Co je nositelem elektrického proudu. Co je elektřina a co znamená současná práce? Vysvětlujeme přístupným jazykem

" Dnes se chci dotknout tématu elektrického proudu. co to je? Zkusme si vzpomenout na školní osnovy.

Elektrický proud je uspořádaný pohyb nabitých částic ve vodiči

Pokud si pamatujete, aby se nabité částice mohly pohybovat (vzniká elektrický proud), musí se vytvořit elektrické pole. Chcete-li vytvořit elektrické pole, můžete provést takové základní experimenty, jako je tření plastové rukojeti o vlnu a ta bude na nějakou dobu přitahovat lehké předměty. Tělesa schopná přitahovat předměty po tření se nazývají elektrifikovaná. Můžeme říci, že těleso v tomto stavu má elektrické náboje a tělesa samotná se nazývají nabitá. Ze školních osnov víme, že všechna tělesa se skládají z drobných částic (molekul). Molekula je částice látky, kterou lze oddělit od těla a bude mít všechny vlastnosti, které jsou tomuto tělu vlastní. Molekuly složitých těles vznikají z různých kombinací atomů jednoduchých těles. Například molekula vody se skládá ze dvou jednoduchých: atom kyslíku a jeden atom vodíku.

Atomy, neutrony, protony a elektrony – co to je?

Atom se zase skládá z jádra a obíhajícího kolem něj elektrony. Každý elektron v atomu má malý elektrický náboj. Například atom vodíku se skládá z jádra, kolem kterého rotuje elektron. Jádro atomu se skládá z protonů a neutronů. Jádro atomu má zase elektrický náboj. Protony, které tvoří jádro, mají stejné elektrické náboje a elektrony. Ale protony jsou na rozdíl od elektronů neaktivní, ale jejich hmotnost je mnohonásobně větší než hmotnost elektronu. Neutronová částice, která je součástí atomu, nemá elektrický náboj a je neutrální. Elektrony, které rotují kolem jádra atomu, a protony, které tvoří jádro, jsou nositeli elektrických nábojů stejné velikosti. Mezi elektronem a protonem je vždy síla vzájemné přitažlivosti a mezi elektrony samotnými a mezi protony síla vzájemného odpuzování. Z tohoto důvodu má elektron záporný elektrický náboj a proton kladný náboj. Z toho můžeme usoudit, že existují 2 typy elektřiny: pozitivní a negativní. Přítomnost stejně nabitých částic v atomu vede k tomu, že mezi kladně nabitým jádrem atomu a kolem něj rotujícími elektrony působí vzájemné přitažlivé síly, které drží atom pohromadě. Atomy se od sebe liší počtem neutronů a protonů ve svých jádrech, proto není kladný náboj jader atomů různých látek stejný. V atomech různých látek není počet rotujících elektronů stejný a je určen velikostí kladného náboje jádra. Atomy některých látek jsou pevně vázány k jádru, zatímco u jiných může být tato vazba mnohem slabší. To vysvětluje různé síly těl. Ocelový drát je mnohem pevnější než měděný drát, což znamená, že ocelové částice jsou k sobě silněji přitahovány než částice mědi. Přitažlivost mezi molekulami je zvláště patrná, když jsou blízko sebe. Nejnápadnějším příkladem je, že dvě kapky vody se při kontaktu spojí v jednu.

Elektrický náboj

V atomu jakékoli látky je počet elektronů rotujících kolem jádra roven počtu protonů obsažených v jádře. Elektrický náboj elektronu a protonu mají stejnou velikost, což znamená, že záporný náboj elektronů se rovná kladnému náboji jádra. Tyto náboje se navzájem ruší a atom zůstává neutrální. V atomu vytvářejí elektrony kolem jádra elektronový obal. Elektronový obal a jádro atomu jsou v nepřetržitém oscilačním pohybu. Při pohybu se atomy navzájem srážejí a je z nich emitován jeden nebo více elektronů. Atom přestává být neutrální a stává se kladně nabitým. Protože jeho kladný náboj se stal větším než jeho záporný náboj (slabé spojení mezi elektronem a jádrem - kovem a uhlím). V ostatních tělech (dřevo a sklo) nejsou elektronické pláště poškozeny. Jakmile jsou volné elektrony odděleny od atomů, pohybují se náhodně a mohou být zachyceny jinými atomy. Proces objevování a mizení v těle probíhá nepřetržitě. S rostoucí teplotou se zvyšuje rychlost vibračního pohybu atomů, srážky jsou častější a silnější a zvyšuje se počet volných elektronů. Tělo však zůstává elektricky neutrální, protože počet elektronů a protonů v těle se nemění. Pokud je z těla odstraněno určité množství volných elektronů, kladný náboj se stává větším než celkový náboj. Tělo bude kladně nabité a naopak. Pokud se v těle vytvoří nedostatek elektronů, pak se dodatečně nabíjí. Pokud je přebytek, je negativní. Čím větší je tento nedostatek nebo přebytek, tím větší je elektrický náboj. V prvním případě (kladněji nabité částice) se tělesa nazývají vodiče (kovy, vodné roztoky solí a kyselin) a ve druhém (nedostatek elektronů, záporně nabité částice) dielektrika nebo izolanty (jantar, křemen, ebonit) . Pro další existenci elektrického proudu musí být ve vodiči neustále udržován potenciálový rozdíl.

Krátký kurz fyziky je u konce. Myslím, že s mojí pomocí jste si vzpomněli na školní osnovy pro 7. ročník a na to, jaký je potenciální rozdíl, se podíváme v mém dalším článku. Uvidíme se znovu na stránkách webu.

Co dnes skutečně víme o elektřině? Podle moderních názorů hodně, ale pokud se podrobněji ponoříme do podstaty této problematiky, ukáže se, že lidstvo hojně využívá elektřinu, aniž by chápalo skutečnou podstatu tohoto důležitého fyzikálního jevu.

Účelem tohoto článku není vyvrátit dosažené vědecko-technické aplikované výsledky výzkumu v oblasti elektrických jevů, které jsou široce využívány v každodenním životě a průmyslu moderní společnosti. Lidstvo se ale neustále potýká s řadou jevů a paradoxů, které nezapadají do rámce moderních teoretických koncepcí týkajících se elektrických jevů – to svědčí o nedostatečném pochopení fyziky tohoto jevu.

Dnes věda také zná fakta, když zdánlivě studované látky a materiály vykazují anomální vodivostní vlastnosti ( ) .

Takový jev, jako je supravodivost materiálů, také v současné době nemá zcela uspokojivou teorii. Existuje pouze předpoklad, že supravodivost ano kvantový jev , kterou studuje kvantová mechanika. Při pečlivém studiu základních rovnic kvantové mechaniky: Schrödingerovy rovnice, von Neumannovy rovnice, Lindbladovy rovnice, Heisenbergovy rovnice a Pauliho rovnice bude zřejmá jejich nekonzistence. Faktem je, že Schrödingerova rovnice není odvozena, ale je postulována metodou analogie s klasickou optikou, založenou na zobecnění experimentálních dat. Pauliho rovnice popisuje pohyb nabité částice se spinem 1/2 (například elektronu) ve vnějším elektromagnetickém poli, ale pojem spin není spojen se skutečnou rotací elementární částice a s ohledem na spin předpokládá se, že existuje prostor stavů, které nijak nesouvisí s pohybem částic elementární částice v běžném prostoru.

V knize Anastasie Novykh „Ezoosmos“ je zmínka o nekonzistentnosti kvantové teorie: „Ale kvantově mechanická teorie struktury atomu, která atom považuje za systém mikročástic, které se neřídí zákony klasické mechaniky, absolutně není relevantní . Argumenty německého fyzika Heisenberga a rakouského fyzika Schrödingera se lidem na první pohled zdají přesvědčivé, ale pokud se na to vše podívá z jiného úhlu pohledu, pak jsou jejich závěry správné jen částečně a obecně jsou oba zcela mylné. . Faktem je, že první popisoval elektron jako částici a druhý jako vlnu. Mimochodem, princip vlnově-částicové duality je také irelevantní, jelikož neodhaluje přechod částice ve vlnu a naopak. To znamená, že učení pánové se ukáží jako poněkud skoupí. Je to vlastně velmi jednoduché. Obecně chci říci, že fyzika budoucnosti je velmi jednoduchá a srozumitelná. Hlavní je dožít se této budoucnosti. Pokud jde o elektron, stává se vlnou pouze ve dvou případech. První je, když se ztratí vnější náboj, to znamená, když elektron neinteraguje s jinými hmotnými objekty, řekněme se stejným atomem. Druhý, v předosmickém stavu, tedy když jeho vnitřní potenciál klesá.“

Stejné elektrické impulsy generované neurony lidského nervového systému podporují aktivní, komplexní, různorodé fungování těla. Je zajímavé poznamenat, že akční potenciál buňky (vzrušující vlna pohybující se po membráně živé buňky ve formě krátkodobé změny membránového potenciálu v malé oblasti excitovatelné buňky) je v určité dosah (obr. 1).

Spodní hranice akčního potenciálu neuronu je na úrovni -75 mV, což je velmi blízko hodnotě redox potenciálu lidské krve. Pokud analyzujeme maximální a minimální hodnotu akčního potenciálu vzhledem k nule, pak se velmi blíží zaokrouhlenému procentu význam zlatý řez , tj. dělení intervalu v poměru 62 % a 38 %:

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

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

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

Všechny látky a materiály známé moderní vědě vedou elektřinu do té či oné míry, protože obsahují elektrony sestávající z 13 fantomových částic Po, které jsou zase septonickými shluky („PŘÁDNÍ FYZIKA ALLATRA“ str. 61) . Otázkou je pouze napětí elektrického proudu, které je nutné k překonání elektrického odporu.

Protože elektrické jevy úzce souvisejí s elektronem, poskytuje zpráva „PRIMODIUM ALLATRA FYSICS“ o této důležité elementární částici následující informace: „Elektron je součástí atomu, jedním z hlavních strukturních prvků hmoty. Elektrony tvoří elektronové obaly atomů všech dnes známých chemických prvků. Podílejí se téměř na všech elektrických jevech, kterých si dnes vědci uvědomují. Co je to ale elektřina, oficiální věda stále nedokáže vysvětlit a omezuje se na obecné fráze, že jde například o „soubor jevů způsobených existencí, pohybem a interakcí nabitých těles nebo částic nosičů elektrického náboje“. Je známo, že elektřina není kontinuální tok, ale je přenášen po částech - diskrétně».

Podle moderních představ: „ elektrický proud "je soubor jevů způsobených existencí, interakcí a pohybem elektrických nábojů." Ale co je elektrický náboj?

