Apakah arus elektrik?

Apabila kita menyebut frasa "arus elektrik", kita biasanya bermaksud manifestasi yang paling pelbagai elektrik. Arus mengalir melalui wayar talian kuasa voltan tinggi, semasa berputar starter dan mengenakan bateri di dalam kereta kami, kilat semasa ribut petir juga arus elektrik.

Elektrolisis, kimpalan elektrik, percikan elektrik statik pada sikat, aliran semasa dalam lingkaran lampu pijar, dan walaupun dalam lampu suluh kecil kecil arus kecil mengalir menerusi LED. Tidak perlu dikatakan, hati kita, yang juga menjana arus elektrik kecil, sangat ketara semasa laluan prosedur ECG.

Dalam fizik, adalah adat untuk memanggil arus elektrik mengarahkan pergerakan zarah bercas dan, pada dasarnya, apa-apa pembawa caj. Satu elektron bergerak di sekitar nukleus atom juga merupakan arus. Dan tongkat ebonit yang dikenakan, jika anda memegangnya di tangan anda dan bergerak dari sisi ke sisi, juga akan menjadi sumber arus: ada caj yang tidak sama dengan sifar dan ia bergerak.

Analogi fizikal antara aliran air dalam sistem bekalan air dan arus elektrik: Pendawaian dan Piping

DC Semasa:

Arus mengalir melalui wayar peralatan rumah yang dikuasakan oleh saluran keluar - elektron bergerak mundur 50 kali sesaat - ini dipanggil arus bolak balik.

Isyarat frekuensi tinggi di dalam peranti elektronik juga merupakan arus elektrik, sejak elektron dan lubang (pembawa caj positif) bergerak di dalam litar.

Mana-mana arus elektrik menimbulkan kewujudannya. medan magnet. Sekitar konduktor dengan arus, ia semestinya hadir. Tiada medan magnet tanpa arus dan tiada arus tanpa medan magnet.

Walaupun tidak ada medan magnet di sekeliling arus, ia hanya bererti bahawa medan magnet dari dua arus pada masa pemerhatian dipersetujui bersama, seperti dalam wayar kembar kawat mana-mana cerek elektrik - arus bergantian diarahkan pada arah yang bertentangan pada setiap saat dan aliran selari antara satu sama lain - medan magnetnya adalah kawan meneutralkan. Ini dipanggil prinsip superposisi medan magnet.

Dalam amalan, kewujudan arus elektrik memerlukan kehadiran medan elektrik, potensi atau eddy. Sangat jarang caj bergerak dengan cara mekanikal semata-mata (seperti dalam penjana van de graaff - band getah elektrik).

Penjana Van De Graaff:

Dalam medan elektrik, zarah yang dikenakan mengalami tindakan tenaga elektrik, yang dipanggil sumber semasa EMF - daya elektromotif. EMF diukur dalam voltan seperti voltan antara dua titik litar elektrik. Semakin besar voltan yang dikenakan kepada pengguna, semakin besar arus elektrik voltan ini dapat menyebabkan.

Voltan berselang-seli menghasilkan arus berselang-seli dalam konduktor yang digunakan, kerana medan elektrik yang digunakan untuk pembawa caj juga akan berselang-seli dalam kes ini. Voltan malar - keadaan untuk kewujudan arus malar dalam konduktor.

Voltan frekuensi tinggi (menukar arahnya beratus ribu kali sesaat) juga menyumbang kepada selang semasa dalam konduktor, tetapi frekuensi yang lebih tinggi, pembawa caj yang lebih rendah mengambil bahagian dalam membuat arus dalam ketebalan konduktor, memandangkan medan elektrik yang bertindak pada zarah yang terisi dipindahkan lebih dekat ke permukaan, dan ternyata bahawa arus tidak mengalir dalam konduktor, tetapi di sepanjang permukaannya. Ini dipanggil kesan kulit.

Arus elektrik boleh wujud dalam vakum, konduktor, dalam elektrolit, dalam semikonduktor, dan juga dalam dielektrik (arus bias).Benar, tidak ada dielektrik semasa langsung, kerana caj di dalamnya tidak mempunyai keupayaan untuk bergerak dengan bebas, tetapi hanya boleh bergerak dalam jarak intramolekul dari kedudukan asal mereka di bawah tindakan medan elektrik yang digunakan.

Arus elektrik sebenar sentiasa membayangkan kemungkinan pergerakan bebas caj elektrik di bawah pengaruh medan elektrik.

Konsep "arus elektrik" diperkenalkan oleh ahli fizik Itali, Alessandro Volta. Arus elektrik, atau, mengikut versinya, "cecair elektrik" mengalir dalam litar tertutup yang menghubungkan bulatan yang melampau pada ruang voltan dengan konduktor logam.

Votlt Pillar (1800) adalah jenis elektrik bukan elektrostatik yang pertama (sumber semasa yang berterusan), yang terdiri daripada lingkaran tembaga dan zink berselang-seli yang dipisahkan oleh lapisan kain yang dibasahkan dengan air atau asid yang berasid.

Kewujudan potensi tinggi berterusan pada tiang voltan adalah fenomena yang sepenuhnya baru untuk masa itu. Ini adalah sumber elektrik pertama yang berpotensi, yang berpotensi tepat pada masanya dan tidak memerlukan sebarang kaedah elektrifikasi untuk pembaharuannya.

Kutub voltan, yang terdiri daripada sebilangan besar bulatan, mempunyai potensi yang agak tinggi di hujung, yang boleh dikesan bukan sahaja dengan mengukur instrumen (khususnya, oleh elektroskop), tetapi juga dengan menyentuh bulatan yang melampau dengan tangan. Pada masa yang sama, kejutan elektrik yang kuat dirasakan, seperti yang dapat dilakukan oleh Leyden.

Penemuan Volta menyebar dengan cepat dalam fizik, menjadi subjek kajian lanjut. Pada tahun 1800, ahli fizik menggunakan lajur voltan mendapati kesan elektrokimia semasa, dan khususnya penguraian di bawah tindakan arus air menjadi oksigen dan hidrogen. Pengalaman dengan sel galvanik dibenarkan untuk mengesan, sebagai tambahan kepada kimia, sifat baru lain semasa, termasuk kesan haba dan magnetnya.

Ahli fizik Perancis A. M. Ampère menumpukan beberapa karya beliau untuk mengkaji hubungan antara arus dan magnetik elektrik. Dia mendapati bahawa dua konduktor dengan pengalaman semasa saling mempengaruhi - tarikan atau tolakan, bergantung pada arah arus di dalamnya. Dengan karya-karyanya, beliau meletakkan dasar elektrodinamika.

Beliau mencadangkan istilah "arus elektrik" dan memperkenalkan konsep arahnya, yang bertepatan dengan pergerakan elektrik positif. Sebagai penghormatan kepada A. M. Ampere, satu unit ukuran arus elektrik dinamakan. Ampere adalah salah satu daripada tujuh unit asas sistem SI.

Arus elektrik mempunyai beberapa sifat yang boleh digunakan dengan berkesan dalam banyak kes praktikal. Ciri-ciri sedemikian termasuk transformasi dengan cara teknikal mudah tenaga arus elektrik ke dalam tenaga jenis lain (termal, ringan, mekanik, kimia) dan kemungkinan memancarkannya dalam jarak jauh, laju penyebaran.

Fakta menarik:

Di mana aliran arus elektrik?

Kenapa di bawah talian kuasa

Arus mana yang lebih berbahaya, terus atau bergantian?

Apakah mesin dynamo itu? Penjana DC pertama

Kesan Peltier: kesan sihir arus elektrik