Tok i sve o njemu. Šta je električna struja? Uvjeti za postojanje električne struje: karakteristike i djelovanje

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 za njeno postojanje.

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 kontakt različitih metala dovodi ih u električno stanje i da se dodavanjem tekućine koja provodi električnu energiju na njih 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 veka. 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, primorali 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 teorijske reprezentacije električne struje u savremenim uslovima značajno je porastao ne samo zbog široke upotrebe električne energije u ljudskom životu, 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, stvarajući električnu struju, sigurno mora doći do promjena u fizičko-kemijskim 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 Mandelštamovim i Papaleksijevim. 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 bila spojena na galvanometar pomoću kliznih kontakata, koji su registrovali pojavu 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) nisu. 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 linije sile 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 nosioca 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 gore navedene zahtjeve: elementarna čestica – foton.

Ukupnost 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 kojim se 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 kretanja električne struje, koja se sastoji od baterije (izvora električne struje), koja ima dva kontakta "+" i "-" i vodič. Ako se metalni provodnik spoji na kontakte baterije, onda dobijamo model kretanja električne struje, sličan transportu gasa 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 nosilaca 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 nosača električnog naboja. Istovremeno, u “-” kontaktnoj zoni (katodi), pod uticajem fotona koji su se u ovoj zoni pojavili kao rezultat strujanja kroz provodnik, dolazi do oksidacione reakcije (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 kemijskog izvora 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 opsegu) 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.

zaključci. 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 dizajniran da nosi 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

U provodnicima, pod određenim uslovima, može doći do neprekidnog uređenog kretanja slobodnih nosilaca električnog naboja. Takav pokret se zove strujni udar. Za smjer kretanja električne struje uzima se smjer kretanja pozitivnih slobodnih naboja, iako se u većini slučajeva kreću elektroni – negativno nabijene čestice.

Kvantitativna mjera električne struje je jačina struje I je skalarna fizička veličina jednaka omjeru naboja q, prenosi se kroz poprečni presjek provodnika za vremenski interval t, do ovog vremenskog intervala:

Ako struja nije konstantna, tada se za pronalaženje količine naboja koja prolazi kroz vodič izračunava površina figure ispod grafikona ovisnosti jačine struje o vremenu.

Ako se jačina struje i njen smjer ne mijenjaju s vremenom, onda se takva struja naziva trajno. Jačina struje se mjeri ampermetrom, koji je serijski spojen na kolo. U Međunarodnom sistemu jedinica SI, struja se mjeri u amperima [A]. 1 A = 1 C/s.

Nalazi se kao omjer ukupnog naboja i ukupnog vremena (tj., prema istom principu kao i prosječna brzina ili bilo koja druga prosječna vrijednost u fizici):

Ako se struja ravnomjerno mijenja tokom vremena od vrijednosti I 1 za vrijednost I 2, tada se vrijednost prosječne struje može naći kao aritmetička sredina ekstremnih vrijednosti:

gustina struje- jačina struje po jedinici poprečnog presjeka vodiča izračunava se po formuli:

Kada struja teče kroz provodnik, struja doživljava otpor provodnika. Razlog otpora je interakcija naboja s atomima tvari vodiča i međusobno. Jedinica otpora je 1 ohm. Otpor provodnika R određuje se formulom:

gdje: l- dužina provodnika, S je njegova površina poprečnog presjeka, ρ - otpor materijala provodnika (pazite da potonju vrijednost ne pobrkate sa gustinom supstance), koja karakterizira sposobnost materijala provodnika da se odupre prolasku struje. To jest, ovo je ista karakteristika tvari kao i mnoge druge: specifični toplinski kapacitet, gustina, tačka topljenja itd. Jedinica mjerenja otpornosti je 1 Ohm m. Specifična otpornost supstance je tabelarna vrijednost.

Otpor vodiča zavisi i od njegove temperature:

gdje: R 0 – otpor provodnika na 0°S, t je temperatura izražena u stepenima Celzijusa, α je temperaturni koeficijent otpora. Ona je jednaka relativnoj promjeni otpora kako temperatura poraste za 1°C. Za metale je uvijek veći od nule, za elektrolite, naprotiv, uvijek je manji od nule.

Dioda u DC kolu

Diode- Ovo je nelinearni element kola, čiji otpor zavisi od smera strujanja struje. Dioda je označena kako slijedi:

Strelica na shematskom simbolu diode pokazuje u kojem smjeru prolazi struja. U ovom slučaju, njegov otpor je nula, a dioda se može jednostavno zamijeniti vodičem s nultim otporom. Ako struja teče kroz diodu u suprotnom smjeru, tada dioda ima beskonačno veliki otpor, odnosno uopće ne propušta struju i predstavlja prekid u krugu. Tada se dio kruga s diodom može jednostavno precrtati, jer struja ne teče kroz njega.

Ohmov zakon. Serijsko i paralelno povezivanje provodnika

Njemački fizičar G. Ohm je 1826. eksperimentalno ustanovio da je strujna snaga I, koji teče kroz homogeni metalni provodnik (tj. provodnik u kojem ne djeluju vanjske sile) sa otporom R, proporcionalno naponu U na krajevima provodnika:

vrijednost R pozvao električni otpor. Provodnik sa električnim otporom naziva se otpornik. Ovaj odnos izražava Ohmov zakon za homogeni dio kola: Jačina struje u vodiču je direktno proporcionalna primijenjenom naponu i obrnuto proporcionalna otporu provodnika.

