. Az „elektromosságot” görögül „borostyán”-nak fordítják. 1820-ban André-Marie Ampère megalkotta az egyenáram törvényét. Ezt követően amperben kezdték jelölni az áram nagyságát, vagy azt, hogy miben mérik az elektromos áramot.
A kifejezés jelentése
Az elektromos áram fogalma bármely fizika tankönyvben megtalálható. Elektromos áram- ez az elektromosan töltött részecskék rendezett mozgása egy irányba. Ahhoz, hogy az egyszerű ember megértse, mi az elektromos áram, használjon villanyszerelő szótárat. Ebben a kifejezés az elektronok vezetőn vagy az ionok elektroliton keresztüli mozgását jelenti.
Az elektronok vagy ionok vezetéken belüli mozgásától függően a következőket különböztetjük meg: 
áram típusok:
- állandó;
- változó;
- periodikus vagy pulzáló.
Alapvető mérési mennyiségek
Elektromos áram erőssége- a fő mutató, amelyet a villanyszerelők használnak munkájuk során. Az elektromos áram erőssége attól függ, hogy mekkora töltés áramlik az elektromos áramkörön egy meghatározott időtartam alatt. Minél több elektron áramlik a forrás egyik elejétől a végéig, annál nagyobb lesz az elektronok által átvitt töltés.
Olyan mennyiség, amelyet a vezetőben lévő részecskék keresztmetszetén átáramló elektromos töltés és az áthaladási idő arányával mérnek. A töltést coulombban, az időt másodpercben mérik, az elektromos áramlás egy egységét pedig a töltés és az idő (coulomb a másodperc) vagy amper aránya határozza meg. Az elektromos áram (erősségének) meghatározása az elektromos áramkör két kivezetésének egymás utáni összekapcsolásával történik.
Amikor elektromos áram működik, a töltött részecskék mozgása elektromos tér segítségével történik, és az elektronmozgás erejétől függ. Azt az értéket, amelytől az elektromos áram működése függ, feszültségnek nevezzük, és az áramkör egy adott részében lévő áram és az ugyanazon a részen áthaladó töltés aránya határozza meg. A feszültség mértékegységét egy voltmérővel mérik, ha a készülék két kivezetése párhuzamosan csatlakozik egy áramkörhöz.
Az elektromos ellenállás mértéke közvetlenül függ a használt vezeték típusától, hosszától és keresztmetszetétől. Ohmban mérik.
A teljesítményt az áramok mozgása által végzett munka és a munka bekövetkezésének időpontja közötti arány határozza meg. A teljesítményt wattban mérik.
A fizikai mennyiséget, például a kapacitást az egyik vezető töltésének az ugyanazon vezető és a szomszédos vezető közötti potenciálkülönbséghez viszonyított aránya határozza meg. Minél kisebb a feszültség, amikor a vezetők elektromos töltést kapnak, annál nagyobb a kapacitásuk. Faradban mérik.
Az áram, a feszültség és a munkavégzés időtartama szorzata alapján határozható meg, hogy a láncban egy bizonyos időközönként mekkora munkát végez az elektromosság. Ez utóbbit joule-ban mérik. Az elektromos áram működését egy mérőműszer határozza meg, amely összeköti az összes mennyiség leolvasását, nevezetesen a feszültséget, az erőt és az időt.
Elektromos biztonsági technikák
Az elektromos biztonsági szabályok ismerete segít megelőzni a vészhelyzeteket, valamint megvédeni az emberi egészséget és életet. Mivel az elektromosság hajlamos felmelegíteni a vezetőt, mindig fennáll az egészségre és életre veszélyes helyzet lehetősége. Az otthoni biztonság érdekében be kell tartani a következő egyszerű, de fontos szabályok:
- A hálózat szigetelésének mindig jó állapotban kell lennie, hogy elkerüljük a túlterhelést vagy a rövidzárlat lehetőségét.
- Nedvesség ne kerüljön elektromos készülékekre, vezetékekre, panelekre stb. A párás környezet rövidzárlatot is okozhat.
- Győződjön meg arról, hogy minden elektromos készüléket földel.
- Kerülje az elektromos vezetékek túlterhelését, mert fennáll a veszélye annak, hogy a vezetékek meggyulladnak.
Az elektromossággal végzett munka során a biztonsági óvintézkedések közé tartozik a gumírozott kesztyű, ujjatlan, szőnyeg, kisütőberendezés, munkaterület földelő berendezése, megszakító vagy hő- és áramvédelemmel ellátott biztosíték használata.
A tapasztalt villanyszerelők, ha fennáll az áramütés lehetősége, egyik kezükkel dolgoznak, a másik a zsebükben van. Ily módon a kézi áramkör megszakad az árnyékolás vagy más földelt berendezés akaratlan érintése esetén. Ha a hálózatra csatlakoztatott berendezés kigyullad, a tüzet kizárólag porral vagy szén-dioxiddal oltó készülékekkel oltsuk.