Elektrický náboj (množství elektřiny) je fyzikální skalární veličina (veličina, jejíž každou hodnotu lze vyjádřit jedním reálným číslem), která určuje schopnost těles být zdrojem elektromagnetických polí a účastnit se elektromagnetické interakce. Elektrické náboje se dělí na kladné a záporné (tato volba je ve vědě považována za čistě libovolnou a každému náboji je přiřazeno velmi specifické znaménko). Tělesa nabitá nábojem stejného znaménka se odpuzují a tělesa s opačným nábojem se přitahují. Při pohybu nabitých těles (jak makroskopických těles, tak mikroskopických nabitých částic nesoucích elektrický proud ve vodičích) vzniká magnetické pole a dochází k jevům, které umožňují stanovit vztah mezi elektřinou a magnetismem (elektromagnetismus).

Elektrodynamika studuje elektromagnetické pole v nejobecnějším případě (to znamená, že jsou uvažována časově závislá proměnná pole) a jeho interakce s tělesy, která mají elektrický náboj. Klasická elektrodynamika bere v úvahu pouze spojité vlastnosti elektromagnetického pole.

Kvantová elektrodynamika studuje elektromagnetická pole, která mají nespojité (diskrétní) vlastnosti, jejichž nositeli jsou kvanta pole - fotony. Interakce elektromagnetického záření s nabitými částicemi je v kvantové elektrodynamice považována za absorpci a emisi fotonů částicemi.

Stojí za zamyšlení, proč se kolem vodiče s proudem nebo kolem atomu, po jehož drahách se pohybují elektrony, objevuje magnetické pole? Jde o to, že " to, co se dnes nazývá elektřina, je ve skutečnosti zvláštní stav septonového pole , v procesech, kterých se ve většině případů účastní elektron spolu s dalšími jeho dalšími „složkami“ "("FYZIKA PRIMODIUM ALLATRA" str. 90).

A toroidní tvar magnetického pole je určen povahou jeho původu. Jak říká článek: "Vezmeme-li v úvahu fraktální vzorce ve vesmíru, stejně jako skutečnost, že septonové pole v hmotném světě v rámci 6 dimenzí je základním, sjednoceným polem, na kterém jsou založeny všechny interakce známé moderní vědě, lze tvrdit, že všechny mají také podobu Tóry. A toto tvrzení může být zvláště vědecké zajímavé pro moderní výzkumníky.". Proto elektromagnetické pole bude mít vždy podobu torusu, jako torus septonu.

Uvažujme spirálu, kterou protéká elektrický proud a jak přesně se tvoří jeho elektromagnetické pole ( https://www.youtube.com/watch?v=0BgV-ST478M).

Rýže. 2. Siločáry obdélníkového magnetu

Rýže. 3. Siločáry spirály s proudem

Rýže. 4. Siločáry jednotlivých úseků spirály

Rýže. 5. Analogie mezi siločárami spirály a atomy s orbitálními elektrony

Rýže. 6. Samostatný fragment spirály a atom se siločárami

ZÁVĚR: lidstvo se ještě musí naučit tajemství záhadného fenoménu elektřiny.

Petr Totov

klíčová slova: PRVNÍ FYZIKA ALLATRA, elektrický proud, elektřina, povaha elektřiny, elektrický náboj, elektromagnetické pole, kvantová mechanika, elektron.

Literatura:

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

Zpráva „PRIMODIUM ALLATRA FYSICS“ mezinárodní skupiny vědců Mezinárodního sociálního hnutí „ALLATRA“, ed. Anastasia Novykh, 2015;

Bez základních znalostí o elektřině je těžké si představit, jak fungují elektrické spotřebiče, proč vůbec fungují, proč je potřeba zapojit televizi, aby fungovala, a proč baterce stačí jen malá baterie, aby svítila ve tmě .

A tak pochopíme vše v pořádku.

Elektřina

Elektřina je přirozený jev, který potvrzuje existenci, interakci a pohyb elektrických nábojů. Elektřina byla poprvé objevena již v 7. století před naším letopočtem. Řecký filozof Thales. Thales si všiml, že pokud se kousek jantaru otře o vlnu, začne přitahovat lehké předměty. Jantar je ve starověké řečtině elektron.

Takhle si představuji Thalese, jak sedí, tře si kus jantaru o své himation (toto je vlněné svrchní oblečení starých Řeků), a pak s nechápavým pohledem sleduje, jak jsou přitahovány vlasy, zbytky nití, peří a útržky papíru. do jantaru.

Tento jev se nazývá statická elektřina. Tuto zkušenost můžete zopakovat. Chcete-li to provést, důkladně otřete pravidelné plastové pravítko vlněným hadříkem a přiveďte jej na malé kousky papíru.

Je třeba poznamenat, že tento jev nebyl dlouho studován. A teprve v roce 1600 anglický přírodovědec William Gilbert ve své eseji „O magnetu, magnetických tělesech a velkém magnetu - Zemi“ zavedl termín elektřina. Ve své práci popsal své experimenty s elektrifikovanými předměty a také zjistil, že jiné látky se mohou elektrifikovat.

Pak po tři staletí nejpokročilejší vědci světa zkoumají elektřinu, píší pojednání, formulují zákony, vymýšlejí elektrické stroje a teprve v roce 1897 Joseph Thomson objevuje první hmotný nosič elektřiny – elektron, částici, která dělá elektrické procesy v látky možné.

Elektron– jedná se o elementární částici, má záporný náboj přibližně rovný -1,602·10 -19 Cl (Přívěsek). Určeno E nebo e –.

