Pojava struje u provodniku. Šta je električna struja

Kada je osoba naučila stvarati i koristiti električnu struju, kvalitet njegovog života se dramatično povećao. Sada se važnost električne energije povećava svake godine. Da biste naučili razumjeti složenija pitanja vezana za električnu energiju, prvo morate razumjeti što je električna struja.

Šta je aktuelno

Definicija električne struje je njena reprezentacija u obliku usmjerene struje pokretnih čestica nosača, pozitivno ili negativno nabijenih. Nosači punjenja mogu biti:

• negativno nabijeni elektroni koji se kreću u metalima;
• joni u tečnostima ili gasovima;
• pozitivno nabijene rupe od pokretnih elektrona u poluvodičima.

Ono što je struja određeno je prisustvom električnog polja. Bez toga neće nastati usmjereni tok nabijenih čestica.

Koncept električne strujebio bi nepotpun bez navođenja njegovih manifestacija:

1. Bilo koju električnu struju prati magnetno polje;
2. Provodnici se zagrijavaju dok prolaze;
3. Elektroliti mijenjaju hemijski sastav.

Provodniki i poluprovodnici

Električna struja može postojati samo u provodljivom mediju, ali priroda njenog toka je drugačija:

1. U metalnim provodnicima postoje slobodni elektroni koji se počinju kretati pod utjecajem električnog polja. Kada temperatura raste, raste i otpor provodnika, jer toplina povećava kretanje atoma na haotičan način, što ometa slobodne elektrone;
2. U tečnom mediju formiranom od elektrolita, nastalo električno polje izaziva proces disocijacije – formiranje kationa i anjona, koji se kreću prema pozitivnim i negativnim polovima (elektrodama) u zavisnosti od znaka naelektrisanja. Zagrijavanje elektrolita dovodi do smanjenja otpora zbog aktivnije razgradnje molekula;

Bitan! Elektrolit može biti čvrst, ali priroda strujanja u njemu je identična tečnom.

1. Gasni medij karakterizira i prisustvo jona koji dolaze u pokret. Nastaje plazma. Zračenje takođe dovodi do slobodnih elektrona koji učestvuju u usmerenom kretanju;
2. Prilikom stvaranja električne struje u vakuumu, elektroni oslobođeni na negativnoj elektrodi kreću se prema pozitivnoj;
3. U poluvodičima postoje slobodni elektroni koji kidaju veze zbog zagrijavanja. Na njihovim mjestima su rupe koje imaju naboj sa znakom plus. Rupe i elektroni mogu stvoriti usmjereno kretanje.

Neprovodni mediji se nazivaju dielektrični.

Bitan! Smjer struje odgovara smjeru kretanja čestica nosioca naboja sa znakom plus.

Vrsta struje

1. Konstantno. Karakterizira ga konstantna kvantitativna vrijednost struje i smjera;
2. Varijabilna. Vremenom povremeno menja svoje karakteristike. Podijeljen je u nekoliko varijanti, ovisno o parametru koji se mijenja. Uglavnom, kvantitativna vrijednost struje i njen smjer variraju duž sinusoida;
3. Vrtložne struje. Javljaju se kada se magnetni fluks podvrgne promjenama. Formirajte zatvorena kola bez pomeranja između polova. Vrtložne struje uzrokuju intenzivnu proizvodnju topline, što rezultira povećanjem gubitaka. U jezgrama elektromagnetnih zavojnica one su ograničene upotrebom dizajna zasebnih izoliranih ploča umjesto čvrste.

Karakteristike električnog kola

1. Snaga struje. Ovo je kvantitativno mjerenje naelektrisanja koje prelazi u privremenu jedinicu preko poprečnog presjeka provodnika. Naboji se mjere u kulonima (C), jedinica vremena je sekunda. Jačina struje je C/s. Rezultirajući omjer nazvan je amper (A), u kojem se mjeri kvantitativna vrijednost struje. Mjerni uređaj je ampermetar koji je serijski spojen na strujni krug;
2. Snaga. Električna struja u vodiču mora savladati otpor medija. Rad utrošen da se to prevaziđe tokom određenog vremenskog perioda biće moć. U ovom slučaju se vrši transformacija električne energije u druge vrste energije - rad. Snaga zavisi od jačine struje, napona. Njihov proizvod će odrediti aktivnu snagu. Kada se pomnoži sa drugim vremenom, dobije se potrošnja energije - ono što pokazuje mjerač. Snaga se može mjeriti u voltamperima (VA, kVA, mVA) ili u vatima (W, kW, mW);
3. Voltaža. Jedna od tri najvažnije karakteristike. Da bi struja tekla, potrebno je stvoriti razliku potencijala između dvije tačke zatvorenog kola električnih veza. Napon je karakteriziran radom koji proizvodi električno polje tokom kretanja jednog nosioca naboja. Prema formuli, jedinica napona je J/C, što odgovara voltu (V). Mjerni uređaj je voltmetar, spojen paralelno;
4. Otpor. Karakterizira sposobnost provodnika da propušta električnu struju. Određuje se materijalom provodnika, dužinom i površinom njegovog presjeka. Mjerenje je u omima (Ohm).

Zakoni za električnu struju

Električni krugovi se izračunavaju pomoću tri glavna zakona:

1. Ohmov zakon. Istražio ju je i formulisao nemački fizičar početkom 19. veka za jednosmernu struju, a zatim je primenjen i na naizmeničnu struju. On uspostavlja odnos između struje, napona i otpora. Na osnovu Ohmovog zakona izračunava se gotovo svako električno kolo. Osnovna formula: I \u003d U / R, ili jačina struje je direktno proporcionalna naponu i obrnuto otporu;

1. Faradejev zakon. Odnosi se na elektromagnetnu indukciju. Pojava induktivnih struja u vodičima uzrokovana je utjecajem magnetskog fluksa koji se mijenja tokom vremena zbog indukcije EMF-a (elektromotorne sile) u zatvorenom kolu. Modul inducirane emf, mjeren u voltima, proporcionalan je brzini kojom se mijenja magnetni fluks. Zahvaljujući zakonu indukcije, generatori koji proizvode električnu energiju rade;
2. Joule-Lenzov zakon. Važan je pri proračunu grijanja provodnika, koji se koristi za projektovanje i proizvodnju grijanja, rasvjetnih tijela i druge električne opreme. Zakon vam omogućava da odredite količinu topline koja se oslobađa tijekom prolaska električne struje:

gdje je I jačina struje koja teče, R je otpor, t je vrijeme.

Struja u atmosferi

U atmosferi može postojati električno polje, javljaju se procesi jonizacije. Iako priroda njihove pojave nije potpuno jasna, postoje različite hipoteze za objašnjenje. Najpopularniji je kondenzator, kao analog za predstavljanje električne energije u atmosferi. Njegove ploče mogu označiti površinu zemlje i jonosferu, između kojih cirkulira dielektrik - zrak.

Vrste atmosferskog elektriciteta:

1. Oluja sa grmljavinom. Munje sa vidljivim sjajem i gromoglasnim udarima. Napon munje dostiže stotine miliona volti pri jačini struje od 500.000 A;

1. Vatre Svetog Elma. Koronsko pražnjenje električne energije proizvedene oko žica, jarbola;
2. Vatrena lopta. Pražnjenje u obliku lopte, koje se kreće kroz zrak;
3. Polar Lights. Višebojni sjaj zemljine jonosfere pod uticajem naelektrisanih čestica koje prodiru iz svemira.

Osoba koristi korisna svojstva električne struje u svim područjima života:

• rasvjeta;
• prijenos signala: telefon, radio, televizija, telegraf;
• električni transport: vozovi, električni automobili, tramvaji, trolejbusi;
• stvaranje ugodne mikroklime: grijanje i klimatizacija;
• Medicinska oprema;
• kućna upotreba: električni uređaji;
• Računala i mobilni uređaji;
• industrija: alatne mašine i oprema;
• elektroliza: dobijanje aluminijuma, cinka, magnezijuma i drugih supstanci.

Električna opasnost

Direktan kontakt sa električnom strujom bez zaštitne opreme smrtonosan je za ljude. Moguće je nekoliko vrsta uticaja:

• termalna opekotina;
• elektrolitičko cijepanje krvi i limfe s promjenom njenog sastava;
• konvulzivne kontrakcije mišića mogu izazvati fibrilaciju srca do njenog potpunog zaustavljanja, poremetiti funkcionisanje respiratornog sistema.

Bitan! Struja koju osjeća osoba počinje od vrijednosti od 1 mA, ako je trenutna vrijednost 25 mA, moguće su ozbiljne negativne promjene u tijelu.

Najvažnija karakteristika električne struje je da može da obavlja koristan posao za čoveka: osvetli kuću, pere i suši veš, kuva večeru, zagreva dom. Sada značajno mjesto zauzima njegova upotreba u prijenosu informacija, iako to ne zahtijeva veliku potrošnju električne energije.

Video

Šta je električna struja

Smjerno kretanje električno nabijenih čestica pod utjecajem . Takve čestice mogu biti: u provodnicima - elektroni, u elektrolitima - joni (kationi i anjoni), u poluprovodnicima - elektroni i takozvane "rupe" ("provodljivost elektron-rupa"). Postoji i "pristrasna struja", čiji tok nastaje zbog procesa punjenja kapacitivnosti, tj. promjena potencijalne razlike između ploča. Između ploča ne dolazi do pomicanja čestica, već struja teče kroz kondenzator.

U teoriji električnih kola, struja se smatra usmjerenim kretanjem nosilaca naboja u provodnom mediju pod djelovanjem električnog polja.

Struja vodljivosti (jednostavno struja) u teoriji električnih krugova je količina električne energije koja teče u jedinici vremena kroz poprečni presjek vodiča: i = q / t, gdje je i struja. ALI; q \u003d 1,6 10 9 - naelektrisanje elektrona, C; t - vrijeme, s.

Ovaj izraz vrijedi za DC kola. Za krugove naizmjenične struje koristi se takozvana trenutna vrijednost struje, jednaka brzini promjene naboja tijekom vremena: i (t) = dq / dt.

Električna struja nastaje kada se u dijelu električnog kola pojavi električno polje ili razlika potencijala između dvije točke provodnika. Razlika potencijala između dvije tačke naziva se napon ili pad napona u ovom dijelu kola.

Umjesto izraza "trenutna" ("trenutna vrijednost"), često se koristi izraz "jačina struje". Međutim, potonje se ne može nazvati uspješnim, jer jačina struje nije nikakva sila u doslovnom smislu riječi, već samo intenzitet kretanja električnih naboja u vodiču, količina struje koja u jedinici vremena prolazi kroz križ. -površina presjeka provodnika.
Karakterizirana je struja koja se u SI sistemu mjeri u amperima (A) i gustina struje koja se u SI sistemu mjeri u amperima po kvadratnom metru.
Jedan amper odgovara kretanju kroz poprečni presjek provodnika za jednu sekundu (s) naelektrisanja jednog privjeska (C):

1A = 1C/s.

U opštem slučaju, označavajući struju slovom i, a naboj sa q, dobijamo:

i = dq / dt.

Jedinica struje naziva se amper (A). Struja u vodiču je 1 A ako električni naboj jednak 1 privjesku prođe poprečnim presjekom provodnika za 1 sekundu.

Ako napon djeluje duž vodiča, tada se unutar vodiča javlja električno polje. Kada je jačina polja E, na elektrone sa nabojem e djeluje sila f = Ee. Vrijednosti f i E su vektorske. Za vrijeme slobodnog puta, elektroni poprimaju usmjereno kretanje uz haotično. Svaki elektron ima negativan naboj i prima komponentu brzine usmjerenu suprotno od vektora E (slika 1). Uređeno kretanje, koje karakteriše neka prosečna brzina elektrona vcp, određuje protok električne struje.

Elektroni također mogu imati usmjereno kretanje u razrijeđenim plinovima. U elektrolitima i jonizovanim gasovima, protok struje je uglavnom zbog kretanja jona. U skladu sa činjenicom da se u elektrolitima pozitivno nabijeni ioni kreću od pozitivnog ka negativnom polu, istorijski se smjer struje uzimao kao suprotan od smjera elektrona.

Za smjer struje se uzima smjer u kojem se kreću pozitivno nabijene čestice, tj. smjeru suprotnom kretanju elektrona.
U teoriji električnih kola, smjer kretanja pozitivno nabijenih čestica od višeg potencijala ka nižem uzima se kao smjer struje u pasivnom kolu (van izvora energije). Ovaj pravac je zauzet na samom početku razvoja elektrotehnike i u suprotnosti je sa pravim smjerom kretanja nosilaca naboja - elektrona koji se kreću u provodnim medijima od minusa do plusa.

Vrijednost jednaka omjeru struje i površine poprečnog presjeka S naziva se gustina struje (označena δ): δ= I/S

Pretpostavlja se da je struja jednoliko raspoređena po poprečnom presjeku provodnika. Gustina struje u žicama obično se mjeri u A/mm2.

Prema vrsti nosača električnih naboja i mediju njihovog kretanja razlikuju se provodne struje i struje pomaka. Konduktivnost se dijeli na elektronsku i ionsku. Za stabilne načine rada razlikuju se dvije vrste struja: jednosmjerna i naizmjenična.

Prenos električne struje naziva se fenomen prijenosa električnih naboja nabijenim česticama ili tijelima koja se kreću u slobodnom prostoru. Glavni tip prijenosa električne struje je kretanje u praznini elementarnih čestica s nabojem (kretanje slobodnih elektrona u elektronskim cijevima), kretanje slobodnih iona u uređajima za pražnjenje u plinu.

Električna struja pomaka (polarizaciona struja) nazvano uređeno kretanje vezanih nosilaca električnih naboja. Ova vrsta struje može se uočiti u dielektricima.
Puna električna struja je skalarna vrijednost jednaka zbroju električne provodne struje, električne struje prijenosa i električne struje pomaka kroz razmatranu površinu.

Konstantna struja je struja koja može varirati po veličini, ali ne mijenja svoj predznak proizvoljno dugo vremena. Više o ovome pročitajte ovdje:

Izmjenična struja je struja koja se povremeno mijenja i po veličini i po predznaku.Količina koja karakteriše naizmeničnu struju je frekvencija (u SI sistemu se meri u hercima), u slučaju kada se njena jačina periodično menja. Izmjenična struja visoke frekvencije izgurana na površinu provodnika. Struje visoke frekvencije se koriste u mašinstvu za termičku obradu površina delova i zavarivanje, u metalurgiji za topljenje metala.Naizmjenične struje se dijele na sinusne i nesinusoidan. Sinusoidna struja je struja koja se mijenja prema harmonijskom zakonu:

i = Im sin ωt,

Njime se karakteriše brzina promjene naizmjenične struje, definirana kao broj potpunih ponavljajućih oscilacija u jedinici vremena. Frekvencija je označena slovom f i mjeri se u hercima (Hz). Dakle, frekvencija struje u mreži 50 Hz odgovara 50 kompletnih oscilacija u sekundi. Ugaona frekvencija ω je brzina promjene struje u radijanima u sekundi i povezana je s frekvencijom jednostavnom relacijom:

ω = 2πf

Stalne (fiksne) vrijednosti jednosmjerne i naizmjenične struje označite velikim slovom I nestabilne (trenutne) vrijednosti - slovom i. Uvjetno pozitivnim smjerom struje smatra se smjer kretanja pozitivnih naboja.

Ovo je struja koja se vremenom mijenja prema zakonu sinusa.

Izmjenična struja također znači struju u konvencionalnim jednofaznim i trofaznim mrežama. U ovom slučaju, parametri naizmjenične struje se mijenjaju prema harmonijskom zakonu.

Budući da naizmjenična struja varira s vremenom, jednostavne metode rješavanja problema prikladne za kola jednosmjerne struje ovdje nisu direktno primjenjive. Na vrlo visokim frekvencijama, naelektrisanja mogu oscilirati - teći s jednog mjesta u kolu na drugo i nazad. U ovom slučaju, za razliku od istosmjernih kola, struje u serijski povezanim provodnicima možda neće biti iste. Kapacitivnosti prisutne u AC krugovima pojačavaju ovaj efekat. Osim toga, kada se struja promijeni, dolazi do pojave efekata samoindukcije, koji postaju značajni čak i na niskim frekvencijama, ako se koriste zavojnice velike induktivnosti. Na relativno niskim frekvencijama, AC krugovi se još uvijek mogu izračunati pomoću , što se, međutim, mora u skladu s tim modificirati.

Kolo koje uključuje različite otpornike, prigušnice i kondenzatore može se smatrati kao da se sastoji od generaliziranog otpornika, kondenzatora i induktora povezanih u seriju.

Razmotrite svojstva takvog kola spojenog na sinusni alternator. Da bi se formulisala pravila za projektovanje AC kola, potrebno je pronaći odnos između pada napona i struje za svaku od komponenti takvog kola.

On igra potpuno različite uloge u AC i DC krugovima. Ako je, na primjer, elektrokemijski element spojen na kolo, tada će se kondenzator početi puniti sve dok napon na njemu ne postane jednak EMF elementa. Tada će punjenje prestati i struja će pasti na nulu. Ako je kolo spojeno na alternator, tada će u jednom poluciklusu elektroni teći s lijeve strane kondenzatora i akumulirati se na desnoj, i obrnuto u drugoj. Ovi elektroni koji se kreću su naizmjenična struja, čija je jačina jednaka na obje strane kondenzatora. Sve dok frekvencija naizmjenične struje nije jako visoka, struja kroz otpornik i induktor je također ista.

U uređajima koji troše naizmeničnu struju, naizmeničnu struju često ispravljaju ispravljači da bi se proizvela jednosmerna struja.

Električni provodnici

Materijal u kojem teče struja naziva se. Neki materijali postaju supravodljivi na niskim temperaturama. U ovom stanju ne pružaju gotovo nikakav otpor struji, njihov otpor teži nuli. U svim ostalim slučajevima, vodič se odupire strujanju i, kao rezultat, dio energije električnih čestica se pretvara u toplinu. Jačina struje se može izračunati koristeći za dio kola i Ohmov zakon za kompletno kolo.

Brzina čestica u provodnicima zavisi od materijala provodnika, mase i naboja čestice, temperature okoline, primenjene potencijalne razlike i mnogo je manja od brzine svetlosti. Unatoč tome, brzina širenja stvarne električne struje jednaka je brzini svjetlosti u datom mediju, odnosno brzini širenja fronta elektromagnetnog talasa.

Kako struja utiče na ljudski organizam

Struja koja prolazi kroz ljudsko ili životinjsko tijelo može uzrokovati električne opekotine, fibrilaciju ili smrt. S druge strane, električna struja se koristi u intenzivnoj njezi, za liječenje psihičkih bolesti, posebno depresije, električna stimulacija određenih područja mozga koristi se za liječenje bolesti kao što su Parkinsonova bolest i epilepsija, pejsmejker koji stimulira srčani mišić sa impulsnom strujom koristi se za bradikardiju. Kod ljudi i životinja struja se koristi za prenošenje nervnih impulsa.

Prema sigurnosnim mjerama, minimalna primjetna struja je 1 mA. Struja postaje opasna za ljudski život počevši od jačine od oko 0,01 A. Struja postaje fatalna za osobu počevši od jačine od oko 0,1 A. Napon manji od 42 V smatra se sigurnim.

Usmjereno kretanje nabijenih čestica u električnom polju.

Nabijene čestice mogu biti elektroni ili ioni (nabijeni atomi).

Atom koji je izgubio jedan ili više elektrona dobija pozitivan naboj. - Anion (pozitivni jon).
Atom koji je dobio jedan ili više elektrona dobija negativan naboj. - Kation (negativni ion).
Joni kao pokretne nabijene čestice se smatraju u tekućinama i plinovima.

U metalima, nosioci naboja su slobodni elektroni, kao negativno nabijene čestice.

U poluvodičima razmatraju kretanje (kretanje) negativno nabijenih elektrona od jednog atoma do drugog i, kao rezultat, kretanje između atoma formiranih pozitivno nabijenih praznina - rupa.

Iza smjer električne struje smjer kretanja pozitivnih naboja je konvencionalno pretpostavljen. Ovo pravilo je ustanovljeno mnogo prije proučavanja elektrona i sačuvano je do danas. Slično, jačina električnog polja se određuje za pozitivno naelektrisanje.

Za bilo koje jedno punjenje q u električnom polju jakosti E sila deluje F = qE, koji pomiče naboj u smjeru vektora ove sile.

Slika pokazuje da je vektor sile F-=-qE djelujući na negativni naboj -q, je usmjeren u smjeru suprotnom od vektora jačine polja, kao proizvod vektora E na negativnu vrijednost. Posljedično, negativno nabijeni elektroni, koji su nosioci naboja u metalnim provodnicima, u stvarnosti imaju smjer kretanja suprotan vektoru jačine polja i općeprihvaćenom smjeru električne struje.

Količina punjenja Q\u003d 1 Privjesak se pomaknuo kroz poprečni presjek vodiča u vremenu t= 1 sekunda, određena veličinom struje I\u003d 1 amper iz omjera:

I = Q/t.

Trenutni odnos I\u003d 1 Amper u vodiču na njegovu površinu poprečnog presjeka S\u003d 1 m 2 će odrediti gustoću struje j= 1 A/m2:

Posao A\u003d 1 Joule potrošen na transport punjenja Q= 1 Privjesak od tačke 1 do tačke 2 će odrediti vrijednost električnog napona U= 1 Volt kao razlika potencijala φ 1 i φ 2 između ovih tačaka iz proračuna:

U = A/Q = φ 1 - φ 2

Električna struja može biti jednosmjerna ili promjenjiva.

Jednosmjerna struja - električna struja čiji se smjer i veličina ne mijenjaju s vremenom.

Naizmjenična struja - električna struja čija se veličina i smjer mijenjaju tokom vremena.

Davne 1826. godine njemački fizičar Georg Ohm otkrio je važan zakon elektriciteta, koji određuje kvantitativni odnos između električne struje i svojstava provodnika koja karakteriziraju njihovu sposobnost da izdrže električnu struju.
Ova svojstva su kasnije postala poznata kao električni otpor, označen slovom R i mjereno u omima u čast pronalazača.
Ohmov zakon u modernoj interpretaciji klasičnog odnosa U/R određuje veličinu električne struje u vodiču na osnovu napona U na krajevima ovog provodnika i njegov otpor R:

Električna struja u provodnicima

U provodnicima postoje slobodni nosioci naboja, koji se pod utjecajem sile električnog polja počinju kretati i stvarati električnu struju.

U metalnim provodnicima, nosioci naboja su slobodni elektroni.
Kako temperatura raste, haotično toplinsko kretanje atoma sprječava usmjereno kretanje elektrona i otpor provodnika se povećava.
Kada se ohladi i temperatura teži apsolutnoj nuli, kada se termičko kretanje zaustavi, otpor metala teži nuli.

Električna struja u tekućinama (elektrolitima) postoji kao usmjereno kretanje nabijenih atoma (jona), koji nastaju u procesu elektrolitičke disocijacije.
Joni se kreću prema suprotnim elektrodama u znaku i neutraliziraju se, taložeći se na njima. - Elektroliza.
Anjoni su pozitivni joni. Prelaze na negativnu elektrodu - katodu.
Kationi su negativni joni. Prelaze na pozitivnu elektrodu - anodu.
Faradejevi zakoni elektrolize određuju masu supstance koja se oslobađa na elektrodama.
Kada se zagrije, otpor elektrolita se smanjuje zbog povećanja broja molekula razloženih na ione.

Električna struja u plinovima - plazma. Električni naboj nose pozitivni ili negativni joni i slobodni elektroni, koji nastaju pod dejstvom zračenja.

U vakuumu postoji električna struja, poput protoka elektrona od katode do anode. Koristi se u katodnim uređajima - lampama.

Električna struja u poluvodičima

Poluprovodnici zauzimaju srednju poziciju između provodnika i dielektrika u smislu njihove otpornosti.
Značajna razlika između poluprovodnika i metala može se smatrati zavisnošću njihove otpornosti od temperature.
Kako temperatura pada, otpor metala opada, dok se kod poluvodiča, naprotiv, povećava.
Kako temperatura teži apsolutnoj nuli, metali teže da postanu supravodnici, a poluvodiči izolatori.
Činjenica je da će na apsolutnoj nuli elektroni u poluvodičima biti zauzeti stvaranjem kovalentne veze između atoma kristalne rešetke i, idealno, neće biti slobodnih elektrona.
Sa povećanjem temperature, neki od valentnih elektrona mogu primiti energiju dovoljnu da razbiju kovalentne veze i slobodni elektroni će se pojaviti u kristalu, a prazna mjesta se formiraju na tačkama prekida, koje se nazivaju rupe.
Slobodno mjesto može zauzeti valentni elektron iz susjednog para i rupa će se pomaknuti na novo mjesto u kristalu.
Kada slobodni elektron naiđe na rupu, elektronska veza između atoma poluvodiča se obnavlja i dolazi do obrnutog procesa - rekombinacije.
Parovi elektron-rupa mogu se pojaviti i rekombinovati kada se poluvodič osvijetli zbog energije elektromagnetnog zračenja.
U odsustvu električnog polja, elektroni i rupe učestvuju u haotičnom toplotnom kretanju.
U električnom polju u uređenom kretanju učestvuju ne samo formirani slobodni elektroni, već i rupe koje se smatraju pozitivno nabijenim česticama. Current I u poluprovodniku se sastoji od elektronike I n i rupa Ip struje.

Poluprovodnici uključuju hemijske elemente kao što su germanijum, silicijum, selen, telur, arsen, itd. Najčešći poluprovodnik u prirodi je silicijum.

Komentari i prijedlozi su prihvaćeni i dobrodošli!

Ovaj članak pokazuje da je u modernoj fizici pojam električne struje mitologiziran i nema dokaza za njegovu modernu interpretaciju.

Sa stanovišta eterodinamike, obrazloženo je predstavljanje električne struje kao protoka fotonskog gasa i uslovi njenog postojanja.

Uvod. U istoriji nauke, 19. vek je nazvan vekom elektriciteta. Zadivljujući 19. vijek, koji je postavio temelje naučnoj i tehnološkoj revoluciji koja je toliko promijenila svijet, započeo je galvanskom ćelijom - prvom baterijom, hemijskim izvorom struje (voltaičnim stupom) i otkrićem električne struje. Studije električne struje, sprovedene u velikim razmerama u ranim godinama XIX veka. dao podstrek prodoru elektriciteta u sve sfere ljudskog života. Savremeni život je nezamisliv bez radija i televizije, telefona, pametnog telefona i kompjutera, svih vrsta rasvjetnih i grijaćih uređaja, mašina i uređaja zasnovanih na mogućnosti korištenja električne struje.

Međutim, široka upotreba električne energije od prvih dana otkrića električne struje u dubokoj je suprotnosti s njenim teorijskim opravdanjem. Ni devetnaestovekovna ni moderna fizika ne mogu odgovoriti na pitanje: šta je električna struja? Na primjer, u sljedećoj izjavi iz Encyclopædia Britannica:

“Pitanje: “Šta je elektricitet?”, kao i pitanje: “Šta je materija?”, nalazi se izvan područja fizike i pripada carstvu metafizike.”

Prve nadaleko poznate eksperimente sa električnom strujom izveo je italijanski fizičar Galvani krajem 18. veka. Drugi italijanski fizičar Volta stvorio je prvi uređaj sposoban da proizvodi dugotrajnu električnu struju - galvansku ćeliju. Volta je pokazao da ih kontakt različitih metala dovodi u električno stanje i da im se dodavanjem tekućine koja provodi elektricitet stvara jednosmjerna struja električne energije. Struja dobijena u navedenom slučaju naziva se galvanska struja, a sam fenomen se naziva galvanizam. Istovremeno, struja u Voltovoj predstavi je kretanje električnih fluida – fluida.

Napravljen je značajan pomak u razumijevanju suštine električne struje

M. Faraday. On je dokazao identitet određenih vrsta električne energije koja dolazi iz različitih izvora. Najvažniji rad bili su eksperimenti na elektrolizi. Otkriće je uzeto kao jedan od dokaza da je pokretni elektricitet u stvari identičan elektricitetu zbog trenja, odnosno statičkog elektriciteta. Njegov niz genijalnih eksperimenata o elektrolizi poslužio je kao uvjerljiva potvrda ideje, čija se suština svodi na sljedeće: ako materija po prirodi ima atomsku strukturu, tada u procesu elektrolize svaki atom dobiva određenu količinu električne energije.

Godine 1874. irski fizičar J. Stoney (Stony) napravio je izvještaj u Belfastu, u kojem je koristio Faradejeve zakone elektrolize kao osnovu za atomsku teoriju elektriciteta. Na osnovu veličine ukupnog naboja koji je prošao kroz elektrolit i prilično grube procjene broja atoma vodika oslobođenih na katodi, Stoney je dobio broj reda veličine 10 -20 C za elementarni naboj (u modernom jedinice). Ovaj izvještaj je u potpunosti objavljen tek 1881. godine, kada je njemački naučnik

G. Helmholtz je u jednom od svojih predavanja u Londonu primijetio da ako se prihvati hipoteza o atomskoj strukturi elemenata, ne može a da se ne dođe do zaključka da se i elektricitet dijeli na elementarne dijelove ili “atome elektriciteta”. Ovaj Helmholtzov zaključak, u suštini, slijedio je iz Faradejevih rezultata o elektrolizi i ličio je na izjavu samog Faradaya. Faradejeve studije elektrolize igrale su fundamentalnu ulogu u razvoju elektronske teorije.

Godine 1891. Stoney, koji je podržao ideju da Faradejevi zakoni elektrolize znače postojanje prirodne jedinice naelektrisanja, skovao je termin "elektron".

Međutim, ubrzo pojam elektron, koji je uveo Stoney, gubi svoju prvobitnu suštinu. Godine 1892 H. Lorenz formira sopstvenu teoriju elektrona. Prema njegovim riječima, električna energija nastaje kretanjem sićušnih nabijenih čestica – pozitivnih i negativnih elektrona.

Krajem XIX vijeka. počela se razvijati elektronska teorija provodljivosti. Začetke teorije dao je 1900. godine njemački fizičar Paul Drude. Drudeova teorija je uključena u kurseve fizike pod nazivom klasična teorija električne provodljivosti metala. U ovoj teoriji, elektroni se porede sa atomima idealnog gasa koji ispunjava kristalnu rešetku metala, a električna struja je predstavljena kao tok ovog elektronskog gasa.

Nakon predstavljanja Rutherfordovog modela atoma, serija mjerenja elementarnog naboja 20-ih godina XX vijeka. u fizici je koncept električne struje konačno formiran kao protok slobodnih elektrona, strukturnih elemenata atoma materije.

Međutim, pokazalo se da je model slobodnih elektrona nedosljedan u objašnjavanju suštine električne struje u tekućim elektrolitima, plinovima i poluvodičima. Da bi se podržala postojeća teorija električne struje, uvedeni su novi nosioci električnog naboja - joni i rupe.

Na osnovu navedenog, u savremenoj fizici, formiran je konačni koncept po savremenim standardima: električna struja je usmjereno kretanje nosilaca električnog naboja (elektrona, jona, rupa, itd.).

Smjer kretanja pozitivnih naboja uzima se kao smjer električne struje; ako struju stvaraju negativno nabijene čestice (na primjer, elektroni), tada se smjer struje smatra suprotnim od kretanja čestica.

Električna struja se naziva konstantnom ako se jačina struje i njen smjer ne mijenjaju tokom vremena. Za nastanak i održavanje struje u bilo kojoj sredini moraju biti ispunjena dva uslova: - prisustvo slobodnih električnih naelektrisanja u medijumu; — stvaranje električnog polja u mediju.

Međutim, pokazalo se da je ovaj prikaz električne struje neodrživ u opisivanju fenomena supravodljivosti. Osim toga, kako se pokazalo, postoje mnoge kontradiktornosti u navedenom prikazu električne struje kada se opisuje funkcioniranje gotovo svih vrsta elektroničkih uređaja. Potreba za tumačenjem pojma električne struje u različitim uslovima i u različitim vrstama elektronskih uređaja, s jedne strane, kao i nerazumijevanje suštine električne struje, s druge strane, natjerali su savremenu fiziku da napravi elektron. od električnog nosača naboja, „figaro“ („besplatan“, „brz“, „izbijen“, „emitovan“, „kočni“, „relativistički“, „foto“, „termo“ itd.), koji je konačno doneo gore pitanje" šta je električna struja? u ćorsokak.

