Mi az egyszerű villamos áram?

Mindenkinek van egy absztrakt fogalma az elektromos áramról. Elektromos eszköz esetében az áramforrás olyan, mint bármely légzőszervi levegőforrás. Ezeken az összehasonlításokon azonban a jelenség természetének megértése korlátozott, és csak a szakemberek mélyebben megértik a lényeget.

Egyszerű szavak az elektromos áramról

A fizika iskolai tankönyvének standard definíciója laconikusan írja le az elektromos áram jelenségét. De őszintén szólva, teljesen megérthető, ha sokkal mélyebben tanulmányozod a témát. Végül is, az információ egy másik nyelven - tudományos. Sokkal könnyebb megérteni a fizikai jelenség természetét, ha mindent ismerős nyelven ír le, amit bárki megért. Például az áram a fémben.

Kezdjük azzal a ténnyel, hogy minden, amit szilárdnak és mozdulatlannak tartunk, csak a mi véleményünk szerint van. A földön fekvő darab egy monolit mozdulatlan test az emberi megértésben. Az analógia érdekében képzeljük el a bolygónkat az űrben, a Mars felszínéről nézve. Úgy tűnik, a föld egy egész, állandó test. Ha közelebb kerül a felszínéhez, nyilvánvalóvá válik, hogy ez nem egy monolit anyag, hanem állandó mozgás: víz, gázok, élő lények, litoszféra lemezek - mindez nem megáll, bár ez messze nem látható.

Visszatérünk a földön fekvő fémdarabunkhoz. Mozgás, mert oldalról nézve monolit tárgyként nézzük. Atomi szinten állandóan mozgó legkisebb elemekből áll. Különbözőek, de mindenekelőtt érdekelnek az elektronok, amelyek fémekben olyan elektromágneses mezőt hoznak létre, amely a nagyon áramot generálja. Az „aktuális” szót szó szerint kell érteni, mert ha az elektromos töltésű elemek, vagyis az „áramlás”, az egyik feltöltött tárgyról a másikra, akkor „elektromos áram” lép fel.

Miután foglalkozunk az alapfogalmakkal, egy általános meghatározást nyerhetünk:

Az elektromos áram egy olyan töltésű részecskék áramlása, amely magasabb töltésű testből halad egy alacsonyabb töltéssel rendelkező testre.

A lényeg pontosabb megértéséhez be kell vonulnia a részletekbe, és válaszokat kell kapnia néhány alapvető kérdésre.

Válaszok az elektromos áramra vonatkozó fő kérdésekre

A definíció megfogalmazása után több logikai kérdés merül fel.

  1. Mi teszi a jelenlegi "áramlást", azaz mozgatni?
  2. Ha a legkisebb fémelemek folyamatosan mozognak, akkor miért nem deformálódik?
  3. Ha valami az egyik objektumról a másikra folyik, változik-e ezeknek az objektumoknak a tömege?

Az első kérdésre adott válasz egyszerű. Mivel a víz egy magas pontról egy alacsonyra áramlik, így az elektronok egy magas töltésű testből egy alacsony testbe áramolnak, és engedelmeskednek a fizika törvényeinek. A "töltés" (vagy a potenciál) a testben lévő elektronok száma, és minél több - annál magasabb a töltés. Ha kapcsolat van két különböző töltéssel rendelkező test között, akkor egy több töltött testből származó elektronok egy kevésbé töltött egybe kerülnek. Tehát lesz egy áram, amely akkor ér véget, amikor a két érintkező test töltése kiegyenlítődik.

Ahhoz, hogy megértsük, miért nem változtatja meg a vezeték a szerkezetet, annak ellenére, hogy folyamatosan mozog, el kell képzelnie, hogy egy nagy ház, amelyben az emberek élnek. A ház mérete nem fog megváltozni arról, hogy hányan lépnek be és hagyják el, valamint hogy belépjen. Ebben az esetben az ember egy fém analógja egy fémben - szabadon mozog, és nincs különleges tömege az egész épülethez képest.

Ha az elektronok mozognak egyik testről a másikra - miért nem változik a testek tömege? Az az tény, hogy az elektron súlya olyan kicsi, hogy még ha az összes elektron is eltávolodik a testből, akkor a tömege nem változik.

Mi az aktuális mérési egység

Annak érdekében, hogy "kiszámítsuk" az elektromos áramot, különböző mértékegységeket használjunk, három fő elemet fogunk megvizsgálni:

  • Jelenlegi erősség
  • Feszültség.
  • Ellenállás.

Ha egyszerű szavakkal megpróbáljuk leírni a jelenlegi erő fogalmát, akkor a legjobb, ha elképzeljük az alagúton áthaladó autók áramlását. Az autók elektronok, az alagút pedig vezeték. Minél több autó halad át egy időben az alagút keresztmetszeténél, annál nagyobb az áramerősség, amelyet az "Ammeter" készülék Ampsben (A) mér, és a képletekben az (I) betűvel van jelölve.

A feszültség egy relatív érték, amely kifejezi a különbségeket a szervek díjai között, amelyek között a jelenlegi áramlások. Ha egy objektum nagyon magas töltéssel rendelkezik, a másik nagyon alacsony, akkor egy nagy feszültség áll fenn közöttük, melynek mérésére egy „voltmérő” eszközt és egy Volt (V) egységet használunk. A képletekben az (U) betűvel azonosítható.

Az ellenállás jellemzi a vezető, általában egy rézhuzal képességét, hogy áthaladjon egy bizonyos mennyiségű áramon, azaz az elektronokon. Az ellenálló vezeték hőenergiát hoz létre, amely a rajta áthaladó áram energiájának egy részét kihasználva csökkenti annak szilárdságát. Az ellenállást ohmokban (ohmokban) számítjuk, és a képletekben az R betűt használjuk.

Az aktuális jellemzők kiszámításának képletei

Három fizikai mennyiség felhasználásával kiszámíthatjuk az Ohm törvénye szerinti áram jellemzőit. Ezt a képlet adja meg:

I = U / R

Ahol az I az aktuális erősség, U az áramkörszakasz feszültsége, R az ellenállás.

A képletből azt látjuk, hogy az áram erősségét úgy számítjuk ki, hogy a feszültséget az ellenállási értékkel osztjuk. Innen van a törvény megfogalmazása:

Az áram közvetlenül arányos a feszültséggel és fordítottan arányos a vezető ellenállásával.

Ebből a képletből matematikailag kiszámíthatja más összetevőit.

ellenállás:

R = U / I

feszültség:

U = I * R

Fontos megjegyezni, hogy a képlet csak a lánc egy bizonyos szakaszára érvényes. A teljes, zárt áramkör, valamint egyéb speciális esetekben vannak más Ohm törvényei is.

Az áram hatása a különböző anyagokra és élő dolgokra

Különböző kémiai elemek az áramlás hatása alatt másképp viselkednek. Egyes szupravezetők nem ellenállnak a mozgó elektronoknak, anélkül, hogy kémiai reakciót okoznának. A túlzott feszültségű fémek lebomlanak, megolvadhatnak. Azok a dielektrikumok, amelyek nem továbbítanak áramot, semmilyen kölcsönhatásban nem állnak vele, és így védik a környezetet. Ezt a jelenséget az ember sikeresen használja a huzalok szigetelésében.

Az élő szervezetek esetében az áram kétértelmű jelenség. Jó és romboló hatással is rendelkezik. Az emberek már régóta használják a szabályozott kibocsátásokat terápiás célokra: a tüdőből, amelyek stimulálják az agyi aktivitást a kibocsátásra, az erőteljes elektromos sokkokra, amelyek megállíthatják a megállt szívet, és visszahozzák az embert. Az erős kibocsátás súlyos egészségügyi problémákhoz, égési sérülésekhez, szöveti halálhoz és akár azonnali halálhoz is vezethet. Az elektromos készülékekkel való munkavégzés során be kell tartania a biztonsági előírásokat.

A természetben sok olyan jelenséget találhat, amelyekben a villamos energia kulcsfontosságú szerepet játszik: a mélytengeri lényekből (elektromos sugárzás), amely villamos energiával képes megverni, és villámcsapás közben. Az ember már régóta elsajátította ezt a természetes erőt, és ügyesen használja azt, melynek köszönhetően minden modern elektronika működik.

Emlékeztetni kell arra, hogy a természet jelenségei egyaránt előnyösek és károsak az emberre. Az iskolai tanulás és a továbbképzés segíti az embereket a világ jelenségeinek helyes használatában a társadalom javára.

Hagyjuk Meg Véleményét