Zovu se provodnici koji poštuju Ohmov zakon linearno. Grafička zavisnost jačine struje I od napona U(takvi grafovi se nazivaju strujno-naponske karakteristike, skraćeno VAC) je prikazan pravom linijom koja prolazi kroz početak. Treba napomenuti da postoje mnogi materijali i uređaji koji se ne pridržavaju Ohmovog zakona, kao što su poluvodička dioda ili lampa s plinskim pražnjenjem. Čak i za metalne vodiče pri dovoljno visokim strujama, uočava se odstupanje od Ohmovog linearnog zakona, budući da električni otpor metalnih vodiča raste s povećanjem temperature.

Provodnici u električnim krugovima mogu se povezati na dva načina: serijski i paralelni. Svaka metoda ima svoje obrasce.

1. Obrasci serijske veze:

Formula za ukupni otpor serijski spojenih otpornika vrijedi za bilo koji broj vodiča. Ako je kolo spojeno serijski n isti otpor R, zatim ukupni otpor R 0 se nalazi po formuli:

2. Obrasci paralelnog povezivanja:

Formula za ukupni otpor paralelno spojenih otpornika vrijedi za bilo koji broj vodiča. Ako je kolo spojeno paralelno n isti otpor R, zatim ukupni otpor R 0 se nalazi po formuli:

Električni mjerni instrumenti

Za mjerenje napona i struja u DC električnim krugovima koriste se posebni uređaji - voltmetri i ampermetri.

Voltmetar dizajniran za mjerenje razlike potencijala primijenjene na njegove terminale. Povezan je paralelno sa dijelom kola na kojem se mjeri razlika potencijala. Svaki voltmetar ima neki unutrašnji otpor. R b. Kako voltmetar ne bi doveo do primjetne preraspodjele struja kada je priključen na mjereno kolo, njegov unutarnji otpor mora biti velik u odnosu na otpor dijela kola na koji je spojen.

Ampermetar dizajniran za mjerenje struje u kolu. Ampermetar je serijski spojen na prekid u električnom kolu tako da kroz njega prolazi cijela izmjerena struja. Ampermetar takođe ima određeni unutrašnji otpor. R A. Za razliku od voltmetra, unutrašnji otpor ampermetra mora biti dovoljno mali u poređenju sa ukupnim otporom čitavog kola.

EMF. Ohmov zakon za kompletno kolo

Za postojanje jednosmerne struje potrebno je imati uređaj u električnom zatvorenom kolu sposoban da stvara i održava razlike potencijala u delovima kola usled rada sila neelektrostatičkog porekla. Takvi uređaji se nazivaju izvori jednosmerne struje. Zovu se sile neelektrostatičkog porijekla koje djeluju na slobodne nosioce naboja iz izvora struje spoljne sile.

Priroda vanjskih sila može biti različita. U galvanskim ćelijama ili baterijama nastaju kao rezultat elektrohemijskih procesa; u DC generatorima vanjske sile nastaju kada se provodnici kreću u magnetskom polju. Pod djelovanjem vanjskih sila, električni naboji se kreću unutar izvora struje protiv sila elektrostatičkog polja, zbog čega se može održavati konstantna električna struja u zatvorenom kolu.

Kada se električni naboji kreću duž istosmjernog kola, vanjske sile koje djeluju unutar izvora struje rade. Fizička količina jednaka omjeru rada A st vanjske sile pri kretanju naboja q od negativnog pola izvora struje do pozitivnog na vrijednost ovog naboja, naziva se elektromotorna sila izvora (EMF):

Dakle, EMF je određen radom vanjskih sila pri pomicanju jednog pozitivnog naboja. Elektromotorna sila, kao i razlika potencijala, mjeri se u voltima (V).

Ohmov zakon za kompletno (zatvoreno) kolo: jačina struje u zatvorenom kolu jednaka je elektromotornoj sili izvora podijeljenoj s ukupnim (unutrašnjim + vanjskim) otporom kola:

Otpor r– unutrašnji (intrinzični) otpor izvora struje (zavisi od unutrašnje strukture izvora). Otpor R– otpor opterećenja (otpor vanjskog kola).

Pad napona u vanjskom kolu dok je jednak (takođe se zove napon na terminalima izvora):

Važno je razumjeti i zapamtiti: EMF i unutarnji otpor izvora struje ne mijenjaju se kada su različita opterećenja povezana.

Ako je otpor opterećenja nula (izvor se sam zatvara) ili mnogo manji od otpora izvora, tada će krug teći struja kratkog spoja:

Struja kratkog spoja - maksimalna struja koja se može dobiti iz datog izvora sa elektromotornom silom ε i unutrašnji otpor r. Za izvore sa malim unutrašnjim otporom, struja kratkog spoja može biti vrlo velika i uzrokovati uništenje električnog kola ili izvora. Na primjer, olovne baterije koje se koriste u automobilima mogu imati struju kratkog spoja od nekoliko stotina ampera. Posebno su opasni kratki spojevi u rasvjetnim mrežama koje napajaju trafostanice (hiljade ampera). Kako bi se izbjegao destruktivni učinak tako velikih struja, osigurači ili posebni prekidači su uključeni u strujni krug.

Višestruki EMF izvori u kolu

Ako krug sadrži nekoliko emfs povezanih u seriju, zatim:

1. Kod ispravnog (pozitivni pol jednog izvora je povezan s negativnim drugog) povezivanja izvora, ukupni EMF svih izvora i njihov unutrašnji otpor mogu se naći po formulama:

Na primjer, takvo povezivanje izvora provodi se u daljinskim upravljačima, kamerama i drugim kućanskim aparatima koji rade na nekoliko baterija.

2. Ako su izvori povezani pogrešno (izvori su povezani istim polovima), njihov ukupni EMF i otpor izračunavaju se po formulama:

U oba slučaja raste ukupni otpor izvora.

At paralelna veza ima smisla povezivati ​​izvore samo sa istim EMF-om, inače će se izvori isprazniti jedan u drugi. Dakle, ukupni EMF će biti isti kao EMF svakog izvora, odnosno paralelnom vezom nećemo dobiti bateriju sa velikim EMF-om. Ovo smanjuje unutarnji otpor baterije izvora, što vam omogućava da dobijete više struje i snage u krugu:

Ovo je značenje paralelnog povezivanja izvora. U svakom slučaju, prilikom rješavanja problema prvo treba pronaći ukupni EMF i ukupni unutrašnji otpor rezultirajućeg izvora, a zatim napisati Ohmov zakon za kompletno kolo.

Rad i strujna snaga. Joule-Lenzov zakon

Posao A električna struja I teče kroz fiksni provodnik sa otporom R, pretvoren u toplinu Q, koji se ističe na provodniku. Ovaj rad se može izračunati pomoću jedne od formula (uzimajući u obzir Ohmov zakon, sve one slijede jedna iz druge):

Zakon pretvaranja rada struje u toplotu eksperimentalno su nezavisno ustanovili J. Joule i E. Lenz i naziva se Joule–Lenzov zakon. Snaga električne struje jednak omjeru rada struje A na vremenski interval Δ t, za koji je rađen ovaj rad, pa se može izračunati pomoću sljedećih formula:

Rad električne struje u SI, kao i obično, izražava se u džulima (J), snaga - u vatima (W).

Energetski bilans zatvorenog kola

Razmotrimo sada kompletno kolo istosmjerne struje koje se sastoji od izvora s elektromotornom silom ε i unutrašnji otpor r i spoljašnja homogena oblast sa otporom R. U ovom slučaju, korisna snaga ili snaga oslobođena u vanjskom kolu je:

Maksimalna moguća korisna snaga izvora se postiže ako R = r i jednak je:

Ako je spojen na isti izvor struje različitih otpora R 1 i R Dodjeljuju im se 2 jednake snage, tada se unutarnji otpor ovog izvora struje može pronaći po formuli:

Gubitak snage ili snaga unutar izvora struje:

Ukupna snaga koju razvija trenutni izvor:

Trenutna efikasnost izvora:

Elektroliza

elektroliti Uobičajeno je nazivati ​​provodne medije u kojima je strujanje električne struje praćeno prijenosom materije. Nosioci slobodnih naboja u elektrolitima su pozitivno i negativno nabijeni ioni. Elektroliti uključuju mnoge spojeve metala s metaloidima u rastopljenom stanju, kao i neke čvrste tvari. Međutim, glavni predstavnici elektrolita koji se široko koriste u tehnologiji su vodene otopine anorganskih kiselina, soli i baza.

Prolazak električne struje kroz elektrolit je praćen oslobađanjem tvari na elektrodama. Ovaj fenomen je imenovan elektroliza.

Električna struja u elektrolitima je kretanje jona oba znaka u suprotnim smjerovima. Pozitivni joni se kreću prema negativnoj elektrodi ( katoda), negativni joni - do pozitivne elektrode ( anoda). Joni oba znaka pojavljuju se u vodenim otopinama soli, kiselina i alkalija kao rezultat cijepanja nekih neutralnih molekula. Ovaj fenomen se zove elektrolitička disocijacija.

zakon elektrolize eksperimentalno je ustanovio engleski fizičar M. Faraday 1833. godine. Faradejev zakon određuje količinu primarnih produkata koji se oslobađaju na elektrodama tokom elektrolize. Dakle, masa m supstanca koja se oslobađa na elektrodi je direktno proporcionalna naelektrisanju Q prolazi kroz elektrolit:

vrijednost k pozvao elektrohemijski ekvivalent. Može se izračunati pomoću formule:

gdje: n je valencija supstance, N A je Avogadrova konstanta, M je molarna masa supstance, e je elementarni naboj. Ponekad se uvodi i sljedeća notacija za Faradejevu konstantu:

Električna struja u plinovima iu vakuumu

Električna struja u plinovima

U normalnim uslovima, gasovi ne provode električnu energiju. To je zbog električne neutralnosti molekula plina i, posljedično, odsustva električnih nosača naboja. Da bi plin postao provodnik, jedan ili više elektrona moraju biti odstranjeni iz molekula. Tada će postojati slobodni nosioci naboja - elektroni i pozitivni ioni. Ovaj proces se zove jonizacija gasa.

