Co to jest prąd elektryczny w prostych słowach?

Każda osoba ma abstrakcyjną koncepcję prądu elektrycznego. W przypadku urządzenia elektrycznego źródło energii jest czymś w rodzaju źródła powietrza dla każdego oddychającego organizmu. Ale w tych porównaniach zrozumienie natury zjawiska jest ograniczone i tylko specjaliści głębiej rozumieją istotę.

Proste słowa na temat prądu elektrycznego

Standardowa definicja ze szkolnego podręcznika fizyki opisuje lakonicznie zjawisko prądu elektrycznego. Szczerze mówiąc, można to w pełni zrozumieć, jeśli studiujesz temat znacznie głębiej. Wszakże informacje prezentowane są w innym języku - naukowym. O wiele łatwiej jest zrozumieć naturę zjawiska fizycznego, jeśli opisujesz wszystko w znajomym języku, który każdy może zrozumieć. Na przykład prąd w metalu.

Powinniśmy zacząć od faktu, że wszystko, co uważamy za mocne i nieruchome, jest tylko naszym zdaniem. Kawałek metalu leżący na ziemi jest monolitycznym nieruchomym ciałem w ludzkim rozumieniu. Dla analogii wyobraźmy sobie naszą planetę w kosmosie, patrząc na nią z powierzchni Marsa. Ziemia wydaje się być całym, stałym ciałem. Jeśli zbliżysz się do jego powierzchni, stanie się oczywiste, że nie jest to monolityczny kawałek materii, lecz ciągły ruch: woda, gazy, istoty żywe, płyty litosferyczne - wszystko to porusza się bez przerwy, chociaż nie jest to widoczne z dalekiej przestrzeni.

Wróćmy do naszego kawałka metalu leżącego na ziemi. Jest nieruchomy, ponieważ patrzymy na niego z boku jako obiekt monolityczny. Na poziomie atomowym składa się z ciągle poruszających się najmniejszych elementów. Są różne, ale interesują nas elektrony, które wytwarzają w metalach pole elektromagnetyczne generujące bardzo prąd. Słowo „prąd” należy rozumieć dosłownie, ponieważ gdy elementy z ładunkiem elektrycznym poruszają się, to znaczy „przepływają”, z jednego naładowanego obiektu do drugiego, wówczas pojawia się „prąd elektryczny”.

Zajmując się podstawowymi pojęciami, możemy wyprowadzić ogólną definicję:

Prąd elektryczny to strumień naładowanych cząstek przemieszczających się z ciała o wyższym ładunku do ciała o niższym ładunku.

Aby dokładniej zrozumieć istotę, musisz zagłębić się w szczegóły i uzyskać odpowiedzi na kilka podstawowych pytań.

Odpowiedzi na główne pytania dotyczące prądu elektrycznego

Po sformułowaniu definicji pojawia się kilka logicznych pytań.

  1. Co sprawia, że ​​obecny „przepływ”, czyli ruch?
  2. Jeśli najmniejsze metalowe elementy ciągle się poruszają, to dlaczego nie jest zdeformowane?
  3. Jeśli coś płynie z jednego obiektu do drugiego, czy masa tych obiektów się zmienia?

Odpowiedź na pierwsze pytanie jest prosta. Gdy woda płynie z wysokiego punktu do niskiego, elektrony będą płynąć z ciała o wysokim ładunku do niskiego ciała, przestrzegając praw fizyki. „Ładunek” (lub potencjał) to liczba elektronów w ciele, a im więcej - tym większy ładunek. Jeśli dojdzie do kontaktu między dwoma ciałami o różnych ładunkach, elektrony z bardziej naładowanego ciała będą przepływać do mniej naładowanego. Będzie więc prąd, który skończy się, gdy wyrównają się ładunki dwóch ciał kontaktowych.

Aby zrozumieć, dlaczego drut nie zmienia struktury, mimo że ciągle się porusza, musisz sobie wyobrazić, że jest to duży dom, w którym mieszkają ludzie. Wielkość domu nie zmieni się, jeśli chodzi o liczbę osób wchodzących i wychodzących, a także poruszających się w środku. Człowiek w tym przypadku jest analogiem elektronu w metalu - porusza się swobodnie i nie ma specjalnej masy w porównaniu z całym budynkiem.

Jeśli elektrony przemieszczają się z jednego ciała do drugiego - dlaczego masa ciał się nie zmienia? Faktem jest, że waga elektronu jest tak mała, że ​​nawet jeśli wszystkie elektrony zostaną usunięte z ciała, jego masa się nie zmieni.

