กระแสไฟฟ้าคือการเคลื่อนที่ในทิศทางของอนุภาคที่มีประจุซึ่งเกิดขึ้นภายใต้อิทธิพลของกระแสไฟฟ้า
กระแสเกิดขึ้นได้อย่างไร?
กระแสไฟฟ้าจะปรากฏในสารโดยมีอนุภาคประจุอิสระ (ไม่เกาะกัน) ตัวพาประจุสามารถปรากฏอยู่ในตัวกลางตั้งแต่แรกหรือก่อตัวขึ้นด้วยความช่วยเหลือจากปัจจัยภายนอก (ตัวสร้างประจุไอออน สนามแม่เหล็กไฟฟ้า อุณหภูมิ)
ในกรณีที่ไม่มีสนามไฟฟ้า การเคลื่อนที่ของพวกมันจะวุ่นวาย และเมื่อเชื่อมต่อกับจุดสองจุด สสารจะถูกควบคุม - จากศักย์หนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่ง
จำนวนของอนุภาคดังกล่าวส่งผลกระทบ - แยกความแตกต่างระหว่างตัวนำ เซมิคอนดักเตอร์ ไดอิเล็กทริก...
กระแสเกิดขึ้นที่ไหน?
กระบวนการก่อตัวของกระแสไฟฟ้าในสภาพแวดล้อมต่าง ๆ มีลักษณะเฉพาะของตัวเอง:
- ในโลหะประจุถูกเคลื่อนที่โดยอนุภาคที่มีประจุลบอิสระ - อิเล็กตรอน การถ่ายโอนของสารนั้นจะไม่เกิดขึ้น - ไอออนของโลหะยังคงอยู่ในโหนดของโครงตาข่ายคริสตัล เมื่อถูกความร้อน การสั่นสะเทือนที่วุ่นวายของไอออนใกล้กับตำแหน่งสมดุลจะรุนแรงขึ้น ซึ่งรบกวนการเคลื่อนที่ตามลำดับของอิเล็กตรอน ซึ่งจะทำให้ค่าการนำไฟฟ้าของโลหะลดลง
- ในของเหลว(อิเล็กโทรไลต์) พาหะประจุคือไอออน - อะตอมที่มีประจุและโมเลกุลที่สลายตัวซึ่งเกิดจากการแตกตัวของอิเล็กโทรไลต์ การเคลื่อนไหวที่ได้รับคำสั่งในกรณีนี้แสดงถึงการเคลื่อนที่ไปยังอิเล็กโทรดที่มีประจุตรงข้าม ซึ่งพวกมันจะถูกทำให้เป็นกลางและสะสมอยู่
ไอออนบวก (ไอออนบวก) เคลื่อนที่ไปทางแคโทด (อิเล็กโทรดเชิงลบ) แอนไอออน (ไอออนลบ) เคลื่อนที่ไปทางแอโนด (อิเล็กโทรดบวก) เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ค่าการนำไฟฟ้าของอิเล็กโทรไลต์จะเพิ่มขึ้น เนื่องจากจำนวนโมเลกุลที่สลายตัวเป็นไอออนเพิ่มขึ้น
- ในก๊าซพลาสมาเกิดขึ้นภายใต้อิทธิพลของความต่างศักย์ อนุภาคที่มีประจุได้แก่ ไอออน ทั้งเชิงบวกและเชิงลบ และอิเล็กตรอนอิสระที่เกิดขึ้นภายใต้อิทธิพลของไอออไนเซอร์
- ในสุญญากาศไฟฟ้ามีอยู่ในรูปของการไหลของอิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่จากแคโทดไปยังขั้วบวก
- ในสารกึ่งตัวนำการเคลื่อนที่แบบกำหนดทิศทางเกี่ยวข้องกับอิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่จากอะตอมหนึ่งไปยังอีกอะตอมหนึ่งและช่องว่างที่เกิดขึ้น - รูซึ่งถือว่าเป็นบวกตามอัตภาพ
ที่อุณหภูมิต่ำ เซมิคอนดักเตอร์มีคุณสมบัติคล้ายกับฉนวน เนื่องจากอิเล็กตรอนถูกครอบครองโดยพันธะโควาเลนต์ของอะตอมในโครงตาข่ายคริสตัล
เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น เวเลนซ์อิเล็กตรอนจะได้รับพลังงานเพียงพอที่จะสลายพันธะและกลายเป็นอิสระ ดังนั้นยิ่งอุณหภูมิสูงเท่าไร ค่าการนำไฟฟ้าของเซมิคอนดักเตอร์ก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น
ดูวิดีโอด้านล่างเพื่อดูคำอธิบายโดยละเอียดเกี่ยวกับกระแสไฟฟ้า:
Https:="">สนามแม่เหล็ก รังสีไอออไนซ์
Https:="">แอมป์มิเตอร์
ความแรงของกระแสไฟฟ้าวัดเป็นแอมแปร์(A) และแสดงถึงปริมาณประจุที่ผ่านหน้าตัดของวัสดุนำไฟฟ้าต่อหน่วยเวลา หน่วยของกระแสเรียกว่า แอมแปร์ (A) หนึ่งแอมแปร์เท่ากับอัตราส่วนหนึ่งคูลอมบ์ (C) ต่อหนึ่งวินาที
ความหนาแน่นกระแสคืออัตราส่วนของความแรงกระแสต่อพื้นที่ของส่วนนี้ หน่วยวัดเป็นแอมแปร์ต่อตารางเมตร (A/m2)
ด้านล่างนี้เป็นวิดีโอเกี่ยวกับความแรงของกระแสไฟฟ้าซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของหลักสูตรของโรงเรียน:
ไฟฟ้า
กระแสไฟฟ้าเรียกว่าอะไร?
การเคลื่อนที่ของอนุภาคที่มีประจุตามคำสั่ง (กำหนดทิศทาง) เรียกว่ากระแสไฟฟ้า ยิ่งกว่านั้นกระแสไฟฟ้าที่มีความแรงไม่เปลี่ยนแปลงเมื่อเวลาผ่านไปเรียกว่าค่าคงที่ หากทิศทางการเคลื่อนที่ของกระแสเปลี่ยนไปการเปลี่ยนแปลงก็เปลี่ยนเช่นกัน ซ้ำกันในลำดับเดียวกันทั้งขนาดและทิศทาง กระแสดังกล่าวเรียกว่ากระแสสลับ
อะไรเป็นสาเหตุและรักษาการเคลื่อนที่ของอนุภาคที่มีประจุอย่างเป็นระเบียบ?
สนามไฟฟ้าทำให้เกิดและรักษาการเคลื่อนที่ตามลำดับของอนุภาคที่มีประจุ กระแสไฟฟ้ามีทิศทางเฉพาะหรือไม่?
มันมี. ทิศทางของกระแสไฟฟ้าถือเป็นการเคลื่อนที่ของอนุภาคที่มีประจุบวก
เป็นไปได้หรือไม่ที่จะสังเกตการเคลื่อนที่ของอนุภาคที่มีประจุในตัวนำโดยตรง?
เลขที่ แต่การมีอยู่ของกระแสไฟฟ้าสามารถตัดสินได้จากการกระทำและปรากฏการณ์ที่มาพร้อมกับมัน ตัวอย่างเช่น ตัวนำที่อนุภาคมีประจุเคลื่อนที่จะร้อนขึ้น และในช่องว่างรอบๆ ตัวนำ จะเกิดสนามแม่เหล็กขึ้นและเข็มแม่เหล็กจะอยู่ใกล้ตัวนำที่มีกระแสไฟฟ้าหมุน นอกจากนี้กระแสที่ไหลผ่านก๊าซยังทำให้เกิดการเรืองแสง และเมื่อผ่านสารละลายเกลือ อัลคาไล และกรด ก๊าซจะสลายตัวเป็นส่วนประกอบต่างๆ
ความแรงของกระแสไฟฟ้าถูกกำหนดอย่างไร?
ความแรงของกระแสไฟฟ้าถูกกำหนดโดยปริมาณไฟฟ้าที่ไหลผ่านหน้าตัดของตัวนำต่อหน่วยเวลา
ในการกำหนดความแรงของกระแสไฟฟ้าในวงจร ปริมาณไฟฟ้าที่ไหลจะต้องหารด้วยเวลาที่ไฟฟ้าไหล
หน่วยของกระแสคืออะไร?
หน่วยของความแรงของกระแสถือเป็นความแรงของกระแสคงที่ ซึ่งเมื่อผ่านตัวนำตรงขนานกันสองตัวที่มีความยาวไม่สิ้นสุดของหน้าตัดที่เล็กมาก ซึ่งอยู่ห่างจากกันในสุญญากาศ 1 เมตร จะทำให้เกิด ระหว่างตัวนำเหล่านี้จะมีแรงเท่ากับ 2 นิวตันต่อเมตร หน่วยนี้ชื่อว่า Ampere เพื่อเป็นเกียรติแก่นักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศส Ampere
หน่วยของไฟฟ้าคืออะไร?
หน่วยของไฟฟ้าคือคูลอมบ์ (Ku) ซึ่งไหลผ่านในหนึ่งวินาทีที่กระแส 1 แอมแปร์ (A)
อุปกรณ์ใดวัดความแรงของกระแสไฟฟ้า?
ความแรงของกระแสไฟฟ้าวัดโดยเครื่องมือที่เรียกว่าแอมมิเตอร์ สเกลแอมมิเตอร์ได้รับการสอบเทียบเป็นแอมแปร์และเศษส่วนของแอมแปร์ตามค่าที่อ่านได้จากเครื่องมือมาตรฐานที่แม่นยำ ความแรงของกระแสจะนับตามการอ่านลูกศรซึ่งเคลื่อนที่ไปตามมาตราส่วนจากการหารศูนย์ แอมป์มิเตอร์เชื่อมต่อแบบอนุกรมกับวงจรไฟฟ้าโดยใช้ขั้วต่อหรือที่หนีบสองตัวที่อยู่บนอุปกรณ์ แรงดันไฟฟ้าคืออะไร?
แรงดันไฟฟ้าของกระแสไฟฟ้าคือความต่างศักย์ไฟฟ้าระหว่างจุดสองจุดในสนามไฟฟ้า มันเท่ากับงานที่ทำโดยแรงสนามไฟฟ้าเมื่อย้ายประจุบวกเท่ากับความสามัคคีจากจุดหนึ่งในสนามไฟฟ้าไปยังอีกจุดหนึ่ง
หน่วยวัดแรงดันไฟฟ้าพื้นฐานคือโวลต์ (V)
อุปกรณ์ใดวัดแรงดันไฟฟ้าของกระแสไฟฟ้า?
แรงดันไฟฟ้าของกระแสไฟฟ้าวัดโดยอุปกรณ์ เหล้ารัมซึ่งเรียกว่าโวลต์มิเตอร์ โวลต์มิเตอร์เชื่อมต่อขนานกับวงจรกระแสไฟฟ้า กำหนดกฎของโอห์มบนส่วนของวงจร
ความต้านทานของตัวนำคืออะไร?
ความต้านทานของตัวนำคือปริมาณทางกายภาพที่แสดงลักษณะของตัวนำ ความต้านทานมีหน่วยเป็นโอห์ม ยิ่งกว่านั้นความต้านทาน 1 โอห์มมีสายไฟที่สร้างกระแส 1 A โดยมีแรงดันไฟฟ้าที่ปลาย 1 V
ความต้านทานในตัวนำขึ้นอยู่กับปริมาณกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านหรือไม่?
ความต้านทานของตัวนำโลหะที่เป็นเนื้อเดียวกันที่มีความยาวและหน้าตัดที่แน่นอนไม่ได้ขึ้นอยู่กับขนาดของกระแสที่ไหลผ่าน
อะไรเป็นตัวกำหนดความต้านทานในตัวนำไฟฟ้า?
ความต้านทานในตัวนำไฟฟ้าขึ้นอยู่กับความยาวของตัวนำ พื้นที่หน้าตัด และประเภทของวัสดุของตัวนำ (ความต้านทานของวัสดุ)
นอกจากนี้ ความต้านทานยังเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความยาวของตัวนำ ซึ่งแปรผกผันกับพื้นที่หน้าตัด และขึ้นอยู่กับวัสดุของตัวนำ ตามที่กล่าวไว้ข้างต้น
ความต้านทานในตัวนำขึ้นอยู่กับอุณหภูมิหรือไม่?
ใช่มันขึ้นอยู่กับ การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิของตัวนำโลหะทำให้ความเร็วของการเคลื่อนที่ทางความร้อนของอนุภาคเพิ่มขึ้น สิ่งนี้นำไปสู่การเพิ่มขึ้นของจำนวนการชนกันของอิเล็กตรอนอิสระ และเป็นผลให้เวลาเดินทางอิสระลดลง ซึ่งส่งผลให้ค่าการนำไฟฟ้าลดลงและความต้านทานของวัสดุเพิ่มขึ้น
ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของความต้านทานของโลหะบริสุทธิ์อยู่ที่ประมาณ 0.004 °C ซึ่งหมายความว่าความต้านทานจะเพิ่มขึ้น 4% สำหรับอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นทุกๆ 10 °C
เมื่ออุณหภูมิในอิเล็กโทรไลต์คาร์บอนเพิ่มขึ้น เวลาในเส้นทางอิสระก็ลดลงเช่นกัน ในขณะที่ความเข้มข้นของตัวพาประจุจะเพิ่มขึ้น ซึ่งส่งผลให้ความต้านทานลดลงเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น
กำหนดกฎของโอห์มสำหรับวงจรปิด
ความแรงของกระแสในวงจรปิดเท่ากับอัตราส่วนของแรงเคลื่อนไฟฟ้าของวงจรต่อความต้านทานรวม
สูตรนี้แสดงให้เห็นว่าความแรงของกระแสขึ้นอยู่กับปริมาณสามค่า: แรงเคลื่อนไฟฟ้า E, ความต้านทานภายนอก R และความต้านทานภายใน r จะไม่มีผลกระทบที่เห็นได้ชัดเจนต่อความแรงของกระแสหากมีน้อยเมื่อเทียบกับความต้านทานภายนอก ในกรณีนี้ แรงดันไฟฟ้าที่ขั้วของแหล่งกำเนิดกระแสไฟฟ้าจะเท่ากับแรงเคลื่อนไฟฟ้า (EMF) โดยประมาณ
แรงเคลื่อนไฟฟ้า (EMF) คืออะไร?
แรงเคลื่อนไฟฟ้าคืออัตราส่วนของงานที่ทำโดยแรงภายนอกเพื่อเคลื่อนประจุไปตามวงจรต่อประจุ เช่นเดียวกับความต่างศักย์ แรงเคลื่อนไฟฟ้าวัดเป็นโวลต์
แรงใดที่เรียกว่าแรงภายนอก?
แรงใดๆ ที่กระทำต่ออนุภาคที่มีประจุไฟฟ้า ยกเว้นแรงที่อาจเกิดขึ้นจากแหล่งกำเนิดไฟฟ้าสถิต (เช่น แรงคูลอมบ์) เรียกว่าแรงภายนอก เนื่องจากการทำงานของแรงเหล่านี้อนุภาคที่มีประจุจะได้รับพลังงานแล้วปล่อยออกมาเมื่อเคลื่อนที่ในตัวนำของวงจรไฟฟ้า
แรงของบุคคลที่สามทำให้เกิดอนุภาคที่มีประจุเคลื่อนที่ภายในแหล่งกำเนิดปัจจุบัน เครื่องกำเนิดไฟฟ้า แบตเตอรี่ ฯลฯ
เป็นผลให้ประจุของสัญญาณตรงกันข้ามปรากฏขึ้นที่ขั้วของแหล่งกำเนิดปัจจุบัน และความต่างที่อาจเกิดขึ้นระหว่างขั้วทั้งสองปรากฏขึ้น นอกจากนี้ เมื่อปิดวงจร การก่อตัวของประจุพื้นผิวจะเริ่มเกิดขึ้น ทำให้เกิดสนามไฟฟ้าทั่วทั้งวงจร ซึ่งปรากฏเป็นผลมาจากการที่เมื่อปิดวงจร ประจุพื้นผิวจะปรากฏขึ้นเกือบจะในทันทีทั่วทั้งวงจร พื้นผิวของตัวนำ ภายในแหล่งกำเนิด ประจุจะเคลื่อนที่ภายใต้อิทธิพลของแรงภายนอกต่อแรงของสนามไฟฟ้าสถิต (บวกจากลบไปบวก) และตลอดวงจรที่เหลือจะถูกขับเคลื่อนด้วยสนามไฟฟ้า
ข้าว. 1. วงจรไฟฟ้า: 1 แหล่ง, ไฟฟ้า (แบตเตอรี่); 2 - แอมมิเตอร์; 3 - ผู้สืบทอดพลังงาน (ลายป่าหลอดไส้); 4 - สายไฟฟ้า; 5 - RuSidnik ขั้วเดี่ยว; 6 - ฟิวส์
ถึงหมวดหมู่: - พนักงานควบคุมเครนและสลิงเกอร์
- วันนี้ผมอยากจะพูดถึงหัวข้อเรื่องกระแสไฟฟ้า มันคืออะไร? เรามาลองจำหลักสูตรของโรงเรียนกันดีกว่า
กระแสไฟฟ้าคือการเคลื่อนที่ตามลำดับของอนุภาคที่มีประจุในตัวนำ
หากคุณจำได้ว่าเพื่อให้อนุภาคมีประจุเคลื่อนที่ (เกิดกระแสไฟฟ้า) จะต้องสร้างสนามไฟฟ้า ในการสร้างสนามไฟฟ้าคุณสามารถทำการทดลองเบื้องต้นเช่นการถูที่จับพลาสติกบนขนสัตว์และมันจะดึงดูดวัตถุที่มีน้ำหนักเบาในบางครั้ง วัตถุที่สามารถดึงดูดวัตถุได้หลังจากการถูเรียกว่าไฟฟ้า เราสามารถพูดได้ว่าร่างกายในสถานะนี้มีประจุไฟฟ้า และร่างกายเองก็ถูกเรียกว่ามีประจุ จากหลักสูตรของโรงเรียน เรารู้ว่าร่างกายทั้งหมดประกอบด้วยอนุภาคเล็กๆ (โมเลกุล) โมเลกุลคืออนุภาคของสารที่สามารถแยกออกจากร่างกายได้และจะมีคุณสมบัติทั้งหมดที่มีอยู่ในร่างกายนี้ โมเลกุลของวัตถุเชิงซ้อนเกิดขึ้นจากการรวมกันของอะตอมของวัตถุเชิงเดี่ยวต่างๆ ตัวอย่างเช่น โมเลกุลของน้ำประกอบด้วยโมเลกุลธรรมดาสองโมเลกุล: อะตอมออกซิเจนและอะตอมไฮโดรเจนหนึ่งอะตอม
อะตอม นิวตรอน โปรตอน และอิเล็กตรอน - พวกมันคืออะไร?
ในทางกลับกัน อะตอมประกอบด้วยนิวเคลียสและหมุนรอบนิวเคลียส 
อิเล็กตรอน อิเล็กตรอนแต่ละตัวในอะตอมมีประจุไฟฟ้าเล็กน้อย ตัวอย่างเช่น อะตอมไฮโดรเจนประกอบด้วยนิวเคลียสที่มีอิเล็กตรอนหมุนอยู่รอบๆ 
นิวเคลียสของอะตอมประกอบด้วยโปรตอนและนิวตรอนตามลำดับ นิวเคลียสของอะตอมก็มีประจุไฟฟ้าเช่นกัน โปรตอนที่ประกอบเป็นนิวเคลียสจะมีประจุไฟฟ้าและอิเล็กตรอนเท่ากัน แต่โปรตอนไม่เหมือนกับอิเล็กตรอนตรงที่ไม่มีการใช้งาน แต่มวลของพวกมันมากกว่ามวลของอิเล็กตรอนหลายเท่า 
อนุภาคนิวตรอนที่เป็นส่วนหนึ่งของอะตอมไม่มีประจุไฟฟ้าและมีความเป็นกลาง อิเล็กตรอนที่หมุนรอบนิวเคลียสของอะตอมและโปรตอนที่ประกอบเป็นนิวเคลียสนั้นเป็นพาหะของประจุไฟฟ้าที่มีขนาดเท่ากัน ระหว่างอิเล็กตรอนกับโปรตอนจะมีแรงดึงดูดซึ่งกันและกันอยู่เสมอ และระหว่างอิเล็กตรอนกับโปรตอนก็จะมีแรงผลักกันซึ่งกันและกัน ด้วยเหตุนี้อิเล็กตรอนจึงมีประจุไฟฟ้าเป็นลบ และโปรตอนมีประจุบวก จากนี้เราสามารถสรุปได้ว่าไฟฟ้ามี 2 ประเภท: บวกและลบ การมีอยู่ของอนุภาคที่มีประจุเท่ากันในอะตอมนำไปสู่ความจริงที่ว่าแรงดึงดูดซึ่งกันและกันกระทำระหว่างนิวเคลียสที่มีประจุบวกของอะตอมและอิเล็กตรอนที่หมุนรอบนิวเคลียส โดยยึดอะตอมไว้ด้วยกันเป็นหนึ่งเดียว อะตอมมีความแตกต่างกันในเรื่องจำนวนนิวตรอนและโปรตอนในนิวเคลียส ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมประจุบวกของนิวเคลียสของอะตอมของสารต่างๆ จึงไม่เท่ากัน ในอะตอมของสารต่าง ๆ จำนวนอิเล็กตรอนที่หมุนได้จะไม่เท่ากันและถูกกำหนดโดยขนาดของประจุบวกของนิวเคลียส อะตอมของสารบางชนิดมีพันธะอย่างแน่นหนากับนิวเคลียส ในขณะที่อะตอมของสารบางชนิดมีพันธะที่อ่อนกว่ามาก สิ่งนี้จะอธิบายจุดแข็งต่างๆ ของร่างกาย ลวดเหล็กมีความแข็งแรงกว่าลวดทองแดงมาก ซึ่งหมายความว่าอนุภาคเหล็กจะถูกดึงดูดเข้าหากันมากกว่าอนุภาคทองแดง แรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลจะสังเกตเห็นได้ชัดเจนเป็นพิเศษเมื่ออยู่ใกล้กัน ตัวอย่างที่เด่นชัดที่สุดคือเมื่อหยดน้ำสองหยดรวมกันเป็นหนึ่งเดียวเมื่อสัมผัสกัน
ค่าไฟฟ้า
ในอะตอม 
ของสารใดๆ จำนวนอิเล็กตรอนที่หมุนรอบนิวเคลียสจะเท่ากับจำนวนโปรตอนที่มีอยู่ในนิวเคลียส ประจุไฟฟ้าของอิเล็กตรอนและโปรตอนมีขนาดเท่ากัน ซึ่งหมายความว่าประจุลบของอิเล็กตรอนจะเท่ากับประจุบวกของนิวเคลียส ประจุเหล่านี้จะหักล้างกัน และอะตอมยังคงเป็นกลาง ในอะตอม อิเล็กตรอนจะสร้างเปลือกอิเล็กตรอนรอบนิวเคลียส เปลือกอิเล็กตรอนและนิวเคลียสของอะตอมมีการเคลื่อนที่แบบสั่นอย่างต่อเนื่อง เมื่อเคลื่อนที่อะตอมจะชนกันและมีอิเล็กตรอนหนึ่งตัวหรือมากกว่าถูกปล่อยออกมา อะตอมสิ้นสุดความเป็นกลางและมีประจุบวก เนื่องจากประจุบวกมีมากกว่าประจุลบ (การเชื่อมต่อที่อ่อนแอระหว่างอิเล็กตรอนกับนิวเคลียส - โลหะและถ่านหิน) ในวัตถุอื่นๆ (ไม้และแก้ว) จะไม่เกิดการรบกวนของเปลือกอิเล็กตรอน เมื่อแยกออกจากอะตอมแล้ว อิเล็กตรอนอิสระจะเคลื่อนที่แบบสุ่มและสามารถถูกอะตอมอื่นจับได้ กระบวนการปรากฏและหายไปในร่างกายเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่อง เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ความเร็วของการเคลื่อนที่แบบสั่นสะเทือนของอะตอมจะเพิ่มขึ้น การชนจะบ่อยขึ้นและรุนแรงขึ้น และจำนวนอิเล็กตรอนอิสระก็เพิ่มขึ้น อย่างไรก็ตาม ร่างกายยังคงเป็นกลางทางไฟฟ้า เนื่องจากจำนวนอิเล็กตรอนและโปรตอนในร่างกายไม่เปลี่ยนแปลง หากอิเล็กตรอนอิสระจำนวนหนึ่งถูกกำจัดออกจากร่างกาย ประจุบวกจะมากกว่าประจุทั้งหมด ร่างกายจะมีประจุบวกและในทางกลับกัน หากร่างกายขาดอิเล็กตรอนก็จะมีประจุเพิ่มเติม หากมีส่วนเกินก็จะเป็นลบ ยิ่งขาดหรือเกินมากเท่าใด ค่าไฟฟ้าก็จะมากขึ้นตามไปด้วย ในกรณีแรก (อนุภาคที่มีประจุบวกมากกว่า) ร่างกายเรียกว่าตัวนำ (โลหะ, สารละลายเกลือและกรดที่เป็นน้ำ) และในกรณีที่สอง (ขาดอิเล็กตรอน, อนุภาคที่มีประจุลบ) ไดอิเล็กทริกหรือฉนวน (อำพัน, ควอตซ์, เอโบไนต์) . เพื่อให้กระแสไฟฟ้ามีอยู่อย่างต่อเนื่อง จะต้องรักษาความต่างศักย์ไฟฟ้าในตัวนำอย่างต่อเนื่อง
วิชาฟิสิกส์ระยะสั้นจบลงแล้ว ฉันคิดว่าด้วยความช่วยเหลือของฉัน คุณจำหลักสูตรของโรงเรียนสำหรับชั้นประถมศึกษาปีที่ 7 ได้ และเราจะดูว่าความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้นในบทความถัดไปของฉัน แล้วพบกันใหม่หน้าเพจนะครับ
อิเล็กตรอนหรือรู (การนำไฟฟ้าของรูอิเล็กตรอน) บางครั้งกระแสไฟฟ้าเรียกอีกอย่างว่ากระแสแทนที่ซึ่งเกิดขึ้นจากการเปลี่ยนแปลงของสนามไฟฟ้าเมื่อเวลาผ่านไป
กระแสไฟฟ้ามีอาการดังต่อไปนี้:
สารานุกรม YouTube
1 / 5
√ ความแรงของกระแส ELECTRIC CURRENT PHYSICS เกรด 8
√ กระแสไฟฟ้า
เต่า #9 กระแสไฟฟ้าและอิเล็กตรอน
➤ กระแสไฟฟ้าคืออะไร [วิทยุสมัครเล่น ทีวี 2]
út จะเกิดอะไรขึ้นหากเกิดไฟฟ้าช็อต
คำบรรยาย
การจัดหมวดหมู่
หากอนุภาคที่มีประจุเคลื่อนที่ภายในวัตถุที่มีขนาดมหึมาโดยสัมพันธ์กับตัวกลางเฉพาะ กระแสดังกล่าวจะเรียกว่าไฟฟ้า การนำกระแส- หากวัตถุที่มีประจุด้วยตาเปล่า (เช่น เม็ดฝนที่มีประจุ) เคลื่อนที่ กระแสนี้จะถูกเรียกว่า การพาความร้อน .
มีกระแสไฟฟ้าตรงและไฟฟ้ากระแสสลับตลอดจนไฟฟ้ากระแสสลับประเภทต่างๆ ในแนวคิดดังกล่าว คำว่า "ไฟฟ้า" มักถูกมองข้ามไป
- กระแสตรง - กระแสน้ำที่ทิศทางและขนาดไม่เปลี่ยนแปลงตามเวลา
กระแสเอ็ดดี้
กระแสเอ็ดดี้ (กระแสฟูโกต์) คือ "กระแสไฟฟ้าแบบปิดในตัวนำขนาดใหญ่ที่เกิดขึ้นเมื่อฟลักซ์แม่เหล็กเจาะทะลุมีการเปลี่ยนแปลง" ดังนั้น กระแสเอ็ดดี้จึงเป็นกระแสเหนี่ยวนำ ยิ่งฟลักซ์แม่เหล็กเปลี่ยนแปลงเร็วเท่าไร กระแสเอ็ดดี้ก็จะยิ่งแข็งแกร่งขึ้นเท่านั้น กระแสเอ็ดดี้ไม่ไหลไปตามเส้นทางเฉพาะในสายไฟ แต่เมื่อกระแสน้ำปิดในตัวนำ จะทำให้เกิดวงจรคล้ายกระแสน้ำวน
การมีอยู่ของกระแสน้ำวนทำให้เกิดผลกระทบที่ผิวหนังนั่นคือความจริงที่ว่ากระแสไฟฟ้าสลับและฟลักซ์แม่เหล็กแพร่กระจายส่วนใหญ่ในชั้นผิวของตัวนำ การทำความร้อนตัวนำด้วยกระแสไหลวนทำให้เกิดการสูญเสียพลังงาน โดยเฉพาะในแกนของขดลวดไฟฟ้ากระแสสลับ เพื่อลดการสูญเสียพลังงานเนื่องจากกระแสน้ำวน พวกเขาใช้การแบ่งวงจรแม่เหล็กกระแสสลับออกเป็นแผ่นแยกกัน แยกออกจากกันและตั้งฉากกับทิศทางของกระแสน้ำวน ซึ่งจะจำกัดรูปทรงที่เป็นไปได้ของเส้นทางและลดขนาดลงอย่างมาก ของกระแสเหล่านี้ ที่ความถี่ที่สูงมากแทนที่จะใช้เฟอร์ริกแม่เหล็กแมกนีโตไดอิเล็กทริกจะถูกนำมาใช้สำหรับวงจรแม่เหล็กซึ่งเนื่องจากความต้านทานที่สูงมากจึงไม่เกิดกระแสเอ็ดดี้
ลักษณะเฉพาะ
ในอดีตก็เป็นที่ยอมรับกันว่า ทิศทางของกระแสสอดคล้องกับทิศทางการเคลื่อนที่ของประจุบวกในตัวนำ ยิ่งไปกว่านั้น หากพาหะกระแสไฟเพียงตัวเดียวเท่านั้นที่เป็นอนุภาคที่มีประจุลบ (เช่น อิเล็กตรอนในโลหะ) ทิศทางของกระแสก็จะตรงกันข้ามกับทิศทางการเคลื่อนที่ของอนุภาคที่มีประจุ -
ความเร็วดริฟท์ของอิเล็กตรอน
ความต้านทานการแผ่รังสีเกิดจากการก่อตัวของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ารอบตัวนำ ความต้านทานนี้ขึ้นอยู่กับรูปร่างและขนาดของตัวนำและความยาวของคลื่นที่ปล่อยออกมาอย่างซับซ้อน สำหรับตัวนำตรงเส้นเดียวซึ่งกระแสไฟฟ้ามีทิศทางและความแรงเท่ากันทุกแห่ง และความยาว L ซึ่งน้อยกว่าความยาวของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ปล่อยออกมาอย่างมีนัยสำคัญ แลมบ์ดา (\displaystyle \lambda)การพึ่งพาความต้านทานต่อความยาวคลื่นและตัวนำนั้นค่อนข้างง่าย:
R = 3200 (L แลมบ์ดา) (\displaystyle R=3200\left((\frac (L)(\lambda ))\right))กระแสไฟฟ้าที่ใช้กันมากที่สุดมีความถี่มาตรฐาน 50 เฮิรตซ์สอดคล้องกับคลื่นที่มีความยาวประมาณ 6 พันกิโลเมตร ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมพลังงานรังสีจึงมักจะน้อยมากเมื่อเทียบกับพลังของการสูญเสียความร้อน อย่างไรก็ตาม เมื่อความถี่ของกระแสเพิ่มขึ้น ความยาวของคลื่นที่ปล่อยออกมาจะลดลง และกำลังการแผ่รังสีก็จะเพิ่มขึ้นตามไปด้วย ตัวนำที่สามารถปล่อยพลังงานที่เห็นได้ชัดเจนเรียกว่าเสาอากาศ
ความถี่
แนวคิดเรื่องความถี่หมายถึงกระแสสลับที่เปลี่ยนแปลงความแรงและ/หรือทิศทางเป็นระยะๆ รวมถึงกระแสไฟฟ้าที่ใช้บ่อยที่สุด ซึ่งจะแตกต่างกันไปตามกฎหมายไซน์ซอยด์
ช่วงเวลา AC คือช่วงเวลาที่สั้นที่สุด (แสดงเป็นวินาที) ซึ่งการเปลี่ยนแปลงของกระแส (และแรงดันไฟฟ้า) จะเกิดขึ้นซ้ำๆ จำนวนงวดที่ทำโดยกระแสต่อหน่วยเวลาเรียกว่าความถี่ ความถี่วัดเป็นเฮิรตซ์ โดยหนึ่งเฮิรตซ์ (Hz) สอดคล้องกับหนึ่งรอบต่อวินาที
อคติในปัจจุบัน
บางครั้งเพื่อความสะดวก จึงมีการนำแนวคิดเรื่องกระแสการกระจัดมาใช้ ในสมการของแมกซ์เวลล์ กระแสดิสเพลสเมนต์มีอยู่ในเงื่อนไขที่เท่ากันกับกระแสที่เกิดจากการเคลื่อนที่ของประจุ ความเข้มของสนามแม่เหล็กขึ้นอยู่กับกระแสไฟฟ้าทั้งหมด เท่ากับผลรวมของกระแสการนำและกระแสดิสเพลสเมนต์ ตามคำนิยาม ความหนาแน่นกระแสอคติ j D → (\displaystyle (\vec (j_(D))))- ปริมาณเวกเตอร์เป็นสัดส่วนกับอัตราการเปลี่ยนแปลงของสนามไฟฟ้า E → (\displaystyle (\vec (E)))ภายในเวลาที่กำหนด:
j D → = ∂ E → ∂ t (\displaystyle (\vec (j_(D)))=(\frac (\partial (\vec (E)))(\partial t)))ความจริงก็คือเมื่อสนามไฟฟ้าเปลี่ยนแปลง เช่นเดียวกับเมื่อกระแสไหล สนามแม่เหล็กจะถูกสร้างขึ้น ซึ่งทำให้กระบวนการทั้งสองนี้คล้ายกัน นอกจากนี้การเปลี่ยนแปลงของสนามไฟฟ้ามักจะมาพร้อมกับการถ่ายโอนพลังงาน ตัวอย่างเช่นเมื่อชาร์จและคายประจุตัวเก็บประจุแม้ว่าจะไม่มีการเคลื่อนที่ของอนุภาคที่มีประจุระหว่างแผ่นของมัน แต่ก็พูดถึงกระแสการกระจัดที่ไหลผ่านตัวมัน ถ่ายโอนพลังงานบางส่วนและปิดวงจรไฟฟ้าในลักษณะที่ไม่เหมือนใคร อคติในปัจจุบัน I D (\displaystyle I_(D))ในตัวเก็บประจุถูกกำหนดโดยสูตร:
I D = d Q d t = − C d U d t (\displaystyle I_(D)=(\frac ((\rm (d))Q)((\rm (d))t))=-C(\frac ( (\rm (d))U)((\rm (d))t))),ที่ไหน ถาม (\displaystyle Q)- ชาร์จบนแผ่นตัวเก็บประจุ คุณ (\displaystyle U)- ความต่างศักย์ระหว่างแผ่นเปลือกโลก C (\รูปแบบการแสดงผล C)- ความจุของตัวเก็บประจุ
กระแสแทนที่ไม่ใช่กระแสไฟฟ้าเนื่องจากไม่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่ของประจุไฟฟ้า
ตัวนำประเภทหลัก
ตัวนำต่างจากไดอิเล็กทริกตรงที่ตัวนำมีพาหะอิสระของประจุที่ไม่มีการชดเชย ซึ่งมักจะเคลื่อนที่และสร้างกระแสไฟฟ้าภายใต้อิทธิพลของแรง ซึ่งมักจะมีความต่างศักย์ไฟฟ้า ลักษณะแรงดันกระแส (การพึ่งพากระแสกับแรงดัน) เป็นลักษณะที่สำคัญที่สุดของตัวนำ สำหรับตัวนำโลหะและอิเล็กโทรไลต์ มีรูปแบบที่ง่ายที่สุด: ความแรงของกระแสไฟฟ้าเป็นสัดส่วนโดยตรงกับแรงดันไฟฟ้า (กฎของโอห์ม)
โลหะ - ในที่นี้พาหะในปัจจุบันคือการนำอิเล็กตรอน ซึ่งโดยปกติจะถือว่าเป็นก๊าซอิเล็กตรอน ซึ่งแสดงให้เห็นคุณสมบัติควอนตัมของก๊าซเสื่อมอย่างชัดเจน
กระแสไฟฟ้าในธรรมชาติ
กระแสไฟฟ้าถูกใช้เป็นพาหะของสัญญาณที่มีความซับซ้อนและประเภทต่างๆ กันในพื้นที่ต่างๆ (โทรศัพท์ วิทยุ แผงควบคุม ปุ่มล็อคประตู และอื่นๆ)
ในบางกรณี อาจเกิดกระแสไฟฟ้าที่ไม่พึงประสงค์ เช่น กระแสหลงหรือกระแสลัดวงจร
การใช้กระแสไฟฟ้าเป็นตัวพาพลังงาน
- การได้รับพลังงานกลในมอเตอร์ไฟฟ้าทุกชนิด
- การได้รับพลังงานความร้อนในอุปกรณ์ทำความร้อน เตาไฟฟ้า ระหว่างการเชื่อมไฟฟ้า
- การได้รับพลังงานแสงในอุปกรณ์ให้แสงสว่างและการส่งสัญญาณ
- การกระตุ้นการสั่นของแม่เหล็กไฟฟ้าของความถี่สูง ความถี่สูงพิเศษ และคลื่นวิทยุ
- รับเสียง,
- การได้รับสารต่างๆ ด้วยกระแสไฟฟ้า การชาร์จแบตเตอรี่ไฟฟ้า ที่นี่พลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าจะถูกแปลงเป็นพลังงานเคมี
- สร้างสนามแม่เหล็ก (ในแม่เหล็กไฟฟ้า)
การใช้กระแสไฟฟ้าในการแพทย์
- การวินิจฉัย - กระแสชีวภาพของอวัยวะที่มีสุขภาพดีและเป็นโรคนั้นแตกต่างกันและเป็นไปได้ที่จะระบุโรคสาเหตุและกำหนดการรักษา สาขาสรีรวิทยาที่ศึกษาปรากฏการณ์ทางไฟฟ้าในร่างกายเรียกว่าอิเล็กโทรสรีรวิทยา
- Electroencephalography เป็นวิธีการศึกษาสถานะการทำงานของสมอง
- คลื่นไฟฟ้าหัวใจเป็นเทคนิคในการบันทึกและศึกษาสนามไฟฟ้าระหว่างการทำงานของหัวใจ
- Electrogastrography เป็นวิธีการศึกษาการเคลื่อนไหวของกระเพาะอาหาร
- Electromyography เป็นวิธีการศึกษาศักย์ไฟฟ้าชีวภาพที่เกิดขึ้นในกล้ามเนื้อโครงร่าง
- การรักษาและการช่วยชีวิต: การกระตุ้นด้วยไฟฟ้าในบางส่วนของสมอง การรักษาโรคพาร์กินสันและโรคลมบ้าหมูรวมถึงอิเล็กโตรโฟเรซิสด้วย เครื่องกระตุ้นหัวใจที่กระตุ้นกล้ามเนื้อหัวใจด้วยกระแสพัลส์ใช้สำหรับภาวะหัวใจเต้นช้าและภาวะหัวใจเต้นผิดจังหวะอื่นๆ
ความปลอดภัยด้านไฟฟ้า
รวมถึงมาตรการทางกฎหมาย เศรษฐกิจสังคม องค์กรและเทคนิค สุขอนามัยและสุขอนามัย การบำบัดและป้องกัน การฟื้นฟู และมาตรการอื่นๆ กฎความปลอดภัยทางไฟฟ้าได้รับการควบคุมโดยเอกสารทางกฎหมายและทางเทคนิค กรอบข้อบังคับและทางเทคนิค ความรู้พื้นฐานด้านความปลอดภัยทางไฟฟ้าเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับบุคลากรที่ให้บริการติดตั้งระบบไฟฟ้าและอุปกรณ์ไฟฟ้า ร่างกายมนุษย์เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า ความต้านทานของมนุษย์ต่อผิวแห้งและสมบูรณ์อยู่ในช่วง 3 ถึง 100 kOhm
กระแสที่ไหลผ่านร่างกายมนุษย์หรือสัตว์ทำให้เกิดผลกระทบดังต่อไปนี้:
- ความร้อน (แผลไหม้, ความร้อนและความเสียหายต่อหลอดเลือด);
- อิเล็กโทรไลต์ (การสลายตัวของเลือด, การหยุดชะงักขององค์ประกอบทางกายภาพและเคมี);
- ทางชีวภาพ (การระคายเคืองและการกระตุ้นเนื้อเยื่อของร่างกาย, การชัก)
- เชิงกล (การแตกของหลอดเลือดภายใต้อิทธิพลของแรงดันไอน้ำที่ได้จากการให้ความร้อนจากการไหลเวียนของเลือด)
ปัจจัยหลักที่กำหนดผลลัพธ์ของไฟฟ้าช็อตคือปริมาณกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านร่างกายมนุษย์ ตามกฎระเบียบด้านความปลอดภัย กระแสไฟฟ้าแบ่งได้ดังนี้
- ปลอดภัยพิจารณากระแสซึ่งทางเดินยาวซึ่งผ่านร่างกายมนุษย์ไม่ก่อให้เกิดอันตรายและไม่ก่อให้เกิดความรู้สึกใด ๆ ค่าของมันไม่เกิน 50 μA (กระแสสลับ 50 Hz) และกระแสตรง 100 μA
- สังเกตเห็นได้น้อยที่สุดกระแสสลับของมนุษย์อยู่ที่ประมาณ 0.6-1.5 mA (กระแสสลับ 50 Hz) และกระแสตรง 5-7 mA;
- เกณฑ์ ไม่ปล่อยไปเรียกว่ากระแสต่ำสุดแห่งความแรงจนบุคคลไม่สามารถฉีกมือออกจากส่วนที่แบกกระแสด้วยพลังแห่งเจตจำนงได้อีกต่อไป สำหรับกระแสสลับจะอยู่ที่ประมาณ 10-15 mA สำหรับกระแสตรงจะอยู่ที่ 50-80 mA;
- เกณฑ์ภาวะเรียกว่าความแรงของกระแสสลับ (50 Hz) ประมาณ 100 mA และกระแสตรง 300 mA ซึ่งการสัมผัสเป็นเวลานานกว่า 0.5 วินาทีมีแนวโน้มที่จะทำให้เกิดภาวะกล้ามเนื้อหัวใจเต้นผิดจังหวะ เกณฑ์นี้ถือว่าเป็นอันตรายถึงชีวิตตามเงื่อนไขสำหรับมนุษย์ด้วย
ในรัสเซียตามกฎสำหรับการดำเนินงานด้านเทคนิคของการติดตั้งระบบไฟฟ้าของผู้บริโภคและกฎสำหรับการคุ้มครองแรงงานในระหว่างการปฏิบัติงานของการติดตั้งระบบไฟฟ้าได้มีการจัดตั้งกลุ่มคุณสมบัติ 5 กลุ่มสำหรับความปลอดภัยทางไฟฟ้าขึ้นอยู่กับคุณสมบัติและประสบการณ์ของพนักงานและ แรงดันไฟฟ้าของการติดตั้งระบบไฟฟ้า
เป็นไปไม่ได้เลยที่จะจินตนาการถึงชีวิตของคนยุคใหม่ที่ไม่มีไฟฟ้าใช้ โวลต์, แอมป์, วัตต์ - คำเหล่านี้จะได้ยินเมื่อพูดถึงอุปกรณ์ที่ทำงานด้วยไฟฟ้า แต่กระแสไฟฟ้าคืออะไรและมีเงื่อนไขในการดำรงอยู่ของมันอย่างไร? เราจะพูดถึงเรื่องนี้เพิ่มเติมโดยให้คำอธิบายสั้น ๆ สำหรับช่างไฟฟ้ามือใหม่
คำนิยาม
กระแสไฟฟ้าคือการเคลื่อนที่โดยตรงของตัวพาประจุ - นี่เป็นสูตรมาตรฐานจากหนังสือเรียนฟิสิกส์ ในทางกลับกัน ตัวพาประจุจะถูกเรียกว่าอนุภาคของสสาร พวกเขาอาจจะเป็น:
- อิเล็กตรอนเป็นพาหะประจุลบ
- ไอออนเป็นพาหะประจุบวก
แต่ผู้ให้บริการเรียกเก็บเงินมาจากไหน? เพื่อตอบคำถามนี้ คุณต้องจำความรู้พื้นฐานเกี่ยวกับโครงสร้างของสสาร ทุกสิ่งที่อยู่รอบตัวเราล้วนแต่ประกอบด้วยโมเลกุลซึ่งเป็นอนุภาคที่เล็กที่สุด โมเลกุลประกอบด้วยอะตอม อะตอมประกอบด้วยนิวเคลียสซึ่งอิเล็กตรอนเคลื่อนที่ไปในวงโคจรที่กำหนด โมเลกุลยังเคลื่อนที่แบบสุ่ม การเคลื่อนไหวและโครงสร้างของอนุภาคแต่ละอนุภาคขึ้นอยู่กับตัวสารเองและอิทธิพลของสภาพแวดล้อมที่ส่งผลต่อสารนั้น เช่น อุณหภูมิ ความเครียด และอื่นๆ
ไอออนคืออะตอมที่อัตราส่วนของอิเล็กตรอนและโปรตอนเปลี่ยนไป หากอะตอมเป็นกลางในตอนแรก ไอออนก็จะถูกแบ่งออกเป็น:
- ประจุลบเป็นไอออนบวกของอะตอมที่สูญเสียอิเล็กตรอน
- แคตไอออนเป็นอะตอมที่มีอิเล็กตรอน "พิเศษ" ติดอยู่กับอะตอม
หน่วยวัดกระแสคือแอมแปร์ตามการคำนวณโดยใช้สูตร:
โดยที่ U คือแรงดัน [V] และ R คือความต้านทาน [โอห์ม]
หรือเป็นสัดส่วนโดยตรงกับจำนวนค่าธรรมเนียมที่โอนต่อหน่วยเวลา:
โดยที่ Q – ประจุ, [C], t – เวลา, [s]
สภาวะการมีอยู่ของกระแสไฟฟ้า
เรารู้แล้วว่ากระแสไฟฟ้าคืออะไร ตอนนี้เรามาพูดถึงวิธีทำให้กระแสไฟฟ้าไหลได้อย่างไร เพื่อให้กระแสไฟฟ้าไหลได้ จะต้องเป็นไปตามเงื่อนไขสองประการ:
- การแสดงตนของผู้ให้บริการที่คิดค่าบริการฟรี
- สนามไฟฟ้า.
เงื่อนไขแรกสำหรับการดำรงอยู่และการไหลของกระแสไฟฟ้าขึ้นอยู่กับสารที่กระแสไหล (หรือไม่ไหล) รวมถึงสถานะของกระแสไฟฟ้าด้วย เงื่อนไขที่สองก็เป็นไปได้เช่นกัน: สำหรับการมีอยู่ของสนามไฟฟ้าจำเป็นต้องมีศักย์ไฟฟ้าที่แตกต่างกันซึ่งมีตัวกลางที่พาหะประจุจะไหล
ให้เราเตือนคุณ:แรงดันไฟฟ้า EMF คือความต่างศักย์ เป็นไปตามนั้นเพื่อให้เป็นไปตามเงื่อนไขของการมีอยู่ของกระแส - การมีสนามไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าจำเป็นต้องใช้แรงดันไฟฟ้า สิ่งเหล่านี้อาจเป็นแผ่นของตัวเก็บประจุที่มีประจุ องค์ประกอบไฟฟ้า หรือ EMF ที่สร้างขึ้นภายใต้อิทธิพลของสนามแม่เหล็ก (เครื่องกำเนิดไฟฟ้า)
เราทราบแล้วว่ามันเกิดขึ้นได้อย่างไร เรามาพูดถึงทิศทางของมันกันดีกว่า กระแสไฟฟ้า ซึ่งส่วนใหญ่ในการใช้งานตามปกติของเรา จะมีการเคลื่อนตัวในตัวนำ (การเดินสายไฟฟ้าในอพาร์ทเมนต์ หลอดไส้) หรือในเซมิคอนดักเตอร์ (LED, โปรเซสเซอร์ของสมาร์ทโฟนและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อื่น ๆ ของคุณ) ไม่ค่อยพบในก๊าซ (หลอดฟลูออเรสเซนต์)
ดังนั้นตัวพาประจุหลักในกรณีส่วนใหญ่ก็คืออิเล็กตรอน ซึ่งพวกมันจะย้ายจากลบ (จุดที่มีศักยภาพเป็นลบ) ไปยังจุดบวก (จุดที่มีศักยภาพเชิงบวก คุณจะได้เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับเรื่องนี้ด้านล่าง)
แต่ข้อเท็จจริงที่น่าสนใจก็คือ ทิศทางของการเคลื่อนที่ในปัจจุบันถือเป็นการเคลื่อนที่ของประจุบวก - จากบวกไปลบ แม้ว่าในความเป็นจริงแล้วทุกอย่างจะเกิดขึ้นในทางกลับกันก็ตาม ความจริงก็คือการตัดสินใจเกี่ยวกับทิศทางของกระแสนั้นเกิดขึ้นก่อนที่จะศึกษาธรรมชาติของมันและก่อนที่จะพิจารณาว่ากระแสไหลและดำรงอยู่อย่างไร
กระแสไฟฟ้าในสภาพแวดล้อมต่างๆ
เราได้กล่าวไปแล้วว่าในสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกัน กระแสไฟฟ้าอาจแตกต่างกันไปตามประเภทของตัวพาประจุ ตัวกลางสามารถแบ่งออกได้ตามลักษณะของการนำไฟฟ้า (ตามลำดับการนำไฟฟ้าจากมากไปน้อย):
- ตัวนำ (โลหะ)
- สารกึ่งตัวนำ (ซิลิคอน เจอร์เมเนียม แกลเลียมอาร์เซไนด์ ฯลฯ)
- อิเล็กทริก (สุญญากาศ อากาศ น้ำกลั่น)
ในโลหะ
โลหะมีตัวพาประจุไฟฟ้าฟรี บางครั้งเรียกว่า "ก๊าซไฟฟ้า" ผู้ให้บริการชาร์จฟรีมาจากไหน? ความจริงก็คือโลหะนั้นก็เหมือนกับสสารใด ๆ ที่ประกอบด้วยอะตอม อะตอมเคลื่อนที่หรือสั่นสะเทือนไม่ทางใดก็ทางหนึ่ง ยิ่งอุณหภูมิของโลหะสูงขึ้น การเคลื่อนไหวก็จะยิ่งแข็งแกร่งขึ้น ในเวลาเดียวกัน อะตอมเองก็มักจะยังคงอยู่ในสถานที่ของมัน ซึ่งจริงๆ แล้วก่อตัวเป็นโครงสร้างของโลหะ
ในเปลือกอิเล็กตรอนของอะตอมมักจะมีอิเล็กตรอนหลายตัวที่มีการเชื่อมต่อกับนิวเคลียสค่อนข้างอ่อนแอ ภายใต้อิทธิพลของอุณหภูมิ ปฏิกิริยาเคมี และปฏิกิริยาของสิ่งเจือปนซึ่งไม่ว่าในกรณีใดก็ตามในโลหะ อิเล็กตรอนจะถูกแยกออกจากอะตอม และไอออนที่มีประจุบวกจะถูกสร้างขึ้น อิเล็กตรอนที่แยกออกมาจะถูกเรียกว่าอิสระและเคลื่อนที่อย่างวุ่นวาย
หากสิ่งเหล่านั้นได้รับผลกระทบจากสนามไฟฟ้า เช่น หากคุณต่อแบตเตอรี่เข้ากับชิ้นส่วนโลหะ การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนที่วุ่นวายจะเป็นระเบียบ อิเล็กตรอนจากจุดที่เชื่อมต่อศักย์ไฟฟ้าลบ (เช่น แคโทดของเซลล์กัลวานิก) จะเริ่มเคลื่อนที่ไปยังจุดที่มีศักยภาพเป็นบวก
ในสารกึ่งตัวนำ
เซมิคอนดักเตอร์เป็นวัสดุที่ในสภาวะปกติไม่มีตัวพาประจุฟรี พวกเขาอยู่ในเขตที่เรียกว่าเขตต้องห้าม แต่หากใช้แรงภายนอก เช่น สนามไฟฟ้า ความร้อน การแผ่รังสีต่างๆ (แสง การแผ่รังสี ฯลฯ) แรงเหล่านั้นจะเอาชนะช่องว่างของแถบความถี่และเคลื่อนเข้าสู่เขตอิสระหรือแถบการนำไฟฟ้า อิเล็กตรอนแยกตัวออกจากอะตอมและกลายเป็นอิสระ ก่อตัวเป็นไอออน - พาหะประจุบวก
ตัวพาเชิงบวกในเซมิคอนดักเตอร์เรียกว่ารู
หากคุณเพียงถ่ายโอนพลังงานไปยังเซมิคอนดักเตอร์ เช่น ให้ความร้อนแก่มัน การเคลื่อนที่ที่วุ่นวายของตัวพาประจุจะเริ่มขึ้น แต่ถ้าเรากำลังพูดถึงองค์ประกอบของเซมิคอนดักเตอร์ เช่น ไดโอดหรือทรานซิสเตอร์ EMF จะเกิดขึ้นที่ปลายด้านตรงข้ามของคริสตัล (มีการใช้ชั้นที่เป็นโลหะและตะกั่วจะถูกบัดกรี) แต่สิ่งนี้ไม่เกี่ยวข้องกับ หัวข้อของบทความของวันนี้
หากคุณใช้แหล่งกำเนิด EMF กับเซมิคอนดักเตอร์ พาหะประจุจะเคลื่อนไปยังแถบการนำไฟฟ้าด้วย และการเคลื่อนที่ตามทิศทางของพวกมันก็จะเริ่มขึ้นเช่นกัน - รูจะไปในทิศทางที่มีศักย์ไฟฟ้าต่ำกว่า และอิเล็กตรอนไปในทิศทางที่มีศักย์ไฟฟ้าสูงกว่า .
ในสุญญากาศและแก๊ส
สุญญากาศเป็นตัวกลางที่ไม่มีก๊าซโดยสมบูรณ์ (ในอุดมคติ) หรือมีก๊าซเพียงเล็กน้อย (ในความเป็นจริง) เนื่องจากไม่มีสสารอยู่ในสุญญากาศ จึงไม่มีที่สำหรับตัวพาประจุไฟฟ้า อย่างไรก็ตามการไหลของกระแสในสุญญากาศถือเป็นจุดเริ่มต้นของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และยุคสมัยขององค์ประกอบอิเล็กทรอนิกส์ทั้งหมด - หลอดสุญญากาศ ถูกใช้ในช่วงครึ่งแรกของศตวรรษที่ผ่านมาและในช่วงทศวรรษที่ 50 พวกเขาเริ่มค่อยๆ หลีกทางให้กับทรานซิสเตอร์ (ขึ้นอยู่กับสาขาอิเล็กทรอนิกส์เฉพาะ)
สมมติว่าเรามีภาชนะที่ใช้สูบก๊าซทั้งหมดออกไป เช่น มีสุญญากาศที่สมบูรณ์อยู่ในนั้น วางอิเล็กโทรดสองตัวไว้ในภาชนะ เรียกว่าขั้วบวกและแคโทด ถ้าเราเชื่อมต่อศักย์ไฟฟ้าลบของแหล่งกำเนิด EMF กับแคโทด และศักย์ไฟฟ้าบวกกับขั้วบวก จะไม่มีอะไรเกิดขึ้นและไม่มีกระแสไฟฟ้าไหล แต่ถ้าเราเริ่มให้ความร้อนแก่แคโทด กระแสก็จะเริ่มไหล กระบวนการนี้เรียกว่าการปล่อยความร้อน - การปล่อยอิเล็กตรอนจากพื้นผิวอิเล็กตรอนที่ให้ความร้อน
รูปแสดงกระบวนการไหลของกระแสในหลอดสุญญากาศ ในหลอดสุญญากาศ แคโทดจะถูกให้ความร้อนโดยไส้หลอด (H) ที่อยู่ใกล้เคียง เช่น ในหลอดไฟส่องสว่าง
ยิ่งไปกว่านั้น หากคุณเปลี่ยนขั้วของแหล่งจ่ายไฟ - ใส่เครื่องหมายลบที่ขั้วบวกและบวกกับขั้วลบ - จะไม่มีกระแสไฟฟ้าไหล นี่จะพิสูจน์ว่ากระแสในสุญญากาศไหลเนื่องจากการเคลื่อนตัวของอิเล็กตรอนจากแคโทดไปยังขั้วบวก
แก๊สเช่นเดียวกับสารใด ๆ ประกอบด้วยโมเลกุลและอะตอมซึ่งหมายความว่าหากก๊าซอยู่ภายใต้อิทธิพลของสนามไฟฟ้าอิเล็กตรอนจะแตกตัวออกจากอะตอมที่ความแรงบางอย่าง (แรงดันไอออไนเซชัน) จากนั้นทั้งสองสภาวะของการไหล ของกระแสไฟฟ้าก็จะพอใจ - สนามและสื่อเสรี
ดังที่ได้กล่าวไปแล้ว กระบวนการนี้เรียกว่าการแตกตัวเป็นไอออน มันสามารถเกิดขึ้นได้ไม่เพียงแต่จากแรงดันไฟฟ้าที่ใช้เท่านั้น แต่ยังมาจากการให้ความร้อนแก่ก๊าซ รังสีเอกซ์ ภายใต้อิทธิพลของรังสีอัลตราไวโอเลต และอื่นๆ
กระแสไฟฟ้าจะไหลผ่านอากาศ แม้ว่าจะมีการติดตั้งหัวเผาไว้ระหว่างขั้วไฟฟ้าก็ตาม
การไหลของกระแสในก๊าซเฉื่อยจะมาพร้อมกับการเรืองแสงของก๊าซปรากฏการณ์นี้ถูกใช้อย่างแข็งขันในหลอดฟลูออเรสเซนต์ การไหลของกระแสไฟฟ้าในตัวกลางที่เป็นก๊าซเรียกว่าการปล่อยก๊าซ
ในของเหลว
สมมติว่าเรามีภาชนะที่มีน้ำซึ่งวางอิเล็กโทรดสองอันไว้ซึ่งเชื่อมต่อกับแหล่งพลังงาน หากน้ำกลั่น กล่าวคือ บริสุทธิ์และไม่มีสิ่งเจือปน มันจะเป็นอิเล็กทริก แต่ถ้าเราเติมเกลือ กรดซัลฟิวริก หรือสารอื่นๆ ลงในน้ำเล็กน้อย อิเล็กโทรไลต์จะถูกสร้างขึ้นและกระแสจะเริ่มไหลผ่าน
อิเล็กโทรไลต์เป็นสารที่นำกระแสไฟฟ้าเนื่องจากการแยกตัวออกเป็นไอออน
หากคุณเติมคอปเปอร์ซัลเฟตลงในน้ำชั้นของทองแดงจะสะสมอยู่บนอิเล็กโทรดตัวใดตัวหนึ่ง (แคโทด) ซึ่งเรียกว่าอิเล็กโทรไลซิสซึ่งพิสูจน์ว่ากระแสไฟฟ้าในของเหลวเกิดขึ้นเนื่องจากการเคลื่อนที่ของไอออน - บวกและลบ ผู้ให้บริการชาร์จ
อิเล็กโทรไลซิสเป็นกระบวนการทางกายภาพและเคมีที่เกี่ยวข้องกับการแยกส่วนประกอบที่ประกอบเป็นอิเล็กโทรไลต์บนอิเล็กโทรด
นี่คือวิธีการชุบทองแดง การปิดทอง และการเคลือบด้วยโลหะอื่นๆ ที่เกิดขึ้น
บทสรุป
โดยสรุป เพื่อให้กระแสไฟฟ้าไหลได้ จำเป็นต้องมีตัวพาประจุฟรี:
- อิเล็กตรอนในตัวนำ (โลหะ) และสุญญากาศ
- อิเล็กตรอนและรูในเซมิคอนดักเตอร์
- ไอออน (แอนไอออนและแคตไอออน) ในของเหลวและก๊าซ
เพื่อให้การเคลื่อนที่ของพาหะเหล่านี้เป็นระเบียบ จำเป็นต้องมีสนามไฟฟ้า พูดง่ายๆ ก็คือจ่ายแรงดันไฟฟ้าที่ปลายตัวเครื่องหรือติดตั้งอิเล็กโทรดสองตัวในสภาพแวดล้อมที่คาดว่ากระแสไฟฟ้าจะไหล
เป็นที่น่าสังเกตว่ากระแสมีอิทธิพลต่อสสารในลักษณะใดลักษณะหนึ่ง อิทธิพลมีสามประเภท:
- ความร้อน;
- เคมี;
- ทางกายภาพ.
มีประโยชน์
