Elektrivool ja elektriahel. Elektrivool: peamised omadused ja olemasolu tingimused Elektrivool

Elektrivool on laetud osakeste suunaline liikumine, mis toimub elektrienergia mõjul.

Kuidas voolu genereeritakse?

Elektrivool ilmneb aines tingimusel, et seal on vabu (sidumata) laetud osakesi. Laengukandjad võivad olla keskkonnas algselt või moodustatud välistegurite (ionisaatorid, elektromagnetväli, temperatuur) kaasabil.

Elektrivälja puudumisel on nende liikumine kaootiline, kuid ühendatuna kahe punktiga muutuvad ained suunatuks – ühest potentsiaalist teise.

Selliste osakeste arv mõjutab – erista juhte, pooljuhte, dielektrikuid,...

Kust vool pärineb?

Elektrivoolu moodustumise protsessidel erinevates keskkondades on oma omadused:

1. Metallides Laengut liigutavad vabad negatiivselt laetud osakesed – elektronid. Aine enda ülekandumist ei toimu – metalliioonid jäävad oma kristallvõre sõlmedesse. Kuumutamisel ioonide kaootilised vibratsioonid tasakaaluasendi lähedal tugevnevad, mis häirib elektronide korrastatud liikumist — metalli juhtivus väheneb.
2. Vedelikes(elektrolüüdid) laengukandjad on ioonid – laetud aatomid ja lagunenud molekulid, mille teket põhjustab elektrolüütiline dissotsiatsioon. Korraldatud liikumine tähistab sel juhul nende liikumist vastupidiselt laetud elektroodide suunas, millele need neutraliseeritakse ja ladestatakse.
   

   Katioonid (positiivsed ioonid) liiguvad katoodi (negatiivne elektrood), anioonid (negatiivsed ioonid) anoodi (positiivne elektrood) suunas. Temperatuuri tõustes suureneb elektrolüüdi juhtivus, kuna suureneb ioonideks lagunenud molekulide arv.

3. Gaasides plasma moodustub potentsiaalse erinevuse mõjul. Laetud osakesed on ioonid, positiivsed ja negatiivsed ning vabad elektronid, mis moodustuvad ionisaatori mõjul.
4. Vaakumis Elekter eksisteerib elektronide voo kujul, mis liiguvad katoodilt anoodile.
5. Pooljuhtides Suunatud liikumine hõlmab elektronide liikumist ühelt aatomilt teisele ja sellest tulenevaid vabu ruume – auke, mida tinglikult peetakse positiivseks.
   

   Madalatel temperatuuridel on pooljuhtide omadused sarnased isolaatoritega, kuna elektronid on hõivatud kristallvõres olevate aatomite kovalentsete sidemetega.

   Temperatuuri tõustes saavad valentselektronid piisavalt energiat sidemete katkestamiseks ja vabanemiseks. Seega, mida kõrgem on temperatuur, seda parem on pooljuhi juhtivus.

Elektrivoolu üksikasjaliku selgituse saamiseks vaadake allolevat videot:

Https:="">magnetväli, ioniseeriv kiirgus.

Https:="">ammeeter.

Voolutugevust mõõdetakse amprites(A) ja näitab laengu hulka, mis läbib juhtiva materjali ristlõike ajaühikus. Voolu ühikut nimetatakse Ampereks (A). Üks amper võrdub ühe Coulombi (C) ja ühe sekundi suhtega.

Voolutihedus on voolutugevuse ja selle sektsiooni pindala suhe. Mõõtühikuks on amprit ruutmeetri kohta (A/m2).

Allpool on video elektrivoolu tugevuse kohta kooli õppekava osana:

Elekter

Mida nimetatakse elektrivooluks?

Laetud osakeste järjestatud (suunatud) liikumist nimetatakse elektrivooluks. Veelgi enam, elektrivoolu, mille tugevus aja jooksul ei muutu, nimetatakse konstantseks. Kui voolu liikumissuund muutub, muutub ka muutus. korduvad suuruselt ja suunast samas järjestuses, siis nimetatakse sellist voolu vahelduvaks.

Mis põhjustab ja hoiab laetud osakeste korrapärast liikumist?

Elektriväli põhjustab ja säilitab laetud osakeste korrapärase liikumise. Kas elektrivoolul on kindel suund?
Sellel on. Elektrivoolu suunaks loetakse positiivselt laetud osakeste liikumist.

Kas laetud osakeste liikumist juhis on võimalik vahetult jälgida?

Ei. Kuid elektrivoolu olemasolu saab hinnata sellega kaasnevate toimingute ja nähtuste järgi. Näiteks soojeneb juht, mida mööda laetud osakesed liiguvad, ning juhti ümbritsevas ruumis tekib magnetväli ja magnetnõel elektrivooluga juhi lähedal pöördub. Lisaks põhjustab gaase läbiv vool nende hõõgumist ning soolade, leeliste ja hapete lahuseid läbides laguneb need koostisosadeks.

Kuidas määratakse elektrivoolu tugevus?

Elektrivoolu tugevuse määrab ajaühikus juhi ristlõike läbiv elektrienergia hulk.
Voolu voolutugevuse määramiseks vooluringis tuleb voolava elektri kogus jagada selle voolamise ajaga.

Mis on voolu ühik?

Voolutugevuse ühikuks loetakse konstantse voolu tugevust, mis vaakumis läbides kahte paralleelset lõpmatu pikkusega üliväikese ristlõikega sirget juhti, mis asuvad üksteisest 1 m kaugusel vaakumis nende juhtide vahel jõud, mis võrdub 2 njuutoniga meetri kohta. See üksus sai nimeks Ampere prantsuse teadlase Ampere auks.

Mis on elektrienergia ühik?

Elektrienergia ühikuks on kulon (Ku), mis läbib voolu 1 Ampere (A) juures ühe sekundiga.

Millised seadmed mõõdavad elektrivoolu tugevust?

Elektrivoolu tugevust mõõdetakse instrumentidega, mida nimetatakse ampermeetriteks. Ampermeetri skaala kalibreeritakse amprites ja amprite osades vastavalt täpsete standardinstrumentide näidudele. Voolutugevust loetakse noole näitude järgi, mis liigub mööda skaalat nulljaotusest. Ampermeeter ühendatakse elektriahelaga järjestikku, kasutades seadmel kahte klemmi või klambrit. Mis on elektripinge?
Elektrivoolu pinge on potentsiaalide erinevus elektrivälja kahe punkti vahel. See on võrdne elektrivälja jõudude tööga, kui positiivse laengu, mis on võrdne ühtsusega, liigutamisel välja ühest punktist teise.

Pinge põhimõõtühik on volt (V).

Milline seade mõõdab elektrivoolu pinget?

Elektrivoolu pinget mõõdetakse seadmega; rumm, mida nimetatakse voltmeetriks. Elektrivooluahelaga on paralleelselt ühendatud voltmeeter. Sõnasta Ohmi seadus vooluringi lõigu kohta.

Mis on juhi takistus?

Juhi takistus on füüsikaline suurus, mis iseloomustab juhi omadusi. Takistuse ühik on ohm. Veelgi enam, 1 oomi takistusel on traat, mille voolutugevus on 1 A ja selle otstes on pinge 1 V.

Kas juhtide takistus sõltub neid läbiva elektrivoolu suurusest?

Teatud pikkuse ja ristlõikega homogeense metalljuhi takistus ei sõltu seda läbiva voolu suurusest.

Mis määrab elektrijuhtide takistuse?

Elektrijuhtide takistus sõltub juhi pikkusest, selle ristlõike pindalast ja juhtme materjali tüübist (materjali eritakistus).

Veelgi enam, takistus on otseselt proportsionaalne juhi pikkusega, pöördvõrdeline ristlõike pindalaga ja sõltub, nagu eespool mainitud, juhi materjalist.

Kas juhtmete takistus sõltub temperatuurist?

Jah, see oleneb. Metalljuhi temperatuuri tõus põhjustab osakeste soojusliikumise kiiruse suurenemist. See toob kaasa vabade elektronide kokkupõrgete arvu suurenemise ja sellest tulenevalt vaba liikumise aja vähenemise, mille tulemusena väheneb juhtivus ja suureneb materjali eritakistus.

Puhaste metallide temperatuuritakistustegur on ligikaudu 0,004 °C, mis tähendab, et nende takistus suureneb 4% iga 10 °C temperatuuritõusu kohta.

Temperatuuri tõustes süsinik-elektrolüüdis väheneb ka vaba tee aeg, samas suureneb laengukandjate kontsentratsioon, mille tulemusena nende takistus temperatuuri tõustes väheneb.

Sõnasta Ohmi seadus suletud ahela jaoks.

Voolutugevus suletud ahelas on võrdne ahela elektromotoorjõu ja selle kogutakistuse suhtega.

See valem näitab, et voolutugevus sõltub kolmest suurusest: elektromotoorjõust E, välistakistusest R ja sisetakistusest r Sisetakistus ei avalda märgatavat mõju voolutugevusele, kui see on välistakistusega võrreldes väike. Sel juhul on pinge vooluallika klemmidel ligikaudu võrdne elektromotoorjõuga (EMF).

Mis on elektromotoorjõud (EMF)?

Elektromotoorjõud on väliste jõudude poolt laengu liigutamiseks mööda vooluringi tehtud töö ja laengu suhe. Nagu potentsiaalide erinevus, mõõdetakse ka elektromotoorjõudu voltides.

Milliseid jõude nimetatakse välisjõududeks?

Kõiki elektriliselt laetud osakestele mõjuvaid jõude, välja arvatud elektrostaatilise päritoluga potentsiaalsed jõud (st Coulombi jõud), nimetatakse kõrvaljõududeks. Just nende jõudude töö tõttu omandavad laetud osakesed elektriahela juhtides liikudes energiat ja vabastavad selle seejärel.

Kolmanda osapoole jõud panevad liikuma laetud osakesed vooluallika, generaatori, aku jne sees.

Selle tulemusena tekivad vooluallika klemmidele vastupidise märgiga laengud ja klemmide vahel ilmneb teatud potentsiaalide erinevus. Lisaks hakkab vooluringi sulgemisel toimima pindlaengute moodustumine, tekitades kogu vooluringis elektrivälja, mis ilmneb selle tulemusena, et vooluringi sulgemisel tekib pinnalaeng peaaegu kohe kogu vooluringis. juhi pind. Allika sees liiguvad laengud välisjõudude mõjul elektrostaatilise välja jõudude vastu (positiivselt miinusest plussile) ja kogu ülejäänud ahelas juhib neid elektriväli.

Riis. 1. Elektriahel: 1- allikas, elekter (aku); 2 - ampermeeter; 3 - energiajärglane (lai pa hõõglamp); 4 - elektrijuhtmed; 5 - ühepooluseline RuSidnik; 6 - kaitsmed

TO Kategooria: - Kraanaajamid ja lingid

" Täna tahan puudutada elektrivoolu teemat. Mis see on? Proovime kooli õppekava meelde jätta.

Elektrivool on laetud osakeste järjestatud liikumine juhis

Kui mäletate, siis selleks, et laetud osakesed saaksid liikuda (tekib elektrivool), tuleb tekitada elektriväli. Elektrivälja tekitamiseks saab teha selliseid elementaarseid katseid nagu plastkäepideme villale hõõrumine ja see tõmbab mõneks ajaks kergeid esemeid ligi. Kehasid, mis suudavad pärast hõõrdumist esemeid ligi tõmmata, nimetatakse elektrifitseerituks. Võime öelda, et sellises olekus kehal on elektrilaengud ja kehasid endid nimetatakse laetud. Kooli õppekavast teame, et kõik kehad koosnevad pisikestest osakestest (molekulidest). Molekul on aineosake, mida saab kehast eraldada ja millel on kõik sellele kehale omased omadused. Keerukate kehade molekulid moodustuvad lihtsate kehade aatomite erinevatest kombinatsioonidest. Näiteks koosneb veemolekul kahest lihtsast: hapnikuaatomist ja ühest vesinikuaatomist.

Aatomid, neutronid, prootonid ja elektronid – mis need on?

Aatom omakorda koosneb tuumast ja pöörleb selle ümber elektronid. Igal aatomi elektronil on väike elektrilaeng. Näiteks vesinikuaatom koosneb tuumast, mille ümber pöörleb elektron. Aatomi tuum koosneb omakorda prootonitest ja neutronitest. Aatomi tuumal on omakorda elektrilaeng. Tuuma moodustavatel prootonitel on samad elektrilaengud ja elektronid. Kuid prootonid, erinevalt elektronidest, on passiivsed, kuid nende mass on mitu korda suurem kui elektroni mass. Neutroniosakesel, mis on aatomi osa, puudub elektrilaeng ja see on neutraalne. Aatomi tuuma ümber pöörlevad elektronid ja tuuma moodustavad prootonid on võrdse suurusega elektrilaengute kandjad. Elektroni ja prootoni vahel on alati vastastikune tõmbejõud ning elektronide endi ja prootonite vahel vastastikuse tõukejõud. Seetõttu on elektronil negatiivne elektrilaeng ja prootonil positiivne. Sellest võime järeldada, et elektrit on kahte tüüpi: positiivne ja negatiivne. Võrdselt laetud osakeste olemasolu aatomis viib selleni, et aatomi positiivselt laetud tuuma ja selle ümber pöörlevate elektronide vahel toimivad vastastikused tõmbejõud, mis hoiavad aatomit koos üheks tervikuks. Aatomid erinevad üksteisest neutronite ja prootonite arvu poolest oma tuumades, mistõttu ei ole erinevate ainete aatomite tuumade positiivne laeng ühesugune. Erinevate ainete aatomites ei ole pöörlevate elektronide arv ühesugune ja selle määrab tuuma positiivse laengu suurus. Mõne aine aatomid on tuumaga tugevalt seotud, teistel võib see side olla palju nõrgem. See seletab kehade erinevaid tugevusi. Terastraat on palju tugevam kui vasktraat, mis tähendab, et teraseosakesed tõmbuvad üksteise külge tugevamini kui vaseosakesed. Molekulidevaheline külgetõmme on eriti märgatav siis, kui need on üksteise lähedal. Kõige silmatorkavam näide on see, et kaks tilka vett ühinevad kokkupuutel üheks.

Elektrilaeng

Aatomis mis tahes ainest on tuuma ümber pöörlevate elektronide arv võrdne tuumas sisalduvate prootonite arvuga. Elektroni ja prootoni elektrilaeng on suuruselt võrdne, mis tähendab, et elektronide negatiivne laeng on võrdne tuuma positiivse laenguga. Need laengud tühistavad üksteist ja aatom jääb neutraalseks. Aatomis loovad elektronid tuuma ümber elektronkihi. Aatomi elektronkiht ja tuum on pidevas võnkeliikumises. Liikumisel põrkuvad aatomid üksteisega ja nendest eraldub üks või mitu elektroni. Aatom lakkab olemast neutraalne ja muutub positiivselt laetuks. Kuna selle positiivne laeng on muutunud suuremaks kui negatiivne (nõrk ühendus elektroni ja tuuma – metalli ja kivisöe vahel). Teistes kehades (puit ja klaas) elektronkestad ei ole kahjustatud. Pärast aatomitest eraldamist liiguvad vabad elektronid juhuslikult ja teised aatomid võivad neid kinni püüda. Ilmumise ja kadumise protsess kehas toimub pidevalt. Temperatuuri tõustes suureneb aatomite vibratsioonilise liikumise kiirus, sagedasemad ja tugevamad kokkupõrked ning suureneb vabade elektronide arv. Kuid keha jääb elektriliselt neutraalseks, kuna elektronide ja prootonite arv kehas ei muutu. Kui kehast eemaldatakse teatud hulk vabu elektrone, muutub positiivne laeng suuremaks kui kogulaeng. Keha on positiivselt laetud ja vastupidi. Kui kehas tekib elektronide puudus, laetakse see täiendavalt. Kui on ülejääk, on see negatiivne. Mida suurem on see puudujääk või ülejääk, seda suurem on elektrilaeng. Esimesel juhul (rohkem positiivselt laetud osakesi) nimetatakse kehasid juhtideks (metallid, soolade ja hapete vesilahused) ja teisel (elektronide puudumine, negatiivselt laetud osakesed) dielektrikuteks või isolaatoriteks (merevaik, kvarts, eboniit). . Elektrivoolu jätkumiseks tuleb juhis pidevalt säilitada potentsiaalide erinevust.

Noh, füüsika lühikursus on läbi. Arvan, et minu abiga jäi teile meelde 7. klassi kooli õppekava ja milline on potentsiaalne erinevus, vaatame minu järgmises artiklis. Kohtumiseni saidi lehtedel.

Elektronid või augud (elektron-augu juhtivus). Mõnikord nimetatakse elektrivoolu ka nihkevooluks, mis tekib elektrivälja muutumise tulemusena ajas.

Elektrivoolul on järgmised ilmingud:

Entsüklopeediline YouTube

1 / 5

✪ ELEKTRIVOOLI voolutugevus FÜÜSIKA 8. klass

✪ Elektrivool

✪ #9 Elektrivool ja elektronid

✪ Mis on elektrivool [Amatöörraadio TV 2]

✪ MIS JUHTUB ELEKTRILÖÖGI KUI

Subtiitrid

Klassifikatsioon

Kui laetud osakesed liiguvad makroskoopilistes kehades konkreetse keskkonna suhtes, nimetatakse sellist voolu elektriliseks juhtivusvool. Kui makroskoopilised laetud kehad (näiteks laetud vihmapiisad) liiguvad, nimetatakse seda voolu konvektsioon .

Seal on alalis- ja vahelduvvoolud, aga ka erinevat tüüpi vahelduvvoolud. Sellistes mõistetes jäetakse sõna "elektriline" sageli välja.

• Alalisvool - vool, mille suund ja suurus ajas ei muutu.

Pöörisvoolud

Pöörisvoolud (Foucault voolud) on "suletud elektrivoolud massiivses juhis, mis tekivad sellesse tungiva magnetvoo muutumisel", seega on pöörisvoolud indutseeritud voolud. Mida kiiremini magnetvoog muutub, seda tugevamad on pöörisvoolud. Pöörisvoolud ei liigu juhtmetes kindlaid teid pidi, vaid kui need juhis sulguvad, moodustavad need keeriselaadsed ahelad.

Pöörisvoolude olemasolu toob kaasa nahaefekti, st selle, et vahelduv elektrivool ja magnetvoog levivad peamiselt juhi pinnakihis. Juhtide kuumutamine pöörisvooludega põhjustab energiakadusid, eriti vahelduvvoolu poolide südamikest. Pöörisvooludest tingitud energiakadude vähendamiseks kasutavad nad vahelduvvoolu magnetahelate jagamist eraldi plaatideks, mis on üksteisest isoleeritud ja asuvad pöörisvoolude suunaga risti, mis piirab nende liikumisteede võimalikke kontuure ja vähendab oluliselt nende suurust. nendest vooludest. Väga kõrgetel sagedustel kasutatakse ferromagnetite asemel magnetahelate jaoks magnetoelektrikuid, milles väga suure takistuse tõttu pöörisvoolusid praktiliselt ei teki.

Omadused

Ajalooliselt on see aktsepteeritud voolu suund langeb kokku positiivsete laengute liikumise suunaga juhis. Veelgi enam, kui ainsad voolukandjad on negatiivselt laetud osakesed (näiteks metallis olevad elektronid), siis on voolu suund vastupidine laetud osakeste liikumissuunale. .

Elektronide triivimiskiirus

Kiirgustakistus on tingitud elektromagnetlainete moodustumisest juhtme ümber. See takistus sõltub kompleksselt juhi kujust ja suurusest ning väljastatava laine pikkusest. Ühele sirgele juhile, milles kõikjal on vool sama suuna ja tugevusega ning mille pikkus L on oluliselt väiksem tema poolt kiiratava elektromagnetlaine pikkusest λ (\displaystyle \lambda), on takistuse sõltuvus lainepikkusest ja juhist suhteliselt lihtne:

Kõige sagedamini kasutatav elektrivool standardsagedusega 50 Hz vastab umbes 6 tuhande kilomeetri pikkusele lainele, mistõttu on kiirgusvõimsus tavaliselt tühine võrreldes soojuskadude võimsusega. Voolu sageduse kasvades aga väljastatava laine pikkus väheneb ja vastavalt suureneb ka kiirgusvõimsus. Juhti, mis on võimeline kiirgama märgatavat energiat, nimetatakse antenniks.

Sagedus

Sageduse mõiste viitab vahelduvvoolule, mis muudab perioodiliselt tugevust ja/või suunda. See hõlmab ka kõige sagedamini kasutatavat voolu, mis varieerub vastavalt sinusoidaalsele seadusele.

Vahelduvvooluperiood on lühim ajavahemik (väljendatuna sekundites), mille jooksul voolu (ja pinge) muutused korduvad. Voolu poolt ajaühikus läbitud perioodide arvu nimetatakse sageduseks. Sagedust mõõdetakse hertsides, üks herts (Hz) vastab ühele tsüklile sekundis.

Nihkevool

Mõnikord tuuakse mugavuse huvides kasutusele nihkevoolu mõiste. Maxwelli võrrandites esineb nihkevool võrdsetel tingimustel laengute liikumisest põhjustatud vooluga. Magnetvälja intensiivsus sõltub kogu elektrivoolust, mis on võrdne juhtivusvoolu ja nihkevoolu summaga. Definitsiooni järgi eelpinge voolutihedus j D → (\displaystyle (\vec (j_(D))))- vektori suurus, mis on võrdeline elektrivälja muutumise kiirusega E → (\displaystyle (\vec (E)))õigel ajal:

Fakt on see, et elektrivälja muutumisel ja ka voolu liikumisel tekib magnetväli, mis muudab need kaks protsessi üksteisega sarnaseks. Lisaks kaasneb elektrivälja muutumisega tavaliselt ka energia ülekanne. Näiteks kondensaatori laadimisel ja tühjendamisel räägivad nad hoolimata asjaolust, et selle plaatide vahel laetud osakesed ei liigu, seda läbivast nihkevoolust, mis kannab teatud energiat ja sulgeb elektriahela ainulaadsel viisil. Nihkevool I D (\displaystyle I_(D)) kondensaatoris määratakse järgmise valemiga:

Kus Q (\displaystyle Q)- kondensaatoriplaatide laadimine, U (\displaystyle U)- plaatide potentsiaalide erinevus, C (\displaystyle C)- kondensaatori mahtuvus.

Nihkevool ei ole elektrivool, kuna see ei ole seotud elektrilaengu liikumisega.

Juhtide peamised tüübid

Erinevalt dielektrikutest sisaldavad juhid kompenseerimata laengute vabu kandjaid, mis jõu, tavaliselt elektripotentsiaalide erinevuse mõjul liiguvad ja tekitavad elektrivoolu. Voolu-pinge karakteristik (voolu sõltuvus pingest) on juhi kõige olulisem omadus. Metalljuhtide ja elektrolüütide puhul on sellel kõige lihtsam vorm: voolutugevus on otseselt võrdeline pingega (Oomi seadus).

Metallid – siin on voolukandjateks juhtivuselektronid, mida tavaliselt peetakse elektrongaasiks, millel on selgelt degenereerunud gaasi kvantomadused.

Elektrivoolud looduses

Elektrivoolu kasutatakse erineva keerukuse ja tüüpi signaalide kandjana erinevates piirkondades (telefon, raadio, juhtpaneel, ukseluku nupp jne).

Mõnel juhul ilmnevad soovimatud elektrivoolud, näiteks juhuslikud voolud või lühisvoolud.

Elektrivoolu kasutamine energiakandjana

• mehaanilise energia saamine igasugustes elektrimootorites,
• soojusenergia saamine kütteseadmetes, elektriahjudes, elektrikeevitamise ajal,
• valgusenergia saamine valgustus- ja signaalseadmetes,
• kõrgsageduslike, ülikõrgsageduslike ja raadiolainete elektromagnetiliste võnkumiste ergastamine,
• heli vastuvõtmine,
• erinevate ainete saamine elektrolüüsi teel, elektriakude laadimine. Siin muudetakse elektromagnetiline energia keemiliseks energiaks,
• magnetvälja tekitamine (elektromagnetites).

Elektrivoolu kasutamine meditsiinis

• diagnostika - tervete ja haigete organite biovoolud on erinevad ning võimalik on määrata haigus, selle põhjused ja määrata ravi. Füsioloogia haru, mis uurib elektrilisi nähtusi kehas, nimetatakse elektrofüsioloogiaks.
  • Elektroentsefalograafia on meetod aju funktsionaalse seisundi uurimiseks.
  • Elektrokardiograafia on meetod elektriväljade registreerimiseks ja uurimiseks südametegevuse ajal.
  • Elektrogastrograafia on meetod mao motoorse aktiivsuse uurimiseks.
  • Elektromüograafia on meetod skeletilihastes tekkivate bioelektriliste potentsiaalide uurimiseks.
• Ravi ja elustamine: teatud ajupiirkondade elektriline stimulatsioon; Parkinsoni tõve ja epilepsia raviks, ka elektroforeesiks. Südamestimulaatorit, mis stimuleerib südamelihast impulssvooluga, kasutatakse bradükardia ja teiste südame rütmihäirete korral.

elektriohutus

Hõlmab juriidilisi, sotsiaal-majanduslikke, organisatsioonilisi ja tehnilisi, sanitaar- ja hügieenilisi, ravi- ja ennetus-, rehabilitatsiooni- ja muid meetmeid. Elektriohutuse eeskirjad on reguleeritud juriidiliste ja tehniliste dokumentidega, regulatiivse ja tehnilise raamistikuga. Elektripaigaldisi ja elektriseadmeid teenindavale personalile on elektriohutuse aluste tundmine kohustuslik. Inimkeha on elektrivoolu juht. Inimese vastupidavus kuiva ja terve nahaga jääb vahemikku 3 kuni 100 kOhm.

Inimese või looma keha läbival voolul on järgmised tagajärjed:

• termilised (põletused, kuumutamine ja veresoonte kahjustused);
• elektrolüütiline (vere lagunemine, füüsikalise ja keemilise koostise rikkumine);
• bioloogiline (kehakudede ärritus ja erutus, krambid)
• mehaaniline (veresoonte purunemine aururõhu mõjul, mis saadakse verevooluga kuumutamisel)

Peamine elektrilöögi tulemust määrav tegur on inimkeha läbiva voolu hulk. Ohutuseeskirjade kohaselt liigitatakse elektrivool järgmiselt:

• ohutu arvestatakse voolu, mille pikaajaline läbimine inimkehast ei kahjusta teda ega tekita aistinguid, mille väärtus ei ületa 50 μA (vahelduvvool 50 Hz) ja 100 μA alalisvool;
• minimaalselt märgatav inimese vahelduvvool on umbes 0,6-1,5 mA (50 Hz vahelduvvool) ja 5-7 mA alalisvool;
• künnis ei lase lahti nimetatakse sellise tugevusega minimaalseks vooluks, et inimene ei suuda enam tahtejõuga käsi voolu kandvast osast lahti rebida. Vahelduvvoolu puhul on see umbes 10-15 mA, alalisvoolu puhul 50-80 mA;
• fibrillatsiooni lävi nimetatakse vahelduvvoolu tugevuseks (50 Hz) umbes 100 mA ja 300 mA alalisvooluks, mille kokkupuude kauem kui 0,5 s põhjustab tõenäoliselt südamelihaste virvendust. Seda künnist peetakse ka inimestele tinglikult saatuslikuks.

Venemaal on vastavalt tarbijate elektripaigaldiste tehnilise käitamise eeskirjadele ja elektripaigaldiste käitamise ajal töökaitse eeskirjadele kehtestatud 5 elektriohutuse kvalifikatsioonirühma, mis sõltuvad töötaja kvalifikatsioonist ja kogemustest ning elektripaigaldiste pinge.

Kaasaegse inimese elu on võimatu ette kujutada ilma elektrita. Voldid, amprid, vatid – neid sõnu kuuleb elektriga töötavatest seadmetest rääkides. Mis on aga elektrivool ja millised on selle olemasolu tingimused? Räägime sellest edasi, andes algajatele elektrikutele lühikese selgituse.

Definitsioon

Elektrivool on laengukandjate suunatud liikumine – see on füüsikaõpiku standardsõnastus. Laengukandjaid omakorda nimetatakse aine teatud osakesteks. Need võivad olla:

• Elektronid on negatiivse laengu kandjad.
• Ioonid on positiivse laengu kandjad.

Aga kust laengukandjad tulevad? Sellele küsimusele vastamiseks peate meeles pidama põhiteadmisi aine struktuuri kohta. Kõik, mis meid ümbritseb, on aine, see koosneb molekulidest, selle väikseimatest osakestest. Molekulid koosnevad aatomitest. Aatom koosneb tuumast, mille ümber elektronid liiguvad etteantud orbiitidel. Molekulid liiguvad ka juhuslikult. Kõigi nende osakeste liikumine ja struktuur sõltub ainest endast ja keskkonna mõjust sellele, nagu temperatuur, stress ja muud.

