Τι είναι το ηλεκτρικό ρεύμα με απλά λόγια

Κάθε άτομο έχει μια αφηρημένη έννοια του ηλεκτρικού ρεύματος. Για μια ηλεκτρική συσκευή, μια πηγή ενέργειας είναι ένα είδος πηγής αέρα για κάθε αναπνευστικό οργανισμό. Αλλά σε αυτές τις συγκρίσεις, η κατανόηση της φύσης του φαινομένου είναι περιορισμένη και μόνο οι ειδικοί κατανοούν την ουσία πιο βαθιά.

Στο σχολικό πρόγραμμα σπουδών, ο καθένας παίρνει φυσική πορεία, η οποία περιγράφει τις βασικές έννοιες και τους νόμους της ηλεκτρικής ενέργειας. Μια στενή επιστημονική προσέγγιση δεν προκαλεί ενδιαφέρον για τα παιδιά, επομένως οι περισσότεροι ενήλικες δεν έχουν ιδέα για το ηλεκτρικό ρεύμα, για το λόγο που προκύπτει, για το πώς έχει μια μονάδα μέτρησης ή για το πώς μπορεί οτιδήποτε να κινηθεί μέσω ακίνητων μεταλλικών καλωδίων, και ακόμη και να κάνουν τις ηλεκτρικές συσκευές να λειτουργούν.

Με απλά λόγια για το ηλεκτρικό ρεύμα

Ο τυπικός ορισμός από ένα εγχειρίδιο σχολικής φυσικής περιγράφει συνοπτικά το φαινόμενο του ηλεκτρικού ρεύματος. Αλλά ειλικρινά, μπορείτε να καταλάβετε πλήρως αυτό αν μελετήσετε το θέμα πολύ πιο βαθιά. Εξάλλου, οι πληροφορίες παρουσιάζονται σε άλλη γλώσσα - επιστημονική. Είναι πολύ πιο εύκολο να κατανοήσετε τη φύση ενός φυσικού φαινομένου αν περιγράψετε τα πάντα σε μια γνωστή γλώσσα που είναι κατανοητή σε οποιοδήποτε άτομο. Για παράδειγμα, το ρεύμα στο μέταλλο.

Θα πρέπει να αρχίσουμε με το γεγονός ότι όλα όσα θεωρούμε στερεά και ακίνητα είναι μόνο κατά την άποψή μας. Ένα κομμάτι μέταλλο που βρίσκεται στο έδαφος είναι ένα μονολιθικό ακίνητο σώμα με την ανθρώπινη έννοια. Για μια αναλογία, φανταστείτε τον πλανήτη μας στο διάστημα, κοιτάζοντάς τον από την επιφάνεια του Άρη. Η γη φαίνεται να είναι ένα ολόκληρο, ακίνητο σώμα. Αν πλησιάσετε την επιφάνεια του, θα γίνει φανερό ότι αυτό δεν είναι ένα μονολιθικό κομμάτι της ύλης, αλλά μια συνεχής κίνηση: νερό, αέρια, ζωντανά, λιθοσφαιρικά πιάτα - όλα αυτά κινούνται συνεχώς, αν και αυτό δεν είναι ορατό από πολύ χώρο.

Ας επιστρέψουμε στο μέταλλο που βρίσκεται στο έδαφος. Είναι ακίνητο, γιατί το βλέπουμε από την πλευρά σαν ένα μονολιθικό αντικείμενο. Στο ατομικό επίπεδο, αποτελείται από διαρκώς μετακινούμενα λεπτά στοιχεία. Είναι διαφορετικά, αλλά μεταξύ όλων, μας ενδιαφέρει τα ηλεκτρόνια, τα οποία δημιουργούν ένα ηλεκτρομαγνητικό πεδίο στα μέταλλα που παράγει το ίδιο ρεύμα. Η λέξη "ρεύμα" πρέπει να γίνει κατανοητή κυριολεκτικά, επειδή όταν μετακινούνται στοιχεία με ηλεκτρικό φορτίο, δηλαδή "ρέει" από ένα φορτισμένο αντικείμενο σε άλλο, τότε εμφανίζεται ένα "ηλεκτρικό ρεύμα".

Έχοντας κατανοήσει τις βασικές έννοιες, μπορούμε να αντλήσουμε έναν γενικό ορισμό:

Για να κατανοήσετε πιο συγκεκριμένα την ουσία, πρέπει να εμβαθύνετε στις λεπτομέρειες και να λάβετε απαντήσεις σε μερικές βασικές ερωτήσεις.

Απαντήσεις στις κύριες ερωτήσεις σχετικά με το ηλεκτρικό ρεύμα

Αφού διαμορφωθεί ο ορισμός, προκύπτουν αρκετά λογικά ερωτήματα.

1. Τι κάνει την τρέχουσα "ροή", δηλαδή, κίνηση;
2. Αν τα μικρότερα μεταλλικά στοιχεία μετακινούνται συνεχώς, τότε γιατί δεν παραμορφώνονται;
3. Αν κάτι ρέει από το ένα αντικείμενο στο άλλο, αλλάζει η μάζα αυτών των αντικειμένων;

Η απάντηση στην πρώτη ερώτηση είναι απλή. Καθώς το νερό ρέει από ένα υψηλό σημείο σε ένα χαμηλό, έτσι τα ηλεκτρόνια θα ρέουν από ένα σώμα με υψηλό φορτίο σε ένα σώμα με χαμηλό, υπακούοντας στους νόμους της φυσικής. Και το "φορτίο" (ή το δυναμικό) είναι ο αριθμός των ηλεκτρονίων στο σώμα, και όσο περισσότερο υπάρχουν, τόσο μεγαλύτερη είναι η χρέωση. Αν η επαφή γίνεται ανάμεσα σε δύο σώματα με διαφορετικά φορτία, τα ηλεκτρόνια από το πιο φορτισμένο σώμα θα ρέουν στο λιγότερο φορτισμένο. Έτσι, θα υπάρξει ένα ρεύμα που θα τελειώσει όταν εξισώνονται οι κατηγορίες των δύο επαφών.

Για να καταλάβετε γιατί το σύρμα δεν αλλάζει τη δομή, παρά το γεγονός ότι υπάρχει συνεχής κίνηση, πρέπει να το φανταστείτε με τη μορφή ενός μεγάλου σπιτιού στο οποίο ζουν οι άνθρωποι. Το μέγεθος του σπιτιού δεν θα αλλάξει με το πόσοι άνθρωποι μπαίνουν και εξέρχονται από αυτό, καθώς κινούνται μέσα. Στην περίπτωση αυτή, ένα άτομο είναι ανάλογο ενός ηλεκτρονίου σε ένα μέταλλο - κινείται ελεύθερα και δεν έχει ιδιαίτερη μάζα σε σύγκριση με ολόκληρο το κτίριο.

Αν τα ηλεκτρόνια μετακινούνται από το ένα σώμα στο άλλο - γιατί η μάζα των σωμάτων δεν αλλάζει; Το γεγονός είναι ότι το βάρος του ηλεκτρονίου είναι τόσο μικρό που ακόμα και αν αφαιρέσετε όλα τα ηλεκτρόνια από το σώμα, η μάζα του δεν θα αλλάξει.

Τι είναι μια μονάδα ρεύματος

Για να "υπολογιστεί" το ηλεκτρικό ρεύμα, χρησιμοποιούνται διαφορετικές μονάδες μέτρησης, θα αναλύσουμε τρία βασικά:

• Τρέχουσα ισχύς.
• Τάση.
• Αντίσταση

Αν προσπαθήσετε να περιγράψετε την έννοια της έντασης ρεύματος με απλά λόγια, είναι καλύτερο να φανταστείτε τη ροή των αυτοκινήτων που διέρχονται από μια σήραγγα. Τα αυτοκίνητα είναι ηλεκτρόνια και μια σήραγγα είναι σύρμα. Όσο περισσότερα αυτοκίνητα περνούν σε μια χρονική στιγμή μέσω της διατομής της σήραγγας, τόσο μεγαλύτερη είναι η ισχύς του ρεύματος, η οποία μετράται από τη συσκευή με την ονομασία "ammeter" στους Amperes (A) και στους τύπους υποδηλώνεται με το γράμμα (I).

Η τάση είναι μια σχετική τιμή που εκφράζει τη διαφορά στα φορτία των σωμάτων μεταξύ των οποίων ρέει ρεύμα. Εάν ένα αντικείμενο έχει πολύ υψηλή φόρτιση και το άλλο είναι πολύ χαμηλό, τότε θα υπάρχει υψηλή τάση μεταξύ τους, για να μετρηθεί ποιο είναι το βολτόμετρο και η μονάδα που ονομάζεται Volt (V). Στους τύπους που προσδιορίζονται από το γράμμα (U).

