Čo dnes skutočne vieme o elektrine? Podľa moderných názorov veľa, ale ak sa podrobnejšie ponoríme do podstaty tejto problematiky, ukáže sa, že ľudstvo vo veľkom využíva elektrinu bez toho, aby pochopilo skutočnú podstatu tohto dôležitého fyzikálneho javu.
Účelom tohto článku nie je vyvrátiť dosiahnuté výsledky vedecko-technického aplikovaného výskumu v oblasti elektrických javov, ktoré majú široké využitie v každodennom živote a priemysle. moderná spoločnosť. Ľudstvo však neustále čelí množstvu javov a paradoxov, ktoré nezapadajú do rámca moderných teoretických predstáv o elektrických javoch - to naznačuje nedostatok úplného pochopenia fyziky tohto javu.
Dnes veda tiež pozná fakty, keď sa zdá, že študované látky a materiály vykazujú anomálne vodivé vlastnosti ( ) .
Takýto jav, akým je supravodivosť materiálov, tiež v súčasnosti nemá úplne uspokojivú teóriu. Existuje len predpoklad, že supravodivosť je kvantový jav , ktorý študuje kvantová mechanika. Starostlivé štúdium základných rovníc kvantovej mechaniky: Schrödingerovej rovnice, von Neumannovej rovnice, Lindbladovej rovnice, Heisenbergovej rovnice a Pauliho rovnice, potom je ich nekonzistentnosť zrejmá. Faktom je, že Schrödingerova rovnica nie je odvodená, ale postulovaná analógiou s klasickou optikou na základe zovšeobecnenia experimentálnych údajov. Pauliho rovnica popisuje pohyb nabitej častice so spinom 1/2 (napríklad elektrónu) vo vonkajšom elektromagnetickom poli, ale pojem spin nesúvisí so skutočnou rotáciou elementárnej častice a tiež sa predpokladá vzhľadom na spin, že existuje priestor stavov, ktoré nijako nesúvisia s pohybom elementárnych častíc v bežnom priestore.
V knihe Anastasie Novykh „Ezoosmos“ je zmienka o zlyhaní kvantovej teórie: „Ale kvantová mechanická teória štruktúry atómu, ktorá považuje atóm za systém mikročastíc, ktoré sa neriadia zákonmi klasickej mechanika, absolútne irelevantné . Argumenty nemeckého fyzika Heisenberga a rakúskeho fyzika Schrödingera sa na prvý pohľad zdajú ľuďom presvedčivé, ale ak sa na to všetko pozrie z iného uhla pohľadu, potom sú ich závery len čiastočne správne a vo všeobecnosti sú oba úplne nesprávne . Faktom je, že prvý opísal elektrón ako časticu a druhý ako vlnu. Mimochodom, princíp vlnovo-časticovej duality je tiež irelevantný, keďže neprezrádza prechod častice na vlnu a naopak. To znamená, že od učených pánov sa získa nejaký skromný. V skutočnosti je všetko veľmi jednoduché. Vo všeobecnosti chcem povedať, že fyzika budúcnosti je veľmi jednoduchá a zrozumiteľná. Hlavná vec je žiť až do tejto budúcnosti. Pokiaľ ide o elektrón, ten sa stáva vlnou iba v dvoch prípadoch. Prvým je, keď sa stratí vonkajší náboj, teda keď elektrón neinteraguje s inými hmotnými objektmi, povedzme s rovnakým atómom. Druhý je v predosmickom stave, to znamená, keď jeho vnútorný potenciál klesá.
Rovnaké elektrické impulzy generované neurónmi ľudského nervového systému podporujú aktívne komplexné a rôznorodé fungovanie tela. Je zaujímavé poznamenať, že akčný potenciál bunky (vlna excitácie pohybujúca sa pozdĺž membrány živej bunky vo forme krátkodobej zmeny membránového potenciálu v malej oblasti excitovateľnej bunky) je v určitom rozsahu (obr. 1).
Spodná hranica akčného potenciálu neurónu je -75 mV, čo je veľmi blízko k hodnote redox potenciálu ľudskej krvi. Ak analyzujeme maximálnu a minimálnu hodnotu akčného potenciálu vzhľadom na nulu, potom je veľmi blízko zaokrúhleným percentám význam Zlatý pomer , t.j. delenie intervalu vo vzťahu k 62 % a 38 %:
\(\Delta = 75 mV+40 mV = 115 mV\)
115 mV / 100 % = 75 mV / x 1 alebo 115 mV / 100 % = 40 mV / x 2
x 1 = 65,2 %, x 2 = 34,8 %
Všetky známe moderná veda, látky a materiály vedú elektrinu do tej či onej miery, pretože obsahujú elektróny pozostávajúce z 13 fantómových častíc Po, ktoré sú zase septónovými zväzkami ("PRIMÁLNA FYZIKA ALLATRA" s. 61) . Otázka je len v napätí elektrického prúdu, ktoré je potrebné prekonať elektrický odpor.
Keďže elektrické javy úzko súvisia s elektrónom, správa „PRIMORDIAL ALLATRA FYSICS“ poskytuje nasledujúce informácie o tejto dôležitej elementárnej častici: „Elektrón je integrálnou súčasťou atómu, jedným z hlavných štruktúrnych prvkov hmoty. Elektróny tvoria elektrónové obaly atómov všetkých v súčasnosti známych chemických prvkov. Podieľajú sa takmer na všetkých elektrických javoch, ktoré si vedci teraz uvedomujú. Ale čo je to vlastne elektrina? oficiálna veda stále nedokáže vysvetliť, obmedzujúc sa na všeobecné frázy, že ide napríklad o „súbor javov v dôsledku existencie, pohybu a interakcie nabitých telies alebo častíc nosičov elektrického náboja“. Je známe, že elektrina nie je nepretržitý tok, ale prenáša sa po častiach - diskrétne».
Podľa moderné nápady: « elektriny - ide o súbor javov v dôsledku existencie, interakcie a pohybu elektrických nábojov. Ale čo je elektrický náboj?
Nabíjačka (množstvo elektriny) je fyzikálna skalárna veličina (veličina, ktorej každú hodnotu možno vyjadriť jedným reálnym číslom), ktorá určuje schopnosť telies byť zdrojom elektromagnetických polí a podieľať sa na elektromagnetickej interakcii. Elektrické náboje sú rozdelené na kladné a záporné (táto voľba sa vo vede považuje za čisto podmienenú a ku každému z nábojov je priradený dobre definovaný znak). Telesá nabité nábojom rovnakého znamenia sa odpudzujú a opačne nabité sa priťahujú. Pri pohybe nabitých telies (tak makroskopických telies, ako aj mikroskopických nabitých častíc, ktoré prenášajú elektrický prúd vo vodičoch), vzniká magnetické pole a prebiehajú javy, ktoré umožňujú nadviazať vzťah elektriny a magnetizmu (elektromagnetizmus).
Elektrodynamika študuje elektromagnetické pole v najvšeobecnejšom prípade (to znamená, že sa berú do úvahy časovo závislé premenné polia) a jeho interakciu s telesami, ktoré majú elektrický náboj. Klasická elektrodynamika berie do úvahy len spojité vlastnosti elektromagnetického poľa.
kvantová elektrodynamika študuje elektromagnetické polia, ktoré majú nespojité (diskrétne) vlastnosti, ktorých nositeľmi sú kvantá poľa - fotóny. Interakcia elektromagnetického žiarenia s nabitými časticami sa v kvantovej elektrodynamike považuje za absorpciu a emisiu fotónov časticami.
Stojí za zváženie, prečo sa okolo vodiča s prúdom alebo okolo atómu, po ktorého dráhach pohybujú elektróny, objavuje magnetické pole? Faktom je, že " to, čo sa dnes nazýva elektrina, je v skutočnosti zvláštny stav septónového poľa , v procesoch, ktorých sa elektrón vo väčšine prípadov zúčastňuje na rovnakom základe ako jeho ďalšie dodatočné „zložky“ “ („PRIMÁRNA FYZIKA ALLATRA“, s. 90) .
A toroidný tvar magnetického poľa je spôsobený povahou jeho pôvodu. Ako hovorí článok: „Vzhľadom na fraktálne vzory vo vesmíre, ako aj na skutočnosť, že septónové pole v hmotnom svete v rámci 6 dimenzií je základným, zjednoteným poľom, na ktorom sú založené všetky interakcie známe modernej vede, možno tvrdiť, že všetky majú podobu Tóry. A toto tvrdenie môže byť pre moderných výskumníkov obzvlášť zaujímavé.. Preto elektromagnetické pole bude mať vždy formu torusu, napríklad septónového torusu.
Uvažujme špirálu, ktorou preteká elektrický prúd a ako presne sa tvorí jeho elektromagnetické pole ( https://www.youtube.com/watch?v=0BgV-ST478M).
Ryža. 2. Siločiary obdĺžnikového magnetu
Ryža. 3. Siločiary špirály s prúdom
Ryža. 4. Siločiary jednotlivých úsekov špirály
Ryža. 5. Analógia medzi siločiarami špirály a atómami s orbitálnymi elektrónmi
Ryža. 6. Samostatný fragment špirály a atómu so siločiarami
ZÁVER: ľudstvo sa ešte musí naučiť tajomstvá záhadného fenoménu elektriny.
Petra Totova
Kľúčové slová: PRVKOVÁ FYZIKA ALLATRA, elektrický prúd, elektrina, povaha elektriny, elektrický náboj, elektromagnetické pole, kvantová mechanika, elektrón.
Literatúra:
Nový. A., Ezoosmos, K.: LOTOS, 2013. - 312 s. http://schambala.com.ua/book/ezoosmos
Správa „PRIMORDIAL ALLATRA FYSICS“ medzinárodnej skupiny vedcov International sociálne hnutie ALLATRA, vyd. Anastasia Novykh, 2015;
Objavy súvisiace s elektrinou dramaticky zmenili naše životy. Využitím elektrického prúdu ako zdroja energie ľudstvo urobilo prelom v technológiách, ktoré nám uľahčili existenciu. Dnes elektrina poháňa sústruhy, autá, riadi robotické zariadenia a zabezpečuje komunikáciu. Tento zoznam môže pokračovať veľmi dlho. Dokonca je ťažké pomenovať odvetvie, kde sa zaobídete bez elektriny.
Aké je tajomstvo takéhoto masívneho využívania elektriny? V prírode totiž existujú aj iné zdroje energie, ktoré sú lacnejšie ako elektrina. Ukázalo sa, že je to všetko o doprave.
Elektrina môže byť dodávaná takmer kdekoľvek:
- do výrobnej haly;
- byt;
- na ihrisku;
- do bane, pod vodu atď.
Elektrinu uloženú v batérii môžete nosiť so sebou. Používame ho každý deň, berieme si so sebou mobil. Žiadna iná forma energie nemá také univerzálne vlastnosti ako elektrina. Nie je to dostatočný dôvod na hlbšie štúdium povahy a vlastností elektriny?
Čo je elektrický prúd?
Elektrické javy boli pozorované už dlho, ale človek dokázal vysvetliť ich podstatu pomerne nedávno. Úder blesku pôsobil ako niečo neprirodzené, nevysvetliteľné. Zdalo sa mi zvláštne, že niektoré predmety pri trení praskali. Hrebeň trblietajúci sa v tme po česaní srsti zvierat (napríklad mačiek) spôsobil zmätok, ale podnietil záujem o tento jav.
Ako to všetko začalo
Dokonca aj starí Gréci poznali vlastnosť jantáru, ktorý sa nosí na vlne, priťahovať nejaké malé predmety. Mimochodom, názov "elektrina" pochádza z gréckeho názvu pre jantár - "elektrón".
Keď sa fyzici začali zaoberať štúdiom elektrifikácie telies, začali chápať podstatu takýchto javov. A prvý krátkodobý elektrický prúd vytvorený človekom sa objavil, keď boli dva elektrifikované predmety spojené vodičom (pozri obr. 1). V roku 1729 Angličania Gray a Wheeler objavili vedenie nábojov niektorými materiálmi. Nemohli však poskytnúť definíciu elektrického prúdu, hoci pochopili, že náboje sa pohybujú z jedného tela do druhého pozdĺž vodiča.
Ryža. 1. Skúsenosti s nabitými telesami
O elektrickom prúde ako o fyzikálnom jave sa začalo hovoriť až po tom, čo taliansky Volta vysvetlil Galvaniho experimenty a v roku 1794 vynašiel prvý zdroj elektriny na svete – galvanický článok (Voltov stĺp). Zdôvodnil usporiadaný pohyb nabitých častíc po uzavretom okruhu.
Definícia
V modernej interpretácii sa elektrický prúd nazýva usmernený pohyb nabitých častíc silami elektrického poľa.Nosičmi náboja kovových vodičov sú elektróny a roztoky kyselín a solí sú záporné a kladné ióny. Polovodičovými nosičmi náboja sú elektróny a diery.
Aby elektrický prúd existoval, je potrebné udržiavať elektrické pole. Musí existovať potenciálny rozdiel, ktorý podporuje prítomnosť prvých dvoch podmienok. Pokiaľ sú splnené tieto podmienky, náboje sa budú pohybovať usporiadaným spôsobom cez sekcie uzavretého elektrického obvodu. Túto úlohu vykonávajú zdroje elektrickej energie.
Takéto podmienky je možné vytvoriť napríklad pomocou elektroforetického stroja (obr. 2). Ak sa dva disky otáčajú opačným smerom, budú nabité opačným nábojom. Na kefách susediacich s diskami sa objaví potenciálny rozdiel. Spojením kontaktov s vodičom prinútime nabité častice pohybovať sa usporiadaným spôsobom. To znamená, že elektroforový stroj je zdrojom elektriny.
Obrázok 2. Elektroforový stroj Aktuálne zdroje
Prvé zdroje elektrickej energie, ktoré našli praktické využitie, boli galvanické články uvedené vyššie. Vylepšené galvanické články (ľudový názov – batérie) sú široko používané dodnes. Používajú sa na napájanie diaľkových ovládačov, elektronických hodiniek, detských hračiek a mnohých ďalších vychytávok.
S vynálezom generátorov striedavého prúdu získala elektrina druhý vietor. Začala sa éra elektrifikácie miest a neskôr všetkých sídiel. Elektrická energia sa stala dostupnou pre všetkých občanov vyspelých krajín.
Dnes ľudstvo hľadá obnoviteľné zdroje elektrickej energie. Solárne panely, veterné elektrárne už zaberajú svoje miesta v energetických systémoch mnohých krajín vrátane Ruska.
Charakteristika
Elektrický prúd je charakterizovaný veličinami, ktoré popisujú jeho vlastnosti.
Sila a hustota prúdu
Termín "prúd" sa často používa na opis charakteristík elektriny. Názov nie je úplne úspešný, pretože charakterizuje iba intenzitu pohybu elektrických nábojov a nie nejaký druh sily v doslovnom zmysle. Tento pojem sa však používa a znamená množstvo elektriny (nábojov) prechádzajúce rovinou prierezu vodiča. Jednotkou SI prúdu je ampér (A).
1 A znamená, že za jednu sekundu prejde prierezom vodiča elektrický náboj 1 C. (1A = 1 C/s).
Prúdová hustota je vektorová veličina. Vektor smeruje k pohybu kladných nábojov. Modul tohto vektora sa rovná pomeru sily prúdu na niektorom úseku vodiča kolmého na smer pohybu náboja k ploche tohto úseku. V sústave SI sa meria v A/m2. Hustota charakterizuje elektrinu priestrannejšie, v praxi sa však častejšie používa hodnota „sila prúdu“.
Potenciálny rozdiel (napätie) v časti obvodu je vyjadrený pomerom : U = ja× R, Kde U- Napätie, ja je súčasná sila a R- odpor. Toto je známy Ohmov zákon.
Moc
Elektrické sily pôsobia proti aktívnemu a reaktívnemu odporu. Na pasívnych odporoch sa práca premieňa na tepelnú energiu. Výkon je práca vykonaná za jednotku času. Vo vzťahu k elektrickej energii sa používa pojem „výkon tepelných strát“. Fyzici Joule a Lenz dokázali, že tepelná strata vodiča sa rovná prúdu vynásobenému napätím: P = ja× U. Jednotkou výkonu je watt (W).