Ioon on aatom, mille elektronide ja prootonite suhe on muutunud. Kui aatom on algselt neutraalne, jagunevad ioonid omakorda:

• Anioon on elektrone kaotanud aatomi positiivne ioon.
• Katioonid on aatom, mille aatomi külge on kinnitatud "lisa" elektronid.

Voolu mõõtühikuks on amper, mille järgi see arvutatakse järgmise valemi abil:

kus U on pinge [V] ja R on takistus [Oom].

Või otseselt proportsionaalne ajaühiku kohta ülekantava tasu summaga:

kus Q – laeng, [C], t – aeg, [s].

Elektrivoolu olemasolu tingimused

Saime aru, mis on elektrivool, nüüd räägime sellest, kuidas selle voolu tagada. Elektrivoolu voolamiseks peavad olema täidetud kaks tingimust:

1. Tasuta laengukandjate olemasolu.
2. Elektriväli.

Elektri olemasolu ja voolamise esimene tingimus sõltub ainest, milles vool voolab (või ei voola), samuti selle olekust. Samuti on teostatav teine ​​tingimus: elektrivälja olemasoluks on vajalik erinevate potentsiaalide olemasolu, mille vahel on keskkond, milles laengukandjad voolavad.

Tuletame teile meelde: Pinge, EMF on potentsiaalide erinevus. Sellest järeldub, et voolu olemasolu tingimuste – elektrivälja ja elektrivoolu olemasolu – täitmiseks on vaja pinget. Need võivad olla laetud kondensaatori plaadid, galvaaniline element või magnetvälja (generaatori) mõjul tekkinud EMF.

Oleme aru saanud, kuidas see tekib, räägime sellest, kuhu see suunatakse. Vool, peamiselt meie tavakasutuses, liigub juhtides (korteri elektrijuhtmestik, hõõglambid) või pooljuhtides (LED-id, sinu nutitelefoni protsessor ja muu elektroonika), harvem gaasides (luminofoorlambid).

Niisiis on peamised laengukandjad enamikul juhtudel elektronid, mis liiguvad miinusest (negatiivse potentsiaaliga punkt) plussile (positiivse potentsiaaliga punkt, selle kohta saate rohkem teada allpool).

Huvitav fakt on aga see, et voolu liikumise suunaks peeti positiivsete laengute liikumist – plussist miinusesse. Kuigi tegelikult juhtub kõik vastupidi. Fakt on see, et otsus voolu suuna kohta tehti enne selle olemuse uurimist ja ka enne seda, kui tehti kindlaks, kuidas vool voolab ja eksisteerib.

Elektrivool erinevates keskkondades

Oleme juba maininud, et erinevates keskkondades võib elektrivool erineda laengukandjate tüübi poolest. Kandjaid saab jagada juhtivuse olemuse järgi (juhtivuse kahanevas järjekorras):

1. Juht (metallid).
2. Pooljuht (räni, germaanium, galliumarseniid jne).
3. Dielektriline (vaakum, õhk, destilleeritud vesi).

Metallides

Metallid sisaldavad vabu laengukandjaid, neid nimetatakse mõnikord "elektrigaasiks". Kust tulevad tasuta laengukandjad? Fakt on see, et metall, nagu iga aine, koosneb aatomitest. Aatomid liiguvad või vibreerivad nii või teisiti. Mida kõrgem on metalli temperatuur, seda tugevam on see liikumine. Samal ajal jäävad aatomid ise üldiselt oma kohtadele, moodustades tegelikult metalli struktuuri.

Aatomi elektronkihtides on tavaliselt mitu elektroni, mille ühendus tuumaga on üsna nõrk. Temperatuuride, keemiliste reaktsioonide ja lisandite koosmõjul, mida metallis igal juhul on, eralduvad elektronid oma aatomitest ja tekivad positiivselt laetud ioonid. Eraldunud elektrone nimetatakse vabadeks ja nad liiguvad kaootiliselt.

Kui neid mõjutab elektriväli, näiteks kui ühendada aku metallitükiga, muutub elektronide kaootiline liikumine korrapäraseks. Negatiivse potentsiaaliga ühendatud punktist (näiteks galvaanilise elemendi katood) pärit elektronid hakkavad liikuma positiivse potentsiaaliga punkti suunas.

Pooljuhtides

Pooljuhid on materjalid, milles normaalses olekus vabu laengukandjaid ei ole. Need on nn keelatud tsoonis. Kuid kui rakendatakse väliseid jõude, nagu elektriväli, soojus, mitmesugused kiirgused (valgus, kiirgus jne), siis need ületavad ribavahe ja liiguvad vabasse tsooni ehk juhtivusriba. Elektronid eralduvad oma aatomitest ja muutuvad vabaks, moodustades ioone – positiivseid laengukandjaid.

Pooljuhtide positiivseid kandjaid nimetatakse aukudeks.