Značaj teorijskog prikaza električne struje u savremenim uslovima značajno je porastao ne samo zbog široke upotrebe električne energije u životu ljudi, već i zbog visoke cene i tehničke izvodljivosti, na primer, naučnih megaprojekata koje realizuju sve razvijene zemlje svijeta, u kojem koncept električne struje igra značajnu ulogu.

Eterdinamički koncept reprezentacije električne struje. Iz gornje definicije proizilazi da je električna struja usmjereno kretanje nosioci električnih naboja. Očigledno je otkriće fizičke suštine električne struje u rješavanju problema fizičke suštine električnog naboja i šta je nosilac tog naboja.

Problem fizičke suštine električnog naboja nije riješen problem, kako klasične fizike tako i moderne kvantne fizike kroz historiju razvoja elektriciteta. Rješenje ovog problema pokazalo se mogućim samo uz korištenje metodologije eterodinamike, novog koncepta fizike 21. stoljeća.

Prema eterodinamičkoj definiciji: električni naboj je mjera kretanja toka etra ... . Električni naboj je svojstvo svojstveno svim elementarnim česticama i samo. Električni naboj je znakom određena veličina, odnosno uvijek pozitivna.

Iz navedene fizičke suštine električnog naboja proizilazi netačnost gornje definicije električne struje u smislu da je joni, rupe, itd. ne mogu biti uzrok električne struje zbog činjenice da nisu nosioci električnog naboja, jer nisu elementi organizacionog nivoa fizičke materije - elementarne čestice (prema definiciji).

Elektroni, kao elementarne čestice, imaju električni naboj, međutim, prema definiciji: su jedna od osnovnih strukturnih jedinica materije, formeelektronske školjke atomi , čija struktura određuje većinu optičkih, električnih, magnetskih, mehaničkih ihemijska svojstva supstance ne mogu biti mobilni (besplatni) nosioci električnog naboja. Slobodni elektron je mit koji je stvorila moderna fizika da bi protumačila koncept električne struje, koji nema nikakve praktične ili teorijske dokaze. Očigledno, čim "slobodni" elektron napusti atom tvari, formirajući električnu struju, sigurno mora doći do promjena u fizičko-hemijskim svojstvima ove tvari (prema definiciji), što se u prirodi ne opaža. Ovu pretpostavku potvrdili su eksperimenti njemačkog fizičara Karla Victora Eduarda Rikkea: "prolazak struje kroz metale (provodnike prve vrste) nije praćen kemijskom promjenom u njima." Trenutno je ovisnost fizičko-kemijskih svojstava tvari o prisutnosti jednog ili drugog elektrona u atomu tvari dobro proučavana i eksperimentalno potvrđena, na primjer, u radu.

Također se spominje eksperimente koje su prvi put izveli 1912. L. I. Mandelstam i N. D. Papaleksi, ali oni nisu objavljeni. Četiri godine kasnije (1916.) R. C. Tolman i T. D. Stuart objavili su rezultate svojih eksperimenata, za koje se pokazalo da su slični onima Mandelstama i Papaleksija. U modernoj fizici ovi eksperimenti služe kao direktna potvrda da slobodne elektrone treba smatrati nosiocima električne energije u metalu.

Da bi se razumjela neispravnost ovih eksperimenata, dovoljno je razmotriti shemu i metodologiju eksperimenta, u kojem je kao provodnik korišten induktivni svitak, koji se vrtio oko svoje ose i naglo stao. Zavojnica je spojena na galvanometar pomoću kliznih kontakata, čime je registrovana pojava inercijalnog EMF-a. Zapravo, možemo reći da je u ovom eksperimentu ulogu vanjskih sila koje stvaraju EMF odigrala sila inercije, tj. ako u metalu postoje slobodni nosioci naboja koji imaju masu, onda oni mora poslušatizakon inercije . izjava " oni mora poslušatizakon inercije ” pogrešno u smislu da se prema nivoskom pristupu u organizaciji fizičke materije, elektroni, kao elementi nivoa "elementarnih čestica", povinuju samo zakonima elektro- i plinske dinamike, odnosno zakonima mehanike (Njutn) ne. primjenjivo na njih.

Da bi ova pretpostavka bila uvjerljiva, razmotrite dobro poznati problem 3.1: izračunajte omjer elektrostatičkih (Fe) i gravitacijskih (Fgr) sila interakcije između dva elektrona, između dva protona.

Rješenje: za elektrone Fe / Fgr = 4 10 42 , za protone Fe / Fgr = 1,24 10 36 , tj. uticaj gravitacionih sila je toliko mali da ih nije potrebno uzimati u obzir. Ova izjava važi i za sile inercije.

To znači da je izraz za EMF (koji su predložili R. C. Tolman i T. D. Stewart), zasnovan na njegovoj definiciji u terminima vanjskih sila Fstrana, djelujući na naelektrisanja unutar provodnika koji je podvrgnut kočenju:

ε = 1/e ∫F strana∙dl,

netačno u svojoj formulaciji, zbog činjenice da Fstrana → 0.

Ipak, kao rezultat eksperimenta, uočeno je kratkotrajno odstupanje igle galvanometra, što zahtijeva objašnjenje. Za razumijevanje ovog procesa treba obratiti pažnju na sam galvanometar, za koji je korišten tzv. balistički galvanometar. Njegovo uputstvo za upotrebu ima takvu opciju.

Balistički galvanometar se može koristiti kao webermetar (tj. mjeriti magnetni fluks kroz zatvoreni provodnik, kao što je zavojnica), za to je induktivni kalem spojen na kontakte balističkog galvanometra, koji je postavljen u magnetsko polje . Ako se nakon toga zavojnica oštro udalji od magnetskog polja ili zarotira tako da os zavojnice bude okomita na silnice polja, tada je moguće izmjeriti naboj koji je prošao kroz zavojnicu zbog elektromagnetne indukcije, tk . promjena magnetskog fluksa je proporcionalna propuštenom naboju, kalibracijom galvanometra u skladu s tim, moguće je odrediti promjenu fluksa u webersu.

Iz navedenog je očito da upotreba balističkog galvanometra kao webermetra odgovara metodi eksperimenta R. C. Tolmana i T. D. Stewarta o promatranju inercijalne struje u metalima. Ostaje otvoreno pitanje izvora magnetnog polja, što bi, na primjer, moglo biti Zemljino magnetsko polje. Utjecaj vanjskog magnetnog polja od strane R. C. Tolmana i T. D. Stewarta nije uzet u obzir i nije proučavan, što je dovelo do mitologizacije rezultata eksperimenta.