Moguće je jonizirati molekule plina vanjskim utjecajem - jonizator. Jonizatori mogu biti: struja svjetlosti, rendgensko zračenje, struja elektrona ili α -čestice. Molekuli plina također joniziraju na visokoj temperaturi. Ionizacija dovodi do pojave slobodnih nosilaca naboja u gasovima - elektrona, pozitivnih iona, negativnih jona (elektron u kombinaciji sa neutralnom molekulom).

Ako se u prostoru koji zauzima ionizirani plin stvori električno polje, tada će se nosači električnih naboja početi kretati na uredan način - tako nastaje električna struja u plinovima. Ako ionizator prestane da radi, tada gas ponovo postaje neutralan, jer rekombinacija– formiranje neutralnih atoma jonima i elektronima.

Električna struja u vakuumu

Vakum je takav stepen razrjeđivanja plina pri kojem se može zanemariti sudar njegovih molekula i pretpostaviti da srednja slobodna putanja prelazi linearne dimenzije posude u kojoj se nalazi plin.

Električna struja u vakuumu naziva se provodljivost međuelektrodnog razmaka u vakuumskom stanju. U ovom slučaju ima toliko malo molekula plina da procesi njihove ionizacije ne mogu obezbijediti toliki broj elektrona i jona koji su potrebni za ionizaciju. Provodljivost međuelektrodnog razmaka u vakuumu može se osigurati samo uz pomoć nabijenih čestica koje su nastale uslijed emisionih pojava na elektrodama.

• Nazad
• Naprijed

Kako se uspješno pripremiti za CT iz fizike i matematike?

Da bi se uspješno pripremili za CT iz fizike i matematike, između ostalog, moraju biti ispunjena tri kritična uslova:

1. Proučite sve teme i ispunite sve testove i zadatke date u materijalima za učenje na ovoj stranici. Da biste to učinili, ne trebate baš ništa, naime: svaki dan posvetiti tri do četiri sata pripremi za CT iz fizike i matematike, proučavanju teorije i rješavanju problema. Činjenica je da je CT ispit na kojem nije dovoljno samo poznavati fiziku ili matematiku, već morate biti u stanju brzo i bez grešaka riješiti veliki broj zadataka različitih tema i različite složenosti. Ovo poslednje se može naučiti samo rešavanjem hiljada problema.
2. Naučite sve formule i zakone u fizici, te formule i metode u matematici. Zapravo, i to je vrlo jednostavno učiniti, postoji samo oko 200 potrebnih formula u fizici, a još nešto manje u matematici. U svakom od ovih predmeta postoji desetak standardnih metoda za rješavanje problema osnovnog nivoa složenosti, koje se također mogu naučiti, te tako potpuno automatski i bez poteškoća riješiti veći dio digitalne transformacije u pravo vrijeme. Nakon toga ćete morati razmišljati samo o najtežim zadacima.
3. Pohađati sve tri faze probnog testiranja iz fizike i matematike. Svaki RT se može posjetiti dva puta kako bi se riješile obje opcije. Opet, na DT-u, pored sposobnosti brzog i efikasnog rješavanja problema, te poznavanja formula i metoda, potrebno je i znati pravilno planirati vrijeme, rasporediti snage i što je najvažnije ispravno popuniti formular za odgovore. , ne brkajući ni brojeve odgovora i zadataka, ni vlastito prezime. Takođe, tokom RT-a je važno da se naviknete na stil postavljanja pitanja u zadacima, što može izgledati vrlo neobično nespremnoj osobi na DT-u.

Uspješna, marljiva i odgovorna implementacija ove tri tačke omogućit će vam da na CT-u pokažete odličan rezultat, maksimum onoga za što ste sposobni.

Pronašli ste grešku?

Ako ste, kako vam se čini, pronašli grešku u materijalima za obuku, napišite o tome poštom. O grešci možete pisati i na društvenoj mreži (). U pismu naznačite predmet (fizika ili matematika), naziv ili broj teme ili testa, broj zadatka ili mjesto u tekstu (stranici) gdje je, po vašem mišljenju, došlo do greške. Također opišite koja je navodna greška. Vaše pismo neće proći nezapaženo, greška će biti ili ispravljena, ili će Vam biti objašnjeno zašto nije greška.

Šta danas zaista znamo o električnoj energiji? Prema modernim pogledima, mnogo, ali ako se detaljnije zadubimo u suštinu ovog pitanja, ispostavit će se da čovječanstvo naširoko koristi električnu energiju bez razumijevanja prave prirode ovog važnog fizičkog fenomena.

Svrha ovog članka nije opovrgavanje postignutih naučnih i tehničkih primijenjenih rezultata istraživanja u oblasti električnih pojava, koje se široko koriste u svakodnevnom životu i industriji savremenog društva. Ali čovječanstvo je stalno suočeno s nizom pojava i paradoksa koji se ne uklapaju u okvire modernih teorijskih ideja o električnim pojavama - to ukazuje na nedostatak potpunog razumijevanja fizike ovog fenomena.

Također, danas su nauci poznate činjenice kada, čini se, proučavane supstance i materijali pokazuju anomalna svojstva provodljivosti ( ) .