Frekvencia
Striedavý prúd sa vyznačuje aj frekvenciou. Táto charakteristika ukazuje, ako sa mení počet periód (oscilácií) za jednotku času. Jednotkou frekvencie je hertz. 1 Hz = 1 cyklus za sekundu. Štandardná frekvencia priemyselného prúdu je 50 Hz.
Predpätý prúd
Koncept "predpätia prúdu" bol zavedený pre pohodlie, hoci v klasickom zmysle ho nemožno nazvať prúdom, pretože nedochádza k prenosu náboja. Na druhej strane intenzita magnetického poľa závisí od vodivosti a posuvných prúdov.
V kondenzátoroch možno pozorovať posuvné prúdy. Napriek tomu, že počas nabíjania a vybíjania nedochádza k žiadnemu pohybu náboja medzi doskami kondenzátora, predpätý prúd preteká cez kondenzátor a uzatvára elektrický obvod.
Druhy prúdu
Podľa spôsobu generovania a vlastností môže byť elektrický prúd konštantný a premenlivý. Trvalý je taký, ktorý nemení svoj smer. Vždy prúdi jedným smerom. Striedavý prúd pravidelne mení smer. AC označuje akýkoľvek prúd iný ako jednosmerný. Ak sa okamžité hodnoty opakujú v nezmenenej postupnosti v pravidelných intervaloch, potom sa takýto elektrický prúd nazýva periodický.
AC klasifikácia
Časovo premenlivé prúdy možno klasifikovať takto:
- Sínusový, poslúchajúci sínusovú funkciu v čase.
- kvázistacionárny - premenlivý, pomaly sa meniaci v čase. Bežné priemyselné prúdy sú kvázistacionárne.
- Vysokofrekvenčné - ktorých frekvencia presahuje desiatky kHz.
- Pulzujúca - ktorej hybnosť sa periodicky mení.
Existujú aj vírivé prúdy, ktoré vznikajú vo vodiči pri zmene magnetického toku. Foucault, ako sa im tiež hovorí, nepretekajú cez drôty, ale tvoria vírové kontúry. Indukčný prúd má rovnakú povahu ako vírivý prúd.
Driftová rýchlosť elektrónov
Elektrina prechádza cez kovový vodič rýchlosťou svetla. To však neznamená, že nabité častice sa ponáhľajú od pólu k pólu rovnakou rýchlosťou. Elektróny v kovových vodičoch sa na svojej ceste stretávajú s odporom atómov, takže ich skutočný pohyb je iba 0,1 mm za sekundu. Skutočná, usporiadaná rýchlosť pohybu elektrónov vo vodiči sa nazýva drift.
Ak zatvoríte póly zdroja energie vodičom, potom sa okolo vodiča vytvorí elektrické pole rýchlosťou blesku. Čím viac zdrojov EMF, tým silnejšia je intenzita elektrického poľa. Nabité častice, ktoré reagujú na napätie, okamžite prevezmú usporiadaný pohyb a začnú sa unášať.
Smer elektrického prúdu
Tradične sa verí, že vektor elektrického prúdu smeruje k zápornému pólu zdroja. Ale v skutočnosti sa elektróny pohybujú smerom ku kladnému pólu. Tradícia vznikla vďaka tomu, že smer vektora bol zvolený tak, aby bol pohyb kladných iónov v elektrolytoch, ktoré skutočne inklinujú k zápornému pólu.
Kondukčné elektróny so záporným nábojom v kovoch boli objavené neskôr, ale fyzici nezmenili svoje pôvodné presvedčenie. To posilnilo tvrdenie, že prúd smeruje z plusu do mínusu.
Elektrický prúd v rôznych prostrediach
v kovoch
Nosiče prúdu v kovových vodičoch sú voľné elektróny, ktoré náhodne putujú vo vnútri kryštálových mriežok v dôsledku slabých elektrických väzieb (obr. 3). Akonáhle sa vo vodiči objaví EMF, elektróny sa začnú unášať v usporiadanom smere smerom ku kladnému pólu zdroja energie.
Ryža. 3. Elektrický prúd v kovoch V dôsledku prechodu prúdu vzniká odpor vodičov, ktorý zabraňuje toku elektrónov a vedie k zahrievaniu. Pri skrate je vývin tepla taký silný, že zničí vodič.
v polovodičoch
V normálnom stave nemá polovodič žiadne voľné nosiče náboja. Ale ak skombinujete dve odlišné typy polovodičov, potom pri priamom zapojení sa zmenia na vodič. Stáva sa to preto, že jeden typ má kladne nabité ióny (diery), zatiaľ čo druhý má záporné ióny (atómy s elektrónom navyše).
Pod napätím sa elektróny z jedného polovodiča ponáhľajú nahradiť (rekombinovať) diery v druhom. Existuje nariadený pohyb bezplatných poplatkov. Takáto vodivosť sa nazýva elektrónová diera.
Vo vákuu a plyne
Elektrický prúd je možný aj v ionizovanom plyne. Náboj je prenášaný kladnými a zápornými iónmi. Ionizácia plynov je možná pôsobením žiarenia alebo v dôsledku silného zahrievania. Vplyvom týchto faktorov dochádza k excitácii atómov, ktoré sa menia na ióny (obr. 4).