Napětí

Aby se nabité částice pohybovaly z jednoho pólu na druhý, je nutné vytvořit mezi póly potenciální rozdíl nebo - Napětí. Jednotka napětí - Volt (V nebo PROTI). Ve vzorcích a výpočtech je napětí označeno písmenem PROTI . Chcete-li získat napětí 1 V, musíte mezi póly přenést náboj 1 C, přičemž vykonáte práci 1 J (Joule).

Pro názornost si představte vodní nádrž umístěnou v určité výšce. Z nádrže vychází potrubí. Voda pod přirozeným tlakem opouští nádrž potrubím. Shodněme se, že voda ano elektrický náboj, výška vodního sloupce (tlaku) je napětí a rychlost proudění vody je elektrický proud.

Čím více vody v nádrži, tím vyšší tlak. Podobně z elektrického hlediska platí, že čím větší náboj, tím vyšší napětí.

Začneme vypouštět vodu, tlak se sníží. Tito. Úroveň nabití klesá - napětí klesá. Tento jev lze pozorovat ve svítilně; žárovka s vybitím baterií slábne. Upozorňujeme, že čím nižší je tlak vody (napětí), tím nižší je průtok vody (proud).

Elektrický proud

Elektrický proud je fyzikální proces usměrněného pohybu nabitých částic pod vlivem elektromagnetického pole z jednoho pólu uzavřeného elektrického obvodu na druhý. Částice nesoucí náboj mohou zahrnovat elektrony, protony, ionty a díry. Bez uzavřeného okruhu není možný žádný proud. Částice schopné nést elektrický náboj se nevyskytují ve všech látkách, ve kterých existují, se nazývají vodičů A polovodiče. A látky, ve kterých žádné takové částice nejsou - dielektrika.

Aktuální jednotka - Ampér (A). Ve vzorcích a výpočtech je aktuální síla označena písmenem já . Proud 1 ampér je generován, když náboj 1 Coulomb (6,241·10 18 elektronů) projde bodem v elektrickém obvodu za 1 sekundu.

Podívejme se znovu na naši analogii voda-elektřina. Teprve nyní vezmeme dvě nádrže a naplníme je stejným množstvím vody. Rozdíl mezi nádržemi je průměr výstupního potrubí.

Otevřeme kohoutky a přesvědčíme se, že průtok vody z levé nádrže je větší (průměr trubky je větší) než z pravé. Tato zkušenost je jasným důkazem závislosti rychlosti proudění na průměru potrubí. Nyní se pokusíme oba toky vyrovnat. Chcete-li to provést, přidejte vodu (naplňte) do pravé nádrže. Tím se zvýší tlak (napětí) a zvýší se průtok (proud). V elektrickém obvodu hraje průměr trubky odpor.

Provedené experimenty jasně ukazují vztah mezi napětí, úraz elektrickým proudem A odpor. O odporu si povíme více o něco později, ale nyní ještě pár slov o vlastnostech elektrického proudu.

Pokud napětí nezmění svou polaritu plus na mínus a proud teče jedním směrem, je tomu tak D.C. a podle toho konstantní napětí. Pokud zdroj napětí změní polaritu a proud teče nejprve jedním směrem a poté druhým, je tomu tak AC A střídavé napětí. Maximální a minimální hodnoty (uvedené v grafu jako Io ) - Tohle amplituda nebo špičkové hodnoty proudu. V domácích zásuvkách mění napětí svou polaritu 50x za vteřinu, tzn. proud kmitá sem a tam, ukazuje se, že frekvence těchto kmitů je 50 Hertzů, zkráceně 50 Hz. V některých zemích, například v USA, je frekvence 60 Hz.

Odpor

Elektrický odpor– fyzikální veličina, která určuje vlastnost vodiče bránit (vzdorovat) průchodu proudu. Odporová jednotka - Ohm(označeno Ohm nebo řecké písmeno omega Ω ). Ve vzorcích a výpočtech je odpor označen písmenem R . Vodič má odpor 1 ohm k jehož pólům je přivedeno napětí 1 V a protéká proud 1 A.

Vodiče vedou proud jinak. Jejich vodivost závisí především na materiálu vodiče, jakož i na průřezu a délce. Čím větší je průřez, tím vyšší je vodivost, ale čím delší je délka, tím nižší je vodivost. Odpor je inverzní koncept vodivosti.

Na příkladu vodovodního modelu lze odpor vyjádřit jako průměr potrubí. Čím menší, tím horší vodivost a vyšší odpor.

Odpor vodiče se projeví např. zahříváním vodiče, když jím protéká proud. Navíc čím větší je proud a čím menší je průřez vodiče, tím silnější je zahřívání.

Moc

Elektrická energie je fyzikální veličina, která určuje rychlost přeměny elektřiny. Například jste nejednou slyšeli: „Žárovka má tolik wattů“. Jedná se o výkon spotřebovaný žárovkou za jednotku času při provozu, tzn. přeměna jednoho druhu energie na jiný při určité rychlosti.

Zdroje elektřiny, jako jsou generátory, se také vyznačují výkonem, ale již vyrobeným za jednotku času.

Pohonná jednotka – Watt(označeno W nebo W). Ve vzorcích a výpočtech je výkon označen písmenem P . Pro obvody střídavého proudu se tento termín používá Plný výkon, měrná jednotka – Voltampéry (VA nebo V·A), označený písmenem S .

A nakonec asi Elektrický obvod. Tento obvod je určitým souborem elektrických součástek schopných vést elektrický proud a podle toho vzájemně propojených.

