Danas je teško zamisliti život bez takvog fenomena kao što je električna energija, ali 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 ne možemo sa sigurnošću reći da o njoj znamo apsolutno sve.

Pojam i suština električne struje

Električna struja, kao što je poznato iz školskih predmeta fizike, nije ništa drugo do uređeno kretanje bilo koje nabijene čestice. Potonji mogu biti ili negativno nabijeni elektroni ili ioni. Vjeruje se da ova vrsta materije može nastati samo u takozvanim provodnicima, ali to je daleko od istine. 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 sile, zbog čega kažu da ne provode električnu struju.

Uvjeti za postojanje struje u kolu

Naučnici su odavno primijetili da ovaj fizički fenomen ne može nastati i opstati dugo sam od sebe. Uslovi za postojanje električne struje uključuju nekoliko važnih odredbi. Prvo, ovaj fenomen je nemoguć bez prisustva slobodnih elektrona i iona, koji djeluju kao prenosioci 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 koje su pretvarači različitih vrsta mehaničke i toplotne energije. Obično se nazivaju izvori struje.

Pitanje o trenutnim izvorima

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

Struja, napon, otpor

Kao i svaka druga fizička pojava, električna struja ima niz karakteristika. Najvažnije od njih uključuju njegovu snagu, napon strujnog kruga i otpor. Prvi 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 određenu količinu posla. Konačno, otpor je unutrašnja karakteristika provodnika, koja pokazuje koliku silu naboj mora potrošiti da prođe kroz njega.

Ovo je uređeno kretanje određenih nabijenih čestica. Da bi se kompetentno iskoristio puni potencijal električne energije, potrebno je jasno razumjeti sve principe strukture i rada električne struje. Dakle, hajde da shvatimo šta su rad i trenutna snaga.

Odakle uopće dolazi električna struja?

Uprkos prividnoj jednostavnosti pitanja, malo ko može dati razumljiv odgovor na njega. Naravno, ovih dana, kada se tehnologija razvija nevjerovatnom brzinom, ljudi ne razmišljaju mnogo o tako osnovnim stvarima kao što je princip rada električne struje. Odakle dolazi struja? Zasigurno će mnogi odgovoriti: „Pa, naravno, iz utičnice“ ili će jednostavno slegnuti ramenima. U međuvremenu, veoma je važno razumjeti kako struja funkcionira. To bi trebalo da znaju ne samo naučnici, već i ljudi koji nisu ni na koji način povezani sa svetom nauke, radi njihovog sveukupnog raznovrsnog razvoja. Ali ne mogu svi kompetentno koristiti princip rada struje.

Dakle, prvo trebate shvatiti da se struja ne pojavljuje niotkuda: proizvode je posebni generatori koji se nalaze u raznim elektranama. Zahvaljujući rotaciji lopatica turbine, para proizvedena zagrijavanjem vode ugljem ili naftom proizvodi energiju, koja se potom pretvara u električnu energiju uz pomoć generatora. Dizajn generatora je vrlo jednostavan: u središtu uređaja nalazi se ogroman i vrlo jak magnet, koji tjera električne naboje da se kreću duž bakrenih žica.

Kako električna struja stiže do naših domova?

Nakon što se određena količina električne struje generira korištenjem energije (toplotne ili nuklearne), ona se može isporučiti ljudima. Ova opskrba električnom energijom funkcionira na sljedeći način: da bi struja uspješno stigla do svih stanova i poslovnih prostora, potrebno je „pogurati“. A za ovo ćete morati povećati snagu koja će to učiniti. Zove se napon električne struje. Princip rada je sljedeći: struja prolazi kroz transformator, što povećava njegov napon. Zatim, električna struja teče kroz kablove ugrađene duboko pod zemljom ili na visini (jer napon ponekad doseže 10.000 Volti, što je smrtonosno za ljude). Kada struja stigne na svoje odredište, mora ponovo proći kroz transformator, koji će sada smanjiti njen napon. Zatim putuje duž žica do instaliranih centrala u stambenim ili drugim zgradama.

Električna energija koja se provodi kroz žice može se koristiti zahvaljujući sistemu utičnica, na koje se spajaju kućni aparati. U zidovima se nalaze dodatne žice kroz koje teče električna struja, a zahvaljujući tome radi rasvjeta i sva oprema u kući.

Šta je trenutni posao?

Energija koju prenosi električna struja vremenom se pretvara u svjetlost ili toplinu. Na primjer, kada upalimo lampu, električni oblik energije pretvara se u svjetlo.

Jednostavnim jezikom rečeno, rad struje je djelovanje koje je sama električna energija proizvela. Štaviše, može se vrlo lako izračunati korištenjem formule. Na osnovu zakona održanja energije možemo zaključiti da električna energija nije izgubljena, već je u potpunosti ili djelimično prešla u drugi oblik, dajući određenu količinu toplote. Ova toplota je rad struje kada prođe kroz provodnik i zagreje ga (dolazi do razmene toplote). Ovako izgleda Joule-Lenzova formula: A = Q = U*I*t (rad je jednak količini toplote ili proizvodu trenutne snage i vremena tokom kojeg ona teče kroz provodnik).

Šta znači jednosmjerna struja?

Električna struja je dvije vrste: naizmjenična i jednosmjerna. Razlikuju se po tome što potonji ne mijenja svoj smjer, ima dvije stezaljke (pozitivno “+” i negativno “-”) i uvijek počinje svoje kretanje od “+”. A naizmjenična struja ima dva terminala - fazu i nulu. Upravo zbog prisustva jedne faze na kraju provodnika nazivaju ga i jednofaznim.

Principi dizajna jednofazne naizmjenične i jednosmjerne električne struje potpuno su različiti: za razliku od konstantne, naizmjenična struja mijenja i svoj smjer (formirajući tok i od faze prema nuli i od nule prema fazi) i svoju veličinu. Na primjer, naizmjenična struja povremeno mijenja vrijednost svog naboja. Ispostavilo se da na frekvenciji od 50 Hz (50 vibracija u sekundi), elektroni mijenjaju smjer svog kretanja točno 100 puta.

Gdje se koristi DC?

Jednosmjerna električna struja ima neke karakteristike. Zbog činjenice da teče striktno u jednom smjeru, teže ga je transformirati. Sljedeći elementi se mogu smatrati DC izvorima:

• baterije (alkalne i kisele);
• obične baterije koje se koriste u malim uređajima;
• kao i razni uređaji kao što su pretvarači.

DC rad

Koje su njegove glavne karakteristike? Ovo je rad i trenutna moć, a oba ova koncepta su međusobno usko povezana. Snaga se odnosi na brzinu rada u jedinici vremena (po 1 s). Prema Joule-Lenzovom zakonu, nalazimo da je rad jednosmjerne električne struje jednak umnošku snage same struje, napona i vremena za koje je rad električnog polja izvršen na prijenosu naboja. duž provodnika.

Ovo je formula za pronalaženje rada struje, uzimajući u obzir Ohmov zakon o otporu u provodnicima: A = I 2 *R*t (rad je jednak kvadratu struje pomnoženoj sa vrijednošću otpora provodnika i ponovo pomnoženo vremenom tokom kojeg je posao obavljen).

Elektroni ili rupe (provodljivost elektron-rupa). Ponekad se električna struja naziva i struja pomaka, koja nastaje kao rezultat promjene električnog polja tijekom vremena.

Električna struja ima sljedeće manifestacije:

Enciklopedijski YouTube

1 / 5

✪ ELEKTRIČNA STRUJA jačina struje FIZIKA 8. razred

✪ Električna struja

✪ #9 Električna struja i elektroni

✪ Šta je električna struja [Amater Radio TV 2]

✪ ŠTA SE DESI UKOLIKO STRUJNI UDAR

Titlovi

Klasifikacija

Ako se nabijene čestice kreću unutar makroskopskih tijela u odnosu na određeni medij, tada se takva struja naziva električna struja provodljivosti. Ako se makroskopska nabijena tijela (na primjer, nabijene kapi kiše) kreću, tada se ova struja naziva konvekcija .

Postoje istosmjerne i naizmjenične električne struje, kao i razne vrste naizmjenične struje. U takvim konceptima riječ "električni" se često izostavlja.

• Direktna struja - struja čiji se smjer i veličina ne mijenjaju tokom vremena.

Vrtložne struje

Vrtložne struje (Foucaultove struje) su „zatvorene električne struje u masivnom vodiču koje nastaju kada se mijenja magnetni tok koji prodire u njega“, stoga su vrtložne struje inducirane struje. Što se brže mijenja magnetni tok, to su vrtložne struje jače. Vrtložne struje ne teku duž određenih staza u žicama, ali kada se zatvore u vodiču, formiraju krugove nalik vrtlogu.

Postojanje vrtložnih struja dovodi do skin efekta, odnosno do činjenice da se naizmjenična električna struja i magnetski tok šire uglavnom u površinskom sloju provodnika. Zagrijavanje provodnika vrtložnim strujama dovodi do gubitaka energije, posebno u jezgrama namotaja naizmjenične struje. Da bi smanjili gubitke energije zbog vrtložnih struja, koriste se podjelom magnetskih krugova naizmjenične struje na zasebne ploče, izolirane jedna od druge i smještene okomito na smjer vrtložnih struja, što ograničava moguće konture njihovih putanja i uvelike smanjuje veličinu ovih struja. Na vrlo visokim frekvencijama, umjesto feromagneta, za magnetna kola se koriste magnetodielektrici, u kojima se, zbog vrlo velikog otpora, praktički ne pojavljuju vrtložne struje.

Karakteristike

Istorijski je to prihvaćeno smjer struje poklapa se sa smjerom kretanja pozitivnih naboja u provodniku. Štoviše, ako su jedini nosioci struje negativno nabijene čestice (na primjer, elektroni u metalu), tada je smjer struje suprotan smjeru kretanja nabijenih čestica. .

Brzina drifta elektrona

Otpornost na zračenje je uzrokovana formiranjem elektromagnetnih valova oko vodiča. Ovaj otpor kompleksno zavisi od oblika i veličine provodnika, kao i od dužine emitovanog talasa. Za jedan ravan provodnik, u kojem je struja svuda istog smjera i jačine, i čija je dužina L znatno manja od dužine elektromagnetnog talasa koji emituje λ (\displaystyle \lambda), ovisnost otpora o talasnoj dužini i provodniku je relativno jednostavna:

Najčešće korištena električna struja sa standardnom frekvencijom od 50 Hz odgovara talasu dužine oko 6 hiljada kilometara, zbog čega je snaga zračenja obično zanemarljiva u poređenju sa snagom toplotnih gubitaka. Međutim, kako se frekvencija struje povećava, duljina emitiranog vala se smanjuje, a snaga zračenja se u skladu s tim povećava. Provodnik koji može emitovati primjetnu energiju naziva se antena.

Frekvencija

Koncept frekvencije se odnosi na naizmjeničnu struju koja povremeno mijenja snagu i/ili smjer. Ovo također uključuje najčešće korištenu struju, koja varira prema sinusoidnom zakonu.

Period izmjenične struje je najkraći vremenski period (izražen u sekundama) kroz koji se promjene struje (i napona) ponavljaju. Broj perioda koje struja izvodi po jedinici vremena naziva se frekvencija. Frekvencija se mjeri u hercima, pri čemu jedan herc (Hz) odgovara jednom ciklusu u sekundi.

Bias current

Ponekad se, radi praktičnosti, uvodi koncept struje pomaka. U Maxwellovim jednačinama, struja pomaka je prisutna u jednakim uvjetima sa strujom uzrokovanom kretanjem naelektrisanja. Intenzitet magnetnog polja zavisi od ukupne električne struje, jednake zbiru struje provodljivosti i struje pomaka. Po definiciji, gustina struje pristrasnosti j D → (\displaystyle (\vec (j_(D)))- vektorska veličina proporcionalna brzini promjene električnog polja E → (\displaystyle (\vec (E))) na vrijeme:

Činjenica je da pri promjeni električnog polja, kao i kada teče struja, nastaje magnetsko polje, što ova dva procesa čini sličnima jedan drugom. Osim toga, promjena električnog polja obično je praćena prijenosom energije. Na primjer, prilikom punjenja i pražnjenja kondenzatora, unatoč činjenici da nema kretanja nabijenih čestica između njegovih ploča, oni govore o struji pomaka koja teče kroz njega, prenoseći nešto energije i zatvarajući električni krug na jedinstven način. Bias current I D (\displaystyle I_(D)) u kondenzatoru se određuje formulom:

Gdje Q (\displaystyle Q)- punjenje na pločama kondenzatora, U (\displaystyle U)- potencijalna razlika između ploča, C (\displaystyle C)- kapacitet kondenzatora.

Struja pomaka nije električna struja jer nije povezana s kretanjem električnog naboja.

Glavne vrste provodnika

Za razliku od dielektrika, provodnici sadrže slobodne nosioce nekompenziranih naboja, koji se pod utjecajem sile, obično razlike električnog potencijala, kreću i stvaraju električnu struju. Strujna-naponska karakteristika (ovisnost struje o naponu) je najvažnija karakteristika provodnika. Za metalne vodiče i elektrolite, ima najjednostavniji oblik: jačina struje je direktno proporcionalna naponu (Ohmov zakon).

Metali - ovdje su nosioci struje elektroni provodljivosti, koji se obično smatraju elektronskim plinom, koji jasno pokazuje kvantna svojstva degeneriranog plina.

Električne struje u prirodi

Električna struja se koristi kao nosilac signala različite složenosti i vrste u različitim oblastima (telefon, radio, kontrolna tabla, dugme za zaključavanje vrata i tako dalje).

U nekim slučajevima se pojavljuju neželjene električne struje, kao što su lutajuće struje ili struje kratkog spoja.

Upotreba električne struje kao nosioca energije

• dobijanje mehaničke energije u svim vrstama elektromotora,
• dobijanje toplotne energije u uređajima za grejanje, električnim pećima, tokom elektro zavarivanja,
• dobijanje svetlosne energije u rasvetnim i signalnim uređajima,
• pobuđivanje elektromagnetnih oscilacija visoke frekvencije, ultravisoke frekvencije i radio talasa,
• prijem zvuka,
• dobijanje raznih supstanci elektrolizom, punjenje električnih baterija. Ovdje se elektromagnetna energija pretvara u hemijsku energiju,
• stvaranje magnetnog polja (u elektromagnetima).

Upotreba električne struje u medicini

• dijagnostika - biostruje zdravih i bolesnih organa su različite, te je moguće utvrditi bolest, njene uzroke i propisati liječenje. Grana fiziologije koja proučava električne pojave u tijelu naziva se elektrofiziologija.
  • Elektroencefalografija je metoda za proučavanje funkcionalnog stanja mozga.
  • Elektrokardiografija je tehnika za snimanje i proučavanje električnih polja tokom srčane aktivnosti.
  • Elektrogastrografija je metoda za proučavanje motoričke aktivnosti želuca.
  • Elektromiografija je metoda za proučavanje bioelektričnih potencijala koji nastaju u skeletnim mišićima.
• Liječenje i reanimacija: električna stimulacija određenih područja mozga; liječenje Parkinsonove bolesti i epilepsije, također za elektroforezu. Pejsmejker koji impulsnom strujom stimuliše srčani mišić koristi se za bradikardiju i druge srčane aritmije.

električna sigurnost

Obuhvata pravne, socio-ekonomske, organizacione i tehničke, sanitarno-higijenske, tretmansko-preventivne, rehabilitacione i druge mere. Pravila električne sigurnosti regulisana su pravnim i tehničkim dokumentima, regulatornim i tehničkim okvirom. Poznavanje osnova električne sigurnosti je obavezno za osoblje koje se bavi servisiranjem električnih instalacija i električne opreme. Ljudsko tijelo je provodnik električne struje. Otpornost ljudi sa suvom i netaknutom kožom kreće se od 3 do 100 kOhm.

Struja koja prolazi kroz ljudsko ili životinjsko tijelo proizvodi sljedeće efekte:

• termički (opekotine, zagrijavanje i oštećenje krvnih žila);
• elektrolitički (razgradnja krvi, poremećaj fizičkog i hemijskog sastava);
• biološki (iritacija i ekscitacija tjelesnih tkiva, konvulzije)
• mehanički (pucanje krvnih sudova pod uticajem pritiska pare dobijenog zagrevanjem protokom krvi)

Glavni faktor koji određuje ishod električnog udara je količina struje koja prolazi kroz ljudsko tijelo. Prema sigurnosnim propisima, električna struja se klasificira na sljedeći način:

• sigurno smatra se struja čiji dug prolazak kroz ljudsko tijelo ne uzrokuje štetu i ne uzrokuje nikakve senzacije, njena vrijednost ne prelazi 50 μA (izmjenična struja 50 Hz) i 100 μA istosmjerne struje;
• minimalno uočljiv ljudska naizmenična struja je oko 0,6-1,5 mA (50 Hz naizmenična struja) i 5-7 mA jednosmerne struje;
• prag ne puštajući naziva se minimalna struja takve snage da osoba više nije u stanju da silom volje otrgne ruke od dijela koji nosi struju. Za naizmjeničnu struju je oko 10-15 mA, za jednosmjernu struju je 50-80 mA;
• prag fibrilacije naziva se jačina naizmjenične struje (50 Hz) od oko 100 mA i 300 mA jednosmjerne struje, čija izloženost duže od 0,5 s može uzrokovati fibrilaciju srčanih mišića. Ovaj prag se takođe smatra uslovno fatalnim za ljude.

U Rusiji, u skladu sa Pravilima za tehnički rad električnih instalacija potrošača i Pravilima za zaštitu rada tokom rada električnih instalacija, uspostavljeno je 5 kvalifikacionih grupa za električnu sigurnost, u zavisnosti od kvalifikacija i iskustva zaposlenog i napon električnih instalacija.

Struja

Kako se zove električna struja?

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

Šta uzrokuje i održava uredno kretanje nabijenih čestica?

Električno polje uzrokuje i održava uređeno kretanje nabijenih čestica. Da li električna struja ima određeni smjer?
Ima. Za smjer električne struje uzima se 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 koje je prate. Na primjer, provodnik po kojem 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.

Kako se određuje jačina 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, količina struje koja teče mora se podijeliti s vremenom tokom kojeg je tekla.

Koja je jedinica struje?

Jedinicom jačine struje uzima se jačina konstantne struje koja bi, prolazeći kroz dva paralelna ravna provodnika beskonačne dužine izuzetno malog poprečnog preseka, koja se nalaze na udaljenosti od 1 m jedan od drugog u vakuumu, izazvala između ovih provodnika sila jednaka 2 Njutna po metru. Ova jedinica je nazvana Amper u čast francuskog naučnika Amperea.

Koja je jedinica električne energije?

Jedinica za električnu energiju je kulon (Ku), koji prođe u jednoj sekundi pri struji od 1 amper (A).

Koji uređaji mjere jačinu električne struje?

Jačina električne struje mjeri se instrumentima koji se nazivaju ampermetri. Skala ampermetra je kalibrirana u amperima i frakcijama ampera prema očitanjima preciznih standardnih instrumenata. Jačina struje se računa prema očitanjima strelice koja se kreće duž skale od nulte podjele. Ampermetar je povezan serijski na električni krug pomoću dva terminala ili stezaljki smještenih 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 napona je volt (V).

Koji uređaj mjeri napon električne struje?

Uređaj mjeri napon električne struje; rum, koji se zove voltmetar. Voltmetar je priključen paralelno na strujni krug. Formulirajte Ohmov zakon na dijelu 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 uspostavljena struja od 1 A s naponom na krajevima od 1 V.

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

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 električnih provodnika zavisi od dužine vodiča, njegove površine poprečnog presjeka 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 vremena slobodnog putovanja, zbog čega se smanjuje vodljivost i povećava otpornost materijala.

Temperaturni koeficijent otpornosti čistih metala je približno 0,004 °C, što znači da se njihova otpornost povećava za 4% na svakih 10 °C povećanja temperature.

Kako temperatura u ugljičnom elektrolitu raste, vrijeme slobodnog puta se također smanjuje, dok se koncentracija nosilaca naboja povećava, zbog čega njihov otpor opada s 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 koji obavljaju vanjske sile da pomaknu 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 sile), nazivaju se vanjskim silama. Zbog rada ovih sila nabijene čestice dobivaju energiju, a zatim je oslobađaju kada se kreću u vodičima električnog kruga.

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

Kao rezultat, na priključcima izvora struje pojavljuju se naboji suprotnih predznaka, a između terminala se pojavljuje određena razlika potencijala. Nadalje, kada se krug zatvori, formiranje površinskih naboja počinje djelovati, stvarajući električno polje u cijelom krugu, koje se pojavljuje kao rezultat činjenice da kada je krug zatvoren, površinski naboj se pojavljuje gotovo odmah na cijelom krugu. površine provodnika. Unutar izvora, naelektrisanja se kreću pod uticajem spoljašnjih sila nasuprot silama elektrostatičkog polja (pozitivnih od minusa do plusa), a kroz ostatak kola ih pokreće električno polje.

Rice. 1. Električno kolo: 1- izvor, struja (baterija); 2 - ampermetar; 3 - energetski naslednik (lai pa žarulja); 4 - električne žice; 5 - jednopolni RuSidnik; 6 - osigurači

TO Kategorija: - kranovi i remene

Električna struja nastaje u tvari samo ako postoje slobodne nabijene čestice. Naboj može biti prisutan u mediju u početku ili se može formirati uz pomoć vanjskih faktora (temperatura, elektromagnetno polje, jonizatori). Kretanje nabijenih čestica je haotično u odsustvu elektromagnetnog polja, a kada su spojene na dvije točke tvari, razlike potencijala prelaze u usmjerene - od jedne tvari do druge.

Pojam, suština i manifestacije električne struje

Definicija 1

Električna struja je uređeno i usmjereno kretanje nabijenih čestica.

Takve čestice mogu biti:

• u gasovima - jonima i elektronima,
• u metalima - elektronima,
• u elektrolitima – anjonima i katjonima,
• u vakuumu – elektroni (pod određenim uslovima),
• u poluprovodnicima - rupe i elektroni (provodljivost elektron-rupa).

Napomena 1

Ova definicija se često koristi. Električna struja je struja pomaka koja nastaje kao rezultat promjene električnog polja tijekom vremena.

Električna struja se može izraziti u sljedećim manifestacijama:

1. Zagrijavanje provodnika. U supravodnicima se ne stvara toplina.
2. Promjene u hemijskom sastavu nekih provodnika. Ova manifestacija se uglavnom može uočiti u elektrolitima.
3. Formiranje električnog polja. Pojavljuje se u svim provodnicima bez izuzetka.

Slika 1. Električna struja – uređeno kretanje nabijenih čestica. Author24 - online razmjena studentskih radova

Klasifikacija električne struje

Definicija 2

Struja električne provodljivosti je pojava u kojoj se nabijene čestice kreću unutar makroskopskih elemenata određenog medija.

Konvekcijska struja je pojava u kojoj se kreću makroskopska nabijena tijela (na primjer, nabijene kapi padavina).

Postoje direktne, naizmjenične i pulsirajuće električne struje i njihove različite kombinacije. Međutim, izraz "električni" se često izostavlja iz takvih kombinacija.

Postoji nekoliko vrsta električne struje:

1. Jednosmjerna struja je struja čija se veličina i smjer neznatno mijenjaju tokom vremena.
2. Naizmjenična struja je struja čiji se smjer i veličina progresivno mijenjaju s vremenom. Izmjenična struja se odnosi na struju koja nije konstantna. Među svim varijantama naizmjenične struje, glavna je ona čija se vrijednost može mijenjati samo prema sinusoidnom zakonu. Potencijal svakog kraja vodiča u ovom slučaju se mijenja u odnosu na drugi kraj naizmjenično od negativnog do pozitivnog, i obrnuto. Istovremeno, prolazi kroz sve međupotencijale. Kao rezultat, formira se struja koja kontinuirano mijenja smjer. Krećući se u jednom smjeru, struja se povećava, dostižući svoj maksimum, koji se zove vrijednost amplitude. Nakon čega opada, postaje jednak nuli za određeni period, nakon čega se ciklus nastavlja.
3. Kvazistacionarna struja je naizmjenična struja koja se relativno sporo mijenja za svoje trenutne vrijednosti, zakoni jednosmjernih struja zadovoljavaju se s dovoljnom preciznošću. Slični zakoni su Kirchhoffova pravila i Ohmov zakon. Kvazistacionarni tada u svim dijelovima nerazgranate mreže ima istu snagu. Prilikom izračunavanja strujnih kola zadate struje uzimaju se u obzir pauširani parametri. Kvazistacionarne industrijske struje su one kod kojih nije zadovoljen uslov kvazistacionarnosti duž vodova (osim struja u dalekovodima).
4. Izmjenična struja visoke frekvencije je električna struja u kojoj kvazistacionarni uvjet više nije zadovoljen. Prolazi duž površine provodnika i teče oko njega sa svih strana. Ovaj efekat se naziva efekt kože.
5. Pulsirajuća struja je električna struja u kojoj smjer ostaje konstantan, a mijenja se samo veličina.
6. Vrtložne struje ili Foucaultove struje su zatvorene električne struje koje se nalaze u masivnom vodiču i nastaju kada se magnetski tok promijeni. Na osnovu toga, vrtložne struje su induktivne. Što se brže mijenja magnetni tok, vrtložne struje postaju jače. Oni ne teku određenim stazama duž žica, već su zatvoreni u vodiču i formiraju krugove nalik vrtlogu.

Zbog postojanja vrtložnih struja, skin efekt nastaje kada se magnetni tok i naizmjenična električna struja šire duž površinskog sloja provodnika. Zbog zagrijavanja vrtložnim strujama dolazi do gubitka energije, posebno u jezgrama AC zavojnica. Da bi se smanjio gubitak energije za vrtložne struje, koristi se dijeljenje magnetnih žica naizmjenične struje u zasebne ploče, koje su izolirane jedna od druge i smještene okomito na smjer vrtložnih struja. Zbog toga su moguće konture njihovih putanja ograničene, a veličina ovih struja se brzo smanjuje.

Karakteristike električne struje

Istorijski gledano, smjer kretanja pozitivnih naboja u provodniku poklapa se sa smjerom struje. Ako su prirodni nosioci električne struje negativno nabijeni elektroni, tada će smjer struje biti suprotan smjeru pozitivno nabijenih čestica.

Brzina naelektrisanih čestica direktno zavisi od naboja i mase čestica, materijala provodnika, temperature spoljašnje sredine i primenjene potencijalne razlike. Brzina ciljanog kretanja je vrijednost koja je znatno manja od brzine svjetlosti. Elektroni se kreću u provodniku u jednoj sekundi zbog uređenog kretanja manjeg od jedne desetine milimetra. Ali, uprkos tome, brzina širenja struje jednaka je brzini svjetlosti i brzini širenja fronta elektromagnetnih valova.

Mjesto gdje se mijenja brzina kretanja elektrona nakon promjene napona kreće se brzinom širenja elektromagnetne oscilacije.

Glavne vrste provodnika

Provodniki, za razliku od dielektrika, sadrže slobodne nosioce nekompenziranih naboja. Kreću se pod utjecajem električnih potencijala i formiraju električnu struju.

Strujno-naponska karakteristika ili, drugim riječima, ovisnost struje o naponu je glavna karakteristika provodnika. Za elektrolite i metalne vodiče, on ima najjednostavniji oblik: jačina struje je direktno proporcionalna naponu. Ovo je Ohmov zakon.

U metalima, nosioci struje su elektroni provodljivosti, koji se smatraju elektronskim gasom. U njima se jasno manifestuju kvantna svojstva degenerisanog gasa.

Plazma je jonizovani gas. U ovom slučaju električni naboj se prenosi uz pomoć jona i slobodnih elektrona. Slobodni elektroni nastaju pod uticajem ultraljubičastog i rendgenskog zračenja ili toplote.

Elektroliti su čvrsti ili tečni sistemi i supstance u kojima je primetna koncentracija jona, što izaziva prolazak električne struje. Tokom procesa elektrolitičke disocijacije nastaju joni. Otpor elektrolita se smanjuje kada se zagrijavaju zbog povećanja broja molekula koji se razlažu na ione. Kao rezultat prolaska električne struje kroz elektrolit, ioni se približavaju elektrodama i neutraliziraju se, taložeći se na njima.

Fizički zakoni Faradayeve elektrolize određuju masu tvari koja se oslobađa na elektrodama. Postoji i električna struja elektrona u vakuumu, koja se koristi u uređajima sa elektronskim snopom.