Curentul electric și credea că. Curentul electric: principalele caracteristici și condiții de existență a acestuia

Curent electric sunt acum folosite în fiecare clădire, știind caracteristicile actualeîn rețeaua electrică de acasă, ar trebui să vă amintiți întotdeauna că este periculos pentru viață.

Curentul electric este efectul mișcării direcționale a sarcinilor electrice (în gaze - ioni și electroni, în metale - electroni), sub influența unui câmp electric.

Mișcarea sarcinilor pozitive de-a lungul câmpului este echivalentă cu mișcarea sarcinilor negative împotriva câmpului.

De obicei, direcția sarcinii electrice este considerată a fi direcția sarcinii pozitive.

• puterea curentă;
• Voltaj;
• puterea curentului;
• rezistență de curent.

Puterea curentă.

Puterea curentului electric se numește raportul dintre munca efectuată de curent și timpul în care a fost efectuată această muncă.

Puterea pe care o dezvoltă curentul electric într-o secțiune a circuitului este direct proporțională cu mărimea curentului și a tensiunii pe această zonă. Puterea (electrică și mecanică) măsurată în wați (W).

Puterea curentă nu depinde de timpul de pro-te-ka-tion a curentului electric din circuit, ci este definit ca tensiune pro-de-ve-de pe puterea curentului.

Voltaj.

Tensiune electrică este o cantitate care arată cât de multă muncă a fost făcută câmp electric când o sarcină se deplasează dintr-un punct în altul. Tensiunea în diferite părți ale circuitului va fi diferită.

De exemplu: tensiunea pe o secțiune a unui fir gol va fi foarte mică, iar tensiunea pe o secțiune cu orice sarcină va fi mult mai mare, iar magnitudinea tensiunii va depinde de cantitatea de muncă efectuată de curent. Tensiunea se măsoară în volți (1 V). Pentru determinarea tensiunii există o formulă: U=A/q, unde

• U - tensiune,
• A este munca efectuată de curent pentru a muta sarcina q într-o anumită secțiune a circuitului.

Puterea curentă.

Puterea curentă se referă la numărul de particule încărcate care curg prin secțiunea transversală a unui conductor.

Prin definiție puterea curentului direct proporțională cu tensiunea și invers proporțională cu rezistența.

Puterea curentului electric măsurată cu un instrument numit ampermetru. Cantitatea de curent electric (cantitatea de sarcină transferată) se măsoară în amperi. Pentru a crește gama de desemnări ale unităților de modificare, există prefixe de multiplicitate, cum ar fi micro - microamperi (µA), mile - miliamperi (mA). Alte console nu sunt folosite în utilizarea de zi cu zi. De exemplu: ei spun și scriu „zece mii de amperi”, dar nu spun sau scriu niciodată 10 kiloamperi. Astfel de valori în viata de zi cu zi nu sunt folosite. Același lucru se poate spune despre nanoamperi. De obicei ei spun și scriu 1×10-9 Amperi.

Rezistența curentului.

Rezistenta electrica numit mărime fizică, care caracterizează proprietățile unui conductor care împiedică trecerea curentului electric și este egal cu raportul dintre tensiunea de la capetele conductorului și puterea curentului care circulă prin acesta.

Rezistența pentru circuitele de curent alternativ și pentru câmpurile electromagnetice alternative este descrisă prin conceptele de impedanță și impedanță caracteristică. Rezistența curentului(deseori notată cu litera R sau r) rezistența de curent este considerată, în anumite limite, a fi o valoare constantă pentru un conductor dat. Sub rezistenta electricaînțelegeți raportul dintre tensiunea de la capetele unui conductor și curentul care trece prin conductor.

Condiții pentru apariția curentului electric într-un mediu conductor:

1) prezența particulelor încărcate libere;

2) dacă există un câmp electric (există o diferență de potențial între două puncte ale conductorului).

Tipuri de efecte ale curentului electric asupra materialului conductor.

1) chimică - schimbare compozitia chimica conductori (apare în principal în electroliți);

2) termică - materialul prin care curge curentul este încălzit (acest efect este absent în supraconductori);

3) magnetic - apariția unui câmp magnetic (apare la toți conductorii).

Principalele caracteristici ale curentului.

1. Puterea curentului se notează cu litera I - este egală cu cantitatea de energie electrică Q care trece prin conductor în timpul t.

I=Q/t

Puterea curentului este determinată de un ampermetru.

Tensiunea este determinată de un voltmetru.

3. Rezistenta R a materialului conductor.

Rezistenta depinde de:

a) pe secțiunea conductorului S, pe lungimea lui l și material (notat cu rezistivitatea conductorului ρ);

R=pl/S

b) la temperatura t°C (sau T): R = R0 (1 + αt),

• unde R0 este rezistența conductorului la 0°C,
• α - coeficientul de rezistență la temperatură;

c) a primi diverse efecte, conductoarele pot fi conectate atât în ​​paralel, cât și în serie.

Tabelul caracteristicilor curente.

Compus	Secvenţial	Paralel
Valoarea de conservare	I 1 = I 2 = … = I n I = const	U 1 = U 2 = …U n U = const
Valoarea sumă	Voltaj e=Ast/q Valoarea egală cu munca depusă de forțele externe pentru a muta o sarcină pozitivă de-a lungul întregului circuit, inclusiv sursa de curent, la sarcină se numește forța electromotoare a sursei de curent (EMF): e=Ast/q Caracteristicile curente trebuie cunoscute la repararea echipamentelor electrice.

Curentul și tensiunea sunt parametri cantitativi utilizați în scheme electrice Oh. Cel mai adesea, aceste cantități se modifică în timp, altfel nu ar avea rost să funcționeze circuitul electric.

Voltaj

În mod convențional, tensiunea este indicată prin literă "U". Munca cheltuită în deplasarea unei unități de sarcină dintr-un punct cu potențial scăzut într-un punct cu potențial ridicat este tensiunea dintre aceste două puncte. Cu alte cuvinte, este energia eliberată după ce o unitate de sarcină trece de la un potențial ridicat la cel scăzut.

Tensiunea poate fi numită și diferență de potențial, precum și forță electromotoare. Acest parametru este măsurat în volți. Pentru a muta 1 coulomb de sarcină între două puncte care au o tensiune de 1 volt, trebuie efectuat 1 joule de lucru. Coulombii măsoară sarcinile electrice. 1 coulomb este egal cu sarcina a 6x10 18 electroni.

Tensiunea este împărțită în mai multe tipuri, în funcție de tipurile de curent.

• Tensiune constantă . Este prezent în circuitele și circuitele electrostatice DC.
• Tensiune AC . Acest tip de tensiune se găsește în circuitele cu sinusoidală și curenti alternativi. În cazul curentului sinusoidal, se iau în considerare următoarele caracteristici de tensiune:
  amplitudinea fluctuațiilor de tensiune– aceasta este abaterea sa maximă de la axa x;
  tensiune instantanee, care se exprimă la un anumit moment în timp;
  tensiune efectivă, este determinată de munca activă efectuată în primul semiciclu;
  tensiune medie redresată, determinată de mărimea tensiunii redresate pe o perioadă armonică.

La transmiterea energiei electrice prin linii aeriene, proiectarea suporturilor și dimensiunile acestora depind de mărimea tensiunii aplicate. Tensiunea dintre faze se numește tensiunea de linie , iar tensiunea dintre masă și fiecare fază este tensiunea de fază . Această regulă se aplică tuturor tipurilor linii aeriene. În Rusia, în rețelele electrice de uz casnic, standardul este tensiune trifazată cu o tensiune liniară de 380 volți și o valoare a tensiunii de fază de 220 volți.

Curent electric

Curentul într-un circuit electric este viteza de mișcare a electronilor într-un anumit punct, măsurată în amperi și notă în diagrame cu litera „ eu" Sunt de asemenea utilizate unități derivate de amper cu prefixele corespunzătoare milli-, micro-, nano etc. Un curent de 1 amper este generat prin mișcarea unei unități de sarcină de 1 coulomb într-o secundă.

În mod convențional, se consideră că curentul curge în direcția de la potențial pozitiv la negativ. Totuși, din cursul de fizică se știe că electronul se mișcă în direcția opusă.

Trebuie să știți că tensiunea este măsurată între 2 puncte de pe circuit, iar curentul trece printr-un punct specific al circuitului sau prin elementul său. Prin urmare, dacă cineva folosește expresia „tensiune în rezistență”, atunci aceasta este incorectă și analfabetă. Dar de multe ori vorbim despre tensiune la un anumit punct al circuitului. Aceasta se referă la tensiunea dintre pământ și acest punct.

Tensiunea este generată din expunerea la sarcini electrice din generatoare și alte dispozitive. Curentul este creat prin aplicarea unei tensiuni în două puncte dintr-un circuit.

Pentru a înțelege ce sunt curentul și tensiunea, ar fi mai corect de utilizat. Pe el puteți vedea curentul și tensiunea, care își schimbă valorile în timp. În practică, elementele unui circuit electric sunt conectate prin conductori. În anumite puncte, elementele circuitului au propria lor valoare de tensiune.

Curentul și tensiunea respectă regulile:

• Suma curenților care intră într-un punct este egală cu suma curenților care ies din punct (regula de conservare a sarcinii). Această regulă este legea lui Kirchhoff pentru curent. Punctul de intrare și ieșire al curentului în acest caz se numește nod. Un corolar al acestei legi este următoarea afirmație: într-un circuit electric în serie al unui grup de elemente, valoarea curentului este aceeași pentru toate punctele.
• Într-un circuit paralel de elemente, tensiunea la toate elementele este aceeași. Cu alte cuvinte, suma căderilor de tensiune dintr-un circuit închis este zero. Această lege Kirchhoff se aplică tensiunilor.
• Munca efectuată pe unitatea de timp de către un circuit (putere) se exprimă după cum urmează: P = U*I. Puterea se măsoară în wați. 1 joule de lucru efectuat într-o secundă este egal cu 1 watt. Puterea este distribuită sub formă de căldură și este cheltuită pentru a funcționa lucru mecanic(în motoarele electrice), transformate în radiații diverse tipuri, se acumulează în recipiente sau baterii. La proiectarea complexă sisteme electrice,Una dintre probleme este sarcina termică a sistemului.

Caracteristicile curentului electric

O condiție prealabilă pentru existența curentului într-un circuit electric este un circuit închis. Dacă circuitul este întrerupt, curentul se oprește.

Toată lumea din inginerie electrică operează pe acest principiu. Ele întrerup circuitul electric cu contacte mecanice mobile și, prin urmare, opresc fluxul de curent, oprind dispozitivul.

În industria energetică, curentul electric are loc în interiorul conductoarelor de curent, care sunt realizate sub formă de bare colectoare și alte părți care conduc curentul.

Există și alte modalități de a crea curent intern în:

• Lichide și gaze datorate mișcării ionilor încărcați.
• Vacuum, gaz și aer folosind emisie termoionică.
• , din cauza mișcării purtătorilor de sarcină.

Condiții de apariție a curentului electric

• Încălzirea conductoarelor (nu a supraconductorilor).
• Aplicarea diferențelor de potențial la purtătorii de taxe.
• O reacție chimică care eliberează noi substanțe.
• Impact câmp magnetic la dirijor.

Forme de undă curente

• Linie dreaptă.
• Undă sinusoidală armonică variabilă.
• Un meandru, asemanator cu unda sinusoidala, dar cu colturi ascutite (uneori colturile pot fi netezite).
• O formă pulsantă de o direcție, cu o amplitudine variind de la zero la cea mai mare valoare conform unei anumite legi.

Tipuri de lucru ale curentului electric

• Radiația luminoasă creată de dispozitivele de iluminat.
• Generarea de căldură cu ajutorul elementelor de încălzire.
• Lucrări mecanice (rotația motoarelor electrice, acțiunea altora dispozitive electrice).
• Crearea radiațiilor electromagnetice.

Fenomene negative cauzate de curentul electric

• Supraîncălzirea contactelor și a pieselor sub tensiune.
• Apariția curenților turbionari în miezurile dispozitivelor electrice.
• Radiația electromagnetică în mediul extern.

La proiectare, creatorii de dispozitive electrice și diferite circuite trebuie să țină cont de proprietățile de mai sus ale curentului electric în proiectarea lor. De exemplu, efectele nocive ale curenților turbionari în motoarele electrice, transformatoare și generatoare sunt reduse prin fuziunea nucleelor ​​folosite pentru a trece fluxurile magnetice. Legarea miezului este producția sa nu din piesa intreaga metal, ci dintr-un set de plăci subțiri individuale din oțel electric special.

Dar, pe de altă parte, curenții turbionari sunt utilizați pentru a funcționa cuptoarele cu microunde și cuptoarele care funcționează pe principiul inducției magnetice. Prin urmare, putem spune că curenții turbionari nu sunt doar nocivi, ci și beneficii.

Curentul alternativ cu un semnal sub formă de sinusoid poate diferi în frecvența oscilațiilor pe unitatea de timp. În țara noastră, frecvența industrială a curentului electric este standard și egală cu 50 herți. În unele țări, este utilizată o frecvență curentă de 60 de herți.

Pentru diverse scopuri în inginerie electrică și inginerie radio, sunt utilizate alte valori ale frecvenței:

• Semnale de joasă frecvență cu o frecvență curentă mai mică.
• Semnale de înaltă frecvență care sunt mult mai mari decât frecvența curentului industrial.

Se crede că curentul electric apare din mișcarea electronilor în interiorul unui conductor, motiv pentru care se numește curent de conducere. Dar există un alt tip de curent electric, care se numește convecție. Apare atunci când macrocorpurile încărcate, cum ar fi picăturile de ploaie, se mișcă.

Curentul electric în metale

Mișcarea electronilor atunci când sunt supuși unei forțe constante este comparată cu un parașutist care coboară la pământ. În aceste două cazuri, apare o mișcare uniformă. Forța gravitației acționează asupra parașutistului, iar forța de rezistență a aerului i se opune. Mișcarea electronilor este afectată de forța câmpului electric, iar ionii rețelelor cristaline rezistă acestei mișcări. Viteza medie a electronilor atinge o valoare constantă, la fel ca viteza unui parașutist.

Într-un conductor metalic, viteza de mișcare a unui electron este de 0,1 mm pe secundă, iar viteza curentului electric este de aproximativ 300 de mii de km pe secundă. Acest lucru se datorează faptului că curentul electric curge numai acolo unde este aplicată tensiune particulelor încărcate. Prin urmare, se obține un debit mare de curent.

Când electronii se mișcă într-o rețea cristalină, există următorul model. Electronii nu se ciocnesc cu toți ionii care se apropie, ci doar cu fiecare zecime dintre ei. Acest lucru se explică prin legile mecanicii cuantice, care pot fi simplificate după cum urmează.

Mișcarea electronilor este împiedicată de ionii mari care oferă rezistență. Acest lucru este vizibil mai ales atunci când metalele sunt încălzite, când ionii grei „se balansează”, cresc în dimensiune și reduc conductivitatea electrică a rețelelor cristaline conductor. Prin urmare, atunci când metalele sunt încălzite, rezistența lor crește întotdeauna. Pe măsură ce temperatura scade, aceasta crește conductivitate electrică. Prin reducerea temperaturii unui metal la zero absolut, se poate obține efectul supraconductivității.

Acest articol arată că în fizicii moderne Ideea de curent electric este mitologizată și nu are nicio dovadă a interpretării sale moderne.

Din punctul de vedere al eterodinamicii, conceptul de curent electric ca flux de gaz fotonic și condițiile de existență a acestuia sunt fundamentate.

Introducere.În istoria științei, secolul al XIX-lea a fost numit secolul electricității. Uimitorul secol al XIX-lea, care a pus bazele revoluției științifice și tehnologice care a schimbat atât de mult lumea, a început cu o celulă galvanică - prima baterie, o sursă chimică de curent (coloana voltaică) și descoperirea curentului electric. Cercetările privind curentul electric au fost efectuate pe scară largă în primii ani ai secolului al XIX-lea. a dat impuls pătrunderii electricității în toate sferele vieții umane. Viața modernă de neconceput fără radio și televiziune, telefon, smartphone și computer, tot felul de iluminat și dispozitive de încălzire, mașini și dispozitive bazate pe capacitatea de a utiliza curentul electric.

Cu toate acestea, utilizarea pe scară largă a energiei electrice din primele zile ale descoperirii curentului electric este în profundă contradicție cu justificarea sa teoretică. Nici secolul al XIX-lea, nici fizica modernă nu pot răspunde la întrebarea: ce este curentul electric? De exemplu, în următoarea declarație din Encyclopedia Britannica:

„Întrebarea: „Ce este electricitatea?”, precum întrebarea: „Ce este materia?”, se află în afara sferei fizicii și aparține sferei metafizicii.”

Primele experimente cunoscute pe scară largă cu curent electric au fost efectuate de fizicianul italian Galvani în sfârşitul XVI-lea secolul II Un alt fizician italian Volta a creat primul dispozitiv capabil să producă un curent electric pe termen lung - o celulă galvanică. Volta a arătat că contactul cu metale diferite le duce la o stare electrică și că din adăugarea unui lichid care conduce electricitatea către ele se formează un flux direct de electricitate. Curentul rezultat în acest caz se numește curent galvanic, iar fenomenul în sine se numește galvanism. În același timp, curentul în viziunea lui Volta este mișcarea fluidelor electrice - fluide.

S-a făcut o schimbare semnificativă în înțelegerea esenței curentului electric

M. Faraday. Au dovedit identitatea specii individuale energie electrică provenită din diverse surse. Cele mai multe lucrări importante a început experimentele de electroliză. Descoperirea a fost luată ca o dovadă că electricitatea în mișcare este practic identică cu electricitatea cauzată de frecare, adică electricitatea statică. Seria sa de experimente ingenioase cu privire la electroliză a servit drept confirmare convingătoare a ideii, a cărei esență se rezumă la următoarele: dacă o substanță prin natura sa are o structură atomică, atunci în procesul de electroliză fiecare atom primește o anumită cantitate de electricitate. .

În 1874, fizicianul irlandez J. Stoney (Stoney) a ținut o conferință la Belfast în care a folosit legile electrolizei lui Faraday ca bază pentru teoria atomică a electricității. Pe baza mărimii sarcinii totale care trece prin electrolit și a unei estimări destul de aproximative a numărului de atomi de hidrogen eliberați la catod, Stoney a obținut pentru sarcina elementară un număr de ordinul 10 -20 C (în unități moderne). Acest raport nu a fost publicat pe deplin până în 1881, când un om de știință german

G. Helmholtz a remarcat într-una dintre prelegerile sale de la Londra că, dacă se acceptă ipoteza structurii atomice a elementelor, nu se poate să nu ajungă la concluzia că electricitatea este, de asemenea, împărțită în porțiuni elementare sau „atomi de electricitate”. Această concluzie a lui Helmholtz a rezultat în esență din rezultatele lui Faraday privind electroliză și amintea de afirmația lui Faraday. Studiile lui Faraday despre electroliză au jucat un rol fundamental în dezvoltarea teoriei electronice.

În 1891, Stoney, care a susținut ideea că legile lui Faraday ale electrolizei însemnau existența unei unități naturale de sarcină, a inventat termenul de „electron”.

Cu toate acestea, în curând termenul de electron, introdus de Stone, își pierde esența inițială. În 1892 H. Lorentz își formează propria sa teorie a electronilor. Potrivit lui, electricitatea provine din mișcarea particulelor mici încărcate - electroni pozitivi și negativi.

ÎN sfârşitul XIX-lea V. Teoria electronică a conductivității a început să se dezvolte. Începutul teoriei a fost dat în 1900 de către fizicianul german Paul Drude. Teoria lui Drude a fost inclusă în cursurile de fizică sub numele teoria clasică conductivitatea electrică a metalelor. În această teorie, electronii sunt asemănați cu atomii unui gaz ideal care umple rețeaua cristalină a unui metal, iar curentul electric este reprezentat ca un flux al acestui gaz de electroni.

După prezentarea modelului atomic al lui Rutherford, o serie de măsurători ale valorii sarcinii elementare în anii 20 ai secolului XX. În fizică, s-a format în cele din urmă ideea curentului electric ca flux de electroni liberi, elemente structurale atom de materie.

Cu toate acestea, modelul cu electroni liberi s-a dovedit a fi insuportabil în explicarea esenței curentului electric în electroliții lichizi, gaze și semiconductori. Pentru sprijin teoria existentă curent electric, au fost introduși noi purtători de sarcină electrică - ioni și găuri.

Pe baza celor de mai sus, în fizica modernă s-a format un concept care este definitiv după standardele moderne: curentul electric este mișcarea direcționată a purtătorilor de sarcină electrică (electroni, ioni, găuri etc.).

Direcția curentului electric este considerată direcția de mișcare a sarcinilor pozitive; dacă curentul este creat de particule încărcate negativ (de exemplu, electroni), atunci direcția curentului este considerată opusă mișcării particulelor.

Curentul electric se numește constant dacă puterea curentului și direcția acestuia nu se modifică în timp. Pentru apariția și menținerea curentului în orice mediu trebuie îndeplinite două condiții: - prezența sarcinilor electrice libere în mediu; — crearea unui câmp electric în mediu.

Cu toate acestea, această reprezentare a curentului electric sa dovedit a fi insuportabilă în descrierea fenomenului de supraconductivitate. În plus, după cum sa dovedit, există multe contradicții în reprezentarea specificată a curentului electric atunci când se descrie funcționarea aproape tuturor tipurilor de dispozitive electronice. Necesitatea interpretării conceptului de curent electric în conditii diferite si in diferite tipuri dispozitivele electronice, pe de o parte, precum și lipsa de înțelegere a esenței curentului electric, pe de altă parte, au forțat fizica modernă să facă un electron, purtătorul unei sarcini electrice, un „figaro” („liber”, „rapid”. ”, „knocked out”, „emis”, „frânare”, „relativist”, „foto”, „termic”, etc.), care a ridicat în cele din urmă întrebarea „ ce este curentul electric? spre o fundătură.

Semnificația reprezentării teoretice a curentului electric în conditii moderne a crescut semnificativ nu numai datorită utilizării pe scară largă a electricității în viața umană, ci și datorită costului ridicat și fezabilitate tehnică, de exemplu, megaproiecte științifice implementate de toate țările dezvoltate ale lumii, în care conceptul de curent electric joacă un rol semnificativ.

Conceptul dinamic eteric de reprezentare a curentului electric. Din definiția de mai sus rezultă că curentul electric este o mișcare direcțională purtători de sarcină electrică. Evident, dezvăluirea esenței fizice a curentului electric constă în rezolvarea problemei esenței fizice a sarcinii electrice și care este purtătorul acestei sarcini.

Problema esenței fizice a sarcinii electrice este o problemă nerezolvată, atât de fizica clasică, cât și de fizica cuantică modernă de-a lungul istoriei dezvoltării electricității. Soluția acestei probleme s-a dovedit a fi posibilă doar folosind metodologia eterodinamicii, un concept nou în fizica secolului XXI.

Conform definiției eterodinamice: sarcina electrică este o măsură a mișcării fluxului de eter... . Sarcina electrică este o proprietate inerentă tuturor particulelor elementare și nimic mai mult. Sarcina electrică este o mărime cu semn definit, adică este întotdeauna pozitivă.

Din esența fizică indicată a sarcinii electrice rezultă că definiția de mai sus a curentului electric este incorectă în ceea ce privește faptul că ioni, găuri etc. nu pot fi cauza curentului electric datorită faptului că nu sunt purtători de sarcină electrică, deoarece nu sunt elemente ale nivelului organizatoric al materiei fizice - particule elementare (conform definiției).

Electronii, ca particule elementare, au o sarcină electrică, totuși, conform definiției: sunt una dintre unitățile structurale de bază ale materiei, formacarcase electronice atomi , a cărei structură determină cele mai multe elemente optice, electrice, magnetice, mecanice șiproprietăți chimice substante, nu pot fi purtători mobili (gratui) de încărcare electrică. Electronul liber este un mit creat de fizica modernă pentru a interpreta conceptul de curent electric, care nu are nicio practică sau dovada teoretica. Este evident că, de îndată ce un electron „liber” părăsește un atom al unei substanțe, formând un curent electric, cu siguranță trebuie să apară schimbări. proprietăți fizice și chimice această substanță (conform definiției), care nu este observată în natură. Această presupunere a fost confirmată de experimentele fizicianului german Karl Viktor Eduard Rikke: „trecerea curentului prin metale (conductori de primul fel) nu este însoțită de o modificare chimică a acestora”. În prezent, dependența proprietăților fizico-chimice ale unei substanțe de prezența unuia sau altuia electron într-un atom al unei substanțe a fost bine studiată și confirmată experimental, de exemplu, în lucrare.

Există și o referire la experimente efectuate pentru prima dată în 1912 de L. I. Mandelstam și N. D. Papaleksi, dar nepublicate de aceștia. Patru ani mai târziu (1916), R. C. Tolman și T. D. Stewart au publicat rezultatele experimentelor lor, care s-au dovedit a fi similare cu experimentele lui Mandelstam și Papaleksi. În fizica modernă, aceste experimente servesc drept confirmare directă că electronii liberi ar trebui considerați purtători de electricitate într-un metal.