To, co vidíme na tomto obrázku, je základní elektrický spotřebič (baterka). Pod napětím U(B) zdroj elektřiny (baterie) přes vodiče a další součástky s různými odpory 4,59 (220 hlasů)

Je nemožné si představit život moderního člověka bez elektřiny. Volty, ampéry, watty - tato slova jsou slyšet, když se mluví o zařízeních, která fungují na elektřinu. Co je ale elektrický proud a jaké jsou podmínky jeho existence? O tom budeme hovořit dále a poskytneme stručné vysvětlení pro začínající elektrikáře.

Definice

Elektrický proud je řízený pohyb nosičů náboje – to je standardní formulace z učebnice fyziky. Nosiče náboje se zase nazývají určité částice hmoty. Mohou to být:

• Elektrony jsou nosiče záporného náboje.
• Ionty jsou kladné nosiče náboje.

Ale odkud pocházejí nosiče nábojů? Chcete-li odpovědět na tuto otázku, musíte si zapamatovat základní znalosti o struktuře hmoty. Vše, co nás obklopuje, je hmota, skládá se z molekul, jejích nejmenších částic. Molekuly se skládají z atomů. Atom se skládá z jádra, kolem kterého se elektrony pohybují po daných drahách. Molekuly se také pohybují náhodně. Pohyb a struktura každé z těchto částic závisí na látce samotné a vlivu prostředí na ni, jako je teplota, napětí a další.

Iont je atom, jehož poměr elektronů a protonů se změnil. Pokud je atom zpočátku neutrální, pak se ionty zase dělí na:

• Anion je kladný iont atomu, který ztratil elektrony.
• Kationty jsou atom s "extra" elektrony připojenými k atomu.

Jednotkou měření proudu je ampér, podle kterého se vypočítá pomocí vzorce:

kde U je napětí [V] a R je odpor [Ohm].

Nebo přímo úměrné výši poplatku převedeného za jednotku času:

kde Q – náboj, [C], t – čas, [s].

Podmínky existence elektrického proudu

Přišli jsme na to, co je elektrický proud, nyní si povíme, jak zajistit jeho tok. Aby elektrický proud mohl protékat, musí být splněny dvě podmínky:

1. Přítomnost bezplatných nosičů poplatků.
2. Elektrické pole.

První podmínka existence a toku elektřiny závisí na látce, kterou proud protéká (nebo neteče), a také na jejím stavu. Schůdná je i druhá podmínka: pro existenci elektrického pole je nutná přítomnost různých potenciálů, mezi kterými je prostředí, ve kterém budou proudit nosiče náboje.

Připomeňme vám: Napětí, EMF je potenciální rozdíl. Z toho vyplývá, že ke splnění podmínek existence proudu - přítomnosti elektrického pole a elektrického proudu je potřeba napětí. Mohou to být desky nabitého kondenzátoru, galvanického prvku nebo EMF generované pod vlivem magnetického pole (generátor).

Přišli jsme na to, jak to vzniká, pojďme mluvit o tom, kam směřuje. Proud, hlavně při našem obvyklém použití, se pohybuje ve vodičích (elektrické rozvody v bytě, žárovky) nebo v polovodičích (LED, procesor vašeho smartphonu a další elektronika), méně často v plynech (zářivky).

Takže hlavními nosiči náboje jsou ve většině případů elektrony, které se pohybují z mínusu (bod se záporným potenciálem) do plusu (bod s kladným potenciálem, více se o tom dozvíte níže).

Zajímavým faktem ale je, že směr aktuálního pohybu byl vzat jako pohyb kladných nábojů – od plusu k mínusu. I když ve skutečnosti se vše děje naopak. Faktem je, že rozhodnutí o směru proudu bylo učiněno před studiem jeho povahy a také předtím, než bylo určeno, jak proud teče a existuje.

Elektrický proud v různých prostředích

Již jsme zmínili, že v různých prostředích se elektrický proud může lišit typem nosičů náboje. Média lze rozdělit podle povahy jejich vodivosti (v sestupném pořadí vodivosti):

1. Vodič (kovy).
2. Polovodič (křemík, germanium, arsenid gallia atd.).
3. Dielektrikum (vakuum, vzduch, destilovaná voda).

V kovech

Kovy obsahují volné nosiče náboje, někdy se jim říká „elektrický plyn“. Odkud pocházejí dopravci zdarma? Faktem je, že kov, jako každá látka, se skládá z atomů. Atomy se pohybují nebo vibrují tak či onak. Čím vyšší je teplota kovu, tím silnější je tento pohyb. Atomy samotné přitom obecně zůstávají na svých místech a vlastně tvoří strukturu kovu.

V elektronových obalech atomu je obvykle několik elektronů, jejichž spojení s jádrem je spíše slabé. Vlivem teplot, chemických reakcí a interakcí nečistot, které jsou v každém případě v kovu, dochází k odtrhávání elektronů od jejich atomů a ke vzniku kladně nabitých iontů. Oddělené elektrony se nazývají volné a pohybují se chaoticky.

Pokud na ně působí elektrické pole, například připojíte-li baterii ke kusu kovu, stane se chaotický pohyb elektronů uspořádaný. Elektrony z bodu, ve kterém je připojen záporný potenciál (například katoda galvanického článku), se začnou pohybovat směrem k bodu s kladným potenciálem.

