Šta je električno? Šta je električna struja? Priroda električne energije. Električna struja: uslovi za postojanje električne struje
Ovaj članak pokazuje da u moderna fizika Ideja električne struje je mitologizirana i nema dokaza o njenoj modernoj interpretaciji.
Sa stanovišta eterodinamike, ideja je utemeljena električna struja kao protok fotonskog gasa i uslovi za njegovo postojanje.
Uvod. U istoriji nauke, 19. vek je nazvan vekom elektriciteta. Zadivljujući 19. vijek, koji je postavio temelje za naučnu i tehnološku revoluciju koja je tako promijenila svijet, započeo je galvanskom ćelijom – prvom baterijom, hemijskim izvorom struje (voltaični stupac) i otkrićem električne struje. Istraživanja o električnoj struji, sprovedena u velikim razmjerima u poč godine XIX V. dao podstrek prodoru elektriciteta u sve sfere ljudskog života. Moderni život je nezamislivo bez radija i televizije, telefona, pametnog telefona i kompjutera, svih vrsta rasvjetnih i grijaćih uređaja, mašina i uređaja zasnovanih na mogućnosti korištenja električne struje.
Međutim, široka upotreba električne energije od prvih dana otkrića električne struje u dubokoj je suprotnosti s njenim teorijskim opravdanjem. Ni 19. vijek ni moderna fizika ne mogu odgovoriti na pitanje: šta je električna struja? Na primjer, u sljedećoj izjavi iz Enciklopedije Britannica:
“Pitanje: “Šta je elektricitet?”, kao i pitanje: “Šta je materija?”, nalazi se izvan sfere fizike i pripada sferi metafizike.”
Prve nadaleko poznate eksperimente sa električnom strujom izveo je italijanski fizičar Galvani krajem 18. veka. Drugi italijanski fizičar Volta stvorio je prvi uređaj sposoban da proizvodi dugotrajnu električnu struju - galvansku ćeliju. Volta je pokazao da kontakt različitih metala dovodi do električnog stanja i da se dodavanjem tečnosti koja vodi električnu energiju na njih formira direktan tok električne energije. Struja koja nastaje u ovom slučaju naziva se galvanska struja, a sam fenomen se naziva galvanizam. Istovremeno, struja po Voltinom mišljenju je kretanje električnih fluida - fluida.
Napravljen je značajan pomak u razumijevanju suštine električne struje
M. Faraday. On je dokazao identitet određenih vrsta električne energije koji potiču iz različitih izvora. Najvažniji radovi bili su eksperimenti u elektrolizi. Otkriće je uzeto kao jedan od dokaza da je pokretni elektricitet praktički identičan elektricitetu uzrokovanom trenjem, odnosno statičkom elektricitetu. Njegov niz genijalnih eksperimenata o elektrolizi poslužio je kao uvjerljiva potvrda ideje, čija se suština svodi na sljedeće: ako tvar po svojoj prirodi ima atomsku strukturu, tada u procesu elektrolize svaki atom dobiva određenu količinu električne energije. .
Godine 1874. irski fizičar J. Stoney (Stoney) održao je govor u Belfastu u kojem je koristio Faradejeve zakone elektrolize kao osnovu za atomsku teoriju elektriciteta. Na osnovu veličine ukupnog naboja koji prolazi kroz elektrolit i prilično grube procjene broja atoma vodika oslobođenih na katodi, Stoney je za elementarno naelektrisanje dobio broj reda od 10 -20 C (u modernim jedinicama). Ovaj izvještaj je u potpunosti objavljen tek 1881. godine, kada je njemački naučnik
G. Helmholtz je na jednom od svojih predavanja u Londonu primijetio da ako se prihvati hipoteza o atomskoj strukturi elemenata, ne može a da se ne dođe do zaključka da se električna energija također dijeli na elementarne dijelove ili “atome elektriciteta”. Ovaj Helmholtzov zaključak je u suštini slijedio iz Faradayevih rezultata o elektrolizi i podsjećao je na Faradayev vlastiti iskaz. Faradejeve studije elektrolize igrale su fundamentalnu ulogu u razvoju elektronske teorije.
Godine 1891. Stoney, koji je podržao ideju da Faradejevi zakoni elektrolize znače postojanje prirodne jedinice naelektrisanja, skovao je termin "elektron".
Međutim, ubrzo pojam elektron, koji je uveo Stone, gubi svoju prvobitnu suštinu. Godine 1892 H. Lorentz formira sopstvenu teoriju elektrona. Prema njegovim riječima, električna energija nastaje kretanjem sićušnih nabijenih čestica – pozitivnih i negativnih elektrona.
IN kasno XIX V. počeo da se razvija teorija elektrona provodljivost. Početak teorije dao je 1900. godine njemački fizičar Paul Drude. Drudeova teorija je postala dio obuke fizičari pod imenom klasična teorija električna provodljivost metala. U ovoj teoriji, elektroni se porede sa atomima idealnog gasa koji ispunjavaju kristalnu rešetku metala, a električna struja je predstavljena kao tok ovog elektronskog gasa.
Nakon predstavljanja Rutherfordovog modela atoma, niz mjerenja vrijednosti elementarnog naboja 20-ih godina XX vijeka. U fizici se konačno formirala ideja o električnoj struji kao protoku slobodnih elektrona, strukturnih elemenata atoma materije.
Međutim, pokazalo se da je model slobodnih elektrona neodrživ u objašnjavanju suštine električne struje u tekućim elektrolitima, plinovima i poluvodičima. Da bi se podržala postojeća teorija električne struje, uvedeni su novi nosioci električnog naboja - joni i rupe.
Na osnovu navedenog, u savremenoj fizici formiran je koncept koji je po savremenim standardima konačan: električna struja je usmjereno kretanje nosilaca električnog naboja (elektrona, jona, rupa, itd.).
Za smjer električne struje se uzima smjer kretanja pozitivnih naboja; ako struju stvaraju negativno nabijene čestice (na primjer, elektroni), tada se smjer struje smatra suprotnim od kretanja čestica.
Električna struja se naziva konstantnom ako se jačina struje i njen smjer ne mijenjaju tokom vremena. Za nastanak i održavanje struje u bilo kojoj sredini moraju biti ispunjena dva uslova: - prisustvo slobodnih električnih naelektrisanja u medijumu; - stvaranje u okruženju električno polje.
Međutim, pokazalo se da je ovaj prikaz električne struje neodrživ u opisivanju fenomena supravodljivosti. Osim toga, kako se pokazalo, postoje mnoge kontradiktornosti u navedenom prikazu električne struje kada se opisuje funkcioniranje gotovo svih vrsta elektroničkih uređaja. Potreba za tumačenjem pojma električne struje u različitim uslovima i u različitim vrstama elektronskih uređaja, s jedne strane, kao i nerazumijevanje suštine električne struje, s druge, primorali su savremenu fiziku da napravi elektron. , nosilac električnog naboja, "figaro" ("besplatno", "brzo", "izbijeno", "emitovano", "kočenje", "relativistički", "foto", "termo" itd.), što je konačno postavilo pitanje “ šta je električna struja? u ćorsokak.
Značaj teorijskog prikaza električne struje u savremenim uslovima je značajno porasla ne samo zbog široke upotrebe električne energije u ljudskom životu, već i zbog visoke cijene i tehničke izvodljivosti, na primjer, naučnih megaprojekata koje realizuju sve razvijene zemlje svijeta, u kojima koncept električne struje igra važnu ulogu. značajnu ulogu.
Eterični dinamički koncept predstavljanja električne struje. Iz gornje definicije proizlazi da je električna struja usmjereno kretanje nosioci električnih naboja. Očigledno, otkrivanje fizičke suštine električne struje leži u rješavanju problema fizičke suštine električnog naboja i šta je nosilac tog naboja.
Problem fizičke esencije električnog naboja nije riješen problem, kao klasična fizika, i savremeni kvantni kroz istoriju razvoja elektriciteta. Rješenje ovog problema pokazalo se mogućim samo korištenjem metodologije eterodinamike, novi koncept fizika XXI veka..
Prema eterodinamičkoj definiciji: električni naboj je mjera kretanja toka etra... . Električni naboj je svojstvo svojstveno svim elementarnim česticama i ništa više. Električni naboj je veličina sa određenim predznakom, odnosno uvijek je pozitivan.
Iz navedene fizičke suštine električnog naboja proizilazi da je gornja definicija električne struje netačna u smislu činjenice da joni, rupe itd. ne mogu biti uzrok električne struje zbog činjenice da nisu nosioci električnog naboja, jer nisu elementi organizacionog nivoa fizičke materije - elementarne čestice (prema definiciji).
Elektroni, kao elementarne čestice, imaju električni naboj, međutim, prema definiciji: su jedni od glavnih strukturne jedinice supstance koje formirajuelektronske školjke atomi , čija struktura određuje većinu optičkih, električnih, magnetskih, mehaničkih ihemijska svojstva supstance, ne mogu biti mobilni (besplatni) nosioci električnog naboja. Slobodni elektron je mit koji je stvorila moderna fizika da bi protumačila koncept električne struje, koji nema nikakav praktičan ili teorijski dokaz. Očigledno je da čim "slobodni" elektron napusti atom tvari, stvarajući električnu struju, sigurno se moraju dogoditi promjene u fizičkim i kemijskim svojstvima ove tvari (prema definiciji), što se u prirodi ne primjećuje. . Ovu pretpostavku potvrdili su eksperimenti njemačkog fizičara Karla Viktora Eduarda Rikkea: „prolazak struje kroz metale (provodnike prve vrste) nije praćen hemijska promena njihov." Trenutno je ovisnost fizičko-kemijskih svojstava tvari o prisutnosti jednog ili drugog elektrona u atomu tvari dobro proučena i eksperimentalno potvrđena, na primjer, u radu.
Također se spominje eksperimente koje su prvi put izveli 1912. L. I. Mandelstam i N. D. Papaleksi, ali oni nisu objavljeni. Četiri godine kasnije (1916), R. C. Tolman i T. D. Stewart objavili su rezultate svojih eksperimenata, za koje se pokazalo da su slični eksperimentima Mandelstama i Papaleksija. U modernoj fizici ovi eksperimenti služe kao direktna potvrda da slobodne elektrone treba smatrati nosiocima električne energije u metalu.
Da bi se razumjela neispravnost ovih eksperimenata, dovoljno je razmotriti dijagram i metodologiju eksperimenta, u kojem je kao provodnik korišten induktivni svitak, koji se vrtio oko svoje ose i naglo stao. Zavojnica je pomoću kliznih kontakata spojena na galvanometar, koji je bilježio pojavu inercijalnog emf. Zapravo, možemo reći da je u ovom eksperimentu ulogu vanjskih sila koje stvaraju EMF odigrala sila inercije, tj. ako u metalu postoje slobodni nosioci naboja koji imaju masu, onda Oni mora poslušatizakon inercije . izjava " Oni mora poslušatizakon inercije ” pogrešno u smislu da se, prema nivoskom pristupu organizaciji fizičke materije, elektroni, kao elementi nivoa "elementarnih čestica", povinuju samo zakonima elektro- i plinske dinamike, odnosno zakonima mehanike (Njutn) nisu primjenjive na njih.
Da biste ovu pretpostavku učinili uvjerljivijom, razmotrite poznati problem 3.1: izračunati omjer elektrostatičkih (Fe) i gravitacijskih (Fgr) interakcijskih sila između dva elektrona i između dva protona.
Rješenje: za elektrone Fe / Fgr = 4·10 42, za protone Fe / Fgr = 1,24·10 36, tj. uticaj gravitacionih sila je toliko mali da ih nije potrebno uzimati u obzir. Ova tvrdnja važi i za inercione sile.
To znači da je izraz za emf (predložio R. C. Tolman i T. D. Stewart), zasnovan na njegovoj definiciji u terminima vanjskih sila Ftrgovina, djelujući na naboje unutar provodnika koji je podvrgnut kočenju:
ε = 1/e ∫F trgovina∙dl,
netačno u svojoj formulaciji, zbog činjenice da Ftrgovina → 0.
Međutim, kao rezultat eksperimenta uočeno je kratkotrajno odstupanje igle galvanometra, što zahtijeva objašnjenje. Da biste razumjeli ovaj proces, trebali biste obratiti pažnju na sam galvanometar, za koji je korišten takozvani balistički galvanometar. Njegovo uputstvo za upotrebu ima ovu opciju.
Balistički galvanometar se može koristiti kao webermetar (tj. mjeriti magnetni tok kroz zatvoreni provodnik, kao što je zavojnica), da bi se to postiglo, induktivni kalem je spojen na kontakte balističkog galvanometra, koji je postavljen u magnetsko polje . Ako tada iznenada uklonite zavojnicu iz magnetsko polje ili zarotirajte tako da os zavojnice bude okomita na linije polja, tada možete izmjeriti naboj koji je prošao kroz zavojnicu zbog elektromagnetne indukcije, jer promjena magnetskog fluksa je proporcionalna naelektrisanju kroz koje se prolazi; kalibracijom galvanometra u skladu s tim, moguće je odrediti promjenu fluksa u Webersu.
Iz navedenog je očito da upotreba balističkog galvanometra kao webermetra odgovara metodi eksperimenta R. C. Tolmana i T. D. Stewarta u promatranju inercijalne struje u metalima. Ostaje otvoreno pitanje o izvoru magnetnog polja, koje bi, na primjer, moglo biti Zemljino magnetsko polje. R. C. Tolman i T. D. Stewart nisu uzeli u obzir niti proučavali utjecaj vanjskog magnetnog polja, što je dovelo do mitologizacije rezultata eksperimenta.
Suština električne struje. Iz navedenog proizilazi da je odgovor na pitanje šta je električna struja? je također rješenje za problem električnog nosioca naboja. Na osnovu postojećih koncepata ovog problema, moguće je formulisati niz zahtjeva koje nosilac električnog naboja mora zadovoljiti. Naime: nosilac električnog naboja mora biti elementarna čestica; nosilac električnog naboja mora biti slobodan i dugovječni element; Nosač električnog naboja ne smije uništiti strukturu atoma tvari.
Jednostavna analiza postojećih činjenica nam omogućava da zaključimo da gore navedene zahtjeve zadovoljava samo jedan element nivoa „elementarnih čestica“ fizičke materije: elementarna čestica– foton.
Kombinacija fotona zajedno sa medijumom (eterom) u kojem postoje formiraju fotonski gas.
Obratite pažnju na fizičko lice foton i gornje informacije mogu se dati sljedećom definicijom:
Električna struja je tok fotonskog plina dizajniranog za prijenos energije.
Da biste razumjeli mehanizam kretanja električne struje, razmotrite dobro poznati model transporta gasa metana. Pojednostavljeno, uključuje glavni cevovod kojim se gas metan doprema od gasnog polja do mesta potrošnje. Za kretanje gasa metana kroz glavni cevovod mora biti ispunjen sledeći uslov: pritisak gasa metana na početku cevovoda mora biti veći od pritiska gasa metana na njegovom kraju.
Analogno transportu gasa metana, razmotrimo dijagram kretanja električne struje, koji se sastoji od baterije (izvora električne struje) koja ima dva kontakta „+“ i „-“ i vodiča. Ako spojimo metalni provodnik na kontakte baterije, dobijamo model kretanja električne struje, sličan transportu gasa metana.
Uslov za postojanje električne struje u provodniku, po analogiji sa modelom transporta gasa metana, jeste prisustvo: izvora (gasa) povećanog pritiska, odnosno izvora visoke koncentracije nosilaca električnog naboja; cjevovod - provodnik; potrošač gasa, odnosno element koji obezbeđuje smanjenje pritiska gasa, odnosno element (drena) koji obezbeđuje smanjenje koncentracije električnih nosača naboja.
Razlika između električnih kola i plina, hidro i sl. je u tome što su izvor i odvod strukturno izvedeni u jednoj cjelini (hemijski izvor struje - baterija, električni generator itd.). Mehanizam za protok električne struje je sljedeći: nakon spajanja vodiča na bateriju, na primjer, kemijski izvor struje, dolazi do reakcije kemijske redukcije u "+" kontaktnoj površini (anodi), zbog čega fotoni generiraju se, odnosno formira se zona povećane koncentracije nosača električnog naboja. Istovremeno, u kontaktnoj zoni „-“ (katoda), pod uticajem fotona koji se u ovoj zoni nađu kao rezultat strujanja kroz provodnik, dolazi do oksidacione reakcije (potrošnja fotona), tj. nastaje smanjena koncentracija nosilaca električnog naboja. Nosioci električnog naboja (fotoni) kreću se od zone visoke koncentracije (izvor) duž vodiča do zone niske koncentracije (ponovnik). Dakle, vanjska sila ili elektromotorna sila (EMF) koja obezbjeđuje električnu struju u kolu je razlika u koncentraciji (pritisku) nosilaca električnog naboja (fotona), koja je rezultat rada hemijskih izvora struje.
Ova okolnost još jednom naglašava valjanost glavnog zaključka energetske dinamike, prema kojem polja sila(uključujući električno polje) ne stvaraju same mase, naboji i struje, već njihova neravnomjerna distribucija u prostoru.
Na osnovu razmatrane suštine električne struje, očigledna je apsurdnost eksperimenta R. C. Tolmana i T. D. Stewarta u posmatranju inercijalne struje u metalima. Metoda generiranja fotona promjenom brzine mehaničko kretanje trenutno u prirodi ne postoji makroskopsko tijelo.
Zanimljiv aspekt gornje reprezentacije električne struje je njeno poređenje sa reprezentacijom koncepta „svetlosti“, o kojoj se govori u radu: svetlost je tok fotonskog gasa... Ovo poređenje nam omogućava da zaključimo: svjetlost je električna struja. Razlika u ovim konceptima leži samo u spektralnom sastavu fotona koji formiraju svjetlost ili električnu struju, na primjer, u metalnim vodičima. Za uvjerljivije razumijevanje ove okolnosti, razmotrite krug za generiranje električne struje pomoću solarne baterije. Protok sunčeva svetlost(fotoni u vidljivom opsegu) iz izvora (sunca) dospijevaju do solarne baterije, koja pretvara upadni svjetlosni tok u električnu struju (fotonski fluks), koja se dovodi do potrošača (drena) kroz metalni provodnik. IN u ovom slučaju Solarna baterija djeluje kao pretvarač spektra fotonskog fluksa koje emituje sunce u spektar fotona električne struje u metalnom vodiču.
zaključci. U modernoj fizici nema dokaza da je električna struja usmjereno kretanje elektrona ili bilo koje druge čestice. protiv, moderne ideje o elektronu, električnom naboju i Rieckeovi eksperimenti pokazuju zabludu ovaj koncept električna struja.
Opravdanje skupa zahtjeva za nosačem električnog naboja, uzimajući u obzir njegovu eter-dinamičku suštinu, omogućilo je da se ustanovi da električna struja to je tok fotonskog plina dizajniran za prijenos energije.
Kretanje električne struje vrši se iz područja visoke koncentracije fotona (izvor) u područje niske koncentracije (drejn).
Za stvaranje i održavanje struje u bilo kojem mediju moraju biti ispunjena tri uslova: održavanje (generacija) visoke koncentracije fotona u području izvora, prisustvo provodnika koji osigurava protok fotona i stvaranje fotona zona potrošnje u zoni odvoda.
Električna energija Elektron.
Lyamin V.S. , Lyamin D. V. Lvov
Svaka osoba ima apstraktan koncept električne struje. Za električni uređaj, izvor energije je nešto poput izvora zraka za bilo koji organizam koji diše. Ali ova poređenja ograničavaju razumijevanje prirode fenomena, a samo stručnjaci dublje razumiju suštinu.
- Video na temu
- Komentari
U školskom programu svi pohađaju kurs fizike, koji opisuje osnovne pojmove i zakone elektriciteta. Suvoparni, naučni pristup ne zanima djecu, tako da većina odraslih nema pojma šta je električna struja, zašto se javlja, koja je njena mjerna jedinica ili kako se bilo šta može kretati kroz nepokretne metalne žice, pa čak i učiniti da električni uređaji rade .
Jednostavnim riječima o električnoj struji
Standardna definicija iz školski udžbenik u fizici sažeto opisuje fenomen električne struje. Ali da budem iskren, ovo možete u potpunosti razumjeti ako mnogo dublje proučite temu. Uostalom, informacije su predstavljene na drugom jeziku – naučnom. Mnogo je lakše razumjeti prirodu fizički fenomen, ako sve opišete poznatim jezikom, razumljivim svakome. Na primjer, struja u metalu.
Trebalo bi početi od činjenice da je sve što smatramo čvrstim i nepokretnim samo u našoj mašti. Komad metala koji leži na tlu je monolitno nepomično tijelo ljudsko razumevanje. Za analogiju, zamislimo našu planetu u svemiru, gledajući je sa površine Marsa. Zemlja izgleda kao kompletno, nepomično tijelo. Ako se približite njegovoj površini, postat će očigledno da se ne radi o monolitnom komadu materije, već stalno kretanje: voda, gasovi, živa bića, litosferske ploče- sve se to kreće bez prestanka, iako se to ne vidi iz dubokog svemira.
Vratimo se našem komadu metala koji leži na tlu. On je nepomičan jer ga gledamo spolja kao monolitan objekat. Na atomskom nivou, sastoji se od sićušnih elemenata koji se stalno kreću. Oni su različiti, ali između svega nas zanimaju elektroni, koji stvaraju elektromagnetno polje u metalima, generirajući tu istu struju. Riječ "struja" mora se shvatiti doslovno, jer kada se elementi s električnim nabojem kreću, odnosno "teku" od jednog nabijenog objekta do drugog, tada se javlja "električna struja".
Pošto smo razumeli osnovne koncepte, možemo izvući opštu definiciju:
Električna struja je tok nabijenih čestica koje se kreću od tijela s većim nabojem do tijela sa manjim nabojem.
Da biste još preciznije razumjeli suštinu, potrebno je uroniti u detalje i dobiti odgovore na nekoliko osnovnih pitanja.
Video priča
Odgovori na glavna pitanja o električnoj struji
Nakon formulisanja definicije, postavlja se nekoliko logičnih pitanja.
- Šta čini da struja „teče“, odnosno da se kreće?
- Ako se najmanji elementi metala stalno kreću, zašto se onda ne deformiše?
- Ako nešto teče od jednog objekta do drugog, mijenja li se masa ovih objekata?
Odgovor na prvo pitanje je jednostavan. Kao što voda teče od visoke do najniže tačke, tako će i elektroni teći od tijela s visokim nabojem do tijela s niskim, poštujući zakone fizike. A “naboj” (ili potencijal) je broj elektrona u tijelu, a što ih je više, to je naboj veći. Ako se uspostavi kontakt između dva tijela s različitim nabojima, elektroni će teći od nabijenijeg tijela prema manje nabijenom. Ovo će stvoriti struju koja će prestati kada naboji dvaju dodirujućih tijela budu jednaki.
Da biste razumjeli zašto žica ne mijenja strukturu, unatoč činjenici da je u njoj stalno kretanje, morate je zamisliti u obliku velike kuće u kojoj ljudi žive. Veličina kuće se neće mijenjati ovisno o tome koliko ljudi uđe i izađe iz nje, ili se kreće u njoj. Osoba je u ovom slučaju analog elektrona u metalu - kreće se slobodno i nema veliku masu u odnosu na cijelu zgradu.