Pentru a înțelege incorectitudinea acestor experimente, este suficient să luăm în considerare diagrama și metodologia experimentului, în care a fost folosită ca conductor o bobină de inductanță, care s-a învârtit în jurul axei sale și s-a oprit brusc. Bobina a fost conectată folosind contacte glisante la un galvanometru, care a înregistrat apariția emf inerțială. De fapt, putem spune că în acest experiment rolul forțelor externe care creează EMF a fost jucat de forța de inerție, adică dacă există purtători de sarcină liberi cu masă în metal, atunci Ei trebuie să se supunălegea inerției . Declarație " Ei trebuie să se supunălegea inerției ” eronat în sensul că, conform abordării la nivel a organizării materiei fizice, electronii, ca elemente ale nivelului „particulelor elementare”, se supun doar legilor electrodinamicii și ale dinamicii gazelor, adică legile mecanicii (Newton) nu sunt aplicabile acestora.

Pentru a face această ipoteză convingătoare, să luăm în considerare binecunoscuta problemă 3.1: calculați raportul dintre forțele de interacțiune electrostatice (Fe) și gravitaționale (Fgr) între doi electroni și între doi protoni.

Rezolvare: pentru electronii Fe / Fgr = 4·10 42, pentru protonii Fe / Fgr = 1,24·10 36, i.e. influența forțelor gravitaționale este atât de mică încât nu este necesar să se țină seama de ele. Această afirmație este valabilă și pentru forțele inerțiale.

Aceasta înseamnă că expresia pentru fem (propusă de R. C. Tolman și T. D. Stewart), bazată pe definiția sa în termeni de forțe externe Fmagazin, acționând asupra sarcinilor din interiorul unui conductor supus frânării:

ε = 1/e ∫F magazin∙dl,

incorectă în formularea sa, datorită faptului că Fmagazin → 0.

Cu toate acestea, în urma experimentului, a fost observată o abatere pe termen scurt a acului galvanometrului, ceea ce necesită explicații. Pentru a înțelege acest proces, ar trebui să acordați atenție galvanometrului în sine, pentru care a fost folosit așa-numitul galvanometru balistic. Instrucțiunile sale de utilizare au această opțiune.

Un galvanometru balistic poate fi folosit ca webermetru (adică, măsurarea fluxului magnetic printr-un conductor închis, cum ar fi o bobină), pentru a face acest lucru, o bobină inductivă este conectată la contactele galvanometrului balistic, care este plasat într-un câmp magnetic . Dacă după aceasta îndepărtați brusc bobina din câmpul magnetic sau o întoarceți astfel încât axa bobinei să fie perpendiculară pe liniile de câmp, atunci puteți măsura sarcina trecută prin bobină din cauza inducției electromagnetice, deoarece modificarea fluxului magnetic este proporțională cu sarcina trecută prin calibrarea galvanometrului în consecință, este posibil să se determine modificarea fluxului în Webers.

Din cele de mai sus este evident că utilizarea galvanometrului balistic ca webermetru corespunde metodei de experiment a lui R. C. Tolman și T. D. Stewart în observarea curentului de inerție în metale. Întrebarea rămâne deschisă cu privire la sursa câmpului magnetic, care, de exemplu, ar putea fi câmpul magnetic al Pământului. Influența unui câmp magnetic extern nu a fost luată în considerare sau studiată de R. C. Tolman și T. D. Stewart, ceea ce a dus la mitologizarea rezultatelor experimentului.

Esența curentului electric. Din cele de mai sus rezultă că răspunsul la întrebarea, ce este curentul electric? este, de asemenea, o soluție la problema purtătorului de sarcină electrică. Bazat pe ideile existente Această problemă ne permite să formulăm o serie de cerințe care trebuie îndeplinite de purtătorul de sarcină electrică. Și anume: purtătorul sarcinii electrice trebuie să fie o particulă elementară; purtătorul de sarcină electrică trebuie să fie un element liber și de lungă durată; Purtătorul de sarcină electrică nu ar trebui să distrugă structura atomului substanței.

Nu analiză complexă faptele existente ne permit să concluzionăm că cerințele de mai sus sunt îndeplinite de un singur element al nivelului de „particule elementare” a materiei fizice: o particulă elementară - fotonul.

Combinația de fotoni împreună cu mediul (eterul) în care există formează un gaz fotonic.

Luând în considerare esența fizică a fotonului și informațiile de mai sus, putem da următoarea definiție:

Curentul electric este un flux de gaz fotonic conceput pentru a transfera energie.

Pentru a înțelege mecanismul de mișcare a curentului electric, luați în considerare modelul binecunoscut de transport al gazului metan. Mai simplu spus, include o conductă principală care furnizează gaz metan din zăcământ de gaze la locul consumului. Pentru a deplasa gazul metan prin conducta principală, trebuie îndeplinită următoarea condiție: presiunea gazului metan la începutul conductei trebuie să fie mai mare decât presiunea gazului metan la capătul acesteia.

Prin analogie cu transportul gazului metan, să luăm în considerare o diagramă a mișcării curentului electric, constând dintr-o baterie (sursă de curent electric) având două contacte „+” și „-“ și un conductor. Dacă conectăm un conductor metalic la contactele bateriei, obținem un model al mișcării curentului electric, similar cu transportul gazului metan.

Condiția existenței unui curent electric într-un conductor, prin analogie cu modelul de transport al gazului metan, este prezența: a unei surse (gaz) de presiune crescută, adică a unei surse de concentrație mare de purtători de sarcină electrică; conductă - conductor; consumator de gaz, adică un element care asigură o scădere a presiunii gazului, adică un element (dren) care asigură o scădere a concentrației purtătorilor de sarcină electrică.

Diferența dintre circuitele electrice și gaz, hidro, etc. este că sursa și scurgerea sunt implementate structural într-o singură unitate (sursă de curent chimic - baterie, generator electric etc.). Mecanismul de curgere a curentului electric este următorul: după conectarea conductorului la o baterie, de exemplu, o sursă de curent chimic, în zona de contact „+” (anod) apare reacție chimică reducerea, în urma căreia sunt generați fotoni, adică se formează o zonă de concentrare crescută a purtătorilor de sarcină electrică. În același timp, în zona de contact „-“ (catod), sub influența fotonilor care se găsesc în această zonă ca urmare a curgerii prin conductor, are loc o reacție de oxidare (consum de fotoni), adică o zonă de se formează o concentrație redusă de purtători de sarcină electrică. Purtătorii de sarcină electrică (fotonii) se deplasează dintr-o zonă de concentrație mare (sursă) de-a lungul unui conductor într-o zonă de concentrație scăzută (chiuvetă). Astfel, forța externă sau forța electromotoare (EMF) care furnizează curent electric în circuit este diferența de concentrație (presiunea) purtătorilor de sarcină electrică (fotoni), rezultată din funcționarea surselor de curent chimic.

Această împrejurare subliniază încă o dată validitatea concluziei principale a dinamicii energetice, conform căreia câmpurile de forță (inclusiv câmpul electric) sunt create nu de mase, sarcini și curenți în sine, ci de distribuția lor neuniformă în spațiu.

Pe baza esenței considerate a curentului electric, absurditatea experimentului lui R. C. Tolman și T. D. Stewart în observarea curentului inerțial în metale este evidentă. În prezent, nu există o metodă de generare de fotoni prin modificarea vitezei de mișcare mecanică a oricărui corp macroscopic din natură.

Un aspect interesant al reprezentării de mai sus a curentului electric este compararea acestuia cu reprezentarea conceptului de „lumină”, discutat în lucrare: lumina este un flux de gaz fotonic... . Această comparație ne permite să concluzionam: lumina este un curent electric. Diferența dintre aceste concepte constă doar în compoziția spectrală a fotonilor care formează lumină sau curent electric, de exemplu, în conductorii metalici. Pentru o înțelegere mai convingătoare a acestei circumstanțe, luați în considerare un circuit pentru generarea de curent electric folosind o baterie solară. Flux lumina soarelui(fotoni în domeniul vizibil) de la sursă (soarele) ajunge la bateria solară, care transformă fluxul de lumină incidentă într-un curent electric (flux fotonic), care este furnizat consumatorului (dren) printr-un conductor metalic. În acest caz baterie solară acţionează ca un convertor al spectrului fluxului de fotoni emis de soare în spectrul de fotoni ai curentului electric dintr-un conductor metalic.

Concluzii. Nu există dovezi în fizica modernă că curentul electric este mișcarea direcționată a electronilor sau a oricăror alte particule. Împotriva, idei moderne despre electron, sarcina electrică și experimentele lui Riecke arată eroarea acest concept curent electric.