Suština električne struje. Iz navedenog proizilazi da je odgovor na pitanje šta je električna struja? je također rješenje za problem električnog nosača naboja. Na osnovu postojećih ideja o ovom problemu, moguće je formulisati niz zahtjeva koje nosilac električnog naboja mora zadovoljiti. Naime: nosilac električnog naboja mora biti elementarna čestica; nosilac električnog naboja mora biti slobodan i dugovječni element; nosilac električnog naboja ne smije uništiti strukturu atoma tvari.

Jednostavna analiza postojećih činjenica nam omogućava da zaključimo da samo jedan element nivoa „elementarnih čestica“ fizičke materije zadovoljava gornje zahtjeve: elementarna čestica – foton.

Sveukupnost fotona zajedno sa medijumom (eterom) u kojem postoje čine fotonski gas.

Uzimajući u obzir fizičku prirodu fotona i gornje informacije, možemo dati sljedeću definiciju:

električna struja je tok fotonskog plina dizajniranog da prenosi energiju.

Da biste razumjeli mehanizam kretanja električne struje, razmotrite dobro poznati model transporta plina metana. Pojednostavljeno, uključuje glavni cevovod koji gas metan isporučuje iz gasnog polja do mesta potrošnje. Za kretanje gasa metana kroz glavni cevovod mora biti ispunjen uslov - pritisak gasa metana na početku cevovoda mora biti veći od pritiska gasa metana na njegovom kraju.

Analogno transportu plina metana, razmotrimo shemu za kretanje električne struje, koja se sastoji od baterije (izvor električne struje), koja ima dva kontakta "+" i "-" i vodič. Ako se metalni provodnik spoji na kontakte baterije, onda se dobije model kretanja električne struje, sličan transportu metana.

Uslov za postojanje električne struje u provodniku, po analogiji sa modelom transporta gasa metana, jeste prisustvo: izvora (gasa) povećanog pritiska, odnosno izvora visoke koncentracije nosioca električnog naboja; cjevovod - provodnik; potrošač gasa, odnosno element koji obezbeđuje smanjenje pritiska gasa, odnosno element (drena) koji obezbeđuje smanjenje koncentracije električnih nosača naboja.

Razlika između električnih kola od gasnih, hidro i sl. je u tome što su strukturno izvor i odvod izvedeni u jednom čvoru (hemijski izvor struje-baterija, električni generator itd.). Mehanizam toka električne struje je sljedeći: nakon spajanja vodiča na bateriju, na primjer, hemijski izvor struje, u zoni kontakta „+“ (anoda) dolazi do reakcije kemijske redukcije, zbog čega fotoni generiraju se, odnosno formira se zona povećane koncentracije nosioca električnog naboja. Istovremeno, u “-” kontaktnoj zoni (katodi), pod uticajem fotona koji su se u ovoj zoni pojavili kao rezultat strujanja kroz provodnik, dolazi do reakcije oksidacije (potrošnja fotona), tj. formira se smanjena koncentracija nosilaca električnog naboja. Nosioci električnog naboja (fotoni) iz zone visoke koncentracije (izvor) kreću se duž provodnika u zonu niske koncentracije (ponovnik). Dakle, sila treće strane ili elektromotorna sila (EMF) koja osigurava električnu struju u krugu je razlika u koncentraciji (pritisku) nosilaca električnog naboja (fotona) nastalih kao rezultat rada izvora kemijske struje.

Ova okolnost još jednom naglašava valjanost glavnog zaključka energetske dinamike, prema kojem polja sila (uključujući i električno polje) ne stvaraju same mase, naboji i struje, već njihova neravnomjerna distribucija u prostoru.

Na osnovu razmatrane suštine električne struje, očigledna je apsurdnost iskustva R. C. Tolmana i T. D. Stewarta o opažanju inercijalne struje u metalima. Trenutno ne postoji način da se generišu fotoni promjenom brzine mehaničkog kretanja bilo kojeg makroskopskog tijela u prirodi.

Zanimljiv aspekt gornje reprezentacije električne struje je njeno poređenje sa reprezentacijom koncepta „svetlosti“, razmatranim u radu: svjetlost je tok fotonskog plina ... . Ovo poređenje nam omogućava da zaključimo da je svjetlost električna struja. Razlika u ovim konceptima leži samo u spektralnom sastavu fotona koji formiraju svjetlost ili električnu struju, na primjer, u metalnim vodičima. Za uvjerljivije razumijevanje ove okolnosti, razmotrite shemu za generiranje električne struje pomoću solarne baterije. Tok sunčeve svjetlosti (fotoni u vidljivom području) iz izvora (sunca) dospijeva do solarne baterije, koja upadnu svjetlost pretvara u električnu struju (fotonski tok), koja se dovodi do potrošača (odvod) kroz metalni provodnik. . U ovom slučaju, solarna baterija djeluje kao pretvarač spektra fotonskog fluksa koje emituje sunce u spektar fotona električne struje u metalnom vodiču.

nalazi. U modernoj fizici nema dokaza da je električna struja usmjereno kretanje elektrona ili bilo koje druge čestice. Naprotiv, moderne ideje o elektronu, električnom naboju i Rikkeovim eksperimentima pokazuju pogrešnost ovog koncepta električne struje.

Opravdanje skupa zahtjeva za nosačem električnog naboja, uzimajući u obzir njegovu eterodinamičku suštinu, omogućilo je da se utvrdi da električna struja to je tok fotonskog gasa dizajniranog da prenosi energiju.

Kretanje električne struje vrši se iz zone visoke koncentracije fotona (izvor) u zonu niske koncentracije (drejn).

Da bi se stvorila i održala struja u bilo kojem mediju, moraju biti ispunjena tri uslova: održavanje (generacija) visoke koncentracije fotona u zoni izvora, prisustvo provodnika koji osigurava protok fotona i stvaranje fotona zonu potrošnje u regionu sudopera.

Električna energija Elektron.

Lyamin V.S. , Lyamin D. V. Lvov

Struja

To kategorija:

Operateri kranova i remeni

Struja

Šta se zove električna struja?

Uređeno (usmjereno) kretanje nabijenih čestica naziva se električna struja. Štaviše, električna struja, čija se snaga ne mijenja s vremenom, naziva se konstantnom. Ako se smjer kretanja struje mijenja i mijenja. po veličini i smjeru se ponavljaju u istom nizu, tada se takva struja naziva naizmjenična.