Ako se elektroni kreću od jednog tijela do drugog, zašto se masa tijela ne mijenja? Činjenica je da je težina elektrona toliko mala da čak i ako se svi elektroni uklone iz tijela, njegova masa se neće promijeniti.
Koja je jedinica struje?
- Snaga struje.
- Voltaža.
- Otpor.
Ako pokušamo da opišemo koncept jačine struje jednostavnim riječima, najbolje je zamisliti tok automobila koji prolazi kroz tunel. Automobili su elektroni, a tunel je žica. Što više automobila prođe kroz poprečni presjek tunela u jednom trenutku, to je veća jačina struje, koja se mjeri uređajem koji se naziva “ampermetar” u Amperima (A), a u formulama se označava slovom ( I).
Napon je relativna veličina koja izražava razliku u naelektrisanju tijela između kojih teče struja. Ako jedan objekt ima vrlo visok naboj, a drugi vrlo nizak, tada će između njih postojati visoki napon, koji se mjeri pomoću uređaja koji se zove voltmetar i jedinice koja se zove Volt (V). Identificira se u formulama slovom (U).
Otpor karakterizira sposobnost vodiča, uobičajeno bakrene žice, da kroz sebe propušta određenu količinu struje, odnosno elektrona. Otporni provodnik stvara toplinu trošeći dio energije struje koja prolazi kroz njega, čime se smanjuje njegova snaga. Otpor se izračunava u Ohmima (Ohm), a slovo (R) se koristi u formulama.
Formule za proračun strujnih karakteristika
Koristeći tri fizičke veličine, trenutne karakteristike se mogu izračunati koristeći Ohmov zakon. Izražava se formulom:
Gdje je I jačina struje, U je napon na dijelu strujnog kola, R je otpor.
Iz formule vidimo da se struja izračunava dijeljenjem napona sa otporom. Dakle, imamo formulaciju zakona:
Jačina struje je direktno proporcionalna naponu i obrnuto proporcionalna otporu provodnika.
Iz ove formule možete matematički izračunati njegove ostale komponente.
Otpor:
Voltaža:
Važno je napomenuti da formula vrijedi samo za određeni dio lanca. Za kompletno, zatvoreno kolo, kao i druge posebne slučajeve, postoje i drugi Ohmovi zakoni.
Video priča
Utjecaj struje na različite materijale i živa bića
Drugačije hemijski elementi Pod uticajem struje ponašaju se drugačije. Neki superprovodnici ne pružaju otpor elektronima koji se kreću kroz njih, uzrokujući ne hemijska reakcija. Metali, kada su izloženi prekomjernom naprezanju, mogu se raspasti i istopiti. Dielektrici koji ne propuštaju struju ne stupaju u interakciju s njim ni na koji način i time štite od njega. okruženje. Ovu pojavu ljudi uspješno koriste kada izoliraju žice gumom.
Za žive organizme struja je dvosmislen fenomen. Može imati i korisne i destruktivne efekte. Ljudi su dugo koristili kontrolirane šokove u terapeutske svrhe: od blagih šokova koji stimuliraju mozak do snažnih električnih šokova koji mogu ponovo pokrenuti zaustavljeno srce i vratiti osobu u život. Jak iscjedak može dovesti do ozbiljnih zdravstvenih problema, opekotina, odumiranja tkiva, pa čak i trenutne smrti. Prilikom rada s električnim uređajima morate se pridržavati sigurnosnih propisa.
U prirodi možete pronaći mnoge pojave u kojima električna energija igra ključnu ulogu: od dubokomorskih stvorenja (električni zraci) koji mogu isporučiti električne udare, do munja tokom grmljavine. Čovjek odavno vlada ovom prirodnom silom i vješto je koristi, zbog čega funkcionira sva moderna elektronika.
Treba imati na umu da prirodni fenomeni mogu biti i korisni i štetni za ljude. Studiranje iz škole i dalje obrazovanje pomaže ljudima da kompetentno koriste fenomene svijeta za dobrobit društva.
Bez osnovnog znanja o elektricitetu, teško je zamisliti kako električni uređaji rade, zašto uopće rade, zašto morate uključiti TV da bi radio i zašto je baterijskoj lampi potrebna samo mala baterija da bi sijala u mraku .
I tako ćemo razumjeti sve po redu.
Struja
Struja je prirodni fenomen koji potvrđuje postojanje, interakciju i kretanje električnih naboja. Struja je prvi put otkrivena još u 7. veku pre nove ere. Grčki filozof Tales. Thales je primijetio da ako se komad ćilibara utrlja o vunu, on počinje privlačiti lagane predmete. Ćilibar na starogrčkom je elektron.
Ovako zamišljam Thalesa kako sjedi, trlja komadić ćilibara o svoj himation (ovo je vunena gornja odjeća starih Grka), a zatim zbunjenim pogledom gleda kako se privlače kosa, komadići konca, perje i komadići papira do ćilibara.
Ovaj fenomen se zove statički elektricitet. Ovo iskustvo možete ponoviti. Da biste to učinili, dobro istrljajte običan plastični ravnalo vunenom krpom i donesite ga na male komadiće papira.
Treba napomenuti da ovaj fenomen nije dugo proučavan. I tek 1600. godine, u svom eseju „O magnetu, magnetnim tijelima i velikom magnetu - Zemlji“, engleski prirodnjak William Gilbert uveo je pojam elektriciteta. U svom radu opisao je svoje eksperimente sa naelektrisanim objektima, a takođe je ustanovio da se druge supstance mogu naelektrisati.
Zatim, tokom tri veka, najnapredniji svjetskih naučnika Oni proučavaju elektricitet, pišu rasprave, formulišu zakone, izmišljaju električne mašine, a tek 1897. Joseph Thomson otkriva prvi materijalni nosilac električne energije - elektron, česticu koja omogućava električne procese u supstancama.
