Hogyan mozog az elektromosság? Elektromosság. Áramerősség. Ellenállás

Az áram megjelenésének feltételei

A modern tudomány elméleteket hozott létre a természetes folyamatok magyarázatára. Számos folyamat az atomszerkezet egyik modelljén, az úgynevezett planetáris modellen alapul. E modell szerint az atom egy pozitív töltésű magból és az atommagot körülvevő negatív töltésű elektronfelhőből áll. A különféle atomokból álló anyagok állandó környezeti feltételek mellett többnyire stabilak és tulajdonságaikban változatlanok. De a természetben vannak olyan folyamatok, amelyek megváltoztathatják az anyagok stabil állapotát, és ezekben az anyagokban elektromos áramnak nevezett jelenséget idézhetnek elő.

A természet ilyen alapvető folyamata a súrlódás. Sokan tudják, hogy ha bizonyos típusú műanyagból készült fésűvel fésüljük meg a haját, vagy bizonyos típusú anyagból készült ruhákat hordunk, akkor ragadós hatás lép fel. A haj vonzza és hozzátapad a fésűhöz, és ugyanez történik a ruhákkal is. Ezt a hatást a súrlódás magyarázza, amely megzavarja a fésű anyagának vagy szövetének stabilitását. Az elektronfelhő elmozdulhat az atommaghoz képest, vagy részben megsemmisülhet. Ennek eredményeként az anyag elektromos töltést kap, amelynek jelét ennek az anyagnak a szerkezete határozza meg. A súrlódásból származó elektromos töltést elektrosztatikusnak nevezzük.

Az eredmény egy pár töltött anyag. Minden anyagnak van egy bizonyos elektromos potenciálja. A két töltött anyag közötti teret elektromos, jelen esetben elektrosztatikus tér befolyásolja. Az elektrosztatikus tér hatékonysága a potenciálok nagyságától függ, és potenciálkülönbségként vagy feszültségként definiálható.

• Feszültség keletkezésekor a potenciálok közötti térben az anyagok töltött részecskéinek irányított mozgása jelenik meg - elektromos áram.

Hol folyik az elektromos áram?

Ebben az esetben a potenciálok csökkennek, ha a súrlódás megszűnik. És a végén a potenciálok eltűnnek, és az anyagok visszanyerik a stabilitást.

De ha a potenciálok és a feszültség képződése a növekedésük irányában folytatódik, akkor az áramerősség is növekedni fog a potenciálok közötti teret kitöltő anyagok tulajdonságainak megfelelően. Ennek a folyamatnak a legnyilvánvalóbb példája a villámlás. A felfelé és lefelé áramló levegő súrlódása egymással szemben óriási feszültség megjelenéséhez vezet. Ennek eredményeként az egyik potenciált az égen felfelé, a másikat pedig a talajban lefelé irányuló áramlások alakítják ki. És végül a levegő tulajdonságai miatt villámlás formájában elektromos áram jelenik meg.

• Az elektromos áram első oka a feszültség.
• Az elektromos áram megjelenésének második oka az a tér, amelyben a feszültség működik - a mérete és az, hogy mivel van feltöltve.

A feszültség nem csak a súrlódásból fakad. Más fizikai és kémiai folyamatok, amelyek megzavarják az anyag atomjainak egyensúlyát, szintén feszültség megjelenéséhez vezetnek. Feszültség csak interakció eredményeként, ill

• egy anyag egy másik anyaggal;
• egy vagy több anyag mezővel vagy sugárzással.

A feszültség származhat:

• kémiai reakció, amely egy anyagban, például minden elemben és akkumulátorban, valamint minden élőlényben játszódik le;
• elektromágneses sugárzás, például napelemekben és hőenergia-generátorokban;
• elektromágneses mező, mint minden dinamóban.

Az elektromos áram természete megfelel annak az anyagnak, amelyben áramlik. Ezért különbözik:

• fémekben;

• folyadékokban és gázokban;

• félvezetőkben

A fémekben az elektromos áram csak elektronokból, folyadékokban és gázokban - ionokból, félvezetőkben - elektronokból és „lyukakból” áll.

Egyenáram és váltakozó áram

A potenciálokhoz viszonyított feszültség, amelynek előjelei változatlanok maradnak, csak nagyságrendben változhat.

• Ebben az esetben állandó vagy impulzusos elektromos áram jelenik meg.

Az elektromos áram e változás időtartamától és a potenciálok közötti anyaggal töltött tér tulajdonságaitól függ.

• De ha a potenciálok jelei megváltoznak, és ez az áram irányának változásához vezet, akkor azt változónak nevezzük, ahogy az azt meghatározó feszültséget is.

Élettartam és elektromos áram

Az elektromos áram mennyiségi és minőségi értékeléséhez a modern tudományban és technológiában bizonyos törvényeket és mennyiségeket használnak. Az alaptörvények a következők:

• Coulomb törvénye;
• Ohm törvénye.

Charles Coulomb a 18. század 80-as éveiben határozta meg a feszültség megjelenését, Georg Ohm pedig a 19. század 20-as éveiben az elektromos áram megjelenését.

A természetben és az emberi civilizációban főként energia- és információhordozóként használják, vizsgálatának és felhasználásának témája éppoly kiterjedt, mint maga az élet. Például tanulmányok kimutatták, hogy minden élő szervezet azért él, mert a szívizmok összehúzódnak a testben generált elektromos áramimpulzusok hatására. Az összes többi izom hasonlóan működik. Amikor egy sejt osztódik, rendkívül magas frekvenciájú elektromos áramon alapuló információkat használ fel. Az ilyen tények felsorolása pontosításokkal az egész könyvben folytatható.

Az elektromos árammal kapcsolatban számos felfedezést tettek már, és még sok a tennivaló. Ezért az új kutatási eszközök megjelenésével új törvények, anyagok és egyéb eredmények jelennek meg e jelenség gyakorlati felhasználására.

Amikor az ember megtanult elektromos áramot létrehozni és használni, életminősége drámaian javult. Ma az elektromosság jelentősége évről évre növekszik. Annak érdekében, hogy megtanulja megérteni az elektromossággal kapcsolatos összetettebb kérdéseket, először meg kell értenie, mi az elektromos áram.

Mi az aktuális

Az elektromos áram definíciója a mozgó, pozitív vagy negatív töltésű hordozórészecskék irányított áramlása formájában történő ábrázolása. A töltéshordozók lehetnek:

• fémekben mozgó mínuszjellel töltött elektronok;
• ionok folyadékokban vagy gázokban;
• a félvezetők mozgó elektronjaiból származó pozitív töltésű lyukak.

Azt, hogy mekkora az áram, az elektromos tér jelenléte is meghatározza. Enélkül a töltött részecskék irányított áramlása nem jön létre.

Az elektromos áram fogalmaMegnyilvánulásainak felsorolása nélkül hiányos lenne:

1. Bármilyen elektromos áramot mágneses tér kísér;
2. A vezetők felmelegednek, ahogy halad;
3. Az elektrolitok megváltoztatják a kémiai összetételt.

Vezetők és félvezetők

Elektromos áram csak vezető közegben létezhet, de áramlásának jellege eltérő:

1. A fémvezetők szabad elektronokat tartalmaznak, amelyek elektromos mező hatására elkezdenek mozogni. A hőmérséklet növekedésével a vezetők ellenállása is nő, mivel a hő kaotikus sorrendben növeli az atomok mozgását, ami zavarja a szabad elektronokat;
2. Az elektrolitok alkotta folyékony közegben a keletkező elektromos tér disszociációs folyamatot - kationok és anionok képződését - idézi elő, amelyek a töltés előjelétől függően a pozitív és negatív pólusok (elektródák) felé mozdulnak el. Az elektrolit melegítése az ellenállás csökkenéséhez vezet a molekulák aktívabb bomlása miatt;

Fontos! Az elektrolit lehet szilárd, de a benne folyó áram jellege megegyezik a folyadékkal.