Šta uzrokuje i održava uređeno kretanje nabijenih čestica?

Uzrokuje i održava uredno kretanje nabijenih čestica električnog polja. Da li električna struja ima određeni smjer?
Ima. Smjer električne struje uzima se kao kretanje pozitivno nabijenih čestica.

Da li je moguće direktno posmatrati kretanje naelektrisanih čestica u provodniku?

br. Ali prisutnost električne struje može se suditi prema radnjama i pojavama s kojima je praćena. Na primjer, provodnik duž kojeg se kreću nabijene čestice se zagrijava, a u prostoru koji okružuje provodnik nastaje magnetsko polje i magnetska igla u blizini vodiča sa električnom strujom se okreće. Osim toga, struja koja prolazi kroz plinove uzrokuje njihov sjaj, a prolazeći kroz otopine soli, lužina i kiselina, razlaže ih na sastavne dijelove.

Šta određuje jačinu električne struje?

Jačina električne struje određena je količinom električne energije koja prolazi kroz poprečni presjek vodiča u jedinici vremena.
Da bi se odredila jačina struje u strujnom kolu, potrebno je podijeliti količinu struje koja teče s vremenom tokom kojeg je tekla.

Koja je jedinica struje?

Jedinicom jačine struje uzima se jačina nepromjenljive struje koja bi, prolazeći kroz dva paralelna pravolinijska vodiča beskonačne dužine ravnomjernog malog poprečnog presjeka, smještena na udaljenosti od 1 m jedan od drugog u vakuumu, izazvala sila između ovih provodnika jednaka 2 njutna po metru. Ova jedinica je nazvana Amper u čast francuskog naučnika Ampera.

Koja je jedinica za količinu električne energije?

Kulon (Ku) se uzima kao jedinica električne energije, koja prođe u jednoj sekundi pri jakosti struje od 1 Amper (A).

Koji instrument se koristi za mjerenje električne struje?

Jačina električne struje se mjeri pomoću uređaja koji se nazivaju ampermetri. Skala ampermetra je kalibrirana u amperima i frakcijama ampera prema očitanjima tačnih standardnih instrumenata. Jačina struje se računa prema indikacijama strelice, koja se kreće duž skale od nulte podjele. Ampermetar je povezan serijski u električni krug, pomoću dva terminala ili stezaljki dostupnih na uređaju. Šta je električni napon?
Napon električne struje je razlika potencijala između dvije tačke u električnom polju. Ona je jednaka radu koji obavljaju sile električnog polja pri pomicanju pozitivnog naboja jednakog jedinici iz jedne tačke polja u drugu.

Osnovna jedinica za mjerenje napona je volt (V).

Koji instrument mjeri napon električne struje?

Uređaj mjeri napon električne struje; rum, koji se zove voltmetar. Voltmetar je paralelno povezan u električno kolo. Formulirajte Ohmov zakon o dijelu strujnog kola.

Šta je otpor provodnika?

Otpor provodnika je fizička veličina koja karakteriše svojstva provodnika. Jedinica otpora je ohm. Štoviše, otpor od 1 oma ima žicu u kojoj je struja od 1 A postavljena na napon na njenim krajevima od 1 V.

Da li otpor provodnika zavisi od veličine električne struje koja kroz njih teče?

Otpor homogenog metalnog vodiča određene dužine i poprečnog presjeka ne ovisi o veličini struje koja teče kroz njega.

Šta određuje otpor u električnim provodnicima?

Otpor u provodnicima električne struje zavisi od dužine provodnika, površine njegovog poprečnog preseka i vrste materijala provodnika (otpornost materijala).

Štoviše, otpor je direktno proporcionalan dužini vodiča, obrnuto proporcionalan površini poprečnog presjeka i ovisi, kao što je gore spomenuto, od materijala vodiča.

Da li otpor provodnika zavisi od temperature?

Da, zavisi. Povećanje temperature metalnog vodiča uzrokuje povećanje brzine toplinskog kretanja čestica. To dovodi do povećanja broja sudara slobodnih elektrona i, posljedično, do smanjenja srednjeg slobodnog puta, uslijed čega se smanjuje specifična vodljivost i povećava otpornost materijala.

Temperaturni koeficijent otpornosti čistih metala je približno 0,004 °C, što znači povećanje njihove otpornosti za 4% uz povećanje temperature za 10 °C.

Sa porastom temperature u uglju elektrolita, smanjuje se i srednja slobodna putanja, dok se koncentracija nosilaca naboja povećava, zbog čega njihov otpor opada sa porastom temperature.

Formulirajte Ohmov zakon za zatvoreno kolo.

Jačina struje u zatvorenom kolu jednaka je omjeru elektromotorne sile kola i njegovog ukupnog otpora.

Ova formula pokazuje da jačina struje zavisi od tri veličine: elektromotorne sile E, spoljašnjeg otpora R i unutrašnjeg otpora r. Unutrašnji otpor nema primetan uticaj na jačinu struje ako je mali u odnosu na spoljašnji otpor. U ovom slučaju, napon na stezaljkama izvora struje je približno jednak elektromotornoj sili (EMF).

Šta je elektromotorna sila (EMF)?

Elektromotorna sila je omjer rada vanjskih sila koje pokreću naboj duž strujnog kola do naboja. Kao i razlika potencijala, elektromotorna sila se mjeri u voltima.

Koje sile se nazivaju spoljnim silama?

Sve sile koje djeluju na električno nabijene čestice, s izuzetkom potencijalnih sila elektrostatičkog porijekla (tj. Kulonove), nazivaju se vanjskim silama. Zbog rada ovih sila nabijene čestice dobivaju energiju, a zatim je odaju prilikom kretanja u vodičima električnog kola.

Sile treće strane pokreću nabijene čestice unutar izvora struje, generatora, baterije itd.

Kao rezultat, na priključcima izvora struje se pojavljuju naboji suprotnog predznaka i određena potencijalna razlika između terminala. Nadalje, kada se krug zatvori, formiranje površinskih naboja počinje djelovati, stvarajući električno polje u krugu, što se pojavljuje kao rezultat činjenice da kada se krug zatvori, površinski naboj nastaje gotovo odmah na cijeloj površini dirigenta. Unutar izvora, naelektrisanja se kreću pod dejstvom spoljnih sila protiv sila elektrostatičkog polja (pozitivnih od minusa do plusa), a u ostatku kola ih pokreće električno polje.

Rice. 1. Električno kolo: 1- izvor, struja (baterija); 2 - ampermetar; 3 - nasljednik energije (polaganje na žarulje); 4 - električne žice; 5 - jednopolni ruSidnik; 6 - osigurači