Justificarea setului de cerințe pentru purtătorul de sarcină electrică, ținând cont de esența sa eter-dinamică, a făcut posibilă stabilirea curentului electric este un flux de gaz fotonic conceput pentru a transfera energie.

Mișcarea curentului electric se realizează dintr-o zonă cu concentrație mare de fotoni (sursă) într-o zonă cu concentrație scăzută (chiuvetă).

Pentru generarea și menținerea curentului în orice mediu trebuie îndeplinite trei condiții: menținerea (generarea) unei concentrații mari de fotoni în zona sursei, prezența unui conductor care asigură fluxul fotonilor și crearea unui foton. zona de consum în zona de scurgere.

Electricitate Electron.

Bagotsky V. S., Skundin A. M. Surse de curent chimic. – M.: Energoizdat, 1981. – 360 p.

Etkin V.A. Dinamica energetică (sinteza teoriilor transferului și transformării energiei - Sankt Petersburg, Nauka, 2008. 409 p.).

Lyamin V. S., Lyamin D. V. Despre constanța vitezei luminii.

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

Curent electric

În primul rând, merită să aflați ce este curentul electric. Curentul electric este mișcarea ordonată a particulelor încărcate într-un conductor. Pentru ca acesta să apară, mai întâi trebuie creat un câmp electric, sub influența căruia particulele încărcate menționate mai sus vor începe să se miște.

Primele cunoștințe despre electricitate, cu multe secole în urmă, se refereau la „încărcările” electrice produse prin frecare. Deja în antichitate, oamenii știau că chihlimbarul, frecat cu lână, a dobândit capacitatea de a atrage obiecte ușoare. Dar abia la sfârșitul secolului al XVI-lea, medicul englez Gilbert a studiat acest fenomen în detaliu și a aflat că multe alte substanțe aveau exact aceleași proprietăți. Corpuri care, ca chihlimbarul, după frecare, pot atrage obiecte ușoare, pe care le-a numit electrizate. Acest cuvânt este derivat din electronul grecesc - „chihlimbar”. În prezent, spunem că corpurile în această stare au sarcini electrice, iar corpurile în sine sunt numite „încărcate”.

Sarcinile electrice apar întotdeauna atunci când diferite substanțe intră în contact strâns. Dacă corpurile sunt solide, atunci contactul lor strâns este împiedicat de proeminențe microscopice și neregularități care sunt prezente pe suprafața lor. Strângând astfel de corpuri și frecându-le unul de celălalt, aducem împreună suprafețele lor, care fără presiune s-ar atinge doar în câteva puncte. În unele corpuri, sarcinile electrice se pot deplasa liber între ele diverse părți, în altele acest lucru este imposibil. În primul caz, corpurile sunt numite „conductori”, iar în al doilea - „dielectrici sau izolatori”. Conductorii sunt toate metalele, soluțiile apoase de săruri și acizi, etc. Exemple de izolatori sunt chihlimbarul, cuarțul, ebonita și toate gazele găsite în condiții normale.

Cu toate acestea, trebuie remarcat faptul că împărțirea corpurilor în conductori și dielectrici este foarte arbitrară. Toate substanțele conduc electricitatea într-o măsură mai mare sau mai mică. Sarcinile electrice sunt pozitive și negative. Acest tip de curent nu va dura mult, deoarece corpul electrificat se va epuiza. Pentru existența continuă a unui curent electric într-un conductor, este necesară menținerea unui câmp electric. În aceste scopuri se folosesc surse de curent electric. Cel mai simplu caz de apariție a curentului electric este atunci când un capăt al firului este conectat la un corp electrificat, iar celălalt la pământ.

Circuitele electrice care furnizează curent becurilor și motoarelor electrice nu au apărut până la inventarea bateriilor, care datează din jurul anului 1800. După aceasta, dezvoltarea doctrinei electricității a mers atât de repede încât în ​​mai puțin de un secol a devenit nu doar o parte a fizicii, ci a format baza unei noi civilizații electrice.

Cantități de bază de curent electric

Cantitatea de electricitate și curent. Efectele curentului electric pot fi puternice sau slabe. Puterea curentului electric depinde de cantitatea de sarcină care curge prin circuit într-o anumită unitate de timp. Cu cât s-au mutat mai mulți electroni de la un pol al sursei la celălalt, cu atât sarcina totală transferată de electroni este mai mare. Această sarcină netă se numește cantitatea de electricitate care trece printr-un conductor.

În special, efectul chimic al curentului electric depinde de cantitatea de electricitate, adică, cu cât sarcina trecută prin soluția de electrolit este mai mare, cu atât mai multă substanță se va depune pe catod și anod. În acest sens, cantitatea de electricitate poate fi calculată cântărind masa substanței depuse pe electrod și cunoscând masa și sarcina unui ion din această substanță.

Puterea curentului este o mărime care este egală cu raportul dintre sarcina electrică care trece prin secțiunea transversală a conductorului și timpul în care curge. Unitatea de încărcare este coulombul (C), timpul se măsoară în secunde (s). În acest caz, unitatea de măsură a curentului este exprimată în C/s. Această unitate se numește amper (A). Pentru a măsura curentul dintr-un circuit, se folosește un dispozitiv de măsurare electric numit ampermetru. Pentru includerea în circuit, ampermetrul este echipat cu două borne. Este conectat în serie la circuit.

Tensiune electrică. Știm deja că curentul electric este mișcarea ordonată a particulelor încărcate - electroni. Această mișcare este creată folosind un câmp electric, care face o anumită cantitate de muncă. Acest fenomen se numește munca curentului electric. Pentru a deplasa mai multă sarcină printr-un circuit electric în 1 s, câmpul electric trebuie să lucreze mai mult. Pe baza acestui fapt, se dovedește că activitatea curentului electric ar trebui să depindă de puterea curentului. Dar mai există o valoare de care depinde munca curentului. Această cantitate se numește tensiune.

Tensiunea este raportul dintre munca efectuată de curent într-o anumită secțiune a unui circuit electric și sarcina care curge prin aceeași secțiune a circuitului. Lucrul curent se măsoară în jouli (J), sarcina - în coulombi (C). În acest sens, unitatea de măsură pentru tensiune va deveni 1 J/C. Această unitate a fost numită volt (V).

Pentru ca tensiunea să apară într-un circuit electric, este necesară o sursă de curent. Când circuitul este deschis, tensiunea este prezentă numai la bornele sursei de curent. Dacă această sursă de curent este inclusă în circuit, tensiunea va apărea și în secțiuni individuale ale circuitului. În acest sens, în circuit va apărea un curent. Adică, putem spune pe scurt următoarele: dacă nu există tensiune în circuit, nu există curent. Pentru a măsura tensiunea, se folosește un instrument de măsurare electric numit voltmetru. la a lui aspect seamănă cu ampermetrul menționat anterior, singura diferență fiind că pe scara voltmetrului este scrisă litera V (în loc de A pe ampermetru). Voltmetrul are două borne, cu ajutorul cărora este conectat în paralel cu circuitul electric.

Rezistenta electrica. După conectarea diferiților conductori și a unui ampermetru la circuitul electric, puteți observa că atunci când utilizați diferiți conductori, ampermetrul oferă citiri diferite, adică în acest caz, puterea curentului disponibil în circuitul electric este diferită. Acest fenomen poate fi explicat prin faptul că conductorii diferiți au diferiți rezistenta electrica, care este o mărime fizică. A fost numit Ohm în onoarea fizicianului german. De regulă, în fizică se folosesc unități mai mari: kilo-ohm, mega-ohm etc. Rezistența unui conductor este de obicei notă cu litera R, lungimea conductorului este L, iar aria secțiunii transversale este S În acest caz, rezistența poate fi scrisă ca o formulă:

unde coeficientul p se numește rezistivitate. Acest coeficient exprimă rezistența unui conductor de 1 m lungime cu o suprafață în secțiune egală cu 1 m2. Rezistența specifică este exprimată în Ohmi x m Deoarece firele, de regulă, au o secțiune transversală destul de mică, ariile lor sunt de obicei exprimate în milimetri pătrați. În acest caz, unitatea rezistivitate va deveni Ohm x mm2/m. În tabelul de mai jos. Figura 1 prezintă rezistivitățile unor materiale.