1. A gáznemű közeget a mozgásba lépő ionok jelenléte is jellemzi. Plazma képződik. A sugárzás szabad elektronokat is termel, amelyek részt vesznek az irányított mozgásban;
2. Amikor vákuumban elektromos áram keletkezik, a negatív elektródán felszabaduló elektronok a pozitív elektród felé mozdulnak el;
3. A félvezetőkben szabad elektronok vannak, amelyek hevítéskor megszakítják a kötéseket. A helyükön lyukak maradnak „plusz” jellel ellátott töltéssel. A lyukak és elektronok képesek irányított mozgást létrehozni.

A nem vezető közegeket dielektromosnak nevezzük.

Fontos! Az áram iránya a töltéshordozó részecskék mozgási irányának felel meg pluszjellel.

Az áram típusa

1. Állandó. Az áram és az irány állandó mennyiségi értéke jellemzi;
2. Változó. Idővel időről időre megváltoztatja jellemzőit. A módosítandó paramétertől függően több fajtára oszlik. Főleg az áram mennyiségi értéke és iránya egy szinusz mentén változik;
3. Légörvény. Akkor fordul elő, amikor a mágneses fluxus megváltozik. A pólusok közötti mozgás nélkül alakítsunk ki zárt áramköröket. Az örvényáramok intenzív hőtermelést okoznak, és ennek következtében a veszteségek növekednek. Az elektromágneses tekercsek magjaiban a szilárd lemezek helyett egyedi szigetelt lemezek kialakítása korlátozza őket.

Elektromos jellemzők

1. Áramerősség. Ez a vezetékek keresztmetszetén időegység alatt áthaladó töltés mennyiségi mérése. A töltéseket coulombban (C) mérjük, az időegység a másodperc. Az áramerősség C/s. A kapott arányt ampernek (A) nevezték, amely az áram mennyiségi értékét méri. A mérőeszköz egy ampermérő, amely sorba van kötve az elektromos csatlakozóáramkörrel;
2. Erő. A vezetőben lévő elektromos áramnak le kell győznie a közeg ellenállását. A leküzdésére fordított munka egy bizonyos ideig hatalom lesz. Ebben az esetben a villamos energiát más típusú energiává alakítják - a munka megtörténik. A teljesítmény az áramerősségtől és a feszültségtől függ. A termékük határozza meg az aktív teljesítményt. Idővel megszorozva az energiafogyasztást kapjuk - amit a mérő mutat. A teljesítmény mérhető volt-amperben (VA, kVA, mVA) vagy wattban (W, kW, mW);
3. Feszültség. A három legfontosabb jellemző egyike. Az áram áramlásához potenciálkülönbséget kell létrehozni az elektromos kapcsolatok zárt körének két pontja között. A feszültséget az elektromos tér által végzett munka jellemzi, amikor egyetlen töltéshordozó mozog. A képlet szerint a feszültség mértékegysége J/C, ami egy voltnak (V) felel meg. A mérőeszköz egy voltmérő, párhuzamosan csatlakoztatva;
4. Ellenállás. A vezetők elektromos áram áteresztő képességét jellemzi. A vezeték anyaga, hossza és keresztmetszete határozza meg. A mérés ohmban (Ohm) értendő.

Az elektromos áram törvényei

Az elektromos áramkörök kiszámítása három fő törvény alapján történik:

1. Ohm törvénye. A 19. század elején egy német fizikus tanulmányozta és megfogalmazta az egyenáramra, majd váltakozó áramra is alkalmazta. Megállapítja az áram, a feszültség és az ellenállás közötti kapcsolatot. Szinte minden elektromos áramkört Ohm törvénye alapján számítanak ki. Alapképlet: I = U/R, vagy az áramerősség egyenesen arányos a feszültséggel és fordítottan arányos az ellenállással;

1. Faraday törvénye. Elektromágneses indukcióra utal. Az induktív áramok megjelenését a vezetőkben egy mágneses fluxus hatása okozza, amely idővel változik az EMF (elektromotoros erő) indukciója miatt egy zárt hurokban. Az indukált emf voltban mért nagysága arányos a mágneses fluxus változásának sebességével. Az indukció törvényének köszönhetően a generátorok villamos energiát termelnek;
2. Joule-Lenz törvény. Ez fontos a vezetők fűtésének kiszámításakor, amelyet fűtő-, világítóberendezések és egyéb elektromos berendezések tervezéséhez és gyártásához használnak. A törvény lehetővé teszi, hogy meghatározzuk az elektromos áram áthaladása során felszabaduló hő mennyiségét:

ahol I az átfolyó áram erőssége, R az ellenállás, t az idő.

Elektromos áram a légkörben

A légkörben elektromos tér létezhet, és ionizációs folyamatok mennek végbe. Bár előfordulásuk természete nem teljesen világos, különféle magyarázó hipotézisek léteznek. A legnépszerűbb a kondenzátor, mint analóg az elektromosság atmoszférában történő megjelenítésére. Lemezei a földfelszín és az ionoszféra ábrázolására használhatók, amelyek között dielektrikum - levegő - kering.

A légköri elektromosság típusai:

1. Villámkisülések. Villámok látható izzással és mennydörgésekkel. A villámfeszültség 500 000 A áramerősség mellett eléri a több száz millió voltot;

1. Szent Elmo tüze. A vezetékek, árbocok körül kialakult elektromosság koronakisülése;
2. Golyóvillám. Golyó alakú kisülés, amely a levegőben mozog;
3. Sarki fény. A föld ionoszférájának többszínű izzása az űrből behatoló töltött részecskék hatására.

Az emberek az élet minden területén felhasználják az elektromos áram előnyös tulajdonságait:

• világítás;
• jelátvitel: telefon, rádió, televízió, távíró;
• elektromos közlekedés: vonatok, elektromos autók, villamosok, trolibuszok;
• kényelmes mikroklíma megteremtése: fűtés és légkondicionálás;
• Orvosi felszerelés;
• háztartási felhasználás: elektromos készülékek;
• számítógépek és mobil eszközök;
• iparág: gépek és berendezések;
• elektrolízis: alumínium, cink, magnézium és egyéb anyagok előállítása.

Áramütés veszélye

Az elektromos árammal való közvetlen érintkezés védőfelszerelés nélkül halálos az emberre. Többféle hatás lehetséges:

• termikus égés;
• a vér és a nyirok elektrolitikus lebomlása összetételének megváltozásával;
• A görcsös izomösszehúzódások szívfibrillációt válthatnak ki egészen addig, amíg teljesen le nem állnak, és megzavarhatják a légzőrendszer működését.

Fontos! Az ember által érzett áram 1 mA értékkel kezdődik, ha az áramérték 25 mA, komoly negatív változások lehetségesek a szervezetben.

Az elektromos áram legfontosabb jellemzője, hogy az ember számára hasznos munkát tud végezni: házat gyújt, ruhát mos és szárít, vacsorát főz, otthont fűt. Napjainkban jelentős helyet foglal el az információtovábbításban való felhasználása, bár ez nem igényel nagy energiafelhasználást.

Videó

A mai találkozón az elektromosságról lesz szó, amely a modern civilizáció szerves részévé vált. Az elektromos energia életünk minden területére behatolt. Az elektromos áramot használó háztartási gépek jelenléte pedig minden otthonban olyan természetes és szerves része a mindennapoknak, hogy természetesnek vesszük.

Tehát olvasóink alapvető információkat kapnak az elektromos áramról.

Mi az elektromos áram

Az elektromos áram azt jelenti töltött részecskék irányított mozgása. A megfelelő számú szabad töltést tartalmazó anyagokat vezetőknek nevezzük. Elektromos áramkörnek nevezzük a vezetékekkel egymáshoz kapcsolódó összes eszköz gyűjteményét.

A mindennapi életben fémvezetőkön áthaladó elektromosságot használunk. A töltéshordozók bennük szabad elektronok.

Általában kaotikusan rohannak az atomok között, de az elektromos tér egy bizonyos irányba kényszeríti őket.

Hogyan történik ez

Az elektronok áramlása egy áramkörben összehasonlítható a magas szintről alacsony szintre zuhanó víz áramlásával. Az elektromos áramkörökben a szint szerepét a potenciál játssza.

Ahhoz, hogy az áramkörben áram folyhasson, állandó potenciálkülönbséget kell tartani annak végein, pl. feszültség.

Általában U betűvel jelölik, és voltban (B) mérik.

Az alkalmazott feszültség hatására az áramkörben elektromos tér jön létre, amely az elektronok iránymozgását adja. Minél nagyobb a feszültség, annál erősebb az elektromos tér, és ezáltal az irányítottan mozgó elektronok áramlásának intenzitása is.

Az elektromos áram terjedési sebessége megegyezik az áramkörben az elektromos tér létrejöttének sebességével, azaz 300 000 km/s, de az elektronok sebessége alig éri el a másodpercenkénti néhány mm-t.

Általánosan elfogadott, hogy az áram egy nagyobb potenciálú pontból, azaz a (+) pontból egy alacsonyabb potenciálú pontba, azaz a (-) pontba folyik. Az áramkör feszültségét áramforrás, például akkumulátor tartja fenn. A végén lévő (+) jel az elektronok hiányát, a (-) jel azok feleslegét jelenti, mivel az elektronok negatív töltés hordozói. Amint az áramforrással ellátott áramkör bezárul, az elektronok a feleslegük helyéről az áramforrás pozitív pólusára rohannak. Útjuk vezetékeken, fogyasztókon, mérőműszereken és egyéb áramköri elemeken halad keresztül.

Vegye figyelembe, hogy az áram iránya ellentétes az elektronok mozgási irányával.

Egyszerűen az áram irányát, a tudósok egyetértésével, még azelőtt határozták meg, hogy a fémekben az áram természetét meghatározták volna.

Néhány elektromos áramot jellemző mennyiség

Áramerősség. A vezető keresztmetszetén 1 másodperc alatt áthaladó elektromos töltést áramerősségnek nevezzük. Az I betűvel jelölik, és amperben (A) mérik.

Ellenállás. A következő mennyiség, amit tudnia kell, az ellenállás. Ez az irányítottan mozgó elektronok és a kristályrács ionjainak ütközése miatt keletkezik. Az ilyen ütközések következtében az elektronok mozgási energiájuk egy részét az ionoknak adják át. Ennek eredményeként a vezető felmelegszik, és az áramerősség csökken. Az ellenállást az R betű jelöli, és ohmban (ohmban) mérik.

Minél hosszabb a vezető és minél kisebb a keresztmetszete, annál nagyobb a fémvezető ellenállása. Az azonos hosszúságú és átmérőjű vezetéknél az ezüstből, rézből, aranyból és alumíniumból készült vezetők rendelkeznek a legkisebb ellenállással. Nyilvánvaló okokból a gyakorlatban alumíniumból és rézből készült vezetékeket használnak.

Erő. Az elektromos áramkörökre vonatkozó számítások elvégzésekor néha meg kell határozni az energiafogyasztást (P).

Ehhez az áramkörön átfolyó áramot meg kell szorozni a feszültséggel.

A teljesítmény mértékegysége a watt (W).

Egyenáram és váltakozó áram

A különféle elemek és akkumulátorok által biztosított áram állandó. Ez azt jelenti, hogy az áramerősség egy ilyen áramkörben csak nagyságrendileg változtatható az ellenállásának különféle módokon történő megváltoztatásával, miközben az iránya változatlan marad.

De A legtöbb elektromos készülék váltakozó áramot fogyaszt, vagyis olyan áram, amelynek nagysága és iránya egy bizonyos törvény szerint folyamatosan változik.

Erőművekben állítják elő, majd nagyfeszültségű távvezetékeken keresztül jut el otthonainkba és üzleteinkbe.

A legtöbb országban az áramváltás frekvenciája 50 Hz, azaz másodpercenként 50-szer fordul elő. Ebben az esetben minden alkalommal, amikor az áramerősség fokozatosan növekszik, eléri a maximumot, majd 0-ra csökken. Ezután ez a folyamat megismétlődik, de az áram ellentétes irányával.

Az USA-ban minden eszköz 60 Hz-es frekvencián működik. Érdekes helyzet alakult ki Japánban. Ott az ország egyharmada 60 Hz-es, a többi pedig 50 Hz-es váltakozó áramot használ.

Vigyázat - elektromosság

Elektromos készülékek használatakor és villámcsapásból áramütés következhet be, mivel Az emberi test jó áramvezető. Az elektromos sérüléseket gyakran a földön fekvő vezetékre való rálépés vagy a meglazult elektromos vezetékek kézzel történő eltolása okozza.

A 36 V feletti feszültség emberre veszélyesnek számít. Ha csak 0,05 A áram halad át egy személy testén, az akaratlan izomösszehúzódást okozhat, ami nem teszi lehetővé a személy számára, hogy önállóan elszakadjon a lézió forrásától. A 0,1 A-es áram halálos.

A váltakozó áram még veszélyesebb, mert erősebb hatással van az emberre. Ez a barátunk és segítőnk esetenként irgalmatlan ellenséggé válik, légzési és szívműködési problémákat okoz, akár a teljes szívmegállásig. Szörnyű nyomokat hagy a testen súlyos égési sérülések formájában.

Hogyan lehet segíteni az áldozaton? Először is kapcsolja ki a károsodás forrását. És akkor gondoskodjon az elsősegélynyújtásról.

Az elektromossággal való ismerkedésünk a végéhez közeledik. Tegyünk néhány szót azokról a tengeri élőlényekről, amelyek „elektromos fegyverekkel” rendelkeznek. Ezek a halak bizonyos fajtái, az angolna és a rája. Közülük a legveszélyesebb az angolna.

3 méternél kisebb távolságra nem szabad hozzá úszni. Ütése nem végzetes, de eszméletét veszítheti.

Ha ez az üzenet hasznos volt számodra, szívesen látlak

Elektromosság

Először is érdemes megtudni, mi az elektromos áram. Az elektromos áram a töltött részecskék rendezett mozgása egy vezetőben. Ennek létrejöttéhez először létre kell hozni egy elektromos mezőt, amelynek hatására a fent említett töltött részecskék elkezdenek mozogni.

Az elektromosság első ismerete sok évszázaddal ezelőtt a súrlódás révén keletkező elektromos „töltésekhez” kapcsolódott. Az emberek már az ókorban tudták, hogy a gyapjúval dörzsölt borostyán képes vonzani a könnyű tárgyakat. De csak a 16. század végén Gilbert angol orvos részletesen tanulmányozta ezt a jelenséget, és rájött, hogy sok más anyag is pontosan ugyanazokkal a tulajdonságokkal rendelkezik. Felvillanyozottnak nevezte azokat a testeket, amelyek dörzsölés után a borostyánhoz hasonlóan könnyű tárgyakat vonzanak magukhoz. Ez a szó a görög elektron - „borostyán” szóból származik. Jelenleg azt mondjuk, hogy az ilyen állapotban lévő testek elektromos töltésekkel rendelkeznek, és magukat a testeket „töltöttnek” nevezik.

Elektromos töltések mindig akkor keletkeznek, amikor különböző anyagok érintkeznek egymással. Ha a testek szilárdak, akkor szoros érintkezésüket a felületükön előforduló mikroszkopikus kiemelkedések és egyenetlenségek akadályozzák meg. Az ilyen testek összeszorításával és egymáshoz dörzsölésével összehozzuk a felületeiket, amelyek nyomás nélkül csak néhány ponton érintkeznének. Egyes testekben az elektromos töltések szabadon mozoghatnak a különböző részek között, de másokban ez lehetetlen. Az első esetben a testeket „vezetőknek”, a másodikban „dielektrikumoknak vagy szigetelőknek” nevezik. A vezetők mindegyike fém, sók és savak vizes oldata stb. A szigetelők például a borostyán, a kvarc, az ebonit és minden normál körülmények között előforduló gáz.

Mindazonáltal meg kell jegyezni, hogy a testek felosztása vezetőkre és dielektrikumokra nagyon önkényes. Minden anyag kisebb-nagyobb mértékben vezeti az elektromosságot. Az elektromos töltések pozitívak és negatívak. Ez a fajta áram nem tart sokáig, mert a villamosított test lemerül. Ahhoz, hogy a vezetőben elektromos áram fennmaradjon, elektromos mezőt kell fenntartani. Erre a célra elektromos áramforrásokat használnak. Az elektromos áram keletkezésének legegyszerűbb esete, ha a vezeték egyik vége egy villamosított testhez, a másik a földhöz csatlakozik.