Elektron– ovo je elementarna čestica, ima negativan naboj približno jednak -1.602·10 -19 Cl (Privezak). Određeno e ili e –.
voltaža
Da bi se nabijene čestice kretale s jednog pola na drugi, potrebno je stvarati između polova potencijalna razlika ili - voltaža. Jedinica za napon - Volt (IN ili V). U formulama i proračunima napon se označava slovom V . Da biste dobili napon od 1 V, trebate prenijeti naboj od 1 C između polova, dok radite 1 J (Joule) rada.
Radi jasnoće, zamislite rezervoar za vodu koji se nalazi na određenoj visini. Iz rezervoara izlazi cijev. Voda pod prirodnim pritiskom napušta rezervoar kroz cijev. Složimo se da voda jeste električni naboj, visina vodenog stuba (pritisak) je voltaža, a brzina strujanja vode je struja.
Dakle, što je više vode u rezervoaru, to je veći pritisak. Slično sa električne tačke gledišta, što je veći naboj, to je veći napon.
Počnimo ispuštati vodu, pritisak će se smanjiti. One. Nivo punjenja opada - napon se smanjuje. Ovaj fenomen se može posmatrati u baterijskoj lampi; sijalica postaje slabija kako se baterije istroše. Imajte na umu da što je niži pritisak vode (napon), manji je i protok vode (struja).
Struja
Struja je fizički proces usmjerenog kretanja nabijenih čestica pod utjecajem elektromagnetnog polja od jednog do drugog pola zatvorenog električnog kola. Čestice koje nose naboj mogu uključivati elektrone, protone, ione i rupe. Bez zatvorenog kola, struja nije moguća. Čestice sposobne da nose električni naboj ne postoje u svim supstancama; one u kojima postoje nazivaju se provodnici I poluprovodnici. A tvari u kojima nema takvih čestica - dielektrika.
Trenutna jedinica – Amper (A). U formulama i proračunima jačina struje je označena slovom I . Struja od 1 Ampera nastaje kada naboj od 1 Kulona (6,241·10 18 elektrona) prođe kroz tačku u električnom kolu za 1 sekundu.
Pogledajmo ponovo našu analogiju vode i struje. Samo sada uzmimo dva rezervoara i napunimo ih jednakom količinom vode. Razlika između rezervoara je u prečniku izlazne cevi.
Otvorimo slavine i uvjerimo se da je protok vode iz lijevog rezervoara veći (promjer cijevi je veći) nego iz desnog. Ovo iskustvo je jasan dokaz ovisnosti brzine protoka o promjeru cijevi. Pokušajmo sada da izjednačimo dva toka. Da biste to učinili, dodajte vodu (napunite) u desni rezervoar. Ovo će dati veći pritisak (napon) i povećati brzinu protoka (struja). U električnom kolu, promjer cijevi se igra otpor.
Provedeni eksperimenti jasno pokazuju odnos između voltaža, strujni udar I otpor. O otporu ćemo više govoriti malo kasnije, ali sada još nekoliko riječi o svojstvima električne struje.
Ako napon ne promijeni svoj polaritet, plus na minus, a struja teče u jednom smjeru, onda je to D.C. i shodno tome konstantan pritisak. Ako izvor napona promijeni polaritet i struja teče prvo u jednom smjeru, a zatim u drugom, to je već naizmjenična struja I AC napon. Maksimalne i minimalne vrijednosti (označene na grafikonu kao Io ) - Ovo amplituda ili vrijednosti vršne struje. U kućnim utičnicama napon mijenja polaritet 50 puta u sekundi, tj. struja oscilira tu i tamo, ispada da je frekvencija tih oscilacija 50 Herca, ili skraćeno 50 Hz. U nekim zemljama, na primjer u SAD-u, frekvencija je 60 Hz.
Otpor
Električni otpor – fizička količina, koji određuje svojstvo provodnika da ometa (opire) prolaz struje. Jedinica otpora - Ohm(označeno Ohm ili grčko slovo omega Ω ). U formulama i proračunima otpor je označen slovom R . Provodnik ima otpor od 1 oma na čije polove se primjenjuje napon od 1 V i teče struja od 1 A.
Provodnici različito provode struju. Njihova provodljivost ovisi prije svega od materijala provodnika, kao i od poprečnog presjeka i dužine. Što je veći poprečni presjek, to je veća provodljivost, ali što je dužina veća, to je niža provodljivost. Otpor je inverzni koncept provodljivosti.
Koristeći model vodovoda kao primjer, otpor se može predstaviti kao promjer cijevi. Što je manji, to je lošija provodljivost i veći je otpor.
Otpor vodiča se očituje, na primjer, u zagrijavanju vodiča kada struja teče kroz njega. Štoviše, što je struja veća i što je manji poprečni presjek vodiča, to je zagrijavanje jače.
Snaga
Električna energija je fizička veličina koja određuje brzinu konverzije električne energije. Na primjer, čuli ste više puta: "sijalica ima toliko vata". Ovo je snaga koju troši sijalica u jedinici vremena tokom rada, tj. pretvaranje jedne vrste energije u drugu određenom brzinom.
Izvore električne energije, kao što su generatori, također karakterizira snaga, ali već proizvedena u jedinici vremena.
Jedinica za napajanje – Watt(označeno W ili W). U formulama i proračunima snaga je označena slovom P . Za krugove naizmjenične struje koristi se izraz Puna moć, jedinica - Volt-amps (VA ili V·A), označeno slovom S .
I na kraju o Električni krug. Ovaj krug je određeni skup električnih komponenti sposobnih za vođenje električne struje i međusobno povezanih u skladu s tim.
Ono što vidimo na ovoj slici je osnovni električni uređaj (lampa). Pod naponom U(B) izvor električne energije (baterije) kroz provodnike i druge komponente različitih otpora 4,59 (237 glasova)
Na današnjem sastanku ćemo razgovarati o električnoj energiji koja je postala sastavni dio moderna civilizacija. Električna energija je zahvatila sva područja naših života. A prisustvo kućanskih aparata koji koriste električnu struju u svakom domu toliko je prirodan i sastavni dio svakodnevnog života da ga uzimamo zdravo za gotovo.