Takav fenomen kao što je supravodljivost materijala također trenutno nema potpuno zadovoljavajuću teoriju. Postoji samo pretpostavka da supravodljivost jeste kvantni fenomen , koju proučava kvantna mehanika. Pažljivo proučavanje osnovnih jednačina kvantne mehanike: Schrödingerove jednačine, von Neumannove jednačine, Lindbladove jednačine, Heisenbergove jednačine i Paulijeve jednačine, tada postaje očigledna njihova nedosljednost. Činjenica je da Schrödingerova jednadžba nije izvedena, već postulirana po analogiji s klasičnom optikom, na osnovu generalizacije eksperimentalnih podataka. Paulijeva jednadžba opisuje kretanje nabijene čestice sa spinom 1/2 (na primjer, elektrona) u vanjskom elektromagnetskom polju, ali koncept spina nije povezan sa stvarnom rotacijom elementarne čestice, a također se postulira u odnosu na spin da postoji prostor stanja koji ni na koji način nije povezan sa kretanjem elementarne čestice u običnom prostoru.

U knjizi Anastasije Novykh "Ezoosmos" spominje se neuspjeh kvantne teorije: "Ali kvantnomehanička teorija strukture atoma, koja atom smatra sistemom mikročestica koje se ne pokoravaju zakonima klasične mehanika, apsolutno nebitno . Na prvi pogled, argumenti njemačkog fizičara Heisenberga i austrijskog fizičara Schrödingera ljudima se čine uvjerljivima, ali ako se sve ovo sagleda s druge tačke gledišta, onda su njihovi zaključci samo djelimično tačni, a općenito su i jedni i drugi potpuno pogrešni. . Činjenica je da je prvi opisao elektron kao česticu, a drugi kao talas. Inače, princip dualnosti talas-čestica je takođe irelevantan, jer ne otkriva prelazak čestice u talas i obrnuto. Odnosno, od učene gospode dobije se neka oskudica. U stvari, sve je vrlo jednostavno. Općenito, želim reći da je fizika budućnosti vrlo jednostavna i razumljiva. Glavna stvar je živjeti do ove budućnosti. Što se tiče elektrona, on postaje talas samo u dva slučaja. Prvi je kada se gubi vanjski naboj, odnosno kada elektron ne stupa u interakciju s drugim materijalnim objektima, recimo sa istim atomom. Drugi je u predosmičkom stanju, odnosno kada se njegov unutrašnji potencijal smanjuje.

Isti električni impulsi koje generiraju neuroni ljudskog nervnog sistema podržavaju aktivan kompleks i raznoliko funkcioniranje tijela. Zanimljivo je napomenuti da je akcioni potencijal ćelije (val ekscitacije koji se kreće duž membrane žive ćelije u obliku kratkotrajne promjene membranskog potencijala u maloj površini ekscitabilne ćelije) u određenom opsegu (slika 1).

Donja granica akcionog potencijala neurona je na -75 mV, što je vrlo blizu vrijednosti redoks potencijala ljudske krvi. Ako analiziramo maksimalnu i minimalnu vrijednost akcionog potencijala u odnosu na nulu, onda je on vrlo blizu zaokruženom postotku značenje zlatni presek , tj. podjela intervala u odnosu na 62% i 38%:

\(\Delta = 75mV+40mV = 115mV\)

115 mV / 100% = 75 mV / x 1 ili 115 mV / 100% = 40 mV / x 2

x 1 = 65,2%, x 2 = 34,8%

Sve supstance i materijali poznati modernoj nauci provode elektricitet u ovom ili onom stepenu, jer sadrže elektrone koji se sastoje od 13 fantomskih Po čestica, koje su, zauzvrat, septonske grupe („PRIMARNA ALLATRA FIZIKA“, str. 61). Pitanje je samo napon električne struje, koji je neophodan da bi se savladao električni otpor.

Pošto su električni fenomeni usko povezani sa elektronom, izveštaj „PRIMORDIALNA ALLATRA FIZIKA“ daje sledeće informacije o ovoj važnoj elementarnoj čestici: „Elektron je sastavni deo atoma, jedan od glavnih strukturnih elemenata materije. Elektroni formiraju elektronske ljuske atoma svih trenutno poznatih hemijskih elemenata. Oni su uključeni u gotovo sve električne pojave kojih su naučnici sada svjesni. Ali šta je elektricitet, zvanična nauka još uvek ne može da objasni, ograničeno na opšte fraze, da je to, na primer, „skup pojava usled postojanja, kretanja i interakcije naelektrisanih tela ili čestica nosilaca električnog naboja“. Poznato je da električna energija nije kontinuirani tok, već se prenosi u porcijama - diskretno».

Prema savremenim idejama: struja - ovo je skup fenomena zbog postojanja, interakcije i kretanja električnih naboja. Ali šta je električni naboj?

