Elektrický prúd a elektrický obvod. Elektrický prúd: hlavné charakteristiky a podmienky jeho existencie Elektrický prúd

Elektrický prúd je smerový pohyb nabitých častíc, ktorý sa vyskytuje pod vplyvom elektriny.

Ako sa generuje prúd?

Elektrický prúd sa objavuje v látke za predpokladu, že existujú voľné (neviazané) nabité častice. Nosiče náboja môžu byť prítomné v médiu na začiatku alebo môžu byť vytvorené pomocou vonkajších faktorov (ionizéry, elektromagnetické pole, teplota).

Pri absencii elektrického poľa sú ich pohyby chaotické, ale pri spojení s dvoma bodmi sa látky usmernia – z jedného potenciálu do druhého.

Počet takýchto častíc ovplyvňuje - rozlišujte medzi vodičmi, polovodičmi, dielektrikami,...

Kde sa vyskytuje prúd?

Procesy tvorby elektrického prúdu v rôznych prostrediach majú svoje vlastné charakteristiky:

1. V kovoch Náboj posúvajú voľné záporne nabité častice – elektróny. K prenosu samotnej látky nedochádza - kovové ióny zostávajú vo svojich uzloch kryštálovej mriežky. Pri zahrievaní sa chaotické vibrácie iónov v blízkosti rovnovážnej polohy zintenzívňujú, čo interferuje s usporiadaným pohybom elektrónov – vodivosť kovu klesá.
2. V tekutinách(elektrolyty) nosičmi náboja sú ióny - nabité atómy a dezintegrované molekuly, ktorých vznik je spôsobený elektrolytickou disociáciou. Usporiadaný pohyb v tomto prípade predstavuje ich pohyb smerom k opačne nabitým elektródam, na ktorých sa neutralizujú a ukladajú.
   

   Katióny (kladné ióny) sa pohybujú smerom ku katóde (záporná elektróda), anióny (záporné ióny) sa pohybujú smerom k anóde (kladná elektróda). So stúpajúcou teplotou sa zvyšuje vodivosť elektrolytu a zvyšuje sa počet molekúl rozložených na ióny.

3. V plynoch plazma vzniká pod vplyvom rozdielu potenciálov. Nabité častice sú ióny, kladné a záporné, a voľné elektróny vznikajúce pod vplyvom ionizátora.
4. Vo vákuu Elektrina existuje vo forme toku elektrónov, ktoré sa pohybujú z katódy na anódu.
5. V polovodičoch Riadený pohyb zahŕňa pohyb elektrónov z jedného atómu na druhý a výsledné prázdne miesta - diery, ktoré sa bežne považujú za pozitívne.
   

   Pri nízkych teplotách majú polovodiče vlastnosti podobné izolantom, keďže elektróny sú obsadené kovalentnými väzbami atómov v kryštálovej mriežke.

   So zvyšujúcou sa teplotou dostávajú valenčné elektróny dostatok energie na rozbitie väzieb a uvoľnenie. V súlade s tým, čím vyššia je teplota, tým lepšia je vodivosť polovodiča.

Pozrite si video nižšie, kde nájdete podrobné vysvetlenie elektrického prúdu:

Https:="">magnetické pole, ionizujúce žiarenie.

Https:="">ampérmeter.

Prúdová sila sa meria v ampéroch(A) a predstavuje množstvo náboja, ktoré prejde prierezom vodivého materiálu za jednotku času. Jednotka prúdu sa nazýva ampér (A). Jeden ampér sa rovná pomeru jeden Coulomb (C) k jednej sekunde.

Prúdová hustota je pomer sily prúdu k ploche tejto sekcie. Mernou jednotkou sú ampéry na meter štvorcový (A/m2).

Nižšie je uvedené video o sile elektrického prúdu ako súčasť školských osnov:

Elektrina

Ako sa nazýva elektrický prúd?

Usporiadaný (usmernený) pohyb nabitých častíc sa nazýva elektrický prúd. Navyše elektrický prúd, ktorého sila sa v priebehu času nemení, sa nazýva konštantný. Ak sa zmení smer aktuálneho pohybu, zmení sa aj zmena. sa opakujú v rovnakom poradí vo veľkosti a smere, potom sa takýto prúd nazýva striedavý.

Čo spôsobuje a udržiava usporiadaný pohyb nabitých častíc?

Elektrické pole spôsobuje a udržiava usporiadaný pohyb nabitých častíc. Má elektrický prúd určitý smer?
Má. Smer elektrického prúdu sa považuje za pohyb kladne nabitých častíc.

Je možné priamo pozorovať pohyb nabitých častíc vo vodiči?

Nie Prítomnosť elektrického prúdu však možno posúdiť podľa akcií a javov, ktoré ho sprevádzajú. Napríklad vodič, po ktorom sa pohybujú nabité častice, sa zahreje a v priestore okolo vodiča sa vytvorí magnetické pole a magnetická ihla v blízkosti vodiča s elektrickým prúdom sa otáča. Prúd prechádzajúci plynmi navyše spôsobuje ich žiaru a pri prechode cez roztoky solí, zásad a kyselín ich rozkladá na ich zložky.