Tabelul 1. Rezistivitatea electrică a unor materiale
Material	p, Ohm x m2/m	Material	p, Ohm x m2/m
		Aliaj platină-iridiu
Metal sau aliaj
		Manganin (aliaj)
Aluminiu		Constantan (aliaj)
Tungsten
		Nicrom (aliaj)
Nichelina (aliaj)		Fechral (aliaj)
		Chromel (aliaj)

Conform tabelului. 1 devine clar că cuprul are cea mai scăzută rezistivitate electrică, iar aliajul metalic are cea mai mare. În plus, dielectricii (izolatorii) au rezistivitate ridicată.

Capacitate electrică. Știm deja că doi conductori izolați unul de celălalt pot acumula sarcini electrice. Acest fenomen este caracterizat de o mărime fizică numită capacitate electrică. Capacitatea electrică a doi conductori nu este altceva decât raportul dintre sarcina unuia dintre ei și diferența de potențial dintre acest conductor și cel vecin. Cu cât tensiunea este mai mică atunci când conductorii primesc o sarcină, cu atât capacitatea lor este mai mare. Unitatea de măsură a capacității electrice este faradul (F). În practică, se folosesc fracții din această unitate: microfarad (μF) și picofarad (pF).

Yandex.DirectToate reclameleApartamente de inchiriat zilnic Kazan! Apartamente de la 1000 rub. zilnic. Mini-hoteluri. Documente de raportare16.forguest.ru Apartamente de închiriat zilnic în Kazan Apartamente confortabile în toate cartierele Kazanului. Închiriere rapidă de apartamente zilnice.fatyr.ru Yandex.Browser nou! Marcaje convenabile și protecţie fiabilă. Un browser pentru o navigare plăcută pe Internet!browser.yandex.ru 0+

Dacă luați doi conductori izolați unul de celălalt și îi plasați la o distanță mică unul de celălalt, veți obține un condensator. Capacitatea unui condensator depinde de grosimea plăcilor sale și de grosimea dielectricului și de permeabilitatea acestuia. Prin reducerea grosimii dielectricului dintre plăcile condensatorului, capacitatea acestuia din urmă poate fi crescută semnificativ. Pe toate condensatoarele, pe lângă capacitatea lor, trebuie indicată și tensiunea pentru care sunt proiectate aceste dispozitive.

Munca și puterea curentului electric. Din cele de mai sus este clar că curentul electric funcționează. La conectarea motoarelor electrice, curentul electric face să funcționeze tot felul de echipamente, deplasează trenurile de-a lungul șinelor, luminează străzile, încălzește locuința și, de asemenea, produce un efect chimic, adică permite electroliza etc. Putem spune că munca efectuată de curentul pe o anumită secțiune a circuitului este egal cu curentul de produs, tensiunea și timpul în care a fost efectuată lucrarea. Lucrul se măsoară în jouli, tensiunea în volți, curentul în amperi, timpul în secunde. În acest sens, 1 J = 1B x 1A x 1s. Din aceasta rezultă că, pentru a măsura lucrul curentului electric, trebuie utilizate trei instrumente simultan: un ampermetru, un voltmetru și un ceas. Dar acest lucru este greoi și ineficient. Prin urmare, munca curentului electric este de obicei măsurată cu contoare electrice. Acest dispozitiv conține toate dispozitivele de mai sus.

Puterea curentului electric este egală cu raportul dintre activitatea curentului și timpul în care a fost efectuat. Puterea este desemnată prin litera „P” și este exprimată în wați (W). În practică, se folosesc kilowați, megawați, hectowați etc. Pentru a măsura puterea circuitului, trebuie să luați un wattmetru. Inginerii electricieni exprimă munca curentului în kilowați-oră (kWh).

Legile de bază ale curentului electric

legea lui Ohm. Tensiunea și curentul sunt considerate cele mai utile caracteristici ale circuitelor electrice. Una dintre principalele caracteristici ale utilizării energiei electrice este transportul rapid de energie dintr-un loc în altul și transferul acesteia către consumator în forma necesară. Produsul dintre diferența de potențial și curent dă putere, adică cantitatea de energie emisă în circuit pe unitatea de timp. După cum am menționat mai sus, pentru a măsura puterea într-un circuit electric, ar fi necesare 3 dispozitive. Este posibil să te descurci doar cu unul și să calculezi puterea din citirile sale și unele caracteristici ale circuitului, cum ar fi rezistența? Mulți oameni le-a plăcut această idee și au considerat-o fructuoasă.

Deci, care este rezistența unui fir sau a unui circuit în ansamblu? Are firul un similar conducte de apă sau conductele unui sistem de vid, o proprietate constantă care ar putea fi numită rezistență? De exemplu, în țevi, raportul dintre diferența de presiune care produce debitul împărțit la debitul este de obicei o caracteristică constantă a țevii. În mod similar, fluxul de căldură într-un fir este guvernat de o relație simplă care implică diferența de temperatură, aria secțiunii transversale a firului și lungimea acestuia. Descoperirea unei astfel de relații pentru circuitele electrice a fost rezultatul unei căutări reușite.

În anii 1820, profesorul german Georg Ohm a fost primul care a început să caute relația de mai sus. În primul rând, s-a străduit pentru faimă și faimă, care să-i permită să predea la universitate. De aceea a ales un domeniu de cercetare care promitea avantaje deosebite.

Om era fiul unui mecanic, așa că știa să deseneze sârmă de metal de diferite grosimi, de care avea nevoie pentru experimente. Întrucât era imposibil să cumpărați sârmă potrivită în acele zile, Om a făcut-o singur. În timpul experimentelor sale, a încercat diferite lungimi, diferite grosimi, diferite metale și chiar diferite temperaturi. El a variat toți acești factori unul câte unul. Pe vremea lui Ohm, bateriile erau încă slabe și produceau curent inconsecvent. În acest sens, cercetătorul a folosit ca generator un termocuplu, a cărui joncțiune fierbinte a fost plasată într-o flacără. În plus, a folosit un ampermetru magnetic brut și a măsurat diferențele de potențial (Ohm le-a numit „tensiuni”) prin modificarea temperaturii sau a numărului de joncțiuni termice.

Studiul circuitelor electrice tocmai a început să se dezvolte. După ce bateriile au fost inventate în jurul anului 1800, acestea au început să se dezvolte mult mai repede. Au fost proiectate și fabricate diverse dispozitive (destul de des manual), s-au descoperit noi legi, au apărut concepte și termeni etc. Toate acestea au condus la o înțelegere mai profundă a fenomenelor și factorilor electrici.

Actualizarea cunoștințelor despre electricitate, pe de o parte, a determinat apariția unui nou domeniu al fizicii, pe de altă parte, a stat la baza dezvoltării rapide a ingineriei electrice, adică baterii, generatoare, sisteme de alimentare cu energie pentru iluminat și acționare electrică, cuptoare electrice, motoare electrice și așa mai departe, așa mai departe.

Descoperirile lui Ohm au fost de mare importanță atât pentru dezvoltarea studiului electricității, cât și pentru dezvoltarea ingineriei electrice aplicate. Acestea au făcut posibilă prezicerea cu ușurință a proprietăților circuitelor electrice pentru curent continuu și, ulterior, pentru curent alternativ. În 1826, Ohm a publicat o carte în care sublinia concluziile teoretice și rezultatele experimentale. Dar speranțele lui nu erau justificate, cartea a fost întâmpinată cu ridicol. Acest lucru s-a întâmplat deoarece metoda de experimentare brută părea neatractivă într-o epocă în care mulți erau interesați de filozofie.

Nu a avut de ales decât să-și părăsească funcția de profesor. Nu a obținut o numire la universitate din același motiv. Timp de 6 ani, omul de știință a trăit în sărăcie, fără încredere în viitor, trăind un sentiment de amară dezamăgire.

Dar treptat lucrările sale au câștigat faimă, mai întâi în afara Germaniei. Om a fost respectat în străinătate și a beneficiat de cercetările sale. În acest sens, compatrioții săi au fost nevoiți să-l recunoască în patria sa. În 1849 a primit un post de profesor la Universitatea din München.

Ohm a descoperit o lege simplă care stabilește relația dintre curent și tensiune pentru o bucată de sârmă (pentru o parte a unui circuit, pentru întregul circuit). În plus, a compilat reguli care vă permit să determinați ce se va schimba dacă luați un fir de o dimensiune diferită. Legea lui Ohm este formulată după cum urmează: puterea curentului într-o secțiune a unui circuit este direct proporțională cu tensiunea din această secțiune și invers proporțională cu rezistența secțiunii.