Električno punjenje (količina električne energije) je fizička skalarna veličina (veličina čija se svaka vrijednost može izraziti jednim realnim brojem), koja određuje sposobnost tijela da budu izvor elektromagnetnih polja i učestvuju u elektromagnetnoj interakciji. Električni naboji se dijele na pozitivna i negativna (ovaj izbor se u nauci smatra čisto uslovnim i svakom od naboja se pripisuje dobro definiran predznak). Tijela nabijena nabojem istog znaka odbijaju se, a suprotno nabijena tijela se privlače. Kada se nabijena tijela kreću (kako makroskopska tijela tako i mikroskopske nabijene čestice koje prenose električnu struju u provodnicima), nastaje magnetsko polje i dešavaju se pojave koje omogućavaju uspostavljanje odnosa elektriciteta i magnetizma (elektromagnetizam).

Elektrodinamika proučava elektromagnetno polje u najopštijem slučaju (tj. razmatraju se vremenski zavisna varijabilna polja) i njegovu interakciju sa tijelima koja imaju električni naboj. Klasična elektrodinamika uzima u obzir samo kontinuirana svojstva elektromagnetnog polja.

kvantna elektrodinamika proučava elektromagnetna polja koja imaju diskontinuirana (diskretna) svojstva, čiji su nosioci kvanti polja – fotoni. Interakcija elektromagnetnog zračenja sa nabijenim česticama se u kvantnoj elektrodinamici smatra apsorpcijom i emisijom fotona od strane čestica.

Vrijedi razmisliti zašto se magnetsko polje pojavljuje oko vodiča sa strujom ili oko atoma, duž čijih se orbita kreću elektroni? Činjenica je da " ono što se danas zove električna energija je zapravo posebno stanje septonskog polja , u procesima u kojima elektron u većini slučajeva učestvuje ravnopravno sa svojim drugim dodatnim "komponentama" ” (“PRIMARNA ALLATRA FIZIKA”, str. 90) .

A toroidni oblik magnetnog polja je zbog prirode njegovog porijekla. Kako članak kaže: “S obzirom na fraktalne obrasce u Univerzumu, kao i na činjenicu da je septonsko polje u materijalnom svijetu unutar 6 dimenzija osnovno, ujedinjeno polje na kojem se zasnivaju sve interakcije poznate modernoj nauci, može se tvrditi da su svi oni također imaju oblik Tore. A ova izjava može biti od posebnog naučnog interesa za savremene istraživače.. Stoga će elektromagnetno polje uvijek imati oblik torusa, poput septonskog torusa.

Razmotrimo spiralu kroz koju teče električna struja i kako se tačno formira njeno elektromagnetno polje ( https://www.youtube.com/watch?v=0BgV-ST478M).

Rice. 2. Linije polja pravokutnog magneta

Rice. 3. Linije polja spirale sa strujom

Rice. 4. Linije sile pojedinih sekcija spirale

Rice. 5. Analogija između linija sile spirale i atoma sa orbitalnim elektronima

Rice. 6. Odvojeni fragment spirale i atoma sa linijama sile

ZAKLJUČAK: čovječanstvo tek treba da nauči tajne misteriozne pojave elektriciteta.

Petr Totov

Ključne riječi: PRIMORDIALNA FIZIKA ALLATRA, električna struja, elektricitet, priroda elektriciteta, električni naboj, elektromagnetno polje, kvantna mehanika, elektron.

književnost:

Novo. A., Ezoosmos, K.: LOTOS, 2013. - 312 str. http://schambala.com.ua/book/ezoosmos

Izveštaj "PRIMORDIALNA ALLATRA FIZIKA" međunarodne grupe naučnika Međunarodnog javnog pokreta ALLATRA, ur. Anastasia Novykh, 2015;

Danas je teško zamisliti život bez takvog fenomena kao što je električna energija, a na kraju krajeva, čovječanstvo ga je ne tako davno naučilo koristiti za svoje potrebe. Proučavanje suštine i karakteristika ove posebne vrste materije trajalo je nekoliko stoljeća, ali ni sada je nemoguće sa sigurnošću reći da o njoj znamo apsolutno sve.

Pojam i suština električne struje

Električna struja, kao što je poznato iz školskog predmeta fizike, nije ništa drugo do uređeno kretanje bilo koje nabijene čestice. I negativno nabijeni elektroni i ioni mogu djelovati kao potonji. Vjeruje se da ova vrsta materije može nastati samo u takozvanim provodnicima, ali to je daleko od slučaja. Stvar je u tome da kada bilo koja tijela dođu u kontakt, uvijek nastane određeni broj suprotno nabijenih čestica koje mogu početi da se kreću. U dielektricima je slobodno kretanje istih elektrona vrlo teško i zahtijeva ogromne vanjske napore, zbog čega kažu da ne provode električnu struju.

Uvjeti postojanja struje u kolu

Naučnici su odavno primijetili da ovaj fizički fenomen ne može nastati i opstati dugo sam od sebe. Uvjeti za postojanje električne struje uključuju nekoliko važnih odredbi. Prvo, ovaj fenomen je nemoguć bez prisustva slobodnih elektrona i iona, koji igraju ulogu prenosilaca naboja. Drugo, da bi se ove elementarne čestice počele kretati na uredan način, potrebno je stvoriti polje čija je glavna karakteristika potencijalna razlika između bilo koje tačke električara. Konačno, treće, električna struja ne može dugo postojati samo pod utjecajem Coulombovih sila, jer će se potencijali postepeno izjednačiti. Zbog toga su potrebne određene komponente, a to su pretvarači različitih vrsta mehaničke i toplotne energije. Zovu se izvori energije.