Ako sa určuje sila elektrického prúdu?

Sila elektrického prúdu je určená množstvom elektriny, ktorá prejde prierezom vodiča za jednotku času.
Na určenie sily prúdu v obvode je potrebné vydeliť množstvo pretekajúcej elektriny časom, počas ktorého pretekala.

Aká je jednotka prúdu?

Za jednotku sily prúdu sa považuje sila konštantného prúdu, ktorý by pri prechode cez dva paralelné priame vodiče nekonečnej dĺžky extrémne malého prierezu, umiestnené vo vzdialenosti 1 m od seba vo vákuu, spôsobil medzi týmito vodičmi sila rovnajúca sa 2 Newtonom na meter. Táto jednotka bola pomenovaná Ampere na počesť francúzskeho vedca Ampere.

Aká je jednotka elektriny?

Jednotkou elektriny je Coulomb (Ku), ktorý prejde za jednu sekundu pri prúde 1 ampér (A).

Aké zariadenia merajú silu elektrického prúdu?

Sila elektrického prúdu sa meria prístrojmi nazývanými ampérmetre. Ampérmetrová stupnica je kalibrovaná v ampéroch a zlomkoch ampéra podľa údajov presných štandardných prístrojov. Sila prúdu sa počíta podľa údajov šípky, ktorá sa pohybuje po stupnici od nulového dielika. Ampérmeter je zapojený sériovo do elektrického obvodu pomocou dvoch svoriek alebo svoriek umiestnených na prístroji. Čo je elektrické napätie?
Napätie elektrického prúdu je potenciálny rozdiel medzi dvoma bodmi v elektrickom poli. Rovná sa práci vykonanej silami elektrického poľa pri pohybe kladného náboja rovného jednotke z jedného bodu poľa do druhého.

Základnou jednotkou napätia je Volt (V).

Aké zariadenie meria napätie elektrického prúdu?

Napätie elektrického prúdu sa meria prístrojom; rum, ktorý sa nazýva voltmeter. K obvodu elektrického prúdu je paralelne pripojený voltmeter. Formulujte Ohmov zákon na časti obvodu.

Čo je odpor vodiča?

Odpor vodiča je fyzikálna veličina, ktorá charakterizuje vlastnosti vodiča. Jednotkou odporu je Ohm. Navyše odpor 1 ohm má drôt, v ktorom je vytvorený prúd 1 A s napätím na jeho koncoch 1 V.

Závisí odpor vo vodičoch od množstva elektrického prúdu, ktorý nimi preteká?

Odolnosť homogénneho kovového vodiča určitej dĺžky a prierezu nezávisí od veľkosti prúdu, ktorý ním preteká.

Čo určuje odpor v elektrických vodičoch?

Odpor v elektrických vodičoch závisí od dĺžky vodiča, jeho prierezu a druhu materiálu vodiča (odpor materiálu).

Okrem toho je odpor priamo úmerný dĺžke vodiča, nepriamo úmerný ploche prierezu a závisí, ako bolo uvedené vyššie, od materiálu vodiča.

Závisí odpor vo vodičoch od teploty?

Áno, záleží. Zvýšenie teploty kovového vodiča spôsobuje zvýšenie rýchlosti tepelného pohybu častíc. To vedie k zvýšeniu počtu zrážok voľných elektrónov a následne k zníženiu doby voľného pohybu, v dôsledku čoho sa znižuje vodivosť a zvyšuje sa rezistivita materiálu.

Teplotný koeficient odporu čistých kovov je približne 0,004 °C, čo znamená, že ich odpor sa zvyšuje o 4 % s každým zvýšením teploty o 10 °C.

So zvyšujúcou sa teplotou v uhlíkovom elektrolyte klesá aj čas voľnej dráhy, pričom sa zvyšuje koncentrácia nosičov náboja, v dôsledku čoho sa ich rezistivita s rastúcou teplotou znižuje.

Formulujte Ohmov zákon pre uzavretý obvod.

Sila prúdu v uzavretom obvode sa rovná pomeru elektromotorickej sily obvodu k jeho celkovému odporu.

Tento vzorec ukazuje, že sila prúdu závisí od troch veličín: elektromotorická sila E, vonkajší odpor R a vnútorný odpor r. Vnútorný odpor nemá badateľný vplyv na silu prúdu, ak je v porovnaní s vonkajším odporom malý. V tomto prípade je napätie na svorkách zdroja prúdu približne rovnaké ako elektromotorická sila (EMF).

Čo je elektromotorická sila (EMF)?

Elektromotorická sila je pomer práce vykonanej vonkajšími silami na pohyb náboja po obvode k náboju. Rovnako ako potenciálny rozdiel, aj elektromotorická sila sa meria vo voltoch.

Aké sily sa nazývajú vonkajšie sily?

Akékoľvek sily pôsobiace na elektricky nabité častice, s výnimkou potenciálnych síl elektrostatického pôvodu (t.j. Coulombových síl), sa nazývajú vonkajšie sily. Vďaka práci týchto síl nabité častice získavajú energiu a potom ju uvoľňujú pri pohybe vo vodičoch elektrického obvodu.