Kui pooljuhile energia lihtsalt üle kanda, näiteks soojendada, algab laengukandjate kaootiline liikumine. Aga kui me räägime pooljuhtelementidest, nagu diood või transistor, siis tekib kristalli vastasotstes EMF (neile kantakse metalliseeritud kiht ja juhtmed joodetakse), kuid see ei puuduta tänase artikli teema.

Kui pooljuhile rakendada EMF-i allikat, siis liiguvad ka laengukandjad juhtivusribale ja algab ka nende suunaline liikumine - augud lähevad madalama elektripotentsiaaliga ja elektronid - suunaga kõrgem.

Vaakumis ja gaasis

Vaakum on keskkond, kus gaasid täielikult (ideaalsel juhul) puuduvad või (tegelikkuses) gaaside kogus on minimaalne. Kuna vaakumis pole mateeriat, pole ka laengukandjatel kohta tulla. Voolu voolamine vaakumis tähistas aga elektroonika ja terve elektrooniliste elementide – vaakumtorude ajastu algust. Neid kasutati eelmise sajandi esimesel poolel ja 50ndatel hakkasid nad järk-järgult andma teed transistoridele (olenevalt konkreetsest elektroonikavaldkonnast).

Oletame, et meil on anum, millest on kogu gaas välja pumbatud, s.t. selles on täielik vaakum. Anumasse asetatakse kaks elektroodi, nimetagem neid anoodiks ja katoodiks. Kui ühendame EMF-i allika negatiivse potentsiaali katoodiga ja positiivse potentsiaali anoodiga, ei juhtu midagi ja voolu ei voola. Kuid kui hakkame katoodi soojendama, hakkab vool voolama. Seda protsessi nimetatakse termiooniliseks emissiooniks – elektronide emissioon kuumutatud elektronpinnalt.

Joonisel on kujutatud voolu kulgemise protsess vaakumtorus. Vaakumtorudes soojendab katoodi joonisel (H) lähedal asuv hõõgniit, näiteks valgustuslambis.

Veelgi enam, kui muudate toiteallika polaarsust - lisage anoodile miinus ja katoodile pluss - voolu ei voola. See tõestab, et vaakumis olev vool voolab elektronide liikumise tõttu KATOODILT ANOOODI.

Gaas, nagu iga aine, koosneb molekulidest ja aatomitest, mis tähendab, et kui gaas on elektrivälja mõjul, siis teatud tugevuse (ionisatsioonipinge) juures murduvad elektronid aatomist lahti, siis on mõlemad voolu tingimused. elektrivoolust saab rahule - väli ja vaba meedia.

Nagu juba mainitud, nimetatakse seda protsessi ioniseerimiseks. See võib tekkida mitte ainult rakendatud pingest, vaid ka gaasi kuumutamisest, röntgenikiirgusest, ultraviolettkiirguse mõjul ja muudest asjadest.

Vool liigub läbi õhu isegi siis, kui elektroodide vahele on paigaldatud põleti.

Inertsete gaaside vooluga kaasneb gaasi luminestsents, seda nähtust kasutatakse aktiivselt luminofoorlampides. Elektrivoolu voolu gaasilises keskkonnas nimetatakse gaaslahenduseks.

Vedelikuna

Oletame, et meil on veega anum, millesse on asetatud kaks elektroodi, millele on ühendatud toiteallikas. Kui vesi on destilleeritud, see tähendab puhas ja ei sisalda lisandeid, siis on see dielektrik. Kui aga lisada veele veidi soola, väävelhapet või mõnda muud ainet, tekib elektrolüüt ja sellest hakkab vool läbi voolama.

Elektrolüüt on aine, mis juhib ioonideks dissotsieerumise tõttu elektrivoolu.

Kui lisate veele vasksulfaati, sadestub ühele elektroodile (katoodile) vasekiht - seda nimetatakse elektrolüüsiks, mis tõestab, et vedelikus olev elektrivool toimub ioonide - positiivsete ja negatiivsete - liikumise tõttu. laengukandjad.

Elektrolüüs on füüsikaline ja keemiline protsess, mis hõlmab elektroodide elektrolüüdi moodustavate komponentide eraldamist.

Nii toimub vasetamine, kullamine ja katmine teiste metallidega.

Järeldus

Kokkuvõtteks võib öelda, et elektrivoolu voolamiseks on vaja vabu laengukandjaid:

• elektronid juhtides (metallid) ja vaakum;
• elektronid ja augud pooljuhtides;
• ioonid (anioonid ja katioonid) vedelikes ja gaasides.

Selleks, et nende kandjate liikumine muutuks korrapäraseks, on vaja elektrivälja. Lihtsamalt öeldes rakendage keha otstele pinget või paigaldage kaks elektroodi keskkonda, kus eeldatakse elektrivoolu liikumist.

Samuti väärib märkimist, et vool mõjutab ainet teatud viisil, on kolme tüüpi mõju:

• soojus;
• keemiline;
• füüsiline.

Kasulik