Elektromos áram alkalmazása
Az elektromos áramnak számos olyan tulajdonsága van, amelyek lehetővé teszik az emberi tevékenység szinte minden területén történő felhasználását. Az elektromos áram használatának módjai:
A villamos energia ma a legkörnyezetbarátabb energiaforma. A modern gazdaságban a villamosenergia-ipar fejlesztése bolygószintű jelentőséggel bír. A jövőben nyersanyaghiány esetén a villamos energia, mint kimeríthetetlen energiaforrás vezető pozícióba kerül.
Minden embernek van egy elvont fogalma az elektromos áramról. Egy elektromos készülék esetében az áramforrás olyan, mint bármely lélegző szervezet levegőforrása. De ezek az összehasonlítások korlátozzák a jelenség természetének megértését, és csak a szakemberek értik meg mélyebben a lényeget.
- Videó a témáról
- Hozzászólások
BAN BEN iskolai tananyag mindenki részt vesz egy fizika tanfolyamon, amely az elektromosság alapfogalmait és törvényeit ismerteti. A száraz, tudományos megközelítés nem érdekli a gyerekeket, így a legtöbb felnőttnek fogalma sincs, mi az elektromos áram, miért keletkezik, mi a mértékegysége, vagy hogyan tud bármi mozogni az álló fémhuzalokon, sőt még az elektromos készülékeket sem tudja működésbe hozni. .
Egyszerű szavakkal az elektromos áramról
Az iskolai fizika tankönyv standard definíciója tömören írja le az elektromos áram jelenségét. De őszintén szólva, ezt teljesen megértheti, ha sokkal mélyebben tanulmányozza a témát. Végtére is, az információkat egy másik - tudományos - nyelven mutatják be. Sokkal könnyebb megérteni egy fizikai jelenség természetét, ha mindent ismerős nyelven ír le, mindenki számára érthetően. Például áram a fémben.
Kezdjük azzal, hogy minden, amit szilárdnak és mozdulatlannak tartunk, csak a képzeletünkben van. A földön heverő fémdarab emberi felfogásban egy monolit mozdulatlan test. Hasonlatként képzeljük el bolygónkat az űrben, a Mars felszínéről nézve. A föld egy teljes, mozdulatlan testnek tűnik. Ha megközelíted a felszínét, nyilvánvalóvá válik, hogy ez nem egy monolit anyagdarab, hanem egy állandó mozgás: víz, gázok, élőlények, litoszféra lemezek - mindez megállás nélkül mozog, bár ez a távoli űrből nem látszik. .
Térjünk vissza a földön heverő fémdarabunkhoz. Mozdulatlan, mert kívülről monolitikus tárgyként nézzük. Atomi szinten folyamatosan mozgó apró elemekből áll. Különbözőek, de mindenekelőtt érdekelnek minket az elektronok, amelyek elektromágneses teret hoznak létre a fémekben, és ugyanazt az áramot generálják. Az „áram” szót szó szerint kell érteni, mert amikor elektromos töltésű elemek mozognak, azaz „folynak” egyik töltött tárgyról a másikra, akkor „villamos áram” lép fel.
Az alapfogalmak megértése után egy általános definíciót kaphatunk:
Az elektromos áram töltött részecskék áramlása, amelyek egy nagyobb töltésű testről egy alacsonyabb töltésű testre mozognak.
Ahhoz, hogy még pontosabban megérthesd a lényeget, el kell mélyedned a részletekben, és több alapvető kérdésre is választ kell kapnod.
Videó történet
Válaszok az elektromos árammal kapcsolatos fő kérdésekre
A definíció megfogalmazása után több logikai kérdés is felmerül.
- Mitől „folyik” az áram, azaz mozog?
- Ha a fém legkisebb elemei folyamatosan mozognak, akkor miért nem deformálódik?
- Ha valami áramlik egyik tárgyról a másikra, megváltozik-e ezeknek a tárgyaknak a tömege?
Az első kérdésre a válasz egyszerű. Hogyan folyik a víz csúcspont alacsonyra - és az elektronok a fizika törvényeinek engedelmeskedve áramlanak egy magas töltésű testből egy alacsony töltésű testbe. A „töltés” (vagy potenciál) pedig az elektronok száma egy testben, és minél több van, annál nagyobb a töltés. Ha két különböző töltésű test érintkezik, az elektronok a jobban töltött testből a kevésbé töltött testbe áramlanak. Ez olyan áramot hoz létre, amely akkor ér véget, amikor a két érintkező test töltése egyenlő.