Sily tretích strán uviedli do pohybu nabité častice vo vnútri zdroja prúdu, generátora, batérie atď.

V dôsledku toho sa na svorkách zdroja prúdu objavujú náboje opačných znakov a medzi svorkami sa objavuje určitý potenciálny rozdiel. Ďalej, keď je obvod uzavretý, začína pôsobiť tvorba povrchových nábojov, ktoré vytvárajú elektrické pole v celom obvode, čo vzniká v dôsledku skutočnosti, že keď je obvod uzavretý, povrchový náboj sa objaví takmer okamžite na celom obvode. povrchu vodiča. Vo vnútri zdroja sa náboje pohybujú vplyvom vonkajších síl proti silám elektrostatického poľa (kladné od mínus do plus) a v celom zvyšku obvodu sú poháňané elektrickým poľom.

Ryža. 1. Elektrický obvod: 1- zdroj, elektrina (batéria); 2 - ampérmeter; 3 - energetický nástupca (lai pa žiarovka); 4 - elektrické vodiče; 5 - jednopólový RuSidnik; 6 - poistky

TO Kategória: - Žeriavníci a viazače

" Dnes sa chcem dotknúť témy elektrického prúdu. Čo je to? Skúsme si zapamätať školské učivo.

Elektrický prúd je usporiadaný pohyb nabitých častíc vo vodiči

Ak si pamätáte, aby sa nabité častice mohli pohybovať (vzniká elektrický prúd), musí sa vytvoriť elektrické pole. Ak chcete vytvoriť elektrické pole, môžete vykonať také základné experimenty, ako je trenie plastovej rukoväte o vlnu, ktorá na určitý čas pritiahne ľahké predmety. Telesá schopné priťahovať predmety po trení sa nazývajú elektrifikované. Môžeme povedať, že telo v tomto stave má elektrické náboje a samotné telá sa nazývajú nabité. Zo školských osnov vieme, že všetky telesá pozostávajú z drobných častíc (molekúl). Molekula je častica látky, ktorú je možné oddeliť od tela a bude mať všetky vlastnosti, ktoré sú tomuto telu vlastné. Molekuly zložitých telies sa tvoria z rôznych kombinácií atómov jednoduchých telies. Napríklad molekula vody pozostáva z dvoch jednoduchých: atóm kyslíka a jeden atóm vodíka.

Atómy, neutróny, protóny a elektróny - čo sú to?

Atóm sa zase skladá z jadra a točí sa okolo neho elektróny. Každý elektrón v atóme má malý elektrický náboj. Napríklad atóm vodíka pozostáva z jadra, okolo ktorého sa otáča elektrón. Jadro atómu sa skladá z protónov a neutrónov. Jadro atómu má zasa elektrický náboj. Protóny, ktoré tvoria jadro, majú rovnaké elektrické náboje a elektróny. Ale protóny, na rozdiel od elektrónov, sú neaktívne, ale ich hmotnosť je mnohonásobne väčšia ako hmotnosť elektrónu. Neutrónová častica, ktorá je súčasťou atómu, nemá elektrický náboj a je neutrálna. Elektróny, ktoré rotujú okolo jadra atómu a protóny, ktoré tvoria jadro, sú nosičmi elektrických nábojov rovnakej veľkosti. Medzi elektrónom a protónom je vždy sila vzájomnej príťažlivosti a medzi samotnými elektrónmi a medzi protónmi je sila vzájomného odpudzovania. Z tohto dôvodu má elektrón záporný elektrický náboj a protón má kladný náboj. Z toho môžeme konštatovať, že existujú 2 typy elektriny: pozitívna a negatívna. Prítomnosť rovnako nabitých častíc v atóme vedie k tomu, že medzi kladne nabitým jadrom atómu a okolo neho rotujúcimi elektrónmi pôsobia sily vzájomnej príťažlivosti, ktoré držia atóm pohromade v jeden celok. Atómy sa navzájom líšia počtom neutrónov a protónov v jadrách, preto kladný náboj jadier atómov rôznych látok nie je rovnaký. V atómoch rôznych látok nie je počet rotujúcich elektrónov rovnaký a je určený veľkosťou kladného náboja jadra. Atómy niektorých látok sú silne viazané na jadro, zatiaľ čo v iných môže byť táto väzba oveľa slabšia. To vysvetľuje rozdielne sily tiel. Oceľový drôt je oveľa pevnejší ako medený drôt, čo znamená, že oceľové častice sú k sebe silnejšie priťahované ako medené častice. Príťažlivosť medzi molekulami je obzvlášť zrejmá, keď sú blízko seba. Najvýraznejším príkladom je, že dve kvapky vody sa pri kontakte spoja do jednej.