V polovodičích

Polovodiče jsou materiály, ve kterých v normálním stavu nejsou žádné volné nosiče náboje. Jsou v tzv. zakázané zóně. Pokud však působí vnější síly, jako je elektrické pole, teplo, různá záření (světlo, záření atd.), překonají zakázané pásmo a přesunou se do volné zóny nebo vodivostního pásma. Elektrony se odtrhávají od svých atomů a stávají se volnými, tvoří ionty – kladné nosiče náboje.

Kladné nosiče v polovodičích se nazývají díry.

Pokud jednoduše přenesete energii do polovodiče, například jej zahřejete, začne chaotický pohyb nosičů náboje. Ale pokud mluvíme o polovodičových prvcích, jako je dioda nebo tranzistor, pak na opačných koncích krystalu vznikne EMF (na ně je nanesena metalizovaná vrstva a vývody jsou připájeny), ale to se netýká téma dnešního článku.

Pokud na polovodič přivedete zdroj EMF, přesunou se i nosiče náboje do vodivostního pásma a také začne jejich směrový pohyb - díry půjdou ve směru s nižším elektrickým potenciálem a elektrony ve směru s vyšším .

Ve vakuu a plynu

Vakuum je médium s úplnou (ideální) absencí plynů nebo s minimalizovaným (ve skutečnosti) množstvím plynu. Protože ve vakuu není žádná hmota, není místo, odkud by přicházely nosiče náboje. Proudění proudu ve vakuu však znamenalo začátek elektroniky a celé éry elektronických prvků – elektronek. Používaly se v první polovině minulého století a v 50. letech začaly postupně ustupovat tranzistorům (v závislosti na konkrétním oboru elektroniky).

Předpokládejme, že máme nádobu, ze které byl všechen plyn odčerpán, tzn. je v něm úplné vakuum. V nádobě jsou umístěny dvě elektrody, říkejme jim anoda a katoda. Pokud připojíme záporný potenciál zdroje EMF ke katodě a kladný potenciál k anodě, nic se nestane a nepoteče proud. Pokud ale začneme zahřívat katodu, začne téct proud. Tento proces se nazývá termionická emise – emise elektronů ze zahřátého povrchu elektronů.

Obrázek ukazuje proces toku proudu ve vakuové trubici. Ve vakuových trubicích je katoda ohřívána blízkým vláknem na obrázku (H), například v osvětlovací lampě.

Současně, pokud změníte polaritu napájecího zdroje - na anodu přiveďte mínus a na katodu přiveďte plus - nepoteče žádný proud. To prokáže, že proud ve vakuu teče v důsledku pohybu elektronů z KATODY na ANODU.

Plyn se jako každá látka skládá z molekul a atomů, což znamená, že pokud je plyn pod vlivem elektrického pole, pak se při určité síle (ionizačním napětí) elektrony od atomu odtrhnou, pak obě podmínky pro proudění elektrického proudu budou uspokojeny - pole a volná média.

Jak již bylo zmíněno, tento proces se nazývá ionizace. Může k němu dojít nejen z aplikovaného napětí, ale také z ohřevu plynu, rentgenového záření, pod vlivem ultrafialového záření a dalších věcí.

Proud bude protékat vzduchem, i když je mezi elektrodami instalován hořák.

Tok proudu v inertních plynech je doprovázen luminiscencí plynu, tento jev se aktivně využívá u zářivek. Proudění elektrického proudu v plynném prostředí se nazývá plynový výboj.

V kapalině

Řekněme, že máme nádobu s vodou, ve které jsou umístěny dvě elektrody, ke kterým je připojen zdroj energie. Pokud je voda destilovaná, tedy čistá a neobsahuje nečistoty, pak je to dielektrikum. Pokud ale do vody přidáme trochu soli, kyseliny sírové nebo jakékoli jiné látky, vytvoří se elektrolyt a začne jím protékat proud.

Elektrolyt je látka, která vede elektrický proud díky disociaci na ionty.

Přidáte-li síran měďnatý do vody, na jedné z elektrod (katodě) se usadí vrstva mědi - nazývá se to elektrolýza, která dokazuje, že elektrický proud v kapalině probíhá v důsledku pohybu iontů - kladných a záporných nosiče náboje.

Elektrolýza je fyzikální a chemický proces, který zahrnuje oddělení složek, které tvoří elektrolyt na elektrodách.

Tak dochází k poměďování, zlacení a pokovování jinými kovy.

Závěr

Abychom to shrnuli, pro tok elektrického proudu jsou zapotřebí volné nosiče náboje:

• elektrony ve vodičích (kovech) a vakuu;
• elektrony a díry v polovodičích;
• ionty (anionty a kationty) v kapalinách a plynech.

Aby se pohyb těchto nosičů stal uspořádaným, je potřeba elektrické pole. Jednoduše řečeno, přiveďte napětí na konce těla nebo nainstalujte dvě elektrody v prostředí, kde se očekává, že bude proudit elektrický proud.

Za zmínku také stojí, že proud určitým způsobem ovlivňuje látku, existují tři typy vlivu:

• tepelný;
• chemikálie;
• fyzikální.

Užitečný

(vodivost elektronového otvoru). Někdy se elektrickému proudu říká také posuvný proud, který vzniká v důsledku změny elektrického pole v čase.