Legea Joule-Lenz. Curentul electric din orice parte a circuitului funcționează. De exemplu, să luăm orice secțiune a circuitului între capete ale căreia există o tensiune (U). Prin definiția tensiunii electrice, munca efectuată la deplasarea unei unități de sarcină între două puncte este egală cu U. Dacă puterea curentului într-o anumită secțiune a circuitului este egală cu i, atunci în timpul t sarcina va trece și prin urmare, activitatea curentului electric în această secțiune va fi:

Această expresie este valabilă pentru curent continuu în orice caz, pentru orice secțiune a circuitului, care poate conține conductori, motoare electrice etc. Puterea curentului, adică lucru pe unitatea de timp, este egală cu:

Această formulă este utilizată în sistemul SI pentru a determina unitatea de tensiune.

Să presupunem că secțiunea circuitului este un conductor staționar. În acest caz, toată munca se va transforma în căldură, care va fi eliberată în acest conductor. Dacă conductorul este omogen și respectă legea lui Ohm (aceasta include toate metalele și electroliții), atunci:

unde r este rezistența conductorului. În acest caz:

Această lege a fost pentru prima dată dedusă experimental de E. Lenz și, independent de el, de Joule.

Trebuie remarcat faptul că conductoarele de încălzire au numeroase aplicații în tehnologie. Cele mai comune și mai importante dintre ele sunt lămpile cu incandescență.

Legea inducției electromagnetice. În prima jumătate a secolului al XIX-lea, fizicianul englez M. Faraday a descoperit fenomenul inducției magnetice. Acest fapt, devenit proprietatea multor cercetători, a dat un impuls puternic dezvoltării ingineriei electrice și radio.

În cursul experimentelor, Faraday a descoperit că atunci când numărul liniilor de inducție magnetică care pătrund pe o suprafață delimitată de o buclă închisă se modifică, în ea ia naștere un curent electric. Aceasta este baza poate celei mai importante legi a fizicii - legea inducției electromagnetice. Curentul care apare în circuit se numește inducție. Datorită faptului că un curent electric apare într-un circuit numai atunci când sarcinile libere sunt expuse la forțe externe, atunci cu un flux magnetic în schimbare care trece de-a lungul suprafeței unui circuit închis, aceleași forțe externe apar în el. Acțiunea forțelor externe în fizică se numește forță electromotoare sau fem indusă.

Inducția electromagnetică apare și în conductoarele deschise. În cazul în care un conductor traversează magnetic linii electrice, tensiunea apare la capete. Motivul apariției unei astfel de tensiuni este emf indus. Dacă fluxul magnetic care trece printr-o buclă închisă nu se modifică, nu apare nici un curent indus.

Folosind conceptul de „emf de inducție”, putem vorbi despre legea inducției electromagnetice, adică, fem de inducție într-o buclă închisă este egală ca mărime cu rata de modificare a fluxului magnetic prin suprafața delimitată de buclă.

regula lui Lenz. După cum știm deja, într-un conductor apare un curent indus. În funcție de condițiile de apariție, are o direcție diferită. Cu această ocazie, fizicianul rus Lenz a formulat următoarea regulă: curentul indus care apare într-un circuit închis are întotdeauna o astfel de direcție încât câmpul magnetic pe care îl creează să nu permită schimbarea fluxului magnetic. Toate acestea determină apariția unui curent de inducție.

Curentul de inducție, ca oricare altul, are energie. Aceasta înseamnă că, în cazul unui curent de inducție, apare energia electrică. Conform legii conservării și transformării energiei, energia menționată mai sus poate apărea numai din cauza cantității de energie a unui alt tip de energie. Astfel, regula lui Lenz corespunde pe deplin legii conservării și transformării energiei.

Pe lângă inducție, în bobină poate apărea așa-numita autoinducție. Esența sa este următoarea. Dacă în bobină apare un curent sau dacă puterea acestuia se modifică, apare un câmp magnetic în schimbare. Și dacă fluxul magnetic care trece prin bobină se modifică, atunci apare o forță electromotoare în ea, care se numește EMF autoindusă.

Conform regulii lui Lenz, fem-ul auto-inductiv la închiderea unui circuit interferează cu puterea curentului și împiedică creșterea acestuia. Când circuitul este oprit, fem-ul auto-inductiv reduce puterea curentului. În cazul în care puterea curentului din bobină atinge o anumită valoare, câmpul magnetic încetează să se mai schimbe și f.e.m. de autoinducție devine zero.

Dacă un conductor izolat este plasat într-un câmp electric \(\overrightarrow(E)\), atunci forța \(\overrightarrow(F) = q\overrightarrow(E)\) va acționa asupra sarcinilor libere \(q\) în conductor \(\overrightarrow(F) = q\overrightarrow(E)\) Ca urmare, conductorul are loc o mișcare pe termen scurt a sarcinilor libere. Acest proces se va încheia atunci când câmpul electric propriu al sarcinilor care apar pe suprafața conductorului compensează complet câmpul exterior. Câmpul electrostatic rezultat în interiorul conductorului va fi zero.

Totuși, în conductoare, în anumite condiții, poate apărea o mișcare continuă ordonată a purtătorilor liberi de sarcină electrică.

Mișcarea direcționată a particulelor încărcate se numește curent electric.

Direcția curentului electric este considerată direcția de mișcare a sarcinilor libere pozitive. Pentru ca un curent electric să existe într-un conductor, în el trebuie creat un câmp electric.

O măsură cantitativă a curentului electric este puterea curentului\(I\) este o mărime fizică scalară egală cu raportul sarcinii \(\Delta q\) transferată prin secțiunea transversală a conductorului (Fig. 1.8.1) pe intervalul de timp \(\Delta t\) la acest interval de timp:

$$I = \frac(\Delta q)(\Delta t) $$

Dacă puterea curentului și direcția sa nu se schimbă în timp, atunci se numește un astfel de curent permanent .

În Sistemul Internațional de Unități (SI), curentul este măsurat în Amperi (A). Unitatea de curent de 1 A este determinată de interacțiunea magnetică a doi conductori paraleli cu curentul.

Curentul electric direct poate fi creat numai în circuit închis , în care purtători de încărcare liberă circulă pe traiectorii închise. Câmpul electric în diferite puncte ale unui astfel de circuit este constant în timp. În consecință, câmpul electric dintr-un circuit de curent continuu are caracterul unui înghețat câmp electrostatic. Dar atunci când o sarcină electrică se mișcă într-un câmp electrostatic de-a lungul unei căi închise, munca efectuată de forțele electrice este zero. Prin urmare, pentru existența curentului continuu, este necesar să existe în circuitul electric un dispozitiv capabil să creeze și să mențină diferențe de potențial în secțiuni ale circuitului datorită muncii forțelor. origine neelectrostatică. Se numesc astfel de dispozitive Surse DC . Sunt numite forțe de origine neelectrostatică care acționează asupra purtătorilor de sarcină liberi din surse de curent forțe exterioare .

Natura forțelor externe poate varia. ÎN celule galvanice sau baterii apar ca urmare a proceselor electrochimice în generatoarele de curent continuu, forțele externe apar atunci când conductorii se mișcă într-un câmp magnetic. Sursa de curent din circuitul electric joacă același rol ca și pompa, care este necesară pentru pomparea fluidului într-un sistem hidraulic închis. Sub influența forțelor externe, sarcinile electrice se deplasează în interiorul sursei de curent împotriva forțe de câmp electrostatic, datorită cărora un curent electric constant poate fi menținut într-un circuit închis.

Când sarcinile electrice se deplasează de-a lungul unui circuit de curent continuu, forțele externe care acționează în interiorul surselor de curent efectuează lucru.

Se numește o mărime fizică egală cu raportul dintre munca \(A_(st)\) forțelor externe atunci când se deplasează o sarcină \(q\) de la polul negativ al sursei de curent la cel pozitiv și valoarea acestei sarcini. forța electromotoare a sursei (EMF):

$$EMF=\varepsilon=\frac(A_(st))(q). $$

Astfel, EMF este determinată de munca efectuată de forțele externe atunci când se deplasează o singură sarcină pozitivă. Forța electromotoare, ca și diferența de potențial, se măsoară în Volți (V).

Când o singură sarcină pozitivă se deplasează de-a lungul unui circuit de curent continuu închis, munca efectuată de forțele externe este egală cu suma emf care acționează în acest circuit, iar munca efectuată de câmpul electrostatic este zero.

Un circuit DC poate fi împărțit în secțiuni separate. Sunt numite acele zone în care nu acționează forțe externe (adică zone care nu conțin surse de curent). omogen . Sunt numite zone care conțin surse de curent eterogen .