Nabíjačka

V atóme akejkoľvek látky, počet elektrónov rotujúcich okolo jadra sa rovná počtu protónov obsiahnutých v jadre. Elektrický náboj elektrónu a protónu majú rovnakú veľkosť, čo znamená, že záporný náboj elektrónov sa rovná kladnému náboju jadra. Tieto náboje sa navzájom rušia a atóm zostáva neutrálny. V atóme vytvárajú elektróny okolo jadra elektrónový obal. Elektrónový obal a jadro atómu sú v nepretržitom oscilačnom pohybe. Pri pohybe sa atómy navzájom zrážajú a je z nich emitovaný jeden alebo viac elektrónov. Atóm prestáva byť neutrálny a stáva sa kladne nabitým. Pretože jeho kladný náboj je väčší ako záporný (slabé spojenie medzi elektrónom a jadrom - kovom a uhlím). V iných telesách (drevo a sklo) nie sú elektronické obaly poškodené. Po oddelení od atómov sa voľné elektróny pohybujú náhodne a môžu byť zachytené inými atómami. Proces objavenia sa a zmiznutia v tele prebieha nepretržite. So zvyšujúcou sa teplotou sa zvyšuje rýchlosť vibračného pohybu atómov, zrážky sú častejšie a silnejšie a zvyšuje sa počet voľných elektrónov. Telo však zostáva elektricky neutrálne, pretože počet elektrónov a protónov v tele sa nemení. Ak sa z tela odstráni určité množstvo voľných elektrónov, kladný náboj bude väčší ako celkový náboj. Telo bude pozitívne nabité a naopak. Ak sa v tele vytvorí nedostatok elektrónov, potom sa dodatočne nabíja. Ak je prebytok, je negatívny. Čím väčší je tento nedostatok alebo prebytok, tým väčší je elektrický náboj. V prvom prípade (kladnejšie nabité častice) sa telesá nazývajú vodiče (kovy, vodné roztoky solí a kyselín) a v druhom prípade (nedostatok elektrónov, negatívne nabité častice) dielektriká alebo izolanty (jantár, kremeň, ebonit) . Pre ďalšiu existenciu elektrického prúdu musí byť vo vodiči neustále udržiavaný potenciálny rozdiel.

No, krátky kurz fyziky sa skončil. Myslím, že ste si s mojou pomocou zapamätali školské osnovy pre 7. ročník a na to, aký je potenciálny rozdiel, sa pozrieme v mojom ďalšom článku. Uvidíme sa znova na stránkach webu.

Elektróny alebo diery (vodivosť elektrónových dier). Niekedy sa elektrický prúd nazýva aj posuvný prúd, ktorý vzniká v dôsledku zmeny elektrického poľa v čase.

Elektrický prúd má tieto prejavy:

Encyklopedický YouTube

1 / 5

✪ ELEKTRICKÝ PRÚD sila prúdu FYZIKA 8. ročník

✪ Elektrický prúd

✪ #9 Elektrický prúd a elektróny

✪ Čo je elektrický prúd [Amatérske rádio TV 2]

✪ ČO SA STANE AK ÚRAZ ELEKTRICKÝM PRÚDOM

titulky

Klasifikácia

Ak sa nabité častice pohybujú vo vnútri makroskopických telies vzhľadom na určité médium, potom sa takýto prúd nazýva elektrický vodivý prúd. Ak sa makroskopické nabité telesá (napríklad nabité kvapky dažďa) pohybujú, potom sa tento prúd nazýva konvekcia .

Existujú jednosmerné a striedavé elektrické prúdy, ako aj rôzne druhy striedavého prúdu. V takýchto pojmoch sa slovo „elektrický“ často vynecháva.

• Priamy prúd - prúd, ktorého smer a veľkosť sa v čase nemenia.

Vírivé prúdy

Vírivé prúdy (Foucaultove prúdy) sú „uzavreté elektrické prúdy v masívnom vodiči, ktoré vznikajú, keď sa mení magnetický tok, ktorý ním preniká“, preto sú vírivé prúdy indukované prúdy. Čím rýchlejšie sa mení magnetický tok, tým silnejšie sú vírivé prúdy. Vírivé prúdy nepretekajú po špecifických dráhach v drôtoch, ale keď sa uzavrú vo vodiči, vytvárajú vírové obvody.

Existencia vírivých prúdov vedie ku skin efektu, teda k tomu, že striedavý elektrický prúd a magnetický tok sa šíria najmä v povrchovej vrstve vodiča. Zahrievanie vodičov vírivými prúdmi vedie k energetickým stratám najmä v jadrách striedavých cievok. Na zníženie energetických strát v dôsledku vírivých prúdov využívajú rozdelenie magnetických obvodov striedavého prúdu na samostatné dosky, navzájom izolované a umiestnené kolmo na smer vírivých prúdov, čo obmedzuje možné obrysy ich dráh a výrazne znižuje veľkosť. týchto prúdov. Pri veľmi vysokých frekvenciách sa namiesto feromagnetík používajú magnetodielektriká pre magnetické obvody, v ktorých vďaka veľmi vysokému odporu vírivé prúdy prakticky nevznikajú.

Charakteristika

Historicky sa to uznáva smer prúdu sa zhoduje so smerom pohybu kladných nábojov vo vodiči. Navyše, ak jedinými prúdovými nosičmi sú záporne nabité častice (napríklad elektróny v kove), potom je smer prúdu opačný ako smer pohybu nabitých častíc. .