Annak megértéséhez, hogy egy vezeték miért nem változtatja meg a szerkezetét, annak ellenére, hogy állandó mozgás van benne, el kell képzelnie egy nagy ház formájában, amelyben az emberek élnek. A ház mérete nem változik attól függően, hogy hányan lépnek be és hagyják el, vagy mozognak benne. Az ember ebben az esetben a fémben lévő elektron analógja - szabadon mozog, és nincs sok tömege az egész épülethez képest.
Ha az elektronok egyik testről a másikra mozognak, miért nem változik a testek tömege? Az a tény, hogy egy elektron súlya olyan kicsi, hogy még ha az összes elektront eltávolítjuk is a testből, tömege nem változik.
Mi az áram mértékegysége?
- Áramerősség.
- Feszültség.
- Ellenállás.
Ha megpróbáljuk leírni az áramerősség fogalmát egyszerű szavakkal, a legjobb elképzelni az alagúton áthaladó autók áramlását. Az autók elektronok, az alagút pedig egy drót. Minél több autó halad át egy adott időpontban az alagút keresztmetszetén, annál nagyobb az áramerősség, amelyet egy „ampermérő”-nek nevezett eszköz mér amperben (A), és a képletekben a () betűvel jelöljük. ÉN).
A feszültség egy relatív mennyiség, amely kifejezi azon testek töltéseinek különbségét, amelyek között áram folyik. Ha az egyik tárgynak nagyon magas a töltése, a másiknak pedig nagyon alacsony a töltése, akkor nagy feszültség lesz közöttük, amelyet egy voltmérőnek nevezett eszközzel és egy Volt (V) nevű mértékegységgel mérnek. A képletekben az (U) betű azonosítja.
Az ellenállás egy vezetőnek, hagyományosan egy rézhuzalnak azt a képességét jellemzi, hogy bizonyos mennyiségű áramot, azaz elektronokat enged át önmagán. Az ellenállásos vezető úgy termel hőt, hogy a rajta áthaladó áram energiájának egy részét elhasználja, ezáltal csökkenti az erősségét. Az ellenállást ohmban (Ohm) számítják, és a képletekben az (R) betűt használják.
Képletek az áramjellemzők kiszámításához
Három fizikai mennyiség felhasználásával az áramjellemzők az Ohm-törvény segítségével számíthatók ki. Ezt a következő képlet fejezi ki:
Ahol I az áramerősség, U az áramköri szakasz feszültsége, R az ellenállás.
A képletből látjuk, hogy az áramerősséget úgy számítjuk ki, hogy a feszültséget elosztjuk az ellenállással. Ezért megvan a törvény megfogalmazása:
Az áramerősség egyenesen arányos a feszültséggel és fordítottan arányos a vezető ellenállásával.
Ebből a képletből matematikailag kiszámíthatja a többi összetevőjét.
Ellenállás:
Feszültség:
Fontos megjegyezni, hogy a képlet csak a lánc egy meghatározott szakaszára érvényes. A teljes, zárt áramkörre, valamint más speciális esetekre más Ohm-törvények vonatkoznak.
Videó történet
Az áram hatása a különféle anyagokra és élőlényekre
A különböző kémiai elemek eltérően viselkednek áram hatására. Egyes szupravezetők nem mutatnak ellenállást a rajtuk áthaladó elektronokkal szemben, így nem kémiai reakció. A fémek, ha túlzott igénybevételnek vannak kitéve, lebomlanak és megolvadhatnak. Azok a dielektrikumok, amelyek nem engedik át az áramot, semmilyen módon nem lépnek kölcsönhatásba vele, és ezáltal védenek ellene. környezet. Ezt a jelenséget az emberek sikeresen használják a vezetékek gumival történő szigetelésekor.
Az élő szervezetek számára az áram kétértelmű jelenség. Jótékony és romboló hatása is lehet. Az emberek már régóta használnak szabályozott sokkokat gyógyászati célokra: az agyi tevékenységet serkentő fénykisülésektől az erős áramütésekig, amelyek újraindíthatják a leállt szívet, és újra életre kelthetik az embert. Az erős váladékozás súlyos egészségügyi problémákhoz, égési sérülésekhez, szövetelhaláshoz és akár azonnali halálhoz is vezethet. Az elektromos eszközökkel végzett munka során be kell tartania a biztonsági előírásokat.
A természetben számos olyan jelenség található, amelyben az elektromosság kulcsszerepet játszik: a mélytengeri élőlényektől (elektromos sugarak), amelyek áramütést okozhatnak, a zivatar alatti villámlásig. Az ember régóta uralja ezt a természeti erőt és ügyesen használja is, ezért működik minden modern elektronika.
Nem szabad megfeledkezni arról, hogy a természeti jelenségek előnyösek és károsak is lehetnek az emberre. Az iskolai tanulás és a továbbtanulás segíti az embereket abban, hogy a világ jelenségeit hozzáértően használják a társadalom javára.