Jaka jest aktualna jednostka miary

Aby „obliczyć” prąd elektryczny, używane są różne jednostki miary, zbadamy trzy główne:

  • Aktualna siła
  • Napięcie.
  • Opór

Jeśli spróbujesz opisać pojęcie aktualnej siły prostymi słowami, najlepiej wyobrazić sobie przepływ samochodów przechodzących przez tunel. Samochody to elektrony, a tunel to drut. Im więcej samochodów przechodzi jednocześnie przez przekrój tunelu - tym większa jest aktualna siła, która jest mierzona przez urządzenie zwane „amperomierzem” w amperach (A), aw formułach jest wskazane przez literę (I).

Napięcie jest wartością względną, która wyraża różnicę ładunków ciał, między którymi płynie prąd. Jeśli jeden obiekt ma bardzo wysoki ładunek, a drugi jest bardzo niski, powstanie między nimi wysokie napięcie, do pomiaru którego używane jest urządzenie „woltomierz” i jednostka o nazwie Volt (V). W formułach jest oznaczony literą (U).

Opór charakteryzuje zdolność przewodnika, konwencjonalnie drutu miedzianego, do przejścia przez pewną ilość prądu, to znaczy elektronów. Oporny przewodnik generuje ciepło, wydając część energii przepływającego przez niego prądu, zmniejszając w ten sposób jego wytrzymałość. Opór jest obliczany w omach (omach), aw formułach należy użyć litery (R).

Wzory do obliczania aktualnych charakterystyk

Korzystając z trzech wielkości fizycznych, można obliczyć charakterystyki prądu za pomocą prawa Ohma. Wyraża się to wzorem:

I = U / R

Gdzie I jest siłą prądu, U jest napięciem na odcinku obwodu, R jest oporem.

Ze wzoru widzimy, że siła prądu jest obliczana przez podzielenie wartości napięcia przez wartość rezystancji. Stąd mamy brzmienie prawa:

Prąd jest wprost proporcjonalny do napięcia i odwrotnie proporcjonalny do rezystancji przewodu.

Z tej formuły można matematycznie obliczyć pozostałe składniki.

Opór:

R = U / I

Napięcie:

U = I * R

Ważne jest, aby pamiętać, że formuła jest ważna tylko dla określonej części łańcucha. W przypadku pełnego, zamkniętego obwodu, jak również innych specjalnych przypadków, istnieją inne prawa Ohma.

Wpływ prądu na różne materiały i istoty żywe

Różne pierwiastki chemiczne pod wpływem prądu zachowują się inaczej. Niektóre nadprzewodniki nie są odporne na przenoszenie przez nie elektronów, nie powodując żadnej reakcji chemicznej. Metale z nadmiernym stresem mogą się rozpaść, stopić. Dielektryki, które nie transmitują prądu, w ogóle nie wchodzą w interakcję z nim i tym samym chronią przed nim środowisko. Zjawisko to jest z powodzeniem stosowane przez człowieka w izolacji przewodów z gumy.

Dla organizmów żywych prąd jest zjawiskiem niejednoznacznym. Jest w stanie mieć zarówno korzystne, jak i destrukcyjne skutki. Ludzie od dawna stosują kontrolowane wypływy do celów terapeutycznych: od płuc, które stymulują aktywność mózgu do wyładowań, do potężnych wstrząsów elektrycznych, które mogą zapoczątkować zatrzymane serce i przywrócić osobę do życia. Silne wydzielanie może prowadzić do poważnych problemów zdrowotnych, oparzeń, śmierci tkanek, a nawet natychmiastowej śmierci. Podczas pracy z urządzeniami elektrycznymi należy przestrzegać przepisów bezpieczeństwa.

W naturze można znaleźć wiele zjawisk, w których energia elektryczna odgrywa kluczową rolę: od stworzeń głębinowych (promieni elektrycznych), które mogą bić prądem elektrycznym, aż do błyskawic podczas burz. Człowiek od dawna opanował tę naturalną moc i umiejętnie ją wykorzystuje, dzięki czemu działa cała nowoczesna elektronika.

Należy pamiętać, że zjawiska natury mogą być zarówno korzystne, jak i szkodliwe dla ludzi. Studiowanie w szkole i kształcenie ustawiczne pomaga ludziom prawidłowo wykorzystywać zjawiska świata dla dobra społeczeństwa.

Obejrzyj film: Natężenie, napięcie, opór elektryczny - prostym językiem (Luty 2020).

Zostaw Swój Komentarz