Dakle, našim čitateljima se nude osnovne informacije o električnoj struji.
Šta je električna struja
Električna struja znači usmjereno kretanje nabijenih čestica. Supstance koje sadrže dovoljan broj slobodnih naboja nazivaju se provodnicima. Skup svih uređaja koji su međusobno povezani pomoću žica naziva se električni krug.
IN Svakodnevni život koristimo električnu energiju koja prolazi kroz metalne provodnike. Nosioci naboja u njima su slobodni elektroni.
Obično haotično jure između atoma, ali električno polje ih tjera da se kreću u određenom smjeru.
Kako se ovo dešava?
Protok elektrona u kolu može se uporediti sa protokom vode koja pada visoki nivo do niske. Ulogu nivoa u električnim krugovima igra potencijal.
Da bi struja tekla u kolu, mora se održavati konstantna razlika potencijala na njegovim krajevima, tj. voltaža.
Obično se označava slovom U i mjeri se u voltima (B).
Zbog primijenjenog napona u kolu se uspostavlja električno polje koje elektronima daje usmjereno kretanje. Što je napon veći, to je jače električno polje, a samim tim i intenzitet protoka elektrona koji se kreću u smjeru.
Brzina širenja električne struje jednaka je brzini uspostavljanja električnog polja u kolu, odnosno 300.000 km/s, ali brzina elektrona jedva dostiže samo nekoliko mm u sekundi.
Općenito je prihvaćeno da struja teče iz tačke sa većim potencijalom, odnosno od (+) do tačke sa nižim potencijalom, odnosno do (−). Napon u kolu održava se izvorom struje, kao što je baterija. Znak (+) na njegovom kraju označava nedostatak elektrona, znak (−) znači njihov višak, jer su elektroni nosioci negativnog naboja. Čim se sklop sa izvorom struje zatvori, elektroni jure s mjesta gdje ih ima viška do pozitivnog pola izvora struje. Njihov put prolazi kroz žice, potrošače, mjerne instrumente i druge elemente kola.
Imajte na umu da je smjer struje suprotan smjeru kretanja elektrona.
Jednostavno, smjer struje, dogovorom naučnika, određen je prije nego što je utvrđena priroda struje u metalima.
Neke veličine koje karakterišu električnu struju
Snaga struje. Električni naboj koji prolazi kroz poprečni presjek vodiča za 1 sekundu naziva se jakost struje. Za označavanje se koristi slovo I i mjeri se u amperima (A).
Otpor. Sljedeća veličina o kojoj trebate znati je otpor. Nastaje zbog sudara usmjerenih elektrona s ionima kristalna rešetka. Kao rezultat takvih sudara, elektroni prenose dio svoje kinetičke energije na jone. Kao rezultat toga, provodnik se zagrijava i jačina struje se smanjuje. Otpor je simboliziran slovom R i mjeri se u omima (omima).
Što je provodnik duži i što mu je manja površina poprečnog presjeka, veći je otpor metalnog provodnika. Uz istu dužinu i promjer žice, provodnici od srebra, bakra, zlata i aluminija imaju najmanji otpor. By prilično iz očiglednih razloga u praksi se koriste žice od aluminijuma i bakra.
Snaga. Izvođenje proračuna za električna kola, ponekad je potrebno odrediti potrošnju energije (P).
Da biste to učinili, struju koja teče kroz krug treba pomnožiti s naponom.
Jedinica snage je vat (W).
Jednosmjerna i naizmjenična struja
Struja koju daju razne baterije i akumulatori je konstantna. To znači da se jačina struje u takvom kolu može mijenjati samo po veličini promjenom njegovog otpora na različite načine, dok njegov smjer ostaje nepromijenjen.
Ali Većina električnih uređaja troši naizmjeničnu struju, odnosno struja čija se veličina i smjer kontinuirano mijenjaju prema određenom zakonu.
Proizvodi se u elektranama, a zatim putuje kroz visokonaponske dalekovode do naših domova i poslovnih objekata.
U većini zemalja, frekvencija preokreta struje je 50 Hz, odnosno dešava se 50 puta u sekundi. U ovom slučaju, svaki put kada se jačina struje postepeno povećava, dostiže maksimum, a zatim se smanjuje na 0. Zatim se ovaj proces ponavlja, ali sa suprotnim smjerom struje.
U SAD-u svi uređaji rade na frekvenciji od 60 Hz. U Japanu se razvila zanimljiva situacija. Tamo jedna trećina zemlje koristi naizmjeničnu struju frekvencije od 60 Hz, a ostatak - 50 Hz.
Oprez - struja
Može doći do strujnog udara prilikom upotrebe električnih uređaja i od udara groma, jer Ljudsko tijelo je dobar provodnik struje. Električne ozljede često nastaju ako nagazite na žicu koja leži na tlu ili rukama odgurnete labave električne žice.
Napon iznad 36 V smatra se opasnim za ljude. Ako struja od samo 0,05 A prođe kroz tijelo osobe, to može uzrokovati nevoljnu kontrakciju mišića, što neće dopustiti osobi da se samostalno otrgne od izvora lezije. Struja od 0,1 A je smrtonosna.
Naizmjenična struja je još opasnija jer jače djeluje na čovjeka. Ovaj naš prijatelj i pomagač u nekim slučajevima se pretvara u nemilosrdnog neprijatelja, izazivajući probleme s disanjem i radom srca, čak do potpunog zastoja srca. Ostavlja strašne tragove na tijelu u vidu teških opekotina.
Kako pomoći žrtvi? Prije svega, isključite izvor oštećenja. A onda se pobrinite za pružanje prve pomoći.
Naše upoznavanje sa strujom se bliži kraju. Dodajmo samo nekoliko riječi o morskim stvorenjima koja imaju "električno oružje". To su neke vrste riba, ugora i raža. Najopasniji od njih je ugora.
Ne biste trebali plivati do njega na udaljenosti manjoj od 3 metra. Njegov udarac nije smrtonosan, ali može doći do gubitka svijesti.
Ako vam je ova poruka bila korisna, bilo bi mi drago da vas vidim
" Danas želim da se dotaknem teme električne struje. Šta je? Pokušajmo se sjetiti školski program.
Električna struja je uređeno kretanje nabijenih čestica u vodiču
Ako se sjećate, da bi se nabijene čestice kretale (nastaje električna struja), mora se stvoriti električno polje. Da biste stvorili električno polje, možete izvesti osnovne eksperimente kao što je trljanje plastične ručke o vunu i ona će neko vrijeme privlačiti lagane predmete. Tijela sposobna privući predmete nakon trljanja nazivaju se naelektrizirana. Možemo reći da tijelo u ovom stanju ima električni naboj, a sama tijela se nazivaju nabijenim. Iz školskog programa znamo da se sva tijela sastoje od sićušnih čestica (molekula). Molekul je čestica supstance koja se može odvojiti od tela i imaće sva svojstva koja su svojstvena ovom telu. Molekuli složenih tijela nastaju iz različitih kombinacija atoma jednostavnih tijela. Na primjer, molekul vode sastoji se od dva jednostavna: atoma kisika i jednog atoma vodika.
Atomi, neutroni, protoni i elektroni - šta su to?
Zauzvrat, atom se sastoji od jezgra i okreće se oko njega 
elektrona. Svaki elektron u atomu ima mali električni naboj. Na primjer, atom vodika se sastoji od jezgra oko kojeg rotira elektron. 
Jezgro atoma se sastoji od protona i neutrona. Jezgro atoma, zauzvrat, ima električni naboj. Protoni koji čine jezgro imaju isti električni naboj i elektrone. Ali protoni, za razliku od elektrona, su neaktivni, ali je njihova masa mnogo puta veća od mase elektrona. 
Neutronska čestica koja je dio atoma nema električni naboj i neutralna je. Elektroni koji rotiraju oko jezgra atoma i protoni koji čine jezgro su nosioci električnih naboja jednake veličine. Između elektrona i protona uvijek postoji sila međusobnog privlačenja, a između samih elektrona i između protona postoji sila međusobnog odbijanja. Zbog toga elektron ima negativan električni naboj, a proton pozitivan. Iz ovoga možemo zaključiti da postoje 2 vrste električne energije: pozitivna i negativna. Prisutnost jednako nabijenih čestica u atomu dovodi do činjenice da sile međusobnog privlačenja djeluju između pozitivno nabijenog jezgra atoma i elektrona koji rotiraju oko njega, držeći atom zajedno u jednu cjelinu. Atomi se međusobno razlikuju po broju neutrona i protona u svojim jezgrama, zbog čega pozitivni naboj atomskih jezgara nije isti razne supstance. U atomima različitih supstanci broj rotirajućih elektrona nije isti i određen je veličinom pozitivnog naboja jezgra. Atomi nekih supstanci su čvrsto vezani za jezgro, dok kod drugih ova veza može biti mnogo slabija. Ovo objašnjava različite snage tijela. Čelična žica je mnogo jača od bakrene žice, što znači da se čelične čestice jače privlače jedna za drugu od čestica bakra. Privlačnost između molekula posebno je uočljiva kada su blizu jedna drugoj. Većina sjajan primjer- dvije kapi vode se pri dodiru spajaju u jednu.
Električno punjenje
U atomu 
bilo koje supstance, broj elektrona koji rotiraju oko jezgra jednak je broju protona sadržanih u jezgru. Električni naboj elektrona i protona jednaki su po veličini, što znači da je negativni naboj elektrona jednak pozitivnom naboju jezgra. Ovi naboji se međusobno poništavaju, a atom ostaje neutralan. U atomu, elektroni stvaraju elektronsku ljusku oko jezgra. Elektronska ljuska i jezgro atoma su u neprekidnom oscilatornom kretanju. Kada se kreću, atomi se sudaraju i iz njih se emituje jedan ili više elektrona. Atom prestaje biti neutralan i postaje pozitivno nabijen. Pošto je njegov pozitivni naboj postao veći od negativnog (slaba veza između elektrona i jezgra - metala i uglja). U drugim tijelima (drvo i staklo) elektronske školjke nisu oštećene. Jednom oslobođeni od atoma, slobodni elektroni se kreću nasumično i mogu biti zarobljeni od strane drugih atoma. Proces pojavljivanja i nestajanja u tijelu odvija se kontinuirano. Sa povećanjem temperature, brzina vibracijskog kretanja atoma raste, sudari postaju sve češći i jači, a povećava se i broj slobodnih elektrona. Međutim, tijelo ostaje električno neutralno, jer se broj elektrona i protona u tijelu ne mijenja. Ako se određena količina slobodnih elektrona ukloni iz tijela, pozitivni naboj postaje veći od ukupnog naboja. Tijelo će biti pozitivno nabijeno i obrnuto. Ako se u tijelu stvori nedostatak elektrona, onda se ono dodatno naplaćuje. Ako postoji višak, negativan je. Što je veći ovaj nedostatak ili višak, veći je električni naboj. U prvom slučaju (više pozitivno nabijenih čestica) tijela se nazivaju provodnici (metali, vodene otopine soli i kiselina), au drugom (nedostatak elektrona, negativno nabijene čestice) dielektrici ili izolatori (ćilibar, kvarc, ebonit) . Za kontinuirano postojanje električne struje, razlika potencijala mora se stalno održavati u vodiču.
Pa, kratak kurs fizike je gotov. Mislim da ste se uz moju pomoć sjetili školskog programa za 7. razred, a kolika je potencijalna razlika pogledat ćemo u sljedećem članku. Vidimo se ponovo na stranicama sajta.