Rýchlosť driftu elektrónov

Odolnosť voči žiareniu je spôsobená tvorbou elektromagnetických vĺn okolo vodiča. Tento odpor je komplexne závislý od tvaru a veľkosti vodiča a od dĺžky vyžarovanej vlny. Pre jeden priamy vodič, v ktorom má prúd všade rovnaký smer a silu a ktorého dĺžka L je podstatne menšia ako dĺžka ním vyžarovanej elektromagnetickej vlny λ (\displaystyle \lambda), závislosť odporu od vlnovej dĺžky a vodiča je pomerne jednoduchá:

Najčastejšie používaný elektrický prúd so štandardnou frekvenciou 50 Hz zodpovedá vlne s dĺžkou asi 6 tisíc kilometrov, preto je výkon žiarenia zvyčajne zanedbateľný v porovnaní so silou tepelných strát. So zvyšujúcou sa frekvenciou prúdu sa však dĺžka vyžarovanej vlny zmenšuje a zodpovedajúcim spôsobom sa zvyšuje aj sila žiarenia. Vodič schopný vyžarovať značnú energiu sa nazýva anténa.

Frekvencia

Pojem frekvencia sa vzťahuje na striedavý prúd, ktorý periodicky mení silu a/alebo smer. To zahŕňa aj najbežnejšie používaný prúd, ktorý sa mení podľa sínusového zákona.

Obdobie striedavého prúdu je najkratší časový úsek (vyjadrený v sekundách), počas ktorého sa opakujú zmeny prúdu (a napätia). Počet periód vykonaných prúdom za jednotku času sa nazýva frekvencia. Frekvencia sa meria v hertzoch, pričom jeden hertz (Hz) zodpovedá jednému cyklu za sekundu.

Predpätý prúd

Niekedy sa kvôli pohodliu zavádza pojem posuvného prúdu. V Maxwellových rovniciach je posuvný prúd prítomný rovnako ako prúd spôsobený pohybom nábojov. Intenzita magnetického poľa závisí od celkového elektrického prúdu, ktorý sa rovná súčtu vodivého prúdu a posuvného prúdu. Podľa definície hustota predpätia prúdu j D → (\displaystyle (\vec (j_(D))))- vektorová veličina úmerná rýchlosti zmeny elektrického poľa E → (\displaystyle (\vec (E))) na čas:

Faktom je, že pri zmene elektrického poľa, ako aj pri prúdení prúdu, sa vytvára magnetické pole, vďaka ktorému sú tieto dva procesy navzájom podobné. Okrem toho je zmena elektrického poľa zvyčajne sprevádzaná prenosom energie. Napríklad pri nabíjaní a vybíjaní kondenzátora, napriek tomu, že medzi jeho doskami nedochádza k pohybu nabitých častíc, hovoria o posuvnom prúde, ktorý ním preteká, prenáša časť energie a jedinečným spôsobom uzatvára elektrický obvod. Predpätý prúd I D (\displaystyle I_(D)) v kondenzátore je určený vzorcom:

Kde Q (\displaystyle Q)- nabíjanie na doskách kondenzátora, U (\displaystyle U)- potenciálny rozdiel medzi doskami, C (\displaystyle C)- kapacita kondenzátora.

Výtlačný prúd nie je elektrický prúd, pretože nie je spojený s pohybom elektrického náboja.

Hlavné typy vodičov

Na rozdiel od dielektrík obsahujú vodiče voľné nosiče nekompenzovaných nábojov, ktoré sa vplyvom sily, zvyčajne rozdielu elektrického potenciálu, pohybujú a vytvárajú elektrický prúd. Prúdovo-napäťová charakteristika (závislosť prúdu od napätia) je najdôležitejšou charakteristikou vodiča. Pre kovové vodiče a elektrolyty má najjednoduchšiu formu: sila prúdu je priamo úmerná napätiu (Ohmov zákon).

Kovy - v tomto prípade sú nosičmi prúdu vodivé elektróny, ktoré sa zvyčajne považujú za elektrónový plyn, jasne vykazujúce kvantové vlastnosti degenerovaného plynu.

Elektrické prúdy v prírode

Elektrický prúd sa používa ako nosič signálov rôznej zložitosti a typu v rôznych oblastiach (telefón, rádio, ovládací panel, tlačidlo zámku dverí atď.).

V niektorých prípadoch sa objavia nežiaduce elektrické prúdy, ako sú bludné prúdy alebo skratové prúdy.

Využitie elektrického prúdu ako nosiča energie

• získavanie mechanickej energie vo všetkých druhoch elektromotorov,
• získavanie tepelnej energie vo vykurovacích zariadeniach, elektrických peciach, pri elektrickom zváraní,
• získavanie svetelnej energie v osvetľovacích a signalizačných zariadeniach,
• budenie elektromagnetických kmitov vysokofrekvenčných, ultravysokých frekvencií a rádiových vĺn,
• príjem zvuku,
• získavanie rôznych látok elektrolýzou, nabíjanie elektrických batérií. Tu sa elektromagnetická energia premieňa na chemickú energiu,
• vytváranie magnetického poľa (v elektromagnetoch).

