Elektromos áram - Cikk
Szórt elektronok rohanó belsejében a fém. Hogyan juthat el őket, hogy mozgassa a kívánt irányba?
Belépünk a szobába, nyomja meg a kapcsolót gombot, és a fény a villamos lámpa lógott az asztal fölött. Mi történik egy ilyen helyzetben számunkra ismerős? Azt mondod: „Ez egyszerű! Zárt áramkör az elektromos áram. Áram átfolyik izzószál melegíti, és a lámpa világít. " A válasz helyes, de nem tisztázza a „elektromos áram” op nem egyértelmű.
Feltárja a fizika tankönyv. Azt mondja, hogy az elektromos áram hívják rendezett (irányított) „mozgás elektromos töltések. Az új rejtélyt! Hogy ez egy elektromos töltés? A lánc kérdés merült egészen természetes, de mi ugrott ki a rossz vége. Tény, hogy a tanulmány az elektromos jelenségek indult, amikor kiderült, hogy bizonyos feltételek mellett a két szerv, például két gyöngy light papír, lóg selyemből, kölcsönösen vonzzák vagy taszítják egymást. Taszítás lép fel, például, ha az első bökkenő gyapjúszövet ebonite botot, majd bottal, hogy megérintse az első egy labdát, majd a másik. Ahhoz, hogy ezt a jelenséget, és még sokan mások, a tudomány volt bevezette a elektromos töltés - egy bizonyos részét a villamos energia, amelynek pozitív vagy negatív előjelű.
A kísérletek azt mutatták, hogy a töltések taszítják, és ellentétben is - vonzódnak egymáshoz (2. ábra).
Mi nem ad sok további kísérletek itt, amely megerősítette, hogy az ötlet a létezés pozitív és negatív elektromos töltések lehetővé teszi, hogy helyesen értelmezze az eredmények számos észrevételt. A tudósok rájöttek, hogy az intézkedés elektromos töltések, és még nem fedezték fel a természetben létezik egy díj része kevesebb, mint 1,6 * 10 ^ -19 Kl.
A készülék elektromos töltés névadója a francia fizikus Coulomb. Díj egyenlő mínusz 1,6 • 10 ^ -19 Kl, van egy elemi részecske, az úgynevezett egy elektron. Charge plusz 1,6-10 ^ -19 Kl elemi részecskék rendelkeznek egy pozitron és a proton.
A kísérletek azt mutatták, hogy a díjak mindig többszöröse az elemi töltés, akár pozitív, akár negatív (3.).
Így elektromos töltések fedezték fel, és csak ezután elkezdte tanulmányozni a mozgások és az ezzel járó jelenségek a mozgás. Irányított mozgása töltött részecskék úgynevezett áramütés. Az átfolyó áram izzó elemlámpa, amely bekerül az akkumulátor nem változik sem a nagysága vagy iránya, így ez a jelenlegi úgynevezett állandó.
Fém izzóval olyan kristályszerkezetű, és áll a pozitívan töltött részecskék - ionok, amelyek között az elektronok mozognak. Ion - egy atom, amely elvesztette legalább egy elektron. Természetesen, ha tudjuk, hogy minden atom az anyag, amely egy pozitív töltésű atommag és az elektronok körülvevő mag. A teljes felelős minden elektronok egyenlő az abszolút értéke a nukleáris töltés. Ezért a teljes töltés az atom nulla - semleges atom. Így a fémrács áll „kemény birkózott egymással” ionok. töltésű ionokat a rács azonos díjakat és úgy tűnik, kell taszítják egymást. Hogyan alkotnak egy rácsos? A lényeg itt az, hogy az ionok nem csak az elektromos taszító erők, hanem kényszeríti kívüli nem elektromos jellegű. Ezeket az erőket és megtartják ionokat, ezáltal egy kristályrácsban.
„Concatenate” ionok alkotó kristályrács, nem haladhat át a fém, és ezért nem képesek alkotó irányított elektromos töltések mozgása - elektromos áram.
Természetesen az ionok nem meghajtott, a kristályrács. Ezek a „tánc” az oldalon az erősebb, minél magasabb a hőmérséklet a fém. Az ilyen mozgás velejárója az atomok bármely anyag. Ez az úgynevezett termikus. Megható, hogy a fűtött testet, akkor valóban úgy érzi, hogy az ujjaival mozogni.
A termikus mozgása ionok a fém formában nem elektromos áram, de jelentős hatása van a mozgás az elektronok szabadon álló atomok. Nevezetesen, a mozgás az elektronok, az úgynevezett szabad, és alkot az elektromos áram.
Miért van törve, az atomi elektronok a fém hívják szabad? Az a tény, hogy ezek az elektronok „elfelejti atom”, és szabadon mozoghatnak között kