Kako se kreće struja? Struja. Snaga struje. Otpor

Uslovi za pojavu struje

Moderna nauka je stvorila teorije da objasni prirodne procese. Mnogi procesi se zasnivaju na jednom od modela strukture atoma, takozvanom planetarnom modelu. Prema ovom modelu, atom se sastoji od pozitivno nabijenog jezgra i negativno nabijenog oblaka elektrona koji okružuje jezgro. Različite tvari koje se sastoje od atoma uglavnom su stabilne i nepromijenjene u svojim svojstvima u stalnim uvjetima okoline. Ali u prirodi postoje procesi koji mogu promijeniti stabilno stanje tvari i izazvati u tim tvarima fenomen koji se zove električna struja.

Takav fundamentalni proces za prirodu je trenje. Mnogi ljudi znaju da ako kosu češljate češljem od određenih vrsta plastike ili nosite odjeću od određenih vrsta tkanina, dolazi do efekta lijepljenja. Kosa se privlači i lijepi za češalj, a isto se događa i sa odjećom. Ovaj efekat se objašnjava trenjem, koje narušava stabilnost materijala ili tkanine češlja. Elektronski oblak se može pomjeriti u odnosu na jezgro ili biti djelimično uništen. I kao rezultat toga, tvar dobiva električni naboj, čiji je znak određen strukturom ove tvari. Električni naboj koji nastaje trenjem naziva se elektrostatički.

Rezultat je par nabijenih supstanci. Svaka tvar ima određeni električni potencijal. Na prostor između dvije nabijene tvari djeluje električno, u ovom slučaju elektrostatičko polje. Djelotvornost elektrostatičkog polja ovisi o veličini potencijala i definira se kao razlika potencijala ili napon.

• Kada se pojavi napon, u prostoru između potencijala pojavljuje se usmjereno kretanje nabijenih čestica tvari - električna struja.

Gdje teče električna struja?

U ovom slučaju, potencijali će se smanjiti ako trenje prestane. I, na kraju, potencijali će nestati, a tvari će povratiti stabilnost.

Ali ako se proces formiranja potencijala i napona nastavi u smjeru njihovog povećanja, struja će se također povećati u skladu sa svojstvima tvari koje ispunjavaju prostor između potencijala. Najočiglednija demonstracija ovog procesa je munja. Trenje uzlaznih i silaznih strujanja zraka jedno o drugom dovodi do pojave ogromne napetosti. Kao rezultat toga, jedan potencijal nastaje uzlaznim strujama na nebu, a drugi silažnim strujama u zemlji. I na kraju, zbog svojstava zraka, pojavljuje se električna struja u obliku munje.

• Prvi uzrok električne struje je napon.
• Drugi razlog za pojavu električne struje je prostor u kojem djeluje napon – njegova veličina i čime je ispunjen.

Napetost ne dolazi samo od trenja. Do pojave napetosti dovode i drugi fizički i hemijski procesi koji narušavaju ravnotežu atoma neke supstance. Tenzija nastaje samo kao rezultat interakcije ili

• jedna supstanca sa drugom supstancom;
• jedna ili više supstanci sa poljem ili zračenjem.

Napon može doći od:

• hemijska reakcija koja se dešava u supstanci, kao što su sve baterije i akumulatori, kao i u svim živim bićima;
• elektromagnetno zračenje, kao što su solarni paneli i generatori toplotne energije;
• elektromagnetno polje, kao u svim dinamima.

Električna struja ima prirodu koja odgovara tvari u kojoj teče. Stoga se razlikuje:

• u metalima;

• u tečnostima i gasovima;

• u poluprovodnicima

U metalima se električna struja sastoji samo od elektrona, u tekućinama i plinovima - od iona, u poluvodičima - od elektrona i "rupa".

Jednosmjerna i naizmjenična struja

Napon u odnosu na njegove potencijale, čiji znakovi ostaju nepromijenjeni, može se mijenjati samo po veličini.

• U tom slučaju pojavljuje se konstantna ili impulsna električna struja.

Električna struja ovisi o trajanju ove promjene i svojstvima prostora ispunjenog materijom između potencijala.

• Ali ako se predznaci potencijala mijenjaju i to dovodi do promjene smjera struje, to se naziva promjenjivim, kao i napon koji ga određuje.

Život i električna struja

Za kvantitativne i kvalitativne procjene električne struje u savremenoj nauci i tehnologiji koriste se određeni zakoni i veličine. Osnovni zakoni su:

• Coulombov zakon;
• Ohmov zakon.

Charles Coulomb je 80-ih godina 18. vijeka odredio pojavu napona, a Georg Ohm 20-ih godina 19. vijeka je odredio pojavu električne struje.

U prirodi i ljudskoj civilizaciji koristi se uglavnom kao nosilac energije i informacija, a tema njegovog proučavanja i upotrebe je široka koliko i sam život. Na primjer, studije su pokazale da svi živi organizmi žive jer se srčani mišići kontrahiraju pod utjecajem impulsa električne struje koji se stvaraju u tijelu. Svi ostali mišići rade slično. Kada se ćelija dijeli, ona koristi informacije zasnovane na električnoj struji na ekstremno visokim frekvencijama. Lista takvih činjenica s pojašnjenjima može se nastaviti kroz cijelu knjigu.

Mnoga otkrića vezana za električnu struju su već napravljena, a još mnogo toga ostaje da se uradi. Stoga se pojavom novih istraživačkih alata pojavljuju novi zakoni, materijali i drugi rezultati za praktičnu upotrebu ovog fenomena.

Kada je osoba naučila stvarati i koristiti električnu struju, kvalitet njegovog života se dramatično povećao. Sada se značaj 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 usmjerenog toka pokretnih čestica nosača, pozitivno ili negativno nabijenih. Nosači punjenja mogu biti:

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

Koja je struja također je određena prisustvom električnog polja. Bez toga neće nastati usmjereni tok nabijenih čestica.

Koncept električne strujeBilo bi nepotpuno bez navođenja njegovih manifestacija:

1. Svaku električnu struju prati magnetno polje;
2. Provodnici se zagrijavaju dok prolazi;
3. Elektroliti mijenjaju hemijski sastav.

Provodniki i poluprovodnici

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

1. Metalni provodnici sadrže slobodne elektrone koji se počinju kretati pod utjecajem električnog polja. Kada se temperatura poveća, raste i otpor provodnika, jer toplina povećava kretanje atoma u haotičnom redu, što ometa slobodne elektrone;
2. U tečnom mediju formiranom od elektrolita, nastalo električno polje izaziva proces disocijacije – stvaranje kationa i anjona, koji se kreću prema pozitivnim i negativnim polovima (elektrodama) ovisno o znaku naboja. Zagrijavanje elektrolita dovodi do smanjenja otpora zbog aktivnije razgradnje molekula;

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

1. Gasni medij karakterizira i prisustvo jona koji dolaze u pokret. Nastaje plazma. Zračenje također proizvodi slobodne elektrone koji učestvuju u usmjerenom kretanju;
2. Kada se električna struja stvori u vakuumu, elektroni oslobođeni na negativnoj elektrodi kreću se prema pozitivnoj elektrodi;
3. U poluvodičima postoje slobodni elektroni koji kidaju veze kada se zagreju. Na njihovim mjestima ostaju rupe sa nabojem sa znakom "plus". Rupe i elektroni su u stanju 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 sinusoide;
3. Vrtložne struje. Javljaju se kada se magnetni fluks podvrgne promjenama. Formirajte zatvorena kola bez pomeranja između polova. Vrtložne struje uzrokuju intenzivnu proizvodnju topline, a kao rezultat se povećavaju gubici. U jezgrama elektromagnetnih zavojnica one su ograničene upotrebom dizajna pojedinačnih izoliranih ploča umjesto čvrste.

Električne karakteristike

1. Snaga struje. Ovo je kvantitativno mjerenje naelektrisanja koje prolazi u jedinici vremena preko poprečnog presjeka provodnika. Naboji se mjere u kulonima (C), jedinica vremena je sekunda. Jačina struje je C/s. Rezultirajući omjer je nazvan amper (A), koji mjeri kvantitativnu vrijednost struje. Mjerni uređaj je ampermetar, 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 električna energija se pretvara u druge vrste energije - rad se obavlja. Snaga zavisi od struje i napona. Njihov proizvod će odrediti aktivnu snagu. Kada se pomnoži sa vremenom, dobije se potrošnja energije - ono što pokazuje mjerač. Snaga se može mjeriti u volt-amperima (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 u zatvorenom kolu električnih veza. Napon je karakteriziran radom električnog polja kada se jedan nosilac naboja kreće. 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 poprečnog presjeka. Mjerenje je u omima (Ohm).

Zakoni za električnu struju

Električni krugovi se izračunavaju pomoću tri glavna zakona:

1. Ohmov zakon. Proučavao ju je i formulisao fizičar iz Njemačke početkom 19. stoljeća za jednosmernu struju, a zatim je primijenjen i na naizmjeničnu struju. On uspostavlja odnos između struje, napona i otpora. Gotovo svaki električni krug se izračunava na osnovu Ohmovog zakona. Osnovna formula: I = U/R, ili struja je direktno proporcionalna naponu i obrnuto proporcionalna otporu;

1. Faradejev zakon. Odnosi se na elektromagnetnu indukciju. Pojava induktivnih struja u provodnicima uzrokovana je utjecajem magnetskog fluksa koji se mijenja tokom vremena zbog indukcije EMF-a (elektromotorne sile) u zatvorenoj petlji. Veličina inducirane emf, mjerena u voltima, proporcionalna je brzini kojom se mijenja magnetni tok. Zahvaljujući zakonu indukcije, generatori proizvode električnu energiju;
2. Joule-Lenzov zakon. Važno je pri proračunu grijanja vodiča, koji se koristi za projektiranje i proizvodnju grijaćih, rasvjetnih uređaja i druge električne opreme. Zakon nam omogućava da odredimo količinu toplote koja se oslobađa tokom 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 i dolazi do procesa 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 se koristiti za predstavljanje zemljine površine i jonosfere, između kojih cirkulira dielektrik - zrak.

Vrste atmosferskog elektriciteta:

1. Pražnjenja groma. Munje sa vidljivim sjajem i grmljavinama. Napon munje dostiže stotine miliona volti pri struji od 500.000 A;

1. Vatra Svetog Elma. Koronsko pražnjenje električne energije formirano oko žica, jarbola;
2. Kuglasta munja. Pražnjenje u obliku lopte koje se kreće kroz vazduh;
3. Polar Lights. Višebojni sjaj zemljine jonosfere pod uticajem naelektrisanih čestica koje prodiru iz svemira.

Ljudi koriste 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;
• upotreba u domaćinstvu: električni aparati;
• Računala i mobilni uređaji;
• industrija: mašine i oprema;
• elektroliza: proizvodnja 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;
• elektrolitički raspad krvi i limfe s promjenom njenog sastava;
• konvulzivne kontrakcije mišića mogu izazvati fibrilaciju srca sve dok potpuno ne prestane i poremetiti funkcionisanje respiratornog sistema.

Bitan! Struja koju osjeća osoba počinje s vrijednošću 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, greje dom. Danas njegova upotreba u prijenosu informacija zauzima značajno mjesto, iako to ne zahtijeva veliku potrošnju energije.

Video

Na današnjem sastanku ćemo govoriti o elektricitetu, koja je postala sastavni dio moderne civilizacije. Električna energija je zahvatila sva područja naših života. A prisustvo kućanskih aparata koji koriste električnu struju u svakom domu toliko je prirodan i sastavni dio svakodnevnog života da ga uzimamo zdravo za gotovo.

Dakle, našim čitateljima se nude osnovne informacije o električnoj struji.

Šta je električna struja

Električna struja znači usmjereno kretanje nabijenih čestica. Supstance koje sadrže dovoljan broj slobodnih naboja nazivaju se provodnicima. Skup svih uređaja koji su međusobno povezani pomoću žica naziva se električni krug.

U svakodnevnom životu koristimo električnu energiju koja prolazi kroz metalne provodnike. Nosioci naboja u njima su slobodni elektroni.

Obično haotično jure između atoma, ali električno polje ih tjera da se kreću u određenom smjeru.

Kako se ovo dešava?

Protok elektrona u kolu može se uporediti sa protokom vode koja pada sa visokog na niski nivo. Ulogu nivoa u električnim krugovima igra potencijal.

Da bi struja tekla u kolu, mora se održavati konstantna razlika potencijala na njegovim krajevima, tj. voltaža.

Obično se označava slovom U i mjeri se u voltima (B).

Zbog primijenjenog napona u kolu se uspostavlja električno polje koje elektronima daje usmjereno kretanje. Što je napon veći, to je jače električno polje, a samim tim i intenzitet protoka elektrona koji se kreću u smjeru.

Brzina širenja električne struje jednaka je brzini uspostavljanja električnog polja u kolu, odnosno 300.000 km/s, ali brzina elektrona jedva dostiže samo nekoliko mm u sekundi.

Općenito je prihvaćeno da struja teče iz tačke sa većim potencijalom, odnosno od (+) do tačke sa nižim potencijalom, odnosno do (−). Napon u kolu održava se izvorom struje, kao što je baterija. Znak (+) na njegovom kraju označava nedostatak elektrona, znak (−) znači njihov višak, jer su elektroni nosioci negativnog naboja. Čim se sklop sa izvorom struje zatvori, elektroni jure s mjesta gdje ih ima viška do pozitivnog pola izvora struje. Njihov put prolazi kroz žice, potrošače, mjerne instrumente i druge elemente kola.

Imajte na umu da je smjer struje suprotan smjeru kretanja elektrona.

Jednostavno, smjer struje, dogovorom naučnika, određen je prije nego što je utvrđena priroda struje u metalima.

Neke veličine koje karakterišu električnu struju

Snaga struje. Električni naboj koji prolazi kroz poprečni presjek vodiča za 1 sekundu naziva se jakost struje. Za označavanje se koristi slovo I i mjeri se u amperima (A).

Otpor. Sljedeća veličina o kojoj trebate znati je otpor. Nastaje zbog sudara usmjerenih elektrona s ionima kristalne rešetke. Kao rezultat takvih sudara, elektroni prenose dio svoje kinetičke energije na jone. Kao rezultat toga, provodnik se zagrijava i jačina struje se smanjuje. Otpor je simboliziran slovom R i mjeri se u omima (omima).

Što je provodnik duži i što mu je manja površina poprečnog presjeka, veći je otpor metalnog provodnika. Uz istu dužinu i promjer žice, provodnici od srebra, bakra, zlata i aluminija imaju najmanji otpor. Iz očiglednih razloga, u praksi se koriste žice od aluminija i bakra.

Snaga. Prilikom izvođenja proračuna za električne krugove ponekad je potrebno odrediti potrošnju energije (P).

Da biste to učinili, struja koja teče kroz krug mora se pomnožiti s naponom.

Jedinica snage je vat (W).

Jednosmjerna i naizmjenična struja

Struja koju daju razne baterije i akumulatori je konstantna. To znači da se jačina struje u takvom kolu može mijenjati samo po veličini promjenom njegovog otpora na različite načine, dok njegov smjer ostaje nepromijenjen.

Ali Većina električnih uređaja troši naizmjeničnu struju, odnosno struja čija se veličina i smjer kontinuirano mijenjaju prema određenom zakonu.

Proizvodi se u elektranama, a zatim putuje kroz visokonaponske dalekovode do naših domova i poslovnih objekata.

U većini zemalja, frekvencija preokreta struje je 50 Hz, odnosno dešava se 50 puta u sekundi. U ovom slučaju, svaki put kada se jačina struje postepeno povećava, dostiže maksimum, a zatim se smanjuje na 0. Zatim se ovaj proces ponavlja, ali sa suprotnim smjerom struje.

U SAD-u svi uređaji rade na frekvenciji od 60 Hz. U Japanu se razvila zanimljiva situacija. Tamo jedna trećina zemlje koristi naizmjeničnu struju frekvencije od 60 Hz, a ostatak - 50 Hz.

Oprez - struja

Može doći do strujnog udara prilikom upotrebe električnih uređaja i od udara groma, jer Ljudsko tijelo je dobar provodnik struje. Električne ozljede često nastaju ako nagazite na žicu koja leži na tlu ili rukama odgurnete labave električne žice.

Napon iznad 36 V smatra se opasnim za ljude. Ako struja od samo 0,05 A prođe kroz tijelo osobe, to može uzrokovati nevoljnu kontrakciju mišića, što neće dopustiti osobi da se samostalno otrgne od izvora lezije. Struja od 0,1 A je smrtonosna.

Naizmjenična struja je još opasnija jer jače djeluje na čovjeka. Ovaj naš prijatelj i pomagač u nekim slučajevima se pretvara u nemilosrdnog neprijatelja, izazivajući probleme s disanjem i radom srca, čak do potpunog zastoja srca. Ostavlja strašne tragove na tijelu u vidu teških opekotina.

Kako pomoći žrtvi? Prije svega, isključite izvor oštećenja. A onda se pobrinite za pružanje prve pomoći.

Naše upoznavanje sa strujom se bliži kraju. Dodajmo samo nekoliko riječi o morskim stvorenjima koja imaju "električno oružje". To su neke vrste riba, ugora i raža. Najopasniji od njih je ugora.

Ne biste trebali plivati ​​do njega na udaljenosti manjoj od 3 metra. Njegov udarac nije smrtonosan, ali može doći do gubitka svijesti.

Ako vam je ova poruka bila korisna, bilo bi mi drago da vas vidim

Struja

Prije svega, vrijedno je saznati što je električna struja. Električna struja je uređeno kretanje nabijenih čestica u vodiču. Da bi on nastao, prvo se mora stvoriti električno polje pod čijim će se utjecajem gore spomenute nabijene čestice početi kretati.

Prva saznanja o elektricitetu, pre mnogo vekova, odnosila su se na električna „naelektrisanja“ nastala trenjem. Već u davna vremena ljudi su znali da je ćilibar, protrljan vunom, stekao sposobnost da privlači lagane predmete. Ali tek krajem 16. veka engleski lekar Gilbert je detaljno proučavao ovaj fenomen i otkrio da mnoge druge supstance imaju potpuno ista svojstva. Tela koja, poput ćilibara, mogu privući lake predmete nakon trljanja, nazvao je naelektrisanim. Ova riječ je izvedena od grčkog elektrona - "ćilibar". Trenutno kažemo da tijela u ovom stanju imaju električni naboj, a sama tijela se nazivaju "nabijena".

Električni naboji uvijek nastaju kada različite tvari dođu u bliski kontakt. Ako su tijela čvrsta, onda je njihov bliski kontakt spriječen mikroskopskim izbočinama i nepravilnostima koje su prisutne na njihovoj površini. Stiskanjem takvih tijela i trljanjem jedno o drugo spajamo njihove površine koje bi se bez pritiska dodirivale samo u nekoliko tačaka. U nekim tijelima električni naboji se mogu slobodno kretati između različitih dijelova, ali u drugim je to nemoguće. U prvom slučaju tijela se nazivaju "provodnici", au drugom - "dielektrici ili izolatori". Provodnici su svi metali, vodeni rastvori soli i kiselina, itd. Primeri izolatora su ćilibar, kvarc, ebonit i svi gasovi koji se nalaze u normalnim uslovima.

Ipak, treba napomenuti da je podjela tijela na provodnike i dielektrike vrlo proizvoljna. Sve tvari provode električnu energiju u većoj ili manjoj mjeri. Električni naboji su pozitivni i negativni. Ova vrsta struje neće dugo trajati, jer će naelektrisano tijelo ostati bez naboja. Za kontinuirano postojanje električne struje u vodiču, potrebno je održavati električno polje. U te svrhe koriste se izvori električne struje. Najjednostavniji slučaj pojave električne struje je kada je jedan kraj žice spojen na naelektrizirano tijelo, a drugi na uzemljenje.

Električna kola koja opskrbljuju strujom sijalice i elektromotore nisu se pojavila sve do izuma baterija, koji datira oko 1800. godine. Nakon toga, razvoj doktrine elektriciteta je išao tako brzo da je za manje od jednog stoljeća postao ne samo dio fizike, već je formirao osnovu nove električne civilizacije.

Osnovne količine električne struje

Količina električne energije i struje. Efekti električne struje mogu biti jaki ili slabi. Jačina električne struje ovisi o količini naboja koja teče kroz strujni krug u određenoj jedinici vremena. Što se više elektrona pomiče s jednog pola izvora na drugi, to je veći ukupni naboj koji elektroni prenose. Ovaj neto naboj naziva se količina električne energije koja prolazi kroz provodnik.

Konkretno, kemijski učinak električne struje ovisi o količini električne energije, odnosno, što je veći naboj prošao kroz otopinu elektrolita, to će se više tvari taložiti na katodi i anodi. S tim u vezi, količina električne energije može se izračunati vaganjem mase tvari nanesene na elektrodu i poznavanjem mase i naboja jednog jona ove tvari.

Jačina struje je veličina koja je jednaka omjeru električnog naboja koji prolazi kroz poprečni presjek provodnika i vremena njegovog protoka. Jedinica za punjenje je kulon (C), vrijeme se mjeri u sekundama (s). U ovom slučaju, jedinica struje je izražena u C/s. Ova jedinica se zove amper (A). Za mjerenje struje u kolu koristi se električni mjerni uređaj koji se zove ampermetar. Za uključivanje u krug, ampermetar je opremljen sa dva terminala. Spojen je serijski na kolo.

Električni napon. Već znamo da je električna struja uređeno kretanje nabijenih čestica - elektrona. Ovo kretanje se stvara pomoću električnog polja, koje obavlja određenu količinu posla. Ova pojava se naziva rad električne struje. Da bi pomjerilo više naboja kroz električni krug za 1 s, električno polje mora obaviti veći rad. Na osnovu toga ispada da bi rad električne struje trebao ovisiti o jačini struje. Ali postoji još jedna vrijednost od koje ovisi rad struje. Ova veličina se naziva napon.

Napon je omjer rada koji vrši struja u određenom dijelu električnog kola i naboja koji teče kroz isti dio strujnog kola. Strujni rad se mjeri u džulima (J), naboj - u kulonima (C). U tom smislu, jedinica mjere za napon će postati 1 J/C. Ova jedinica se zvala volt (V).

Da bi napon nastao u električnom kolu, potreban je izvor struje. Kada je strujni krug otvoren, napon je prisutan samo na stezaljkama izvora struje. Ako je ovaj izvor struje uključen u kolo, napon će se pojaviti i u pojedinim dijelovima kola. U tom smislu, struja će se pojaviti u krugu. Odnosno, možemo ukratko reći sljedeće: ako u kolu nema napona, nema struje. Za mjerenje napona koristi se električni mjerni instrument koji se zove voltmetar. Po svom izgledu podsjeća na prethodno spomenuti ampermetar, s jedinom razlikom što je na voltmetarskoj skali napisano slovo V (umjesto A na ampermetru). Voltmetar ima dva terminala, uz pomoć kojih je paralelno spojen na električni krug.

Električni otpor. Nakon spajanja različitih vodiča i ampermetra u električni krug, možete primijetiti da kada koristite različite vodiče, ampermetar daje različita očitanja, odnosno u ovom slučaju je jačina struje dostupna u električnom krugu različita. Ovaj fenomen se može objasniti činjenicom da različiti provodnici imaju različit električni otpor, što je fizička veličina. Nazvan je Ohm u čast njemačkog fizičara. U fizici se po pravilu koriste veće jedinice: kilo-om, mega-om itd. Otpor provodnika obično se označava slovom R, dužina provodnika je L, a površina poprečnog presjeka S. U ovom slučaju, otpor se može zapisati kao formula:

gdje se koeficijent p naziva otpornost. Ovaj koeficijent izražava otpor vodiča dužine 1 m s površinom poprečnog presjeka od 1 m2. Specifični otpor se izražava u Ohmima x m. Budući da žice, u pravilu, imaju prilično mali poprečni presjek, njihove površine se obično izražavaju u kvadratnim milimetrima. U ovom slučaju, jedinica otpornosti će biti Ohm x mm2/m. U tabeli ispod. Slika 1 prikazuje otpornost nekih materijala.

Tabela 1. Električna otpornost nekih materijala
Materijal	p, Ohm x m2/m	Materijal	p, Ohm x m2/m
		Legura platine i iridijuma
Metal ili legura
		manganin (legura)
Aluminijum		Constantan (legura)
Tungsten
		nikrom (legura)
niklin (legura)		fechral (legura)
		kromel (legura)

Prema tabeli. 1 postaje jasno da bakar ima najmanju električnu otpornost, a legura metala najveću. Osim toga, dielektrici (izolatori) imaju visoku otpornost.

Električni kapacitet. Već znamo da dva provodnika izolirana jedan od drugog mogu akumulirati električne naboje. Ovaj fenomen karakterizira fizička veličina koja se naziva električni kapacitet. Električni kapacitet dva vodiča nije ništa drugo do omjer naboja jednog od njih i potencijalne razlike između ovog vodiča i susjednog. Što je niži napon kada se provodnici napune, to je njihov kapacitet veći. Jedinica za električni kapacitet je farad (F). U praksi se koriste frakcije ove jedinice: mikrofarad (μF) i pikofarad (pF).

Yandex.DirectSve reklameStanovi za dnevni najam Kazan! Apartmani od 1000 rubalja. dnevno. Mini hoteli. Izvještajni dokumenti16.forguest.ru Stanovi za dnevni najam u Kazanju Udobni apartmani u svim okruzima Kazana. Brzi dnevni najam apartmana.fatyr.ru Novi Yandex.Browser! Pogodne oznake i pouzdana zaštita. Preglednik za ugodno pretraživanje Interneta!browser.yandex.ru 0+

Ako uzmete dva provodnika izolirana jedan od drugog i postavite ih na maloj udaljenosti jedan od drugog, dobit ćete kondenzator. Kapacitet kondenzatora zavisi od debljine njegovih ploča i debljine dielektrika i njegove permeabilnosti. Smanjenjem debljine dielektrika između ploča kondenzatora, kapacitet potonjeg može se značajno povećati. Na svim kondenzatorima, pored njihovog kapaciteta, mora biti naznačen napon za koji su ovi uređaji projektovani.

Rad i snaga električne struje. Iz navedenog je jasno da električna struja obavlja određeni posao. Prilikom spajanja elektromotora, električna struja pokreće sve vrste opreme, pomiče vozove duž šina, osvjetljava ulice, grije dom, a proizvodi i hemijski efekat, odnosno omogućava elektrolizu itd. Možemo reći da je posao obavljen. strujom na određenom dijelu kola jednaka je struji proizvoda, naponu i vremenu tokom kojeg je rad obavljen. Rad se mjeri u džulima, napon u voltima, struja u amperima, vrijeme u sekundama. U tom smislu, 1 J = 1B x 1A x 1s. Iz ovoga proizlazi da za mjerenje rada električne struje treba koristiti tri instrumenta odjednom: ampermetar, voltmetar i sat. Ali ovo je glomazno i ​​neefikasno. Stoga se rad električne struje obično mjeri električnim brojilima. Ovaj uređaj sadrži sve gore navedene uređaje.

Snaga električne struje jednaka je omjeru rada struje i vremena za koje je izvedena. Snaga je označena slovom "P" i izražena je u vatima (W). U praksi se koriste kilovati, megavati, hektavati itd. Da biste izmjerili snagu kola potrebno je uzeti vatmetar. Inženjeri elektrotehnike rad struje izražavaju u kilovat-satima (kWh).

Osnovni zakoni električne struje

Ohmov zakon. Napon i struja se smatraju najkorisnijim karakteristikama električnih kola. Jedna od glavnih karakteristika korištenja električne energije je brz transport energije s jednog mjesta na drugo i prijenos do potrošača u potrebnom obliku. Proizvod razlike potencijala i struje daje snagu, odnosno količinu energije koja se daje u krugu u jedinici vremena. Kao što je gore spomenuto, za mjerenje snage u električnom kolu bila bi potrebna 3 uređaja. Da li je moguće proći samo sa jednim i izračunati snagu iz njegovih očitanja i neke karakteristike kola, kao što je njegov otpor? Mnogima se ova ideja svidjela i smatrali su je plodonosnom.

Dakle, koliki je otpor žice ili kola u cjelini? Da li žica, poput cijevi za vodu ili cijevi vakuumskog sistema, ima trajno svojstvo koje bi se moglo nazvati otporom? Na primjer, u cijevima, omjer razlike tlaka koji proizvodi protok podijeljen sa brzinom protoka je obično konstantna karakteristika cijevi. Slično, protokom topline u žici upravlja jednostavan odnos koji uključuje temperaturnu razliku, površinu poprečnog presjeka žice i njenu dužinu. Otkriće takvog odnosa za električna kola rezultat je uspješne pretrage.

1820-ih, njemački učitelj Georg Ohm bio je prvi koji je počeo tražiti gornju vezu. Prije svega, težio je slavi i slavi, što bi mu omogućilo da predaje na univerzitetu. Zato je odabrao oblast istraživanja koja je obećavala posebne prednosti.

Om je bio sin mehaničara, pa je znao izvući metalnu žicu različitih debljina, koja mu je bila potrebna za eksperimente. Kako je u to vrijeme bilo nemoguće kupiti odgovarajuću žicu, Om ju je sam napravio. Tokom svojih eksperimenata, isprobao je različite dužine, različite debljine, različite metale, pa čak i različite temperature. On je varirao sve ove faktore jedan po jedan. U Ohmovo vrijeme, baterije su još uvijek bile slabe i proizvodile su nedosljednu struju. S tim u vezi, istraživač je koristio termoelement kao generator, čiji je vrući spoj stavljen u plamen. Osim toga, koristio je sirovi magnetni ampermetar i mjerio razlike potencijala (Ohm ih je nazvao "naponi") promjenom temperature ili broja toplinskih spojeva.

Proučavanje električnih kola tek je počelo da se razvija. Nakon što su baterije izumljene oko 1800. godine, počele su se razvijati mnogo brže. Dizajnirani su i proizvedeni različiti uređaji (često ručno), otkrivani su novi zakoni, pojavili su se pojmovi i pojmovi itd. Sve je to dovelo do dubljeg razumijevanja električnih pojava i faktora.

Ažuriranje znanja o elektricitetu, s jedne strane, postalo je razlogom za nastanak nove oblasti fizike, s druge strane, bila je osnova za nagli razvoj elektrotehnike, odnosno baterija, generatora, sistema za napajanje rasvjete. i izmišljeni su električni pogon, električne peći, elektromotori itd., drugo.

Ohmova otkrića bila su od velike važnosti kako za razvoj proučavanja elektriciteta tako i za razvoj primijenjene elektrotehnike. Omogućili su lako predviđanje svojstava električnih kola za jednosmernu, a potom i za naizmeničnu struju. Godine 1826. Ohm je objavio knjigu u kojoj je iznio teorijske zaključke i eksperimentalne rezultate. Ali njegove nade nisu bile opravdane; knjiga je dočekana s podsmijehom. To se dogodilo zato što je metoda grubog eksperimentiranja izgledala neprivlačno u eri kada su se mnogi zanimali za filozofiju.

Nije imao izbora nego da napusti svoju profesorsku poziciju. Iz istog razloga nije dobio imenovanje na univerzitet. Naučnik je 6 godina živio u siromaštvu, bez povjerenja u budućnost, doživljavajući osjećaj gorkog razočaranja.

Ali postepeno su njegova djela stekla slavu, prvo izvan Njemačke. Om je bio poštovan u inostranstvu i imao je koristi od svog istraživanja. S tim u vezi, njegovi sunarodnici su bili prisiljeni da ga priznaju u njegovoj domovini. Godine 1849. dobio je zvanje profesora na Univerzitetu u Minhenu.

Ohm je otkrio jednostavan zakon koji uspostavlja odnos između struje i napona za komad žice (za dio kola, za cijelo kolo). Osim toga, sastavio je pravila koja vam omogućuju da odredite što će se promijeniti ako uzmete žicu druge veličine. Ohmov zakon je formuliran na sljedeći način: jačina struje u dijelu kola je direktno proporcionalna naponu u ovom dijelu i obrnuto proporcionalna otporu dijela.

Joule-Lenzov zakon. Električna struja u bilo kojem dijelu kola obavlja određeni posao. Na primjer, uzmimo bilo koji dio kola između krajeva čiji je napon (U). Po definiciji električnog napona, rad obavljen pri pomicanju jedinice naboja između dvije tačke jednak je U. Ako je jačina struje u datom dijelu strujnog kola jednaka i, tada će za vrijeme t naboj proći, i stoga će rad električne struje u ovom dijelu biti:

Ovaj izraz vrijedi za jednosmjernu struju u svakom slučaju, za bilo koji dio kola, koji može sadržavati provodnike, elektromotore itd. Snaga struje, odnosno rad u jedinici vremena, jednaka je:

Ova formula se koristi u SI sistemu za određivanje jedinice napona.

Pretpostavimo da je dio strujnog kola stacionarni provodnik. U tom slučaju sav rad će se pretvoriti u toplinu, koja će se osloboditi u ovom vodiču. Ako je provodnik homogen i poštuje Ohmov zakon (ovo uključuje sve metale i elektrolite), tada:

gdje je r otpor provodnika. U ovom slučaju:

Ovaj zakon je prvi eksperimentalno zaključio E. Lenz i, nezavisno od njega, Joule.

Treba napomenuti da provodnici grijanja imaju brojne primjene u tehnici. Najčešći i najvažniji među njima su žarulje sa žarnom niti.

Zakon elektromagnetne indukcije. U prvoj polovini 19. veka engleski fizičar M. Faraday otkrio je fenomen magnetne indukcije. Ova činjenica, koja je postala vlasništvo mnogih istraživača, dala je snažan poticaj razvoju elektrotehnike i radiotehnike.

U toku eksperimenata, Faraday je otkrio da kada se promijeni broj linija magnetske indukcije koje prodiru u površinu ograničenu zatvorenom petljom, u njoj nastaje električna struja. Ovo je osnova možda najvažnijeg zakona fizike - zakona elektromagnetne indukcije. Struja koja se javlja u kolu naziva se indukcija. Zbog činjenice da električna struja nastaje u krugu samo kada su slobodni naboji izloženi vanjskim silama, tada se s promjenjivim magnetskim tokom koji prolazi duž površine zatvorenog kruga, te iste vanjske sile pojavljuju u njemu. Djelovanje vanjskih sila u fizici se naziva elektromotorna sila ili indukovana emf.

Elektromagnetna indukcija se također pojavljuje u otvorenim provodnicima. Kada provodnik pređe magnetne linije sile, na njegovim krajevima se pojavljuje napon. Razlog za pojavu takvog napona je indukovana emf. Ako se magnetni tok koji prolazi kroz zatvorenu petlju ne promijeni, ne pojavljuje se inducirana struja.

Koristeći koncept "indukcijske emf", možemo govoriti o zakonu elektromagnetne indukcije, tj. emf indukcije u zatvorenoj petlji jednak je po veličini brzini promjene magnetskog toka kroz površinu ograničenu petljom.

Lenzovo pravilo. Kao što već znamo, indukovana struja nastaje u provodniku. U zavisnosti od uslova svog izgleda, ima drugačiji pravac. Ruski fizičar Lenz je ovom prilikom formulisao sledeće pravilo: indukovana struja koja nastaje u zatvorenom kolu uvek ima takav smer da magnetno polje koje stvara ne dozvoljava da se magnetni tok promeni. Sve to uzrokuje pojavu indukcijske struje.

Indukcijska struja, kao i svaka druga, ima energiju. To znači da se u slučaju indukcijske struje pojavljuje električna energija. Prema zakonu održanja i transformacije energije, gore navedena energija može nastati samo zbog količine energije neke druge vrste energije. Dakle, Lenzovo pravilo u potpunosti odgovara zakonu održanja i transformacije energije.

Osim indukcije, u zavojnici se može pojaviti i takozvana samoindukcija. Njegova suština je sljedeća. Ako se u zavojnici pojavi struja ili se njena snaga promijeni, pojavljuje se promjenjivo magnetsko polje. A ako se magnetski tok koji prolazi kroz zavojnicu promijeni, tada se u njemu pojavljuje elektromotorna sila, koja se naziva emf samoindukcije.

Prema Lenzovom pravilu, samoinduktivna emf pri zatvaranju strujnog kola interferira sa jačinom struje i sprječava njeno povećanje. Kada je strujni krug isključen, samoinduktivni emf smanjuje jačinu struje. U slučaju kada jačina struje u zavojnici dostigne određenu vrijednost, magnetsko polje prestaje da se mijenja i emf samoindukcije postaje nula.

Ovaj članak pokazuje da je u modernoj fizici ideja električne struje mitologizirana i nema dokaza za njeno moderno tumačenje.

Sa stanovišta eterodinamike, obrazložen je koncept 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 za naučnu i tehnološku revoluciju koja je tako promijenila svijet, započeo je galvanskom ćelijom – prvom baterijom, hemijskim izvorom struje (voltaični stupac) i otkrićem električne struje. Istraživanja električne struje vršena su u velikim razmjerima početkom 19. stoljeća. 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 19. vijek ni moderna fizika ne mogu odgovoriti na pitanje: šta je električna struja? Na primjer, u sljedećoj izjavi iz Enciklopedije Britannica:

“Pitanje: “Šta je elektricitet?”, kao i pitanje: “Šta je materija?”, nalazi se izvan sfere fizike i pripada sferi 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 do električnog stanja i da se dodavanjem tečnosti koja vodi električnu energiju na njih formira direktan tok električne energije. Struja koja nastaje u ovom slučaju naziva se galvanska struja, a sam fenomen se naziva galvanizam. Istovremeno, struja po Voltinom mišljenju je kretanje električnih fluida - fluida.

Napravljen je značajan pomak u razumijevanju suštine električne struje

M. Faraday. On je dokazao identitet određenih vrsta električne energije koji potiču iz različitih izvora. Najvažniji radovi bili su eksperimenti u elektrolizi. Otkriće je uzeto kao jedan od dokaza da je pokretni elektricitet praktički identičan elektricitetu uzrokovanom trenjem, odnosno statičkom elektricitetu. Njegov niz genijalnih eksperimenata o elektrolizi poslužio je kao uvjerljiva potvrda ideje, čija se suština svodi na sljedeće: ako tvar po svojoj prirodi ima atomsku strukturu, tada u procesu elektrolize svaki atom dobiva određenu količinu električne energije. .

Godine 1874. irski fizičar J. Stoney (Stoney) održao je govor u Belfastu u kojem je koristio Faradejeve zakone elektrolize kao osnovu za atomsku teoriju elektriciteta. Na osnovu veličine ukupnog naboja koji prolazi kroz elektrolit i prilično grube procjene broja atoma vodika oslobođenih na katodi, Stoney je za elementarno naelektrisanje dobio broj reda od 10 -20 C (u modernim jedinicama). Ovaj izvještaj je u potpunosti objavljen tek 1881. godine, kada je njemački naučnik

G. Helmholtz je na 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 električna energija također dijeli na elementarne dijelove ili “atome elektriciteta”. Ovaj Helmholtzov zaključak je u suštini slijedio iz Faradayevih rezultata o elektrolizi i podsjećao je na Faradayev vlastiti iskaz. 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 Stone, gubi svoju prvobitnu suštinu. Godine 1892 H. Lorentz formira sopstvenu teoriju elektrona. Prema njegovim riječima, električna energija nastaje kretanjem sićušnih nabijenih čestica – pozitivnih i negativnih elektrona.

Krajem 19. vijeka. Počela je da se razvija elektronska teorija provodljivosti. Početak 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 ispunjavaju kristalnu rešetku metala, a električna struja je predstavljena kao tok ovog elektronskog gasa.

Nakon predstavljanja Rutherfordovog modela atoma, niz mjerenja vrijednosti elementarnog naboja 20-ih godina XX vijeka. U fizici se konačno formirala ideja o električnoj struji kao protoku slobodnih elektrona, strukturnih elemenata atoma materije.

Međutim, pokazalo se da je model slobodnih elektrona neodrživ 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 koncept koji je po savremenim standardima konačan: električna struja je usmjereno kretanje nosilaca električnog naboja (elektrona, jona, rupa, itd.).

Za smjer električne struje se uzima smjer kretanja pozitivnih naboja; 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, primorali su savremenu fiziku da napravi elektron. , nosilac električnog naboja, "figaro" ("besplatno", "brzo", "izbijeno", "emitovano", "kočenje", "relativistički", "foto", "termo" itd.), što je konačno postavilo pitanje “ šta je električna struja? u ćorsokak.

Značaj teorijskog koncepta 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.

Eterični dinamički koncept predstavljanja električne struje. Iz gornje definicije slijedi da je električna struja usmjereno kretanje nosioci električnih naboja. Očigledno, otkrivanje fizičke suštine električne struje leži u rješavanju problema fizičke suštine električnog naboja i šta je nosilac tog naboja.

Problem fizičke suštine električnog naboja je neriješen problem, kako klasične fizike tako i moderne kvantne fizike kroz historiju razvoja elektriciteta. Pokazalo se da je rješenje ovog problema moguće samo korištenjem metodologije eterodinamike, novog koncepta u fizici 21. stoljeća.

Prema eterodinamičkoj definiciji: električni naboj je mjera kretanja toka etra... . Električni naboj je svojstvo svojstveno svim elementarnim česticama i ništa više. Električni naboj je veličina sa određenim predznakom, odnosno uvijek je pozitivan.

Iz navedene fizičke suštine električnog naboja proizilazi da je gornja definicija električne struje netačna u smislu činjenice da 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 nikakav praktičan ili teorijski dokaz. Očigledno je da čim "slobodni" elektron napusti atom tvari, stvarajući električnu struju, sigurno se moraju dogoditi promjene u fizičkim i kemijskim svojstvima ove tvari (prema definiciji), što se u prirodi ne primjećuje. . Ovu pretpostavku potvrdili su eksperimenti njemačkog fizičara Karla Viktora 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 proučena 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. Stewart objavili su rezultate svojih eksperimenata, za koje se pokazalo da su slični eksperimentima 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 dijagram i metodologiju eksperimenta, u kojem je kao provodnik korišten induktivni svitak, koji se vrtio oko svoje ose i naglo stao. Zavojnica je pomoću kliznih kontakata spojena na galvanometar, koji je bilježio pojavu inercijalnog emf. 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 organizaciji fizičke materije, elektroni, kao elementi nivoa "elementarnih čestica", povinuju samo zakonima elektro- i plinske dinamike, odnosno zakonima mehanike (Njutn) nisu primjenjive na njih.

Da bismo ovu pretpostavku učinili uvjerljivom, razmotrimo dobro poznati problem 3.1: izračunaj omjer elektrostatičkih (Fe) i gravitacijskih (Fgr) interakcijskih sila između dva elektrona i 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 tvrdnja važi i za inercione sile.

To znači da je izraz za emf (predložio R. C. Tolman i T. D. Stewart), zasnovan na njegovoj definiciji u terminima vanjskih sila Fprodavnica, djelujući na naboje unutar provodnika koji je podvrgnut kočenju:

ε = 1/e ∫F prodavnica∙dl,

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

Međutim, kao rezultat eksperimenta uočeno je kratkotrajno odstupanje igle galvanometra, što zahtijeva objašnjenje. Da biste razumjeli ovaj proces, trebali biste obratiti pažnju na sam galvanometar, za koji je korišten takozvani balistički galvanometar. Njegovo uputstvo za upotrebu ima ovu opciju.

Balistički galvanometar se može koristiti kao webermetar (tj. mjeriti magnetni tok kroz zatvoreni provodnik, kao što je zavojnica), da bi se to postiglo, induktivni kalem je spojen na kontakte balističkog galvanometra, koji je postavljen u magnetsko polje . Ako nakon toga oštro uklonite zavojnicu iz magnetskog polja ili ga okrenete tako da os zavojnice bude okomita na linije polja, tada možete izmjeriti naboj koji je prošao kroz zavojnicu zbog elektromagnetne indukcije, jer promjena magnetskog fluksa je proporcionalna naelektrisanju kroz koje se prolazi; 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 u promatranju inercijalne struje u metalima. Ostaje otvoreno pitanje o izvoru magnetnog polja, koje bi, na primjer, moglo biti Zemljino magnetsko polje. R. C. Tolman i T. D. Stewart nisu uzeli u obzir niti proučavali utjecaj vanjskog magnetnog polja, 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 koncepata ovog problema, 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; Nosač električnog naboja ne smije uništiti strukturu atoma tvari.

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

Kombinacija fotona zajedno sa medijumom (eterom) u kojem postoje formiraju fotonski gas.

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

Električna struja je tok fotonskog plina dizajniranog za prijenos energije.

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

Analogno transportu gasa metana, razmotrimo dijagram kretanja električne struje, koji se sastoji od baterije (izvora električne struje) koja ima dva kontakta „+“ i „-“ i vodiča. Ako spojimo metalni provodnik na kontakte baterije, 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 i plina, hidro i sl. je u tome što su izvor i odvod strukturno izvedeni u jednoj cjelini (hemijski izvor struje - baterija, električni generator itd.). Mehanizam za protok električne struje je sljedeći: nakon spajanja vodiča na bateriju, na primjer, kemijski izvor struje, dolazi do reakcije kemijske redukcije u "+" kontaktnoj površini (anodi), zbog čega fotoni generiraju se, odnosno formira se zona povećane koncentracije nosača električnog naboja. Istovremeno, u kontaktnoj zoni „-“ (katoda), pod uticajem fotona koji se u ovoj zoni nađu kao rezultat strujanja kroz provodnik, dolazi do oksidacione reakcije (potrošnja fotona), tj. nastaje smanjena koncentracija nosilaca električnog naboja. Nosioci električnog naboja (fotoni) kreću se od zone visoke koncentracije (izvor) duž vodiča do zone niske koncentracije (ponovnik). Dakle, vanjska sila ili elektromotorna sila (EMF) koja obezbjeđuje električnu struju u kolu je razlika u koncentraciji (pritisku) nosilaca električnog naboja (fotona), koja je rezultat rada hemijskih izvora struje.

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

Na osnovu razmatrane suštine električne struje, očigledna je apsurdnost eksperimenta R. C. Tolmana i T. D. Stewarta u posmatranju inercijalne struje u metalima. Trenutno ne postoji metoda za generiranje fotona promjenom brzine mehaničkog kretanja bilo kojeg makroskopskog tijela u prirodi.

Zanimljiv aspekt gornje reprezentacije električne struje je njeno poređenje sa reprezentacijom koncepta „svetlosti“, o kojoj se govori u radu: svetlost je tok fotonskog gasa... Ovo poređenje nam omogućava da zaključimo: svjetlost je 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 krug za generiranje električne struje pomoću solarne baterije. Tok sunčeve svjetlosti (fotoni u vidljivom rasponu) iz izvora (sunca) dospijeva do solarne baterije, koja pretvara upadnu svjetlost u električnu struju (fotonski tok), koja teče kroz metalni provodnik do potrošača (odvod). . 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 Rieckeovim eksperimentima pokazuju pogrešnost ovog koncepta električne struje.

Opravdanje skupa zahtjeva za nosačem električnog naboja, uzimajući u obzir njegovu eter-dinamičku suštinu, omogućilo je da se ustanovi da električna struja to je tok fotonskog plina dizajniran za prijenos energije.

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

Za stvaranje i održavanje struje u bilo kojem mediju moraju biti ispunjena tri uslova: održavanje (generacija) visoke koncentracije fotona u području izvora, prisustvo provodnika koji osigurava protok fotona i stvaranje fotona zona potrošnje u zoni odvoda.

Električna energija Elektron.

Bagotsky V. S., Skundin A. M. Hemijski izvori struje. – M.: Energoizdat, 1981. – 360 str.

Etkin V.A. Dinamika energije (sinteza teorija prijenosa i transformacije energije) - Sankt Peterburg, Nauka, 2008. 409 str.

Lyamin V. S., Lyamin D. V. O konstantnosti brzine svjetlosti.

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