Az izzók és villanymotorok áramellátását biztosító elektromos áramkörök csak az akkumulátorok feltalálásáig jelentek meg, amely körülbelül 1800-ra nyúlik vissza. Ezt követően az elektromosság doktrínája olyan gyorsan fejlődött, hogy alig egy évszázad alatt nemcsak a fizika részévé vált, hanem egy új elektromos civilizáció alapját képezte.

Az elektromos áram alapmennyiségei

Az áram és az áram mennyisége. Az elektromos áram hatása lehet erős vagy gyenge. Az elektromos áram erőssége attól függ, hogy egy bizonyos időegység alatt mekkora töltés folyik át az áramkörön. Minél több elektron mozog a forrás egyik pólusáról a másikra, annál nagyobb az elektronok által átvitt teljes töltés. Ezt a nettó töltést a vezetőn áthaladó elektromosság mennyiségének nevezzük.

Különösen az elektromos áram kémiai hatása függ az elektromosság mennyiségétől, azaz minél nagyobb az elektrolit oldaton áthaladó töltés, annál több anyag rakódik le a katódon és az anódon. Ebben a tekintetben az elektromosság mennyiségét úgy lehet kiszámítani, hogy lemérjük az elektródán lerakódott anyag tömegét, és ismerjük ennek az anyagnak egy ionjának tömegét és töltését.

Az áramerősség az a mennyiség, amely egyenlő a vezető keresztmetszetén áthaladó elektromos töltés és az áramlási idő arányával. A töltés mértékegysége a coulomb (C), az időt másodpercben (s) mérik. Ebben az esetben az áram mértékegységét C/s-ban fejezzük ki. Ezt a mértékegységet ampernek (A) nevezik. Az áramkörben lévő áram mérésére egy elektromos mérőeszközt, az úgynevezett ampermérőt használnak. Az áramkörbe való beillesztéshez az ampermérő két kivezetéssel van felszerelve. Sorosan csatlakozik az áramkörhöz.

Elektromos feszültség. Azt már tudjuk, hogy az elektromos áram a töltött részecskék - elektronok - rendezett mozgása. Ez a mozgás elektromos mező segítségével jön létre, amely bizonyos mennyiségű munkát végez. Ezt a jelenséget elektromos áram munkájának nevezik. Ahhoz, hogy több töltést tudjon mozgatni egy elektromos áramkörön 1 másodperc alatt, az elektromos mezőnek több munkát kell végeznie. Ennek alapján kiderül, hogy az elektromos áram működésének az áram erősségétől kell függnie. De van még egy érték, amelytől az áram működése függ. Ezt a mennyiséget feszültségnek nevezzük.

A feszültség az elektromos áramkör egy bizonyos szakaszában az áram által végzett munka és az áramkör ugyanazon szakaszán átfolyó töltés aránya. Az áramerősséget joule-ban (J), a töltést coulombban (C) mérik. Ebben a tekintetben a feszültség mértékegysége 1 J/C lesz. Ezt az egységet voltnak (V) hívták.

Ahhoz, hogy egy elektromos áramkörben feszültség keletkezzen, áramforrásra van szükség. Ha az áramkör szakadt, csak az áramforrás kivezetésein van feszültség. Ha ez az áramforrás benne van az áramkörben, az áramkör egyes szakaszaiban feszültség is keletkezik. Ebben a tekintetben áram jelenik meg az áramkörben. Vagyis röviden elmondhatjuk a következőket: ha nincs feszültség az áramkörben, akkor nincs áram. A feszültség mérésére egy voltmérő nevű elektromos mérőműszert használnak. Megjelenésében a korábban említett ampermérőre hasonlít, azzal a különbséggel, hogy a voltmérő skáláján a V betű szerepel (az ampermérőn A helyett). A voltmérőnek két kivezetése van, amelyek segítségével párhuzamosan csatlakozik az elektromos áramkörhöz.

Elektromos ellenállás. Különböző vezetők és egy ampermérő elektromos áramkörre történő csatlakoztatása után észreveheti, hogy különböző vezetők használatakor az ampermérő eltérő leolvasást ad, azaz ebben az esetben az elektromos áramkörben elérhető áramerősség eltérő. Ez a jelenség azzal magyarázható, hogy a különböző vezetők eltérő elektromos ellenállással rendelkeznek, ami fizikai mennyiség. Ohm nevet kapta a német fizikus tiszteletére. A fizikában általában nagyobb mértékegységeket használnak: kiloohm, megaohm stb. A vezető ellenállását általában R betűvel jelöljük, a vezető hossza L, keresztmetszeti területe S. Ebben az esetben az ellenállás képletként írható fel:

ahol a p együtthatót ellenállásnak nevezzük. Ez az együttható egy 1 m hosszú, 1 m2 keresztmetszetű vezeték ellenállását fejezi ki. A fajlagos ellenállást Ohm x m-ben fejezik ki. Mivel a vezetékek általában meglehetősen kis keresztmetszetűek, területüket általában négyzetmilliméterben adják meg. Ebben az esetben az ellenállás mértékegysége Ohm x mm2/m lesz. Az alábbi táblázatban. Az 1. ábra egyes anyagok ellenállását mutatja.

1. táblázat Egyes anyagok elektromos ellenállása
Anyag	p, Ohm x m2/m	Anyag	p, Ohm x m2/m
		Platina-iridium ötvözet
Fém vagy ötvözet
		Manganin (ötvözet)
Alumínium		Constantan (ötvözet)
Volfrám
		Nikróm (ötvözet)
Nikkelin (ötvözet)		Fechral (ötvözet)
		Chromel (ötvözet)

táblázat szerint. 1 világossá válik, hogy a réznek a legkisebb az elektromos ellenállása, és a fémötvözetnek a legmagasabb. Ezenkívül a dielektrikumok (szigetelők) nagy ellenállással rendelkeznek.

Elektromos kapacitás. Azt már tudjuk, hogy két egymástól elszigetelt vezető képes elektromos töltéseket felhalmozni. Ezt a jelenséget az elektromos kapacitásnak nevezett fizikai mennyiség jellemzi. Két vezető elektromos kapacitása nem más, mint az egyik vezető töltésének az e vezető és a szomszédos vezető közötti potenciálkülönbség aránya. Minél kisebb a feszültség, amikor a vezetők töltést kapnak, annál nagyobb a kapacitásuk. Az elektromos kapacitás mértékegysége a farad (F). A gyakorlatban ennek az egységnek a frakcióit használják: mikrofarádot (μF) és pikofarádot (pF).

Yandex.DirectMinden hirdetésNapi kiadó apartmanok Kazanban! Apartmanok 1000 rubeltől. napi. Mini szállodák. Jelentési dokumentumok16.forguest.ru Napi kiadó apartmanok Kazanyban Hangulatos apartmanok Kazany minden kerületében. Gyors napi lakásbérlés.fatyr.ru Új Yandex.Böngésző! Kényelmes könyvjelzők és megbízható védelem. Böngésző a kellemes internetes böngészéshez!browser.yandex.ru 0+

Ha vesz két egymástól elválasztott vezetéket, és kis távolságra helyezi őket egymástól, akkor kap egy kondenzátort. A kondenzátor kapacitása a lemezeinek vastagságától és a dielektrikum vastagságától és áteresztőképességétől függ. A kondenzátor lemezei közötti dielektrikum vastagságának csökkentésével ez utóbbi kapacitása jelentősen növelhető. Minden kondenzátoron a kapacitáson kívül fel kell tüntetni azt a feszültséget, amelyre ezeket az eszközöket tervezték.

Az elektromos áram munkája és teljesítménye. A fentiekből kitűnik, hogy az elektromos áram működik. Az elektromos motorok bekötésénél az elektromos áram mindenféle berendezést megmozgat, vonatokat mozgat a sínek mentén, megvilágítja az utcákat, fűti a lakást, emellett kémiai hatást kelt, azaz lehetővé teszi az elektrolízist stb. Elmondhatjuk, hogy az elvégzett munka Az áramkör egy bizonyos szakaszán az áramerősség egyenlő a termék áramával, feszültségével és időtartamával, amely alatt a munkát elvégezték. A munkát joule-ban, a feszültséget voltban, az áramerősséget amperben, az időt másodpercben mérik. Ebben a tekintetben 1 J = 1B x 1A x 1s. Ebből kiderül, hogy az elektromos áram működésének méréséhez három műszert kell egyszerre használni: ampermérőt, voltmérőt és órát. De ez nehézkes és hatástalan. Ezért általában az elektromos áram munkáját elektromos mérőkkel mérik. Ez a készülék a fenti eszközök mindegyikét tartalmazza.

Az elektromos áram teljesítménye megegyezik az áram munkájának és a végrehajtás időtartamának arányával. A teljesítményt a „P” betű jelöli, és wattban (W) fejezik ki. A gyakorlatban kilowatt, megawatt, hektawatt stb. használnak. Az áramkör teljesítményének méréséhez wattmérőt kell venni. A villamosmérnökök az áram működését kilowattórában (kWh) fejezik ki.

Az elektromos áram alaptörvényei

Ohm törvénye. A feszültséget és az áramerősséget az elektromos áramkörök leghasznosabb jellemzőinek tekintik. A villamos energia felhasználásának egyik fő jellemzője az energia gyors szállítása egyik helyről a másikra, és a fogyasztóhoz a kívánt formában történő továbbítása. A potenciálkülönbség és az áram szorzata adja a teljesítményt, vagyis az egységnyi idő alatt az áramkörben leadott energia mennyiségét. Mint fentebb említettük, az elektromos áramkör teljesítményének méréséhez 3 eszközre lenne szükség. Meg lehet-e boldogulni csak eggyel, és kiszámítani a teljesítményt a leolvasásokból és az áramkör bizonyos jellemzőiből, például az ellenállásából? Sokaknak tetszett ez az ötlet, és gyümölcsözőnek találták.

Tehát mi az ellenállása egy vezetéknek vagy áramkörnek összességében? Van-e egy vezetéknek, mint a vízvezetékeknek vagy a vákuumrendszer csöveinek, állandó tulajdonsága, amelyet ellenállásnak nevezhetünk? Például a csövekben az áramlást létrehozó nyomáskülönbség hányadosa osztva az áramlási sebességgel, általában a cső állandó jellemzője. Hasonlóképpen, a vezetékben a hőáramlást egy egyszerű összefüggés szabályozza, amely magában foglalja a hőmérséklet-különbséget, a vezeték keresztmetszeti területét és hosszát. Az elektromos áramkörök ilyen kapcsolatának felfedezése egy sikeres keresés eredménye volt.

Az 1820-as években Georg Ohm német tanár volt az első, aki elkezdte keresni a fenti kapcsolatot. Mindenekelőtt hírnévre és hírnévre törekedett, ami lehetővé tette számára, hogy az egyetemen tanítson. Ezért olyan kutatási területet választott, amely különleges előnyökkel kecsegtetett.

Om egy szerelő fia volt, így tudta, hogyan kell különböző vastagságú fémhuzalt húzni, amire a kísérletekhez szüksége volt. Mivel akkoriban lehetetlen volt megfelelő vezetéket vásárolni, Om maga készítette el. Kísérletei során különböző hosszúságokat, különböző vastagságokat, különböző fémeket, sőt különböző hőmérsékleteket is kipróbált. Ezeket a tényezőket egyenként variálta. Ohm idejében az akkumulátorok még gyengék voltak, és inkonzisztens áramot termeltek. Ezzel kapcsolatban a kutató hőelemet használt generátorként, amelynek forró csomópontját lángba helyezték. Ezenkívül nyers mágneses ampermérőt használt, és a hőmérséklet vagy a termikus csomópontok számának változtatásával mérte a potenciálkülönbségeket (Ohm „feszültségnek” nevezte őket).

Az elektromos áramkörök tanulmányozása most kezdődött el. Az akkumulátorok 1800 körüli feltalálása után sokkal gyorsabban kezdett fejlődni. Különféle eszközöket terveztek és gyártottak (sokszor kézzel), új törvényeket fedeztek fel, fogalmak, kifejezések jelentek meg stb. Mindez az elektromos jelenségek és tényezők mélyebb megértéséhez vezetett.

A villamos energiával kapcsolatos ismeretek felfrissítése egyrészt egy új fizikaterület kialakulásának oka, másrészt az elektrotechnika, azaz akkumulátorok, generátorok, világítási áramellátó rendszerek gyors fejlődésének alapja volt. és feltalálták az elektromos hajtást, elektromos kemencéket, villanymotorokat stb., egyéb.

Ohm felfedezései nagy jelentőséggel bírtak mind az elektromosság tanulmányozása, mind az alkalmazott elektrotechnika fejlődése szempontjából. Lehetővé tették az elektromos áramkörök egyenáramra, majd váltóáramra vonatkozó tulajdonságainak egyszerű előrejelzését. 1826-ban Ohm kiadott egy könyvet, amelyben elméleti következtetéseket és kísérleti eredményeket vázolt fel. De reményei nem igazolódtak, a könyvet gúnyosan fogadták. Ez azért történt, mert a nyers kísérletezés módszere nem tűnt vonzónak egy olyan korszakban, amikor sokakat érdekelt a filozófia.

Nem volt más választása, mint elhagyni tanári pozícióját. Ugyanezen okból nem kapott kinevezést az egyetemre. A tudós 6 évig szegénységben élt, a jövőbe vetett bizalom nélkül, keserű csalódás érzését tapasztalva.

De művei fokozatosan hírnevet szereztek, először Németországon kívül. Om-ot külföldön tisztelték, és hasznot húzott kutatásaiból. E tekintetben honfitársai kénytelenek voltak felismerni őt hazájában. 1849-ben a müncheni egyetemen kapott tanári címet.

Ohm felfedezett egy egyszerű törvényt, amely megállapítja az áram és a feszültség közötti kapcsolatot egy vezetékdarabra (az áramkör egy részére, a teljes áramkörre). Ezenkívül olyan szabályokat állított össze, amelyek lehetővé teszik annak meghatározását, hogy mi fog változni, ha más méretű vezetéket vesz. Ohm törvénye a következőképpen fogalmazódik meg: az áramerősség az áramkör egy szakaszában egyenesen arányos a szakasz feszültségével és fordítottan arányos a szakasz ellenállásával.

Joule-Lenz törvény. Az áramkör bármely részében az elektromos áram működik. Például vegyük az áramkör bármely szakaszát, amelynek végei között feszültség (U) van. Az elektromos feszültség definíciója szerint a töltésegység két pont közötti mozgatásakor végzett munka egyenlő U-val. Ha az áramkör adott szakaszában az áramerősség egyenlő i-vel, akkor t idő alatt a töltés áthalad, és ezért az elektromos áram munkája ebben a szakaszban a következő lesz:

Ez a kifejezés minden esetben érvényes egyenáramra, az áramkör bármely szakaszára, amely tartalmazhat vezetőket, villanymotorokat stb. Az áramteljesítmény, azaz az egységnyi idő alatti munka egyenlő:

Ezt a képletet használják az SI rendszerben a feszültség mértékegységének meghatározására.

Tegyük fel, hogy az áramkör szakasza állóvezető. Ebben az esetben az összes munka hővé válik, amely ebben a vezetőben szabadul fel. Ha a vezető homogén és engedelmeskedik Ohm törvényének (ez minden fémre és elektrolitra vonatkozik), akkor:

ahol r a vezető ellenállása. Ebben az esetben:

Ezt a törvényt először E. Lenz, és tőle függetlenül Joule vezette le kísérletileg.

Meg kell jegyezni, hogy a fűtővezetőknek számos technológiai alkalmazása van. Közülük a leggyakoribb és legfontosabb az izzólámpák.

Az elektromágneses indukció törvénye. A 19. század első felében M. Faraday angol fizikus felfedezte a mágneses indukció jelenségét. Ez a tény, amely sok kutató tulajdonába került, erőteljes lendületet adott az elektro- és rádiótechnika fejlődésének.

A kísérletek során Faraday rájött, hogy amikor a zárt hurok által határolt felületen áthatoló mágneses indukciós vonalak száma megváltozik, abban elektromos áram keletkezik. Ez az alapja a fizika talán legfontosabb törvényének - az elektromágneses indukció törvényének. Az áramkörben fellépő áramot indukciónak nevezzük. Tekintettel arra, hogy az áramkörben csak akkor keletkezik elektromos áram, ha a szabad töltések külső erőknek vannak kitéve, majd a zárt áramkör felületén áthaladó változó mágneses fluxussal ugyanazok a külső erők jelennek meg benne. A külső erők hatását a fizikában elektromotoros erőnek vagy indukált emf-nek nevezik.

Az elektromágneses indukció a nyitott vezetőkben is megjelenik. Amikor egy vezető keresztezi a mágneses erővonalakat, feszültség jelenik meg a végein. Az ilyen feszültség megjelenésének oka az indukált emf. Ha a zárt hurkon áthaladó mágneses fluxus nem változik, nem jelenik meg indukált áram.

Az „indukciós emf” fogalmát használva az elektromágneses indukció törvényéről beszélhetünk, azaz a zárt hurokban lévő indukciós emf nagysága megegyezik a hurok által határolt felületen átmenő mágneses fluxus változási sebességével.

Lenz szabálya. Mint már tudjuk, a vezetőben indukált áram keletkezik. Megjelenésének körülményeitől függően eltérő irányt mutat. Ebből az alkalomból Lenz orosz fizikus a következő szabályt fogalmazta meg: a zárt áramkörben fellépő indukált áram mindig olyan irányú, hogy az általa létrehozott mágneses tér nem engedi a mágneses fluxus változását. Mindez indukciós áram kialakulását okozza.

Az indukciós áramnak, mint minden másnak, van energiája. Ez azt jelenti, hogy indukciós áram esetén elektromos energia jelenik meg. Az energia megmaradásának és átalakulásának törvénye szerint a fent említett energia csak valamilyen más típusú energia energiamennyisége miatt keletkezhet. Így Lenz szabálya teljes mértékben megfelel az energia megmaradásának és átalakulásának törvényének.

A tekercsben az indukció mellett megjelenhet úgynevezett önindukció. Ennek lényege a következő. Ha a tekercsben áram keletkezik, vagy annak erőssége megváltozik, akkor változó mágneses tér jelenik meg. És ha a tekercsen áthaladó mágneses fluxus megváltozik, akkor megjelenik benne egy elektromotoros erő, amelyet önindukciós emf-nek neveznek.

Lenz szabálya szerint egy áramkör zárásakor az öninduktív emf zavarja az áramerősséget, és megakadályozza annak növekedését. Amikor az áramkör ki van kapcsolva, az öninduktív emf csökkenti az áramerősséget. Abban az esetben, ha a tekercsben az áramerősség elér egy bizonyos értéket, a mágneses tér változása leáll, és az önindukciós emf nullává válik.

Ez a cikk azt mutatja, hogy a modern fizikában az elektromos áram gondolata mitologizálva van, és nincs bizonyíték a modern értelmezésére.

Az eterodinamika szempontjából az elektromos áram mint fotongáz áramlás fogalma és létezésének feltételei megalapozottak.

Bevezetés. A tudománytörténetben a 19. századot az elektromosság évszázadának nevezték. A csodálatos 19. század, amely lefektette a tudományos és technológiai forradalom alapjait, amely annyira megváltoztatta a világot, egy galvanikus cellával kezdődött - az első akkumulátorral, egy kémiai áramforrással (voltaikus oszlop) és az elektromos áram felfedezésével. Az elektromos áram kutatása a 19. század első éveiben széles körben folyt. lendületet adott az elektromosság behatolásának az emberi élet minden területére. A modern élet elképzelhetetlen rádió és televízió, telefon, okostelefon és számítógép, mindenféle világító- és fűtőberendezés, elektromos áram felhasználási lehetőségen alapuló gépek és készülékek nélkül.

Az elektromos áram széleskörű alkalmazása azonban az elektromos áram felfedezésének első napjaitól kezdve mélyen ellentmond annak elméleti indoklásának. Sem a 19. századi, sem a modern fizika nem tud válaszolni arra a kérdésre: mi az elektromos áram? Például az Encyclopedia Britannica következő nyilatkozatában:

„A „Mi az elektromosság?” kérdés, akárcsak a „Mi az anyag?”, kívül esik a fizika szféráján, és a metafizika szférájába tartozik.

Az első széles körben ismert elektromos áramkísérleteket Galvani olasz fizikus végezte a 18. század végén. Egy másik olasz fizikus, Volta megalkotta az első készüléket, amely hosszú távú elektromos áram előállítására képes - egy galvánelemet. Volta kimutatta, hogy a különböző fémek érintkezése elektromos állapotba vezeti őket, és egy olyan folyadék hozzáadásával, amely elektromosságot vezet hozzájuk, közvetlen elektromos áram jön létre. Az ebben az esetben keletkező áramot galvanikus áramnak, magát a jelenséget pedig galvanizmusnak nevezzük. Ugyanakkor az áram Volta szerint az elektromos folyadékok - folyadékok - mozgása.

Jelentős elmozdulás történt az elektromos áram lényegének megértésében

M. Faraday. Bizonyította bizonyos típusú, különböző forrásból származó villamos energia azonosságát. A legfontosabb munkák az elektrolízissel kapcsolatos kísérletek voltak. A felfedezést annak egyik bizonyítékának tekintették, hogy a mozgó elektromosság gyakorlatilag azonos a súrlódás, azaz a statikus elektromossággal. Az ötlet meggyőző megerősítését szolgálta zseniális elektrolízis-kísérletsorozata, amelynek lényege a következőben csapódik le: ha egy anyag természeténél fogva atomos szerkezetű, akkor az elektrolízis során minden atom bizonyos mennyiségű elektromosságot kap. .

1874-ben J. Stoney (Stoney) ír fizikus Belfastban előadást tartott, amelyben Faraday elektrolízis-törvényeit használta az elektromosság atomelméletének alapjaként. Az elektroliton áthaladó teljes töltés nagysága és a katódon felszabaduló hidrogénatomok számának meglehetősen durva becslése alapján Stoney az elemi töltésre 10-20 C-os nagyságrendű számot kapott (modern mértékegységekben). Ezt a jelentést csak 1881-ben tették közzé, amikor egy német tudós

G. Helmholtz az egyik londoni előadásában megjegyezte, hogy ha valaki elfogadja az elemek atomi szerkezetének hipotézisét, akkor nem juthat el arra a következtetésre, hogy az elektromosságot is elemi részekre vagy „elektromos atomokra” osztják. Helmholtznak ez a következtetése lényegében Faraday elektrolízisre vonatkozó eredményeiből következett, és Faraday saját kijelentésére emlékeztetett. Faraday elektrolízis-tanulmányai alapvető szerepet játszottak az elektronikai elmélet fejlődésében.

1891-ben Stoney, aki támogatta azt az elképzelést, hogy Faraday elektrolízis törvényei egy természetes töltési egység létezését jelentik, megalkotta az "elektron" kifejezést.

A Stone által bevezetett elektron kifejezés azonban hamarosan elveszti eredeti lényegét. 1892-ben H. Lorentz megalkotja saját elektronelméletét. Szerinte az elektromosság apró töltött részecskék - pozitív és negatív elektronok - mozgásából származik.

A 19. század végén. A vezetőképesség elektronikus elmélete fejlődésnek indult. Az elmélet kezdetét 1900-ban Paul Drude német fizikus adta meg. Drude elmélete a fémek elektromos vezetőképességének klasszikus elmélete néven szerepelt a fizika kurzusokban. Ebben az elméletben az elektronokat egy ideális gáz atomjaihoz hasonlítják, amelyek egy fém kristályrácsát töltik ki, és az elektromos áramot ennek az elektrongáznak az áramlásaként ábrázolják.

Rutherford atommodelljének bemutatása után az elemi töltés értékének méréssorozata a XX. század 20-as éveiben. A fizikában végül kialakult az az elképzelés, hogy az elektromos áram szabad elektronok áramlása, egy anyagatom szerkezeti elemei.

A szabad elektron modell azonban tarthatatlannak bizonyult a folyékony elektrolitokban, gázokban és félvezetőkben lévő elektromos áram lényegének magyarázatában. Az elektromos áram jelenlegi elméletének alátámasztására új elektromos töltéshordozókat vezettek be - ionokat és lyukakat.

A fentiek alapján a modern fizikában kialakult egy modern mércével mérve végleges koncepció: elektromos áram az elektromos töltéshordozók (elektronok, ionok, lyukak stb.) irányított mozgása.

Az elektromos áram irányát a pozitív töltések mozgási irányának tekintjük; ha az áramot negatív töltésű részecskék (például elektronok) hozzák létre, akkor az áram irányát ellentétesnek tekintjük a részecskék mozgásával.

Az elektromos áramot állandónak nevezzük, ha az áram erőssége és iránya időben nem változik. Az áram keletkezéséhez és fenntartásához bármely közegben két feltételnek kell teljesülnie: - szabad elektromos töltések jelenléte a közegben; — elektromos tér létrehozása a közegben.

Az elektromos áramnak ez az ábrázolása azonban tarthatatlannak bizonyult a szupravezetés jelenségének leírásában. Ezenkívül, mint kiderült, sok ellentmondás van az elektromos áram meghatározott ábrázolásában, amikor szinte minden típusú elektronikus eszköz működését leírjuk. Egyrészt az elektromos áram fogalmának értelmezésének szükségessége különböző körülmények között és különböző típusú elektronikus eszközökben, másrészt az elektromos áram lényegének megértésének hiánya arra kényszerítette a modern fizikát, hogy elektront készítsen. , az elektromos töltés hordozója, a „figaro” („ingyenes”, „gyors”, „kiütött”, „kibocsátott”, „fékező”, „relativisztikus”, „fotó”, „termo” stb.), ami végül felvetette a kérdést " mi az elektromos áram? zsákutcába.

Az elektromos áram elméleti koncepciójának jelentősége a modern körülmények között jelentősen megnőtt nemcsak az elektromosság emberi életben való széles körű felhasználása miatt, hanem a magas költségek és a műszaki megvalósíthatóság miatt is, például az összes fejlett ország által megvalósított tudományos megaprojektek miatt. a világ, amelyben az elektromos áram fogalma jelentős szerepet játszik.

Az elektromos áram ábrázolásának éteri dinamikus fogalma. A fenti definícióból következik, hogy az elektromos áram iránymozgás elektromos töltéshordozók. Nyilvánvalóan az elektromos áram fizikai lényegének feltárása abban rejlik, hogy megoldjuk az elektromos töltés fizikai lényegét és azt, hogy mi a hordozója ennek a töltésnek.

Az elektromos töltés fizikai lényegének problémája mind a klasszikus fizika, mind a modern kvantumfizika számára megoldatlan probléma az elektromosság fejlődésének története során. Kiderült, hogy ennek a problémának a megoldása csak a 21. század fizikájában új fogalom, az eterodinamikának a módszertanával lehetséges.

Az eterodinamikus definíció szerint: az elektromos töltés az éteráramlás mozgásának mértéke... . Az elektromos töltés minden elemi részecskében rejlő tulajdonság, semmi több. Az elektromos töltés határozott előjelű mennyiség, vagyis mindig pozitív.

Az elektromos töltés jelzett fizikai lényegéből következik, hogy az elektromos áram fenti definíciója hibás abból a szempontból, hogy ionok, lyukak stb. nem lehet elektromos áram okozója, mivel nem elektromos töltéshordozók, mivel nem a fizikai anyag - elemi részecskék (a definíció szerint) szervezeti szintjének elemei.

Az elektronok, mint elemi részecskék azonban elektromos töltéssel rendelkeznek, a meghatározás szerint: az anyag, forma egyik alapvető szerkezeti egységeelektronikus héjak atomok , melynek szerkezete meghatározza a legtöbb optikai, elektromos, mágneses, mechanikai éskémiai tulajdonságok anyagok, nem lehetnek mobil (szabad) elektromos töltéshordozók. A szabad elektron a modern fizika által az elektromos áram fogalmának értelmezésére megalkotott mítosz, amelynek nincs gyakorlati vagy elméleti bizonyítéka. Nyilvánvaló, hogy amint egy „szabad” elektron elhagyja az anyag atomját, elektromos áramot képezve, ennek az anyagnak a fizikai és kémiai tulajdonságaiban (definíció szerint) minden bizonnyal változásnak kell bekövetkeznie, ami a természetben nem figyelhető meg. . Ezt a feltevést Karl Viktor Eduard Rikke német fizikus kísérletei is megerősítették: „az áram fémeken (az első típusú vezetőkön) való áthaladását nem kíséri kémiai változás. Jelenleg egy anyag fizikai-kémiai tulajdonságainak függőségét egy anyag atomjában lévő egyik vagy másik elektron jelenlététől jól tanulmányozták és kísérletileg megerősítették, például a munkában.

Hivatkozás található L. I. Mandelstam és N. D. Papaleksi által 1912-ben először végzett kísérletekre is, amelyeket azonban nem publikáltak. Négy évvel később (1916) R. C. Tolman és T. D. Stewart publikálták kísérleteik eredményeit, amelyekről kiderült, hogy hasonlóak Mandelstam és Papaleksi kísérleteihez. A modern fizikában ezek a kísérletek közvetlen megerősítésként szolgálnak arra vonatkozóan, hogy a szabad elektronokat az elektromosság hordozóinak kell tekinteni egy fémben.

E kísérletek helytelenségének megértéséhez elegendő figyelembe venni a kísérlet diagramját és módszertanát, amelyben egy induktivitás tekercset használtak vezetőként, amely a tengelye körül forgott és hirtelen megállt. A tekercset csúszóérintkezőkkel egy galvanométerhez kötötték, amely rögzítette az inerciális emf előfordulását. Valójában azt mondhatjuk, hogy ebben a kísérletben az EMF-t létrehozó külső erők szerepét a tehetetlenségi erő játszotta, vagyis ha a fémben tömegű szabad töltéshordozók vannak, akkor Ők engedelmeskedni kelltehetetlenségi törvény . Nyilatkozat " Ők engedelmeskedni kelltehetetlenségi törvény ” hibás abban az értelemben, hogy a fizikai anyag szerveződésének szintfelfogása szerint az elektronok, mint az „elemi részecskék” szint elemei, csak az elektro- és gázdinamika, azaz a mechanika törvényeinek (Newton) engedelmeskednek. nem vonatkoznak rájuk.

Hogy ez a feltevés meggyőző legyen, nézzük meg a jól ismert 3.1 problémát: számítsuk ki az elektrosztatikus (Fe) és a gravitációs (Fgr) kölcsönhatási erők arányát két elektron és két proton között.

Megoldás: elektronoknál Fe / Fgr = 4·10 42, protonoknál Fe / Fgr = 1,24·10 36, azaz. a gravitációs erők befolyása olyan kicsi, hogy nem szükséges figyelembe venni őket. Ez az állítás a tehetetlenségi erőkre is igaz.

Ez azt jelenti, hogy az emf kifejezés (R. C. Tolman és T. D. Stewart javaslata) a külső erők definíciója alapján Fbolt, amely a fékezésnek kitett vezető belsejében lévő töltésekre hat:

ε = 1/e ∫F bolt∙dl,

hibás a megfogalmazása, amiatt, hogy Fbolt → 0.

A kísérlet eredményeként azonban a galvanométer tűjének rövid távú eltérése volt megfigyelhető, ami magyarázatot igényel. Ennek a folyamatnak a megértéséhez figyelmet kell fordítania magára a galvanométerre, amelyhez az úgynevezett ballisztikus galvanométert használták. A használati utasításában szerepel ez a lehetőség.

A ballisztikus galvanométer használható weberméterként (azaz zárt vezetőn, például tekercsen keresztül mérhető mágneses fluxus), ehhez a ballisztikus galvanométer érintkezőihez egy induktív tekercset kötnek, amelyet mágneses térbe helyeznek. . Ha ezek után élesen eltávolítja a tekercset a mágneses térből, vagy elfordítja úgy, hogy a tekercs tengelye merőleges legyen az erővonalakra, akkor megmérheti az elektromágneses indukció miatt a tekercsen áthaladó töltést, mert a mágneses fluxus változása arányos az áthaladt töltéssel, a galvanométer megfelelő kalibrálásával meg lehet határozni a fluxus változását Webersben.

A fentiekből nyilvánvaló, hogy a ballisztikus galvanométer weberméterként való alkalmazása megfelel R. C. Tolman és T. D. Stewart kísérleti módszerének a fémek tehetetlenségi áramának megfigyelésére. Nyitott marad a kérdés a mágneses tér forrásával kapcsolatban, amely például a Föld mágneses tere lehet. R. C. Tolman és T. D. Stewart nem vette figyelembe és nem vizsgálta a külső mágneses tér hatását, ami a kísérlet eredményeinek mitologizálásához vezetett.

Az elektromos áram lényege. A fentiekből következik, hogy a válasz arra a kérdésre, hogy mi az elektromos áram? megoldást jelent az elektromos töltéshordozó problémájára is. Ennek a problémának a meglévő elképzelései alapján számos olyan követelmény megfogalmazható, amelyeket az elektromos töltéshordozónak meg kell felelnie. Nevezetesen: az elektromos töltés hordozója elemi részecske kell, hogy legyen; az elektromos töltéshordozónak szabad és hosszú élettartamú elemnek kell lennie; Az elektromos töltéshordozó nem rombolhatja le az anyag atomjának szerkezetét.

A meglévő tények egyszerű elemzése arra enged következtetni, hogy a fenti követelményeket a fizikai anyag „elemi részecskék” szintjének egyetlen eleme teljesíti: egy elemi részecske - foton.

A fotonok és a közeg (éter) kombinációja, amelyben léteznek, fotongázt képez.

A foton fizikai lényegét és a fenti információkat figyelembe véve a következő definíciót adhatjuk:

Az elektromos áram egy fotongáz áramlása, amelyet energia átvitelére terveztek.

Az elektromos áram mozgási mechanizmusának megértéséhez vegyük figyelembe a metángáz szállításának jól ismert modelljét. Egyszerűen fogalmazva, benne van egy fővezeték, amely metángázt szállít egy gázmezőről a fogyasztás helyére. A metángáz fővezetéken történő mozgatásához a következő feltételnek kell teljesülnie: a metángáz nyomásának a csővezeték elején nagyobbnak kell lennie, mint a metángáz nyomásának a végén.

A metángáz szállításával analóg módon tekintsük az elektromos áram mozgásának diagramját, amely két „+” és „-” érintkezővel rendelkező akkumulátorból (áramforrásból), valamint egy vezetőből áll. Ha az akkumulátor érintkezőire fémvezetőt kötünk, akkor az elektromos áram mozgásának modelljét kapjuk, hasonlóan a metángáz szállításához.

Az elektromos áram vezetőben való létezésének feltétele, a metángáz szállítási modelljéhez hasonlóan, a következők jelenléte: megnövekedett nyomású forrás (gáz), azaz nagy koncentrációjú elektromos töltéshordozók forrása; csővezeték - vezető; gázfogyasztó, azaz olyan elem, amely a gáznyomás csökkentését biztosítja, azaz olyan elem (lefolyó), amely az elektromos töltéshordozók koncentrációjának csökkentését biztosítja.

Az elektromos áramkörök és a gáz, víz stb. közötti különbség az, hogy a forrás és a lefolyó szerkezetileg egy egységben van megvalósítva (kémiai áramforrás - akkumulátor, elektromos generátor stb.). Az elektromos áram áramlásának mechanizmusa a következő: a vezető akkumulátorhoz, például kémiai áramforráshoz való csatlakoztatása után a „+” érintkezési területen (anód) kémiai redukciós reakció megy végbe, amelynek eredményeként a fotonok keletkeznek, azaz megnövekedett hordozókoncentrációjú zóna képződik elektromos töltés. Ugyanakkor a „-“ (katód) érintkezési zónában a vezetőn keresztüli áramlás következtében ebbe a zónába kerülő fotonok hatására oxidációs reakció (fotonfogyasztás) megy végbe, azaz egy zóna csökkentett koncentrációjú elektromos töltéshordozók keletkeznek. Az elektromos töltéshordozók (fotonok) a magas koncentrációjú zónából (forrás) egy vezető mentén az alacsony koncentrációjú zónába (nyelőbe) mozognak. Így az áramkörben elektromos áramot biztosító külső erő vagy elektromotoros erő (EMF) az elektromos töltéshordozók (fotonok) koncentrációjának (nyomásának) különbsége, amely a kémiai áramforrások működéséből adódik.

Ez a körülmény ismételten hangsúlyozza az energiadinamika azon fő következtetésének érvényességét, amely szerint az erőtereket (beleértve az elektromos teret is) nem maguk a tömegek, töltések és áramok, hanem azok egyenetlen térbeli eloszlása ​​hozzák létre.

Az elektromos áram megfontolt lényege alapján nyilvánvaló R. C. Tolman és T. D. Stewart kísérletének abszurditása a fémek tehetetlenségi áramának megfigyelésében. Jelenleg nincs módszer fotonok előállítására bármely makroszkopikus test mechanikai mozgási sebességének megváltoztatásával a természetben.

Az elektromos áram fenti ábrázolásának érdekes aspektusa az összehasonlítása a „fény” fogalmának a műben tárgyalt ábrázolásával: a fény fotongáz áramlása... . Ez az összehasonlítás arra enged következtetni, hogy a fény elektromos áram. A különbség ezekben a fogalmakban csak a fényt vagy elektromos áramot képző fotonok spektrális összetételében rejlik, például fémvezetőkben. Ennek a körülménynek a meggyőzőbb megértéséhez vegyen fontolóra egy áramkört az elektromos áram előállítására napelemekkel. A napfény áramlása (a látható tartományban lévő fotonok) a forrásból (a napból) eléri a napelemet, amely a beeső fényáramot elektromos árammá (fotonárammá) alakítja, amely egy fémvezetőn keresztül a fogyasztóhoz (lefolyó) áramlik. . Ebben az esetben a napelem a nap által kibocsátott fotonfluxus spektrumának átalakítójaként működik egy fémvezetőben lévő elektromos áram fotonjainak spektrumává.

következtetéseket. A modern fizikában nincs bizonyíték arra, hogy az elektromos áram elektronok vagy bármely más részecskék irányított mozgása lenne. Éppen ellenkezőleg, az elektronról, az elektromos töltésről és Riecke-kísérletekről szóló modern elképzelések az elektromos áram fogalmának tévességét mutatják.

Az elektromos töltéshordozóra vonatkozó követelményrendszer indokolása annak éterdinamikus lényegének figyelembevételével lehetővé tette annak megállapítását, hogy az elektromos áram ez egy fotongáz-áram, amelyet energiaátvitelre terveztek.

Az elektromos áram mozgását a magas fotonkoncentrációjú területről (forrás) egy alacsony koncentrációjú területre (lefolyás) hajtják végre.

Bármilyen közegben az áram keletkezéséhez és fenntartásához három feltételnek kell teljesülnie: a nagy fotonkoncentráció fenntartása (generálása) a forrás területén, a fotonok áramlását biztosító vezető jelenléte, valamint a foton létrehozása. fogyasztási zóna a lefolyó területén.

Elektromos Electron.

Bagotsky V. S., Skundin A. M. Kémiai áramforrások. – M.: Energoizdat, 1981. – 360 p.

Etkin V.A. Energiadinamika (az energiaátvitel és -átalakítás elméleteinek szintézise) - St. Petersburg, Nauka, 2008. 409 p.

Lyamin V. S., Lyamin D. V. A fénysebesség állandóságáról.

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