Využitie elektrického prúdu v medicíne

• diagnostika - bioprúdy zdravých a chorých orgánov sú odlišné a je možné určiť ochorenie, jeho príčiny a predpísať liečbu. Odvetvie fyziológie, ktoré študuje elektrické javy v tele, sa nazýva elektrofyziológia.
  • Elektroencefalografia je metóda na štúdium funkčného stavu mozgu.
  • Elektrokardiografia je technika na zaznamenávanie a štúdium elektrických polí počas srdcovej činnosti.
  • Elektrogastrografia je metóda na štúdium motorickej aktivity žalúdka.
  • Elektromyografia je metóda na štúdium bioelektrických potenciálov vznikajúcich v kostrových svaloch.
• Liečba a resuscitácia: elektrická stimulácia určitých oblastí mozgu; liečba Parkinsonovej choroby a epilepsie, tiež na elektroforézu. Kardiostimulátor, ktorý stimuluje srdcový sval pulzným prúdom, sa používa pri bradykardii a iných srdcových arytmiách.

elektrická bezpečnosť

Zahŕňa opatrenia právne, sociálno-ekonomické, organizačné a technické, sanitárne a hygienické, liečebné a preventívne, rehabilitačné a iné. Pravidlá elektrickej bezpečnosti upravujú právne a technické dokumenty, regulačný a technický rámec. Znalosť základov elektrickej bezpečnosti je povinná pre personál obsluhujúci elektrické inštalácie a elektrické zariadenia. Ľudské telo je vodičom elektrického prúdu. Ľudský odpor so suchou a neporušenou pokožkou sa pohybuje od 3 do 100 kOhm.

Prúd prechádzajúci ľudským alebo zvieracím telom má tieto účinky:

• tepelné (popáleniny, zahrievanie a poškodenie krvných ciev);
• elektrolytické (rozklad krvi, narušenie fyzikálneho a chemického zloženia);
• biologické (podráždenie a excitácia telesných tkanív, kŕče)
• mechanické (prasknutie krvných ciev vplyvom tlaku pary získaného zahriatím prietokom krvi)

Hlavným faktorom určujúcim výsledok elektrického šoku je množstvo prúdu prechádzajúceho ľudským telom. Podľa bezpečnostných predpisov je elektrický prúd klasifikovaný takto:

• bezpečné uvažuje sa o prúde, ktorého dlhý prechod ľudským telom mu nespôsobuje škodu a nespôsobuje žiadne pocity, jeho hodnota nepresahuje 50 μA (striedavý prúd 50 Hz) a jednosmerný prúd 100 μA;
• minimálne nápadnéľudský striedavý prúd je asi 0,6-1,5 mA (50 Hz striedavý prúd) a 5-7 mA jednosmerný prúd;
• prah nepúšťať sa nazýva minimálny prúd takej sily, že človek už nie je schopný silou vôle odtrhnúť ruky od časti nesúcej prúd. Pre striedavý prúd je to asi 10-15 mA, pre jednosmerný prúd je to 50-80 mA;
• fibrilačný prah nazývaná sila striedavého prúdu (50 Hz) asi 100 mA a 300 mA jednosmerný prúd, vystavenie ktorému na viac ako 0,5 s pravdepodobne spôsobí fibriláciu srdcových svalov. Tento prah sa tiež považuje za podmienečne smrteľný pre ľudí.

V Rusku bolo v súlade s Pravidlami pre technickú prevádzku elektrických inštalácií spotrebiteľov a Pravidlami ochrany práce pri prevádzke elektrických inštalácií vytvorených 5 kvalifikačných skupín pre elektrickú bezpečnosť v závislosti od kvalifikácie a skúseností zamestnanca a napätie elektrických inštalácií.

Je nemožné si predstaviť život moderného človeka bez elektriny. Volty, ampéry, watty - tieto slová sa počujú, keď sa hovorí o zariadeniach, ktoré fungujú na elektrinu. Čo je však elektrický prúd a aké sú podmienky jeho existencie? Budeme o tom hovoriť ďalej a poskytneme stručné vysvetlenie pre začínajúcich elektrikárov.

Definícia

Elektrický prúd je usmernený pohyb nosičov náboja – to je štandardná formulácia z učebnice fyziky. Nosiče náboja sa zase nazývajú určité častice hmoty. Môžu to byť:

• Elektróny sú negatívne nosiče náboja.
• Ióny sú kladné nosiče náboja.

Ale odkiaľ pochádzajú nosiče nábojov? Ak chcete odpovedať na túto otázku, musíte si zapamätať základné znalosti o štruktúre hmoty. Všetko, čo nás obklopuje, je hmota, skladá sa z molekúl, jej najmenších častíc. Molekuly sa skladajú z atómov. Atóm pozostáva z jadra, okolo ktorého sa elektróny pohybujú po daných dráhach. Molekuly sa tiež pohybujú náhodne. Pohyb a štruktúra každej z týchto častíc závisí od samotnej látky a vplyvu prostredia na ňu, ako je teplota, napätie a iné.