Pitanje o trenutnim izvorima

Izvori električne struje su posebni uređaji koji stvaraju električno polje. Najvažnije od njih su galvanske ćelije, solarni paneli, generatori, baterije. karakteriše njihova snaga, performanse i trajanje rada.

Struja, napon, otpor

Kao i svaka druga fizička pojava, električna struja ima niz karakteristika. Najvažniji od njih uključuju njegovu snagu, napon strujnog kruga i otpor. Prva od njih je kvantitativna karakteristika naboja koji prolazi kroz poprečni presjek određenog vodiča u jedinici vremena. Napon (koji se naziva i elektromotorna sila) nije ništa drugo do veličina razlike potencijala, zbog koje prolazni naboj obavlja određeni posao. Konačno, otpor je unutrašnja karakteristika provodnika, koja pokazuje koliku silu naelektrisanje mora potrošiti da prođe kroz njega.

Struja i napon su kvantitativni parametri koji se koriste u električnim krugovima. Najčešće se ove vrijednosti mijenjaju tokom vremena, inače ne bi bilo smisla u radu električnog kola.

voltaža

Uobičajeno, napon je označen slovom U. Rad obavljen da se jedinica naelektrisanja pomeri od tačke niskog potencijala do tačke visokog potencijala je napon između ove dve tačke. Drugim riječima, to je energija koja se oslobađa nakon prijelaza jedinice naboja iz visokog potencijala u mali.

Napon se može nazvati i razlika potencijala, kao i elektromotorna sila. Ovaj parametar se mjeri u voltima. Da biste premjestili 1 kulon naboja između dvije tačke koje imaju napon od 1 volta, morate obaviti rad od 1 džula. Kuloni mjere električne naboje. 1 privjesak je jednak naboju 6x10 18 elektrona.

Napon se dijeli na nekoliko tipova, ovisno o vrsti struje.

• Konstantan pritisak . Prisutan je u elektrostatičkim i DC kolima.
• AC napon . Ovaj tip napona je dostupan u krugovima sa sinusoidnim i naizmjeničnim strujama. U slučaju sinusoidne struje, naponske karakteristike kao što su:
  amplituda fluktuacije napona je njegovo maksimalno odstupanje od x-ose;
  trenutni napon, koji je izražen u određenom trenutku;
  radni napon, određen je aktivnim radom 1. poluperioda;
  srednji ispravljeni napon, određen modulom ispravljenog napona za jedan harmonijski period.

Prilikom prijenosa električne energije preko nadzemnih vodova, raspored nosača i njihove dimenzije zavise od veličine primijenjenog napona. Napon između faza se naziva linijski napon , a napon između uzemljenja i svake od faza je fazni napon . Ovo pravilo se odnosi na sve vrste nadzemnih vodova. U Rusiji, u kućnim električnim mrežama, standard je trofazni napon s linearnim naponom od 380 volti i vrijednošću faznog napona od 220 volti.

Struja

Struja u električnom kolu je brzina elektrona u određenoj tački, mjerena u amperima, a na dijagramima je označena slovom " I". Izvedene jedinice ampera se takođe koriste sa odgovarajućim prefiksima mili-, mikro-, nano, itd. Struja od 1 ampera nastaje pomicanjem jedinice naboja od 1 kulona u 1 sekundi.

Konvencionalno se smatra da struja teče u smjeru od pozitivnog potencijala ka negativnom. Međutim, iz kursa fizike je poznato da se elektron kreće u suprotnom smjeru.

Morate znati da se napon mjeri između 2 tačke na kolu, a struja teče kroz jednu određenu tačku kola, ili kroz njegov element. Dakle, ako neko koristi izraz "napon u otporu", onda je to netačno i nepismeno. Ali često govorimo o naponu u određenoj tački u krugu. Ovo se odnosi na napon između zemlje i ove tačke.

Napon se formira od utjecaja na električna naboja u generatorima i drugim uređajima. Struja se stvara primjenom napona na dvije točke u kolu.

Da biste razumjeli što su struja i napon, bilo bi ispravnije koristiti. Na njemu možete vidjeti struju i napon, koji mijenjaju svoje vrijednosti tokom vremena. U praksi su elementi električnog kola povezani provodnicima. U određenim točkama, elementi kola imaju svoju vrijednost napona.

Struja i napon poštuju pravila:

• Zbir struja koje ulaze u tačku jednak je zbiru struja koje izlaze iz tačke (pravilo očuvanja naelektrisanja). Takvo pravilo je Kirchhoffov zakon za struju. Tačka ulaska i izlaza struje u ovom slučaju se naziva čvor. Posljedica ovog zakona je sljedeća tvrdnja: u serijskom električnom kolu grupe elemenata, struja za sve tačke je ista.
• U paralelnom kolu elemenata, napon na svim elementima je isti. Drugim riječima, zbir padova napona u zatvorenom kolu je nula. Ovaj Kirchhoffov zakon se primjenjuje na naprezanja.
• Rad koji krug (snaga) obavi u jedinici vremena izražava se na sljedeći način: P \u003d U * I. Snaga se mjeri u vatima. 1 džul rada obavljenog u 1 sekundi jednak je 1 vatu. Snaga se distribuira u obliku topline, troši se na mehanički rad (u elektromotorima), pretvara se u zračenje različitih vrsta i akumulira u rezervoarima ili baterijama. Prilikom projektovanja složenih električnih sistema, jedan od izazova je toplotno opterećenje sistema.