Elektrický proud má následující projevy:

Encyklopedický YouTube

1 / 5

✪ ELEKTRICKÝ PROUD síla proudu FYZIKA 8. třída

✪ Elektrický proud

✪ #9 Elektrický proud a elektrony

✪ Co je elektrický proud [Amatérské rádio TV 2]

✪ CO SE STANE PŘI ÚRAZU ELEKTRICKÝM PROUDEM

titulky

Klasifikace

Pokud se nabité částice pohybují uvnitř makroskopických těles vzhledem k určitému médiu, pak se takový proud nazývá elektrický vodivý proud. Pokud se makroskopická nabitá tělesa (například nabité kapky deště) pohybují, pak se tento proud nazývá proudění .

Existují stejnosměrné a střídavé elektrické proudy a také různé druhy střídavého proudu. V takových pojmech se slovo „elektrický“ často vynechává.

• Stejnosměrný proud - proud, jehož směr a velikost se v čase nemění.

Vířivé proudy

Vířivé proudy (Foucaultovy proudy) jsou „uzavřené elektrické proudy v masivním vodiči, které vznikají, když se změní magnetický tok, který jím proniká“, proto jsou vířivé proudy indukované proudy. Čím rychleji se magnetický tok mění, tím silnější jsou vířivé proudy. Vířivé proudy neproudí po specifických drahách v drátech, ale když se uzavřou ve vodiči, tvoří vírové obvody.

Existence vířivých proudů vede ke skin efektu, tedy k tomu, že střídavý elektrický proud a magnetický tok se šíří především v povrchové vrstvě vodiče. Zahřívání vodičů vířivými proudy vede k energetickým ztrátám zejména v jádrech střídavých cívek. Ke snížení energetických ztrát způsobených vířivými proudy se používá rozdělení střídavých magnetických obvodů na samostatné desky, vzájemně izolované a umístěné kolmo ke směru vířivých proudů, což omezuje možné obrysy jejich drah a výrazně snižuje velikost tyto proudy. Na velmi vysokých frekvencích se místo feromagnetik používají magnetodielektrika pro magnetické obvody, ve kterých díky velmi vysokému odporu vířivé proudy prakticky nevznikají.

Charakteristika

Historicky se to uznává směr proudu se shoduje se směrem pohybu kladných nábojů ve vodiči. Navíc, pokud jsou jedinými nositeli proudu záporně nabité částice (například elektrony v kovu), pak je směr proudu opačný než směr pohybu nabitých částic. .

Rychlost driftu elektronů

Radiační odpor je způsoben tvorbou elektromagnetických vln kolem vodiče. Tento odpor je komplexně závislý na tvaru a velikosti vodiče a na délce emitované vlny. Pro jeden přímý vodič, ve kterém je proud všude stejného směru a síly a jehož délka L je výrazně menší než délka jím vyzařované elektromagnetické vlny λ (\displaystyle \lambda), závislost odporu na vlnové délce a vodiči je poměrně jednoduchá:

Nejčastěji používaný elektrický proud se standardní frekvencí 50 Hz odpovídá vlně o délce asi 6 tisíc kilometrů, proto je výkon záření ve srovnání se silou tepelných ztrát obvykle zanedbatelný. Se zvyšující se frekvencí proudu se však délka emitované vlny zmenšuje a podle toho se zvyšuje i síla záření. Vodič schopný vyzařovat znatelnou energii se nazývá anténa.

Frekvence

Pojem frekvence se týká střídavého proudu, který periodicky mění sílu a/nebo směr. Patří sem také nejčastěji používaný proud, který se mění podle sinusového zákona.

Období střídavého proudu je nejkratší časový úsek (vyjádřený v sekundách), během kterého se opakují změny proudu (a napětí). Počet period provedených proudem za jednotku času se nazývá frekvence. Frekvence se měří v hertzech, přičemž jeden hertz (Hz) odpovídá jednomu cyklu za sekundu.

Zkreslený proud

Někdy se pro pohodlí zavádí koncept posuvného proudu. V Maxwellových rovnicích je posuvný proud přítomen stejně jako proud způsobený pohybem nábojů. Intenzita magnetického pole závisí na celkovém elektrickém proudu, který se rovná součtu vodivostního proudu a posuvného proudu. Podle definice, hustota zkreslení proudu j D → (\displaystyle (\vec (j_(D))))- vektorová veličina úměrná rychlosti změny elektrického pole E → (\displaystyle (\vec (E))) včas:

Faktem je, že když se mění elektrické pole, stejně jako když teče proud, vzniká magnetické pole, díky kterému jsou tyto dva procesy navzájem podobné. Kromě toho je změna elektrického pole obvykle doprovázena přenosem energie. Například při nabíjení a vybíjení kondenzátoru, přestože mezi jeho deskami nedochází k žádnému pohybu nabitých částic, hovoří o posuvném proudu, který jím protéká, přenáší část energie a jedinečným způsobem uzavírá elektrický obvod. Zkreslený proud I D (\displaystyle I_(D)) v kondenzátoru je určeno vzorcem:

Kde Q (\displaystyle Q)- nabíjení na deskách kondenzátoru, U (\displaystyle U)- potenciální rozdíl mezi deskami, C (\displaystyle C)- kapacita kondenzátoru.

Výtlačný proud není elektrický proud, protože není spojen s pohybem elektrického náboje.

Hlavní typy vodičů

Na rozdíl od dielektrik obsahují vodiče volné nosiče nekompenzovaných nábojů, které se vlivem síly, obvykle rozdílu elektrického potenciálu, pohybují a vytvářejí elektrický proud. Proudově-napěťová charakteristika (závislost proudu na napětí) je nejdůležitější charakteristikou vodiče. Pro kovové vodiče a elektrolyty má nejjednodušší formu: síla proudu je přímo úměrná napětí (Ohmův zákon).

