Kas yra elektros srovė? Elektros srovės egzistavimo sąlygos: charakteristikos ir veiksmai

2024 Autorius: Howard Calhoun | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2023-12-17 10:34

Elektros srovė yra judantis elektros krūvis. Tai gali pasireikšti kaip staigus statinės elektros iškrovimas, pavyzdžiui, žaibas. Arba tai gali būti kontroliuojamas procesas generatoriuose, baterijose, saulės ar kuro elementuose. Šiandien mes apsvarstysime pačią „elektros srovės“sąvoką ir elektros srovės egzistavimo sąlygas.

Elektros energija

Didžioji dalis mūsų sunaudojamos elektros gaunama kintamos srovės pavidalu iš elektros tinklo. Jį sukuria generatoriai, veikiantys pagal Faradėjaus indukcijos dėsnį, dėl kurio kintantis magnetinis laukas gali indukuoti elektros srovę laidininke.

Generatoriai turi besisukančių laidų ritinius, kurie praeina per magnetinius laukussukimasis. Kai ritės sukasi, jos atsidaro ir užsidaro magnetinio lauko atžvilgiu ir sukuria elektros srovę, kuri keičia kryptį su kiekvienu apsisukimu. Srovė praeina visą ciklą pirmyn ir atgal 60 kartų per sekundę.

Generatoriai gali būti maitinami garo turbinomis, šildomomis anglimi, gamtinėmis dujomis, nafta arba branduoliniu reaktoriumi. Iš generatoriaus srovė praeina per transformatorių seriją, kur jos įtampa didėja. Laidų skersmuo lemia srovės stiprumą ir stiprumą, kurį jie gali perduoti neperkaisdami ir neeikvodami energijos, o įtampą riboja tik tai, kaip gerai laidai izoliuoti nuo žemės.

Įdomu pastebėti, kad srovė teka tik vienu laidu, o ne dviem. Jo dvi pusės yra pažymėtos kaip teigiamos ir neigiamos. Tačiau kadangi kintamosios srovės poliškumas keičiasi 60 kartų per sekundę, jos turi kitus pavadinimus – karštos (magistralinės elektros linijos) ir įžemintos (praeinančios po žeme, kad užbaigtų grandinę).

Kam mums reikia elektros?

Elektrą galima panaudoti daugybe būdų: ji gali apšviesti jūsų namus, išskalbti ir išdžiovinti drabužius, pakelti garažo duris, užvirti vandenį virdulyje ir tiekti kitus namų apyvokos daiktus, kurie labai palengvina mūsų gyvenimą. Tačiau srovės gebėjimas perduoti informaciją tampa vis svarbesnis.

Prisijungdamas prie interneto kompiuteris naudoja tik nedidelę dalį elektros srovės, bet be to šiuolaikinis žmogusneįsivaizduoja savo gyvenimo.

Elektros srovės samprata

Kaip upė, vandens molekulių srautas, elektros srovė yra įkrautų dalelių srautas. Kas tai sukelia ir kodėl tai ne visada vyksta ta pačia kryptimi? Išgirdę žodį srautas, apie ką galvojate? Galbūt tai bus upė. Tai gera asociacija, nes dėl to elektros srovė ir gavo savo pavadinimą. Jis labai panašus į vandens srautą, tik vietoj vandens molekulių, judančių kanalu, įkrautos dalelės juda išilgai laidininko.

Tarp sąlygų, būtinų elektros srovei egzistuoti, yra elementas, numatantis elektronų buvimą. Laidžiosios medžiagos atomai turi daug šių laisvai įkrautų dalelių, kurios plūduriuoja aplink ir tarp atomų. Jų judėjimas yra atsitiktinis, todėl jokia kryptimi nėra srauto. Ko reikia, kad egzistuotų elektros srovė?

Elektros srovės egzistavimo sąlygos apima įtampos buvimą. Patekus į laidininką, visi laisvieji elektronai judės ta pačia kryptimi, sukurdami srovę.

Smalsu apie elektros srovę

Įdomu tai, kad kai elektros energija laidininku perduodama šviesos greičiu, patys elektronai juda daug lėčiau. Tiesą sakant, jei ramiai eitumėte šalia laidžios vielos, jūsų greitis būtų 100 kartų didesnis neielektronai juda. Taip yra dėl to, kad jiems nereikia keliauti didelių atstumų, kad perduotų energiją vienas kitam.

Tiesioginė ir kintamoji srovė

Šiandien plačiai naudojamos dviejų skirtingų tipų srovės – tiesioginė ir kintamoji. Pirmajame elektronai juda viena kryptimi – iš „neigiamos“pusės į „teigiamą“. Kintamoji srovė stumia elektronus pirmyn ir atgal, keisdama srauto kryptį kelis kartus per sekundę.

Generatoriai, naudojami elektrinėse elektrai gaminti, yra skirti gaminti kintamąją srovę. Tikriausiai niekada nepastebėjote, kad šviesa jūsų namuose mirga, kai keičiasi srovės kryptis, bet tai vyksta per greitai, kad akys atpažintų.

Kokios sąlygos egzistuoja nuolatinei elektros srovei? Kodėl mums reikia abiejų tipų ir kuris iš jų yra geresnis? Tai geri klausimai. Tai, kad vis dar naudojame abiejų tipų sroves, rodo, kad jie abu tarnauja konkretiems tikslams. Dar XIX amžiuje buvo aišku, kad efektyvus energijos perdavimas dideliais atstumais tarp elektrinės ir namo įmanomas tik esant labai aukštai įtampai. Tačiau problema buvo ta, kad siųsti tikrai aukštą įtampą buvo labai pavojinga žmonėms.

Šios problemos sprendimas buvo sumažinti stresą už namų ribų prieš siunčiant jį į vidų. Iki šiol didelėms perduoti naudojama nuolatinė elektros srovėatstumas, daugiausia dėl jo gebėjimo lengvai konvertuoti į kitą įtampą.

Kaip veikia elektros srovė

Elektros srovės egzistavimo sąlygos apima įkrautų dalelių buvimą, laidininką ir įtampą. Daugelis mokslininkų ištyrė elektrą ir nustatė, kad yra dviejų tipų ji: statinė ir srovė.

Jis yra antrasis, kuris vaidina didžiulį vaidmenį kasdieniame bet kurio žmogaus gyvenime, nes tai elektros srovė, kuri praeina per grandinę. Naudojame jį kasdien savo namams maitinti ir dar daugiau.

Kas yra elektros srovė?

Kai elektros krūviai cirkuliuoja grandinėje iš vienos vietos į kitą, susidaro elektros srovė. Elektros srovės egzistavimo sąlygos apima, be įkrautų dalelių, laidininko buvimą. Dažniausiai tai yra viela. Jo grandinė yra uždara grandinė, kurioje srovė teka iš maitinimo š altinio. Kai grandinė atvira, jis negali užbaigti kelionės. Pavyzdžiui, kai jūsų kambaryje išjungta šviesa, grandinė yra atvira, bet kai grandinė uždaryta, lemputė dega.

Dabartinė galia

Elektros srovės egzistavimo laidininke sąlygoms didelę įtaką turi tokia įtampos charakteristika kaip galia. Tai matas, kiek energijos sunaudojama per tam tikrą laikotarpį.

Galima naudoti daug skirtingų vienetųšios savybės išraiškos. Tačiau elektros galia beveik matuojama vatais. Vienas vatas lygus vienam džauliui per sekundę.

Elektros įkrova juda

Kokios sąlygos egzistuoja elektros srovei? Tai gali pasireikšti kaip staigus statinės elektros iškrovimas, pavyzdžiui, žaibas arba kibirkštis dėl trinties su vilnoniu audiniu. Tačiau dažniau, kai kalbame apie elektros srovę, turime omenyje labiau kontroliuojamą elektros energijos formą, dėl kurios veikia šviestuvai ir prietaisai. Didžiąją dalį elektros krūvio perneša neigiami elektronai ir teigiami protonai atome. Tačiau pastarieji dažniausiai yra imobilizuoti atomo branduolių viduje, todėl krūvį iš vienos vietos į kitą atlieka elektronai.

Elektronai laidžioje medžiagoje, pavyzdžiui, metale, gali laisvai judėti iš vieno atomo į kitą išilgai savo laidumo juostų, kurios yra aukštesnės elektronų orbitos. Pakankama elektrovaros jėga arba įtampa sukuria krūvio disbalansą, dėl kurio elektronai gali judėti laidininku kaip elektros srovė.

Jei nubrėžtume analogiją su vandeniu, paimkime, pavyzdžiui, vamzdį. Kai atidarome vožtuvą viename gale, kad vanduo patektų į vamzdį, mums nereikia laukti, kol tas vanduo nutekės iki pat vamzdžio galo. Vandenį kitame gale gauname beveik akimirksniu, nes įeinantis vanduo stumia vandenį, kuris jau yra vamzdyje. Taip atsitinka, kai laidoje yra elektros srovė.

Elektros srovė: elektros srovės egzistavimo sąlygos

Į elektros srovę paprastai žiūrima kaip į elektronų srautą. Kai du akumuliatoriaus galai yra sujungti vienas su kitu metaline viela, ši įkrauta masė teka per laidą iš vieno akumuliatoriaus galo (elektrodo arba poliaus) į priešingą. Taigi, įvardinkime elektros srovės egzistavimo sąlygas:

1. Įkrautos dalelės.
2. Explorer.
3. Įtampos š altinis.

Tačiau ne viskas taip paprasta. Kokios sąlygos būtinos, kad egzistuotų elektros srovė? Į šį klausimą galima atsakyti išsamiau pažvelgus į šias charakteristikas:

• Potencialų skirtumas (įtampa). Tai viena iš būtinų sąlygų. Tarp 2 taškų turi būti potencialų skirtumas, tai reiškia, kad atstūmimo jėga, kurią sukuria įkrautos dalelės vienoje vietoje, turi būti didesnė už jų jėgą kitame taške. Įtampos š altinių, kaip taisyklė, gamtoje nėra, o elektronai aplinkoje pasiskirsto gana tolygiai. Nepaisant to, mokslininkams pavyko išrasti tam tikrų tipų prietaisus, kuriuose šios įkrautos dalelės gali kauptis ir taip sukurti labai reikalingą įtampą (pavyzdžiui, baterijose).
• Elektros varža (laidininkas). Tai yra antra svarbi sąlyga, būtina elektros srovei egzistuoti. Tai kelias, kuriuo keliauja įkrautos dalelės. Laidininkais veikia tik tos medžiagos, kurios leidžia laisvai judėti elektronams. Tie patys paskurios neturi šios galimybės, vadinamos izoliatoriais. Pavyzdžiui, metalinė viela bus puikus laidininkas, o jos guminis apvalkalas – puikus izoliatorius.

Atidžiai ištyrę elektros srovės atsiradimo ir egzistavimo sąlygas, žmonės sugebėjo sutramdyti šį galingą ir pavojingą elementą ir nukreipti jį žmonijos labui.