Ión je atóm, ktorého pomer elektrónov a protónov sa zmenil. Ak je atóm na začiatku neutrálny, potom sa ióny delia na:

• Anión je kladný ión atómu, ktorý stratil elektróny.
• Katióny sú atóm s „extra“ elektrónmi pripojenými k atómu.

Jednotkou merania prúdu je ampér, podľa ktorého sa vypočíta podľa vzorca:

kde U je napätie [V] a R je odpor [Ohm].

Alebo priamo úmerné výške poplatku preneseného za jednotku času:

kde Q – náboj, [C], t – čas, [s].

Podmienky existencie elektrického prúdu

Prišli sme na to, čo je elektrický prúd, teraz si povedzme, ako zabezpečiť jeho tok. Aby elektrický prúd mohol prúdiť, musia byť splnené dve podmienky:

1. Prítomnosť bezplatných nosičov poplatkov.
2. Elektrické pole.

Prvá podmienka existencie a toku elektriny závisí od látky, v ktorej prúd tečie (alebo netečie), ako aj od jej stavu. Druhá podmienka je tiež realizovateľná: na existenciu elektrického poľa je potrebná prítomnosť rôznych potenciálov, medzi ktorými je médium, v ktorom budú prúdiť nosiče náboja.

Pripomeňme si: Napätie, EMF je potenciálny rozdiel. Z toho vyplýva, že na splnenie podmienok existencie prúdu - prítomnosti elektrického poľa a elektrického prúdu je potrebné napätie. Môžu to byť dosky nabitého kondenzátora, galvanického prvku alebo EMF generovaného pod vplyvom magnetického poľa (generátora).

Prišli sme na to, ako vzniká, poďme sa rozprávať o tom, kam smeruje. Prúd, hlavne pri našom bežnom používaní, sa pohybuje vo vodičoch (elektrické rozvody v byte, žiarovky) alebo v polovodičoch (LED, procesor vášho smartfónu a iná elektronika), menej často v plynoch (žiarivky).

Takže hlavnými nosičmi náboja sú vo väčšine prípadov elektróny; pohybujú sa od mínus (bod so záporným potenciálom) do plusu (bod s kladným potenciálom, viac sa o tom dozviete nižšie).

Zaujímavým faktom však je, že smer súčasného pohybu bol braný ako pohyb kladných nábojov - z plusu do mínusu. Aj keď v skutočnosti sa všetko deje naopak. Faktom je, že rozhodnutie o smere prúdu bolo prijaté pred štúdiom jeho povahy a tiež predtým, ako sa určilo, ako prúd tečie a existuje.

Elektrický prúd v rôznych prostrediach

Už sme spomenuli, že v rôznych prostrediach sa elektrický prúd môže líšiť typom nosičov náboja. Médiá možno rozdeliť podľa povahy ich vodivosti (v zostupnom poradí vodivosti):

1. Vodič (kovy).
2. Polovodič (kremík, germánium, arzenid gália atď.).
3. Dielektrikum (vákuum, vzduch, destilovaná voda).

V kovoch

Kovy obsahujú voľné nosiče náboja, niekedy sa im hovorí „elektrický plyn“. Odkiaľ pochádzajú poskytovatelia bezplatných poplatkov? Faktom je, že kov, ako každá látka, pozostáva z atómov. Atómy sa pohybujú alebo vibrujú tak či onak. Čím vyššia je teplota kovu, tým silnejší je tento pohyb. Zároveň samotné atómy vo všeobecnosti zostávajú na svojich miestach a v skutočnosti tvoria štruktúru kovu.

V elektrónových obaloch atómu je zvyčajne niekoľko elektrónov, ktorých spojenie s jadrom je dosť slabé. Vplyvom teplôt, chemických reakcií a interakcie nečistôt, ktoré sú v každom prípade v kove, dochádza k odtrhnutiu elektrónov od ich atómov a vzniku kladne nabitých iónov. Oddelené elektróny sa nazývajú voľné a pohybujú sa chaoticky.

Ak sú ovplyvnené elektrickým poľom, napríklad ak pripojíte batériu ku kusu kovu, chaotický pohyb elektrónov sa stane usporiadaným. Elektróny z bodu, v ktorom je pripojený záporný potenciál (napríklad katóda galvanického článku), sa začnú pohybovať smerom k bodu s kladným potenciálom.

V polovodičoch

Polovodiče sú materiály, v ktorých v normálnom stave nie sú žiadne voľné nosiče náboja. Sú v takzvanej zakázanej zóne. Ale ak sú aplikované vonkajšie sily, ako je elektrické pole, teplo, rôzne žiarenia (svetlo, žiarenie atď.), prekonajú zakázané pásmo a presunú sa do voľnej zóny alebo vodivého pásma. Elektróny sa odtrhávajú od svojich atómov a stávajú sa voľnými, pričom vytvárajú ióny - pozitívne nosiče náboja.

Kladné nosiče v polovodičoch sa nazývajú diery.

Ak polovodičovi jednoducho prenesiete energiu, napríklad ho zahrejete, začne sa chaotický pohyb nosičov náboja. Ale ak hovoríme o polovodičových prvkoch, ako je dióda alebo tranzistor, potom na opačných koncoch kryštálu vznikne EMF (na ne je nanesená metalizovaná vrstva a vodiče sú spájkované), ale to sa netýka téma dnešného článku.

Ak použijete zdroj EMF na polovodič, nosiče náboja sa tiež presunú do vodivého pásma a ich smerový pohyb sa tiež začne - otvory pôjdu v smere s nižším elektrickým potenciálom a elektróny - v smere s vyšší.

Vo vákuu a plyne

Vákuum je médium s úplnou (v ideálnom prípade) absenciou plynov alebo s minimalizovaným (v skutočnosti) množstvom plynu. Keďže vo vákuu nie je žiadna hmota, nie je miesto, odkiaľ by mohli pochádzať nosiče náboja. Tok prúdu vo vákuu však znamenal začiatok elektroniky a celej éry elektronických prvkov – elektrónok. Používali sa v prvej polovici minulého storočia a v 50. rokoch začali postupne ustupovať tranzistorom (v závislosti od konkrétnej oblasti elektroniky).

Predpokladajme, že máme nádobu, z ktorej bol odčerpaný všetok plyn, t.j. je v nej úplné vákuum. V nádobe sú umiestnené dve elektródy, nazvime ich anóda a katóda. Ak pripojíme záporný potenciál zdroja EMF na katódu a kladný potenciál na anódu, nič sa nestane a nepotečie žiadny prúd. Ale ak začneme zahrievať katódu, začne prúdiť prúd. Tento proces sa nazýva termionická emisia - emisia elektrónov zo zahriateho povrchu elektrónov.

Obrázok ukazuje proces toku prúdu vo vákuovej trubici. Vo vákuových trubiciach je katóda zahrievaná blízkym vláknom na obrázku (H), ako napríklad v osvetľovacej lampe.

Súčasne, ak zmeníte polaritu napájacieho zdroja - aplikujte mínus na anódu a aplikujte plus na katódu - nebude prúdiť žiadny prúd. To dokáže, že prúd vo vákuu tečie v dôsledku pohybu elektrónov z KATÉDY do ANÓDY.

Plyn, ako každá látka, pozostáva z molekúl a atómov, čo znamená, že ak je plyn pod vplyvom elektrického poľa, potom sa pri určitej sile (ionizačné napätie) elektróny od atómu odtrhnú, potom obe podmienky prúdenia elektrického prúdu budú uspokojené - pole a voľné médiá.

Ako už bolo spomenuté, tento proces sa nazýva ionizácia. Môže sa vyskytnúť nielen z aplikovaného napätia, ale aj zo zahrievania plynu, röntgenového žiarenia, pod vplyvom ultrafialového žiarenia a iných vecí.

Prúd bude prúdiť vzduchom, aj keď je medzi elektródami nainštalovaný horák.

Tok prúdu v inertných plynoch je sprevádzaný luminiscenciou plynu, tento jav sa aktívne využíva v žiarivkách. Tok elektrického prúdu v plynnom médiu sa nazýva výboj plynu.

V kvapaline

Povedzme, že máme nádobu s vodou, v ktorej sú umiestnené dve elektródy, ku ktorým je pripojený zdroj energie. Ak je voda destilovaná, teda čistá a neobsahuje nečistoty, tak ide o dielektrikum. Ale ak do vody pridáme trochu soli, kyseliny sírovej alebo akejkoľvek inej látky, vytvorí sa elektrolyt a začne ním pretekať prúd.

Elektrolyt je látka, ktorá vedie elektrický prúd v dôsledku disociácie na ióny.

Ak do vody pridáte síran meďnatý, na jednej z elektród (katóde) sa usadí vrstva medi - nazýva sa to elektrolýza, ktorá dokazuje, že elektrický prúd v kvapaline sa uskutočňuje v dôsledku pohybu iónov - kladných a záporných nosiče nábojov.

Elektrolýza je fyzikálny a chemický proces, ktorý zahŕňa oddelenie zložiek, ktoré tvoria elektrolyt na elektródach.

Tak dochádza k pokovovaniu, pozláteniu a pokovovaniu inými kovmi.

Záver

Aby som to zhrnul, na tok elektrického prúdu sú potrebné voľné nosiče náboja:

• elektróny vo vodičoch (kovy) a vákuum;
• elektróny a diery v polovodičoch;
• ióny (anióny a katióny) v kvapalinách a plynoch.

Aby sa pohyb týchto nosičov stal usporiadaným, je potrebné elektrické pole. Jednoducho povedané, aplikujte napätie na konce tela alebo nainštalujte dve elektródy v prostredí, kde sa očakáva prúdenie elektrického prúdu.

Za zmienku tiež stojí, že prúd ovplyvňuje látku určitým spôsobom; existujú tri typy vplyvu:

• tepelný;
• chemický;
• fyzické.

Užitočné