Η αντίσταση χαρακτηρίζει την ικανότητα ενός αγωγού, υπό όρους χάλκινου σύρματος, να περάσει ένα ορισμένο ποσό ρεύματος από μόνο του, δηλαδή από τα ηλεκτρόνια. Ο αγωγός αντίστασης παράγει θερμότητα, δαπανώντας μέρος της ενέργειας του ρεύματος που διέρχεται από αυτό, μειώνοντας έτσι τη δύναμή του. Η αντίσταση υπολογίζεται σε Ohms (Ohms) και το γράμμα (R) χρησιμοποιείται στους τύπους.

Τύποι για τον υπολογισμό των σημερινών χαρακτηριστικών

Χρησιμοποιώντας τρεις φυσικές ποσότητες, είναι δυνατόν να υπολογίσουμε τα χαρακτηριστικά του ρεύματος χρησιμοποιώντας το νόμο του Ohm. Εκφράζεται από τον τύπο:

I = U / R

Όπου I είναι η τρέχουσα ισχύς, U είναι η τάση στο κύκλωμα, R είναι η αντίσταση.

Από τον τύπο βλέπουμε ότι η ισχύς του ρεύματος υπολογίζεται διαιρώντας την τιμή τάσης με την τιμή αντίστασης. Ως εκ τούτου, έχουμε τη διατύπωση του νόμου:

Μαθηματικά, άλλα συστατικά μπορούν να υπολογιστούν από αυτόν τον τύπο.

Αντίσταση

R = U / Ι

Τάση:

U = I * R

Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι ο τύπος ισχύει μόνο για ένα συγκεκριμένο τμήμα της αλυσίδας. Για ένα ολοκληρωμένο, κλειστό κύκλωμα, καθώς και άλλες ειδικές περιπτώσεις, υπάρχουν άλλοι νόμοι του Ohm.

Η επίδραση του ρεύματος σε διαφορετικά υλικά και ζωντανά αντικείμενα

Τα διαφορετικά χημικά στοιχεία συμπεριφέρονται διαφορετικά υπό τη δράση του ρεύματος. Ορισμένοι υπεραγωγοί δεν αντιστέκονται στα ηλεκτρόνια που κινούνται μέσα από αυτά, χωρίς να προκαλούν χημική αντίδραση. Τα μέταλλα με υπερβολική πίεση για αυτά μπορούν να καταστραφούν, να λιώσουν. Τα διηλεκτρικά που δεν περνούν το ρεύμα δεν εισέρχονται σε καμία αλληλεπίδραση με αυτό και προστατεύουν έτσι το περιβάλλον από αυτό. Αυτό το φαινόμενο χρησιμοποιείται με επιτυχία από τον άνθρωπο στη μόνωση των καλωδίων με καουτσούκ.

Για ζωντανούς οργανισμούς, το ρεύμα είναι ένα διφορούμενο φαινόμενο. Μπορεί να έχει τόσο ευεργετικά όσο και καταστροφικά αποτελέσματα. Οι άνθρωποι έχουν χρησιμοποιήσει εδώ και πολύ καιρό ελεγχόμενες εκκενώσεις για ιατρικούς σκοπούς: από το φως απορρίψεις τόνωση της εγκεφαλικής δραστηριότητας σε ισχυρά ηλεκτρικά σοκ που μπορούν να ξεκινήσουν μια σταματημένη καρδιά και φέρνουν ένα πρόσωπο πίσω στη ζωή. Μια ισχυρή απόρριψη μπορεί να οδηγήσει σε σοβαρά προβλήματα υγείας, εγκαύματα, θάνατο ιστού και ακόμη και άμεσο θάνατο. Όταν εργάζεστε με ηλεκτρικές συσκευές, πρέπει να τηρείτε τους κανονισμούς ασφαλείας.

Στη φύση, μπορείτε να βρείτε πολλά φαινόμενα στα οποία ο βασικός ρόλος παίζεται από την ηλεκτρική ενέργεια: από τα πλάσματα της θάλασσας (ηλεκτρικές ράμπες) που μπορούν να κλονίσουν, σε κεραυνό κατά τη διάρκεια καταιγίδας. Ένας άνθρωπος έχει μακρά κατακτηθεί αυτή τη φυσική δύναμη και χρησιμοποιεί επιδέξια, χάρη στην οποία λειτουργούν όλα τα σύγχρονα ηλεκτρονικά.

Δείτε το βίντεο: Θεωρία Ηλεκτρικό Ρεύμα: Ένταση ρεύματος -Αντίσταση- Νόμος OMH -Σύνδεση αντιστάσεων (Νοέμβριος 2024).