Kovy - zde jsou nositeli proudu vodivé elektrony, které jsou obvykle považovány za elektronový plyn, jasně vykazující kvantové vlastnosti degenerovaného plynu.

Plazma je ionizovaný plyn. Elektrický náboj přenášejí ionty (kladné i záporné) a volné elektrony, které vznikají působením záření (ultrafialové, rentgenové a další) a (nebo) ohřevu.

Elektrolyty jsou „kapalné nebo pevné látky a systémy, ve kterých jsou ionty přítomny v jakékoli viditelné koncentraci, což způsobuje průchod elektrického proudu“. Ionty se tvoří procesem elektrolytické disociace. Při zahřívání se odpor elektrolytů snižuje v důsledku zvýšení počtu molekul rozložených na ionty. V důsledku průchodu proudu elektrolytem se ionty přibližují k elektrodám a jsou neutralizovány a usazují se na nich. Faradayovy zákony elektrolýzy určují hmotnost látky uvolněné na elektrodách.

Existuje také elektrický proud elektronů ve vakuu, který se používá v zařízeních s elektronovým svazkem.

Elektrické proudy v přírodě

Elektrický proud se používá jako nosič signálů různé složitosti a typů v různých oblastech (telefon, rádio, ovládací panel, tlačítko zámku dveří atd.).

V některých případech se objevují nežádoucí elektrické proudy, jako jsou bludné proudy nebo zkratové proudy.

Využití elektrického proudu jako nosiče energie

• získávání mechanické energie ve všech druzích elektromotorů,
• získávání tepelné energie v topných zařízeních, elektrických pecích, při elektrickém svařování,
• získávání světelné energie v osvětlovacích a signalizačních zařízeních,
• buzení elektromagnetických oscilací vysokofrekvenčních, ultravysokofrekvenčních a rádiových vln,
• příjem zvuku,
• získávání různých látek elektrolýzou, nabíjení elektrických baterií. Zde se elektromagnetická energie přeměňuje na chemickou energii,
• vytváření magnetického pole (v elektromagnetech).

Využití elektrického proudu v lékařství

• diagnostika - bioproudy zdravých a nemocných orgánů se liší a je možné určit nemoc, její příčiny a předepsat léčbu. Obor fyziologie, který studuje elektrické jevy v těle, se nazývá elektrofyziologie.
  • Elektroencefalografie je metoda pro studium funkčního stavu mozku.
  • Elektrokardiografie je technika pro záznam a studium elektrických polí při srdeční činnosti.
  • Elektrogastrografie je metoda pro studium motorické aktivity žaludku.
  • Elektromyografie je metoda pro studium bioelektrických potenciálů vznikajících v kosterních svalech.
• Léčba a resuscitace: elektrická stimulace určitých oblastí mozku; léčba Parkinsonovy choroby a epilepsie, také pro elektroforézu. Kardiostimulátor, který stimuluje srdeční sval pulzním proudem, se používá při bradykardii a jiných srdečních arytmiích.

Elektrická bezpečnost

Zahrnuje opatření právní, sociálně-ekonomická, organizační a technická, sanitární a hygienická, léčebná a preventivní, rehabilitační a další. Pravidla elektrické bezpečnosti upravují právní a technické dokumenty, regulační a technický rámec. Znalost základů elektrické bezpečnosti je povinná pro obsluhu elektrických instalací a elektrických zařízení. Lidské tělo je vodičem elektrického proudu. Lidský odpor se suchou a neporušenou pokožkou se pohybuje od 3 do 100 kOhm.

Proud procházející lidským nebo zvířecím tělem má následující účinky:

• tepelné (popáleniny, zahřátí a poškození krevních cév);
• elektrolytické (rozklad krve, narušení fyzikálního a chemického složení);
• biologické (podráždění a excitace tělesných tkání, křeče)
• mechanické (prasknutí cév vlivem tlaku páry získaného zahřátím proudem krve)

Hlavním faktorem určujícím výsledek elektrického šoku je množství proudu procházející lidským tělem. Podle bezpečnostních předpisů je elektrický proud klasifikován takto:

• trezor považuje se za proud, jehož dlouhý průchod lidským tělem mu nezpůsobuje újmu a nezpůsobuje žádné pocity, jeho hodnota nepřesahuje 50 μA (střídavý proud 50 Hz) a stejnosměrný proud 100 μA;
• minimálně patrné lidský střídavý proud je asi 0,6-1,5 mA (střídavý proud 50 Hz) a 5-7 mA stejnosměrný proud;
• práh nepustit se nazývá minimální proud takové síly, že člověk již není schopen silou vůle odtrhnout ruce od proudonosné části. Pro střídavý proud je to asi 10-15 mA, pro stejnosměrný proud je to 50-80 mA;
• fibrilační práh nazývaná síla střídavého proudu (50 Hz) asi 100 mA a stejnosměrný proud 300 mA, vystavení po dobu delší než 0,5 s pravděpodobně způsobí fibrilaci srdečních svalů. Tento práh je také považován za podmíněně smrtelný pro člověka.

V Rusku bylo v souladu s Pravidly pro technický provoz elektrických instalací spotřebitelů a Pravidly bezpečnosti práce při provozu elektrických instalací zřízeno 5 kvalifikačních skupin pro elektrickou bezpečnost v závislosti na kvalifikaci a zkušenostech zaměstnance a napětí elektrických instalací.