Karakteristika električne struje

Preduslov za postojanje struje u električnom kolu je zatvoreno kolo. Ako se strujni krug prekine, struja prestaje.

Sve u elektrotehnici radi na ovom principu. Oni prekidaju električni krug pokretnim mehaničkim kontaktima, a to zaustavlja protok struje, isključujući uređaj.

U energetskoj industriji električna struja se javlja unutar strujnih provodnika koji su napravljeni u obliku guma i drugih dijelova koji provode struju.

Postoje i drugi načini za stvaranje interne struje u:

• Tečnosti i gasovi usled kretanja naelektrisanih jona.
• Vakuum, plin i zrak korištenjem termoionske emisije.
• zbog kretanja nosilaca naboja.

Uslovi za nastanak električne struje

• Provodnici za grijanje (ne supravodnici).
• Aplikacija za nosioce naboja razlike potencijala.
• Hemijska reakcija s oslobađanjem novih tvari.
• Utjecaj magnetnog polja na provodnik.

Current Waveforms

• Duž.
• Varijabilni harmonijski sinusni talas.
• Meandar koji izgleda kao sinusni val, ali ima oštre uglove (ponekad se uglovi mogu zagladiti).
• Pulsirajući oblik jednog smjera, s amplitudom koja fluktuira od nule do najveće vrijednosti prema određenom zakonu.

Vrste rada električne struje

• Svjetlost koju emituju rasvjetni uređaji.
• Stvaranje topline pomoću grijaćih elemenata.
• Mehanički rad (rotacija elektromotora, djelovanje drugih električnih uređaja).
• Stvaranje elektromagnetnog zračenja.

Negativne pojave uzrokovane električnom strujom

• Pregrijavanje kontakata i dijelova koji vode struju.
• Pojava vrtložnih struja u jezgri električnih uređaja.
• Elektromagnetno zračenje spoljašnje sredine.

Kreatori električnih uređaja i raznih strujnih krugova prilikom projektiranja moraju uzeti u obzir gore navedena svojstva električne struje u svojim projektima. Na primjer, štetni učinak vrtložnih struja u elektromotorima, transformatorima i generatorima smanjuje se miješanjem jezgara koje se koriste za prijenos magnetnih tokova. Mešanje jezgre je njegova proizvodnja ne od jednog komada metala, već od skupa odvojenih tankih ploča specijalnog elektro čelika.

Ali, s druge strane, vrtložne struje se koriste za rad mikrovalnih pećnica, pećnica, koje rade na principu magnetne indukcije. Stoga možemo reći da vrtložne struje nisu samo štetne, već i korisne.

Izmjenična struja sa signalom u obliku sinusoida može varirati u frekvenciji oscilacije u jedinici vremena. Kod nas je frekvencija industrijske struje električnih uređaja standardna i iznosi 50 herca. U nekim zemljama trenutna frekvencija je 60 herca.

Za različite namjene u elektrotehnici i radiotehnici koriste se i druge vrijednosti frekvencije:

• Niskofrekventni signali sa nižom frekvencijom struje.
• Visokofrekventni signali, koji su mnogo veći od trenutne frekvencije industrijske upotrebe.

Vjeruje se da električna struja nastaje kada se elektroni kreću unutar provodnika, pa se naziva struja provodljivosti. Ali postoji još jedna vrsta električne struje, koja se zove konvekcija. Javlja se kada se nabijena makrotijela kreću, na primjer, kapi kiše.

Električna struja u metalima

Kretanje elektrona pod utjecajem stalne sile na njih uspoređuje se sa padobrancem koji se spušta na tlo. U ova dva slučaja dolazi do ujednačenog kretanja. Na padobranca djeluje sila gravitacije, a sila otpora zraka joj se suprotstavlja. Sila električnog polja djeluje na kretanje elektrona, a ioni kristalnih rešetki se opiru tom kretanju. Prosječna brzina elektrona dostiže konstantnu vrijednost, kao i brzina padobranca.

U metalnom provodniku brzina jednog elektrona je 0,1 mm u sekundi, a brzina električne struje je oko 300.000 km u sekundi. To je zato što električna struja teče samo tamo gdje se napon primjenjuje na nabijene čestice. Zbog toga se postiže visok protok struje.

Prilikom kretanja elektrona u kristalnoj rešetki postoji sljedeća pravilnost. Elektroni se ne sudaraju sa svim nadolazećim jonima, već samo sa svakim desetim. Ovo se objašnjava zakonima kvantne mehanike, koji se mogu pojednostaviti na sljedeći način.

Kretanje elektrona ometaju veliki joni koji se opiru. To je posebno vidljivo kada se metali zagrijavaju, kada se teški ioni "ljuljaju", povećavaju veličinu i smanjuju električnu provodljivost kristalnih rešetki vodiča. Stoga, kada se metali zagrijavaju, njihov otpor uvijek raste. Kako temperatura pada, električna provodljivost se povećava. Smanjenjem temperature metala na apsolutnu nulu može se postići efekat supravodljivosti.