Când o singură sarcină pozitivă se mișcă de-a lungul unei anumite secțiuni a circuitului, lucrul este efectuat atât de forțe electrostatice (Coulomb), cât și de forțe externe. Lucrarea forțelor electrostatice este egală cu diferența de potențial \(\Delta \phi_(12) = \phi_(1) - \phi_(2)\) dintre punctele inițiale (1) și finale (2) ale secțiunii neomogene. . Lucrarea forțelor externe este egală, prin definiție, cu forța electromotoare \(\mathcal(E)\) care acționează într-o zonă dată. De aceea job full time egal cu

$$U_(12) = \phi_(1) - \phi_(2) + \mathcal(E)$$

Dimensiune U 12 este de obicei numit Voltaj pe secțiunea de lanț 1-2. În cazul unei zone omogene, tensiunea este egală cu diferența de potențial:

$$U_(12) = \phi_(1) - \phi_(2)$$

Fizicianul german G. Ohm a stabilit experimental în 1826 că puterea curentului \(I\) care curge printr-un conductor metalic omogen (adică un conductor în care nu acționează forțe externe) este proporțională cu tensiunea \(U\) la capete. a conductorului:

$$I = \frac(1)(R) U; \: U = IR$$

unde \(R\) = const.

Dimensiune R numit de obicei rezistenta electrica . Un conductor cu rezistență electrică se numește rezistor . Acest raport exprimă legea lui Ohm pentru secțiune omogenă a lanțului: Curentul dintr-un conductor este direct proporțional cu tensiunea aplicată și invers proporțional cu rezistența conductorului.

Unitatea SI a rezistenței electrice a conductorilor este Ohm (Ohm). O rezistență de 1 ohm are o secțiune a circuitului în care apare un curent de 1 A la o tensiune de 1 V.

Conductorii care respectă legea lui Ohm se numesc liniar . Dependența grafică a curentului \(I\) de tensiunea \(U\) (astfel de grafice se numesc caracteristici volt-amper , prescurtat ca CVC) este reprezentat de o linie dreaptă care trece prin origine. Trebuie remarcat faptul că există multe materiale și dispozitive care nu respectă legea lui Ohm, de exemplu, o diodă semiconductoare sau o lampă cu descărcare în gaz. Chiar conductoare metalice cu curenți suficienti mare putere Există o abatere de la legea liniară a lui Ohm, deoarece rezistența electrică a conductorilor metalici crește odată cu creșterea temperaturii.

Pentru o secțiune a unui circuit care conține o fem, legea lui Ohm este scrisă în următoarea formă:

$$IR = U_(12) = \phi_(1) - \phi_(2) + \mathcal(E) = \Delta \phi_(12) + \mathcal(E)$$
$$\culoare(albastru)(I = \frac(U)(R))$$

Acest raport este de obicei numit legea lui Ohm generalizată sau Legea lui Ohm pentru o secțiune neuniformă a circuitului.

În fig. 1.8.2 prezintă un circuit DC închis. Secțiune de lanț ( CD) este omogen.

Figura 1.8.2. circuit DC

Conform legii lui Ohm

$$IR = \Delta\phi_(cd)$$

Complot ( ab) conține o sursă de curent cu o fem egală cu \(\mathcal(E)\).

Conform legii lui Ohm pentru o zonă eterogenă,

$$Ir = \Delta \phi_(ab) + \mathcal(E)$$

Adăugând ambele egalități, obținem:

$$I(R+r) = \Delta\phi_(cd) + \Delta \phi_(ab) + \mathcal(E)$$

Dar \(\Delta\phi_(cd) = \Delta \phi_(ba) = -\Delta \phi_(ab)\).

$$\culoare(albastru)(I=\frac(\mathcal(E))(R + r))$$

Această formulă exprimă Legea lui Ohm pentru un circuit complet : puterea curentului în circuitul complet este egală cu forța electromotoare a sursei împărțită la suma rezistențelor secțiunilor omogene și neomogene ale circuitului (rezistența internă a sursei).

Rezistenţă r zonă eterogenă din fig. 1.8.2 poate fi considerat ca rezistența internă a sursei de curent . În acest caz, zona ( ab) în fig. 1.8.2 este partea internă a sursei. Dacă puncte oŞi b scurtcircuita cu un conductor a cărui rezistență este mică în comparație cu rezistența internă a sursei (\(R\ \ll r\)), atunci circuitul va curge curent de scurtcircuit

$$I_(kz)=\frac(\mathcal(E))(r)$$

Curentul de scurtcircuit este curentul maxim care poate fi obținut de la o sursă dată cu forță electromotoare \(\mathcal(E)\) și rezistență internă \(r\). Pentru sursele cu rezistență internă scăzută, curentul de scurtcircuit poate fi foarte mare și poate provoca distrugerea circuitului sau sursei electrice. De exemplu, bateriile plumb-acid utilizate în automobile pot avea curenți de scurtcircuit de câteva sute de amperi. Scurtcircuite în rețelele de iluminat alimentate de la substații (mii de amperi) sunt deosebit de periculoase. Pentru a evita efectele distructive ale unor astfel de curenți mari, în circuit sunt incluse siguranțe sau întrerupătoare speciale.

În unele cazuri, pentru a preveni valorile periculoase ale curentului de scurtcircuit, o anumită rezistență externă este conectată în serie la sursă. Apoi rezistență r este egală cu suma rezistenței interne a sursei și a rezistenței externe, iar în timpul unui scurtcircuit puterea curentului nu va fi excesiv de mare.

Dacă circuitul extern este deschis, atunci \(\Delta \phi_(ba) = -\Delta \phi_(ab) = \mathcal(E)\), adică diferența de potențial la polii unei baterii deschise este egală cu ea. emf.

Dacă rezistența la sarcină externă R pornit și curentul trece prin baterie eu, diferența de potențial la polii săi devine egală

$$\Delta \phi_(ba) = \mathcal(E) - Ir$$

În fig. 1.8.3 prezintă o reprezentare schematică a unei surse de curent continuu cu o f.e.m. egală cu \(\mathcal(E)\) și rezistență internă rîn trei moduri: „ralanti”, funcționare la sarcină și modul scurtcircuit (scurtcircuit). Intensitatea \(\overrightarrow(E)\) a câmpului electric din interiorul bateriei și forțele care acționează asupra sarcinilor pozitive sunt indicate:\(\overrightarrow(F)_(e)\) - forța electrică și \(\overrightarrow( F)_(st )\) este o forță exterioară. În modul de scurtcircuit, câmpul electric din interiorul bateriei dispare.

Pentru a măsura tensiunile și curenții în circuitele electrice de curent continuu, se folosesc instrumente speciale - voltmetreŞi ampermetre.

Voltmetru conceput pentru a măsura diferența de potențial aplicată la bornele sale. El se conectează paralel secțiunea circuitului în care se măsoară diferența de potențial. Orice voltmetru are o rezistență internă \(R_(V)\). Pentru ca voltmetrul să nu introducă o redistribuire vizibilă a curenților atunci când este conectat la circuitul măsurat, rezistența sa internă trebuie să fie mare în comparație cu rezistența secțiunii circuitului la care este conectat. Pentru circuitul prezentat în fig. 1.8.4, această condiție este scrisă astfel:

$$R_(B)\gg R_(1)$$

Această condiție înseamnă că curentul \(I_(V) = \Delta \phi_(cd) / R_(V)\) care curge prin voltmetru este mult mai mic decât curentul \(I = \Delta \phi_(cd) / R_ (1 )\), care curge prin secțiunea testată a circuitului.

Deoarece nu există forțe externe care acționează în interiorul voltmetrului, diferența de potențial la bornele acestuia coincide, prin definiție, cu tensiunea. Prin urmare, putem spune că un voltmetru măsoară tensiunea.

Ampermetru conceput pentru a măsura curentul într-un circuit. Ampermetrul este conectat în serie la circuitul deschis al circuitului electric, astfel încât întregul curent măsurat să treacă prin acesta. Ampermetrul are și o anumită rezistență internă \(R_(A)\). Spre deosebire de un voltmetru, rezistența internă a unui ampermetru trebuie să fie destul de mică în comparație cu rezistența totală a întregului circuit. Pentru circuitul din fig. 1.8.4 Rezistența ampermetrului trebuie să satisfacă condiția

$$R_(A) \ll (r + R_(1) + R(2))$$

astfel încât atunci când ampermetrul este pornit, curentul din circuit să nu se schimbe.

Instrumentele de măsurare - voltmetre și ampermetre - vin în două tipuri: pointer (analogic) și digitale. Contoarele electrice digitale sunt dispozitive electronice complexe. De obicei, instrumentele digitale oferă o precizie mai mare a măsurătorilor.