Obr 4. Elektrický prúd v plynoch Vo vákuu sa preto elektrické náboje nestretávajú s odporom. nabité častice sa pohybujú rýchlosťou blízkou svetlu. Nosičmi náboja sú elektróny. Pre vznik prúdu vo vákuu je potrebné vytvoriť na elektróde zdroj elektrónov a dostatočne veľký kladný potenciál.
Príkladom je prevádzka vákuovej trubice alebo katódovej trubice.
v kvapalinách
Okamžite urobme rezerváciu - nie všetky kvapaliny sú vodičmi. Elektrický prúd je možný v kyslých, zásaditých a slaných roztokoch. Inými slovami, v prostrediach, kde sú nabité ióny.
Ak sa do roztoku spustia dve elektródy a pripojí sa k pólom zdroja, potom medzi nimi potečie elektrický prúd (obr. 5). Pri pôsobení EMF sa katióny ponáhľajú na katódu (mínus) a anióny na anódu. Pri tom sa uskutoční chemická expozícia na elektródach - budú sa na nich usadzovať atómy rozpustených látok. Tento jav sa nazýva elektrolýza.
Ryža. 5. Pre lepšie pochopenie vlastností elektrického prúdu v rôznych prostrediach navrhujem zvážiť obrázok na obrázku 6. Venujte pozornosť charakteristikám prúdového napätia (4. stĺpec).
Ryža. 6. Elektrický prúd v médiách Elektrické vodiče
Spomedzi mnohých látok je len málo vodičov. Kovy sú dobrými vodičmi. Dôležitou vlastnosťou vodiča je jeho odpor.
Majú malý odpor:
- všetky ušľachtilé kovy;
- meď;
- hliník;
- cín;
- viesť.
V praxi sa najčastejšie používajú hliníkové a medené vodiče, pretože nie sú príliš drahé.
elektrická bezpečnosť
Napriek tomu, že elektrina pevne vstúpila do našich životov, nemali by sme zabúdať na elektrickú bezpečnosť. Vysoké napätie je životu nebezpečné a skraty spôsobujú požiare.
Pri vykonávaní opravárenských prác je potrebné prísne dodržiavať bezpečnostné pravidlá: nepracujte pod vysokým napätím, používajte ochranný odev a špeciálne náradie, používajte uzemňovacie nože atď.
V každodennom živote používajte iba elektrické zariadenia, ktoré sú určené na prácu v príslušnej sieti. Nikdy nedávajte „chrobáky“ namiesto poistiek.
Pamätajte, že výkonné elektrolytické kondenzátory majú veľkú elektrickú kapacitu. Energiu naakumulovanú v nich dokáže aj niekoľko minút po odpojení od siete.
Elektrický prúd je usporiadaný pohyb nabitých častíc. V pevných látkach ide o pohyb elektrónov (záporne nabitých častíc) v kvapalných a plynných telesách, ide o pohyb iónov (kladne nabitých častíc). Okrem toho môže byť prúd konštantný a premenlivý a majú úplne odlišný pohyb elektrických nábojov. Aby ste pochopili a osvojili si tému prúdenia prúdu vo vodičoch, možno najskôr musíte podrobnejšie pochopiť základy elektrofyziky. To je miesto, kde začnem.
Ako teda vo všeobecnosti prúdi elektrický prúd? Vieme, že hmota sa skladá z atómov. Sú to elementárne častice hmoty. Štruktúra atómu je podobná našej slnečná sústava kde sa jadro atómu nachádza v strede. Pozostáva z tesne zlisovaných protónov (pozitívnych elektrických častíc) a neutrónov (elektricky neutrálnych častíc). Elektróny (menšie častice so záporným nábojom) rotujú okolo tohto jadra veľkou rýchlosťou na svojich dráhach. Rôzne látky majú rôzny počet elektrónov a obežných dráh, na ktorých rotujú. Atómy pevných látok majú takzvanú kryštálovú mriežku. Toto je štruktúra hmoty, v ktorej sú atómy navzájom usporiadané v určitom poradí.
Odkiaľ pochádza elektrický prúd? Ukazuje sa, že v niektorých látkach (vodičoch prúdu) sa elektróny, ktoré sú najvzdialenejšie od ich jadra, môžu odtrhnúť od atómu a prejsť k susednému atómu. Tento pohyb elektrónov sa nazýva voľný. Ide len o to, že elektróny sa pohybujú vo vnútri hmoty z jedného atómu na druhý. Ak je však k tejto látke (elektrickému vodiču) pripojené vonkajšie elektromagnetické pole, čím sa vytvorí elektrický obvod, všetky voľné elektróny sa začnú pohybovať jedným smerom. Toto je presne pohyb elektrického prúdu vo vnútri vodiča.
Teraz sa pozrime na to, čo predstavuje jednosmerný a striedavý prúd. Jednosmerný prúd sa teda vždy pohybuje iba jedným smerom. Ako bolo spomenuté na samom začiatku, elektróny sa pohybujú v pevných látkach a ióny sa pohybujú v kvapalných a plynných telesách. Elektróny sú negatívne nabité častice. V dôsledku toho v pevných látkach prúdi elektrický prúd z mínusu do plusu zdroja energie (elektróny sa pohybujú pozdĺž elektrického obvodu). V kvapalinách a plynoch sa prúd pohybuje v dvoch smeroch naraz, alebo skôr súčasne, elektróny prúdia do plusu a ióny (samostatné atómy, ktoré nie sú prepojené kryštálovou mriežkou, sú každý sám o sebe) prúdia do mínusu. zdroja energie.
Vedci sa na druhej strane oficiálne domnievali, že pohyb nastáva z plusu do mínusu (naopak, ako sa v skutočnosti deje). Takže z vedeckého hľadiska je správne povedať, že elektrický prúd sa pohybuje z plusu do mínusu, ale z reálneho hľadiska (elektrofyzikálnej povahy) je správnejšie veriť, že prúd tečie z mínus do plus ( v pevných látkach). Možno to bolo urobené pre určité pohodlie.
Teraz, pokiaľ ide o striedavý elektrický prúd. Tu je všetko trochu komplikovanejšie. Ak v prípade jednosmerného prúdu má pohyb nabitých častíc iba jeden smer (fyzicky prúdia elektróny so znamienkom mínus smerom k plusu), potom pri striedavý prúd smer pohybu sa periodicky mení. Pravdepodobne ste už počuli, že v bežnom mestskom zdroji je striedavé napätie 220 voltov a štandardná frekvencia 50 hertzov. Takže týchto 50 hertzov naznačuje, že elektrický prúd za jednu sekundu má čas prejsť celým cyklom 50-krát, čo má sínusový tvar. V skutočnosti sa za jednu sekundu zmení smer prúdu až 100-krát (v jednom cykle sa zmení dvakrát).
P.S. Aktuálny smer v elektrické schémy je to dôležité. V mnohých prípadoch, ak je obvod navrhnutý pre jeden smer prúdu a náhodou ho zmeníte na opačný alebo pripojíte striedavý prúd namiesto jednosmerného prúdu, zariadenie s najväčšou pravdepodobnosťou jednoducho zlyhá. Mnoho polovodičov, ktoré pracujú v obvodoch, môže preraziť a vyhorieť, keď je prúd obrátený. Takže pri pripájaní napájacieho zdroja musíte striktne dodržiavať smer prúdu.
Prvé objavy súvisiace s prácou elektriny sa začali v 7. storočí pred Kristom. Filozof Staroveké Grécko Thales of Miletus odhalil, že keď sa jantár trení o vlnu, následne dokáže pritiahnuť ľahké predmety. Z gréčtiny sa „elektrina“ prekladá ako „jantár“. V roku 1820 André-Marie Ampère zaviedol zákon o jednosmernom prúde. V budúcnosti sa veľkosť prúdu alebo to, v čom sa meria elektrický prúd, začala označovať v ampéroch.
Význam termínu
Pojem elektrický prúd možno nájsť v každej učebnici fyziky. elektrický prúd- ide o usporiadaný pohyb elektricky nabitých častíc v smere. Aby ste pre jednoduchého laika pochopili, čo je elektrický prúd, mali by ste použiť slovník elektrikára. V ňom termín znamená pohyb elektrónov cez vodič alebo ióny cez elektrolyt.
V závislosti od pohybu elektrónov alebo iónov vo vnútri vodiča sa rozlišujú: 
typy prúdov:
- konštantný;
- variabilný;
- prerušované alebo pulzujúce.
Základné merania
Sila elektrického prúdu- hlavný ukazovateľ, ktorý používajú elektrikári pri svojej práci. Sila elektrického prúdu závisí od veľkosti náboja, ktorý preteká elektrickým obvodom po stanovenú dobu. Čím viac elektrónov preteklo od jedného začiatku zdroja ku koncu, tým väčší bude náboj prenesený elektrónmi.
Množstvo, ktoré sa meria ako pomer elektrického náboja pretekajúceho prierezom častíc vo vodiči k času, keď prejde. Náboj sa meria v coulombách, čas sa meria v sekundách a jedna jednotka sily elektrického prúdu je určená pomerom náboja k času (coulomb ku sekunde) alebo v ampéroch. Stanovenie elektrického prúdu (jeho sily) prebieha zapojením dvoch svoriek do série do elektrického obvodu.
Pri fungovaní elektrického prúdu sa pohyb nabitých častíc uskutočňuje pomocou elektrického poľa a závisí od sily pohybu elektrónov. Hodnota, od ktorej závisí práca elektrického prúdu, sa nazýva napätie a je určená pomerom práce prúdu v určitej časti obvodu a náboja prechádzajúceho tou istou časťou. Jednotka voltov sa meria voltmetrom, keď sú dve svorky prístroja zapojené paralelne k obvodu.
Hodnota elektrického odporu je priamo závislá od typu použitého vodiča, jeho dĺžky a prierezu. Meria sa v ohmoch.
Výkon je určený pomerom práce pohybu prúdov k času, kedy táto práca nastala. Merajte výkon vo wattoch.
Takáto fyzikálna veličina ako kapacita je určená pomerom náboja jedného vodiča k potenciálnemu rozdielu medzi tým istým vodičom a susedným vodičom. Čím nižšie je napätie, keď vodiče dostanú elektrický náboj, tým väčšia je ich kapacita. Meria sa vo faradoch.
Hodnota práce elektriny v určitom intervale reťazca sa zistí pomocou súčinu sily prúdu, napätia a časového obdobia, v ktorom bola práca vykonaná. Ten sa meria v jouloch. Stanovenie práce elektrického prúdu sa uskutočňuje pomocou merača, ktorý spája odčítanie všetkých veličín, menovite napätia, sily a času.
Elektrotechnické bezpečnostné inžinierstvo
Poznanie pravidiel elektrickej bezpečnosti pomôže predchádzať núdzovej situácii a chrániť ľudské zdravie a život. Keďže elektrina má tendenciu zohrievať vodič, vždy existuje možnosť vzniku situácie nebezpečnej pre zdravie a život. Pre bezpečnosť domova musí dodržiavať nasleduje jednoduché ale dôležité pravidlá:
- Izolácia siete musí byť vždy v dobrom funkčnom stave, aby sa predišlo preťaženiu alebo možnosti skratu.
- Vlhkosť by sa nemala dostať na elektrické spotrebiče, vodiče, štíty atď. Tiež vlhké prostredie vyvoláva skraty.
- Uistite sa, že ste uzemnili všetky elektrické zariadenia.
- Je potrebné zabrániť preťaženiu elektrického vedenia, pretože hrozí vznietenie vodičov.
Bezpečnostné opatrenia pri práci s elektrinou zahŕňajú používanie gumených rukavíc, palčiakov, koberčekov, vybíjacích zariadení, uzemňovacích zariadení pre pracovné oblasti, ističov alebo poistiek s tepelnou a prúdovou ochranou.
Skúsení elektrikári, keď existuje možnosť úrazu elektrickým prúdom, pracujú jednou rukou a druhú majú vo vrecku. V prípade neúmyselného kontaktu s tienením alebo iným uzemneným zariadením sa teda preruší okruh z ruky do ruky. V prípade vznietenia zariadenia pripojeného k sieti požiar haste výlučne práškovými alebo oxidovými hasiacimi prístrojmi.
Aplikácia elektrického prúdu
Elektrický prúd má mnoho vlastností, ktoré umožňujú jeho využitie takmer vo všetkých sférach ľudskej činnosti. Spôsoby použitia elektrického prúdu:
Elektrina je dnes najekologickejšia forma energie. Rozvoj elektroenergetiky má v podmienkach modernej ekonomiky celosvetový význam. V budúcnosti, ak bude nedostatok surovín, elektrina zaujme vedúce postavenie ako nevyčerpateľný zdroj energie.
Každý človek má abstraktný pojem elektrického prúdu. Pre elektrický spotrebič je zdroj energie niečo ako zdroj vzduchu pre každý dýchajúci organizmus. Ale pri týchto porovnaniach je pochopenie podstaty javu obmedzené a iba odborníci chápu podstatu hlbšie.
- Súvisiace video
- Komentáre
IN školské osnovy každý absolvuje kurz fyziky, ktorý popisuje základné pojmy a zákony elektriny. Suchý vedecký prístup nie je pre deti zaujímavý, takže väčšina dospelých netuší, čo je elektrický prúd, prečo vzniká, akú má jednotku merania a ako sa môže čokoľvek pohybovať cez pevné kovové drôty, áno, dokonca elektrické spotrebiče fungujú.
Jednoducho povedané o elektrickom prúde
Štandardná definícia zo školskej učebnice fyziky výstižne popisuje fenomén elektrického prúdu. Ale aby som bol úprimný, môžete to úplne pochopiť, ak si túto tému preštudujete oveľa hlbšie. Informácie sú predsa prezentované v inom jazyku – vedeckom. Je oveľa jednoduchšie pochopiť povahu fyzikálneho javu, ak všetko opíšete v známom jazyku, ktorý je zrozumiteľný pre každého. Napríklad prúd v kove.
Mali by sme začať tým, že všetko, čo považujeme za pevné a nehybné, je len v našej fantázii. Kus kovu ležiaci na zemi je v ľudskom zmysle monolitické nehybné telo. Pre analógiu si predstavte našu planétu vo vesmíre, keď sa na ňu pozeráte z povrchu Marsu. Zdá sa, že Zem je celistvé, nehybné telo. Ak sa priblížite k jeho povrchu, bude zrejmé, že nejde o monolitický kus hmoty, ale o neustály pohyb: voda, plyny, živé bytosti, litosférické dosky - to všetko sa neustále pohybuje, aj keď to nie je viditeľné z diaľky. priestor.
Vráťme sa k nášmu kusu kovu ležiacemu na zemi. Je nehybná, pretože sa na ňu pozeráme zboku ako na monolitický objekt. Na atómovej úrovni pozostáva z neustále sa pohybujúcich drobných prvkov. Sú rôzne, ale spomedzi všetkých nás zaujímajú elektróny, ktoré v kovoch vytvárajú elektromagnetické pole, ktoré generuje rovnaký prúd. Slovo „prúd“ treba brať doslovne, pretože keď sa prvky s elektrickým nábojom pohybujú, teda „tečú“, od jedného nabitého objektu k druhému, vtedy vzniká „elektrický prúd“.
Keď sme sa zaoberali základnými pojmami, môžeme odvodiť všeobecnú definíciu:
Elektrický prúd je tok nabitých častíc pohybujúcich sa z telesa s vyšším nábojom do telesa s nižším nábojom.
Aby ste podstatu pochopili ešte presnejšie, musíte sa ponoriť do detailov a získať odpovede na niekoľko základných otázok.
Videozápletka
Odpovede na hlavné otázky o elektrickom prúde
Po sformulovaní definície vyvstáva niekoľko logických otázok.
- Čo spôsobuje, že prúd „tečie“, teda pohybuje sa?
- Ak sa najmenšie prvky kovu neustále pohybujú, prečo sa nedeformuje?
- Ak niečo prúdi z jedného objektu do druhého, mení sa hmotnosť týchto objektov?
Odpoveď na prvú otázku je jednoduchá. Ako tečie voda z vysoký bod na nízky - takže elektróny budú prúdiť z telesa s vysokým nábojom do telesa s nízkym nábojom, pričom sa budú riadiť fyzikálnymi zákonmi. A „náboj“ (alebo potenciál) je počet elektrónov v tele a čím viac ich je, tým vyšší je náboj. Ak dôjde ku kontaktu medzi dvoma telesami s rôznym nábojom, elektróny z viac nabitého tela budú prúdiť do menej nabitého tela. Vznikne teda prúd, ktorý skončí, keď sa náboje dvoch kontaktujúcich telies vyrovnajú.
Aby ste pochopili, prečo drôt nemení svoju štruktúru, napriek tomu, že sa v ňom neustále pohybuje, musíte si ho predstaviť ako veľký dom, v ktorom žijú ľudia. Veľkosť domu sa nezmení, pokiaľ ide o to, koľko ľudí sa dostane dovnútra a von a bude sa pohybovať vo vnútri. V tomto prípade je človek analógom elektrónu v kove - voľne sa pohybuje a nemá veľkú hmotnosť v porovnaní s celou budovou.
Ak sa elektróny pohybujú z jedného telesa do druhého, prečo sa hmotnosť telies nemení? Faktom je, že hmotnosť elektrónu je taká malá, že aj keď sú všetky elektróny odstránené z tela, jeho hmotnosť sa nezmení.
Aká je jednotka merania sily prúdu
- Súčasná sila.
- Napätie.
- Odpor.
Ak sa pokúsite opísať pojem aktuálnej sily jednoducho povedané, najlepšie je predstaviť si prúd áut prechádzajúcich tunelom. Autá sú elektróny a tunel je drôt. Čím viac áut prejde naraz cez prierez tunela, tým väčšia je sila prúdu, ktorá sa meria prístrojom nazývaným „ampérmeter“ v ampéroch (A) a vo vzorcoch je označená písmenom (I ).
Napätie je relatívna hodnota vyjadrujúca rozdiel v nábojoch telies, medzi ktorými preteká prúd. Ak má jeden objekt veľmi vysoký náboj a druhý veľmi nízky, potom bude medzi nimi vysoké napätie, ktoré sa meria pomocou „voltmetra“ a jednotiek nazývaných Volt (V). Vo vzorcoch sa identifikuje písmenom (U).
Odpor charakterizuje schopnosť vodiča, zvyčajne medeného drôtu, prechádzať cez seba určité množstvo prúdu, to znamená elektróny. Odporový vodič vytvára teplo tým, že spotrebúva časť energie prúdu, ktorý ním prechádza, čím sa znižuje jeho pevnosť. Odpor sa počíta v ohmoch (Ohm) a vo vzorcoch sa používa písmeno (R).
Vzorce na výpočet prúdových charakteristík
Použitím troch fyzikálnych veličín môžete vypočítať charakteristiky prúdu pomocou Ohmovho zákona. Vyjadruje sa vzorcom:
Kde I je sila prúdu, U je napätie v časti obvodu, R je odpor.
Zo vzorca vidíme, že sila prúdu sa vypočíta vydelením hodnoty napätia hodnotou odporu. Máme teda formuláciu zákona:
Prúd je priamo úmerný napätiu a nepriamo úmerný odporu vodiča.
Z tohto vzorca môžete matematicky vypočítať jeho ďalšie zložky.
Odolnosť:
Napätie:
Je dôležité poznamenať, že vzorec platí len pre konkrétnu časť reťazca. Pre úplný, uzavretý okruh, ako aj iné špeciálne prípady, existujú iné Ohmove zákony.
Videozápletka
Vplyv prúdu na rôzne materiály a živé bytosti
Rôzne chemické prvky pod vplyvom prúdu sa správajú odlišne. Niektoré supravodiče nekladú žiadny odpor elektrónom, ktoré sa nimi pohybujú, čo spôsobuje nie chemická reakcia. Kovy, na druhej strane, s nadmerným napätím pre nich, sa môžu zrútiť, roztaviť. Dielektriká, ktoré neprechádzajú prúdom, s ním vôbec nevstupujú do interakcie, a tým ho chránia. životné prostredie. Tento jav úspešne používa osoba pri izolácii drôtov gumou.
Pre živé organizmy je prúd nejednoznačným javom. Môže mať priaznivé aj deštruktívne účinky. Ľudia už dlho používajú riadené výboje v liečebné účely: od svetelných výbojov, ktoré stimulujú mozgovú činnosť, až po silné elektrické výboje, ktoré dokážu naštartovať zastavené srdce a priviesť človeka späť k životu. Silný výboj môže viesť k vážnym zdravotným problémom, popáleninám, odumretiu tkaniva a dokonca k okamžitej smrti. Pri práci s elektrickými spotrebičmi musíte dodržiavať bezpečnostné pravidlá.
V prírode možno nájsť množstvo javov, v ktorých hrá kľúčovú úlohu elektrina: od hlbokomorských tvorov (elektrický rajón), ktoré dokážu šokovať, až po blesky počas búrky. Človek si túto prírodnú silu odpradávna osvojuje a umne ju využíva, vďaka čomu funguje všetka moderná elektronika.
Malo by sa pamätať na to, že prírodné javy môžu byť pre človeka prospešné aj škodlivé. Štúdium zo školy a ďalšie vzdelávanie pomáha ľuďom kompetentne využívať fenomény sveta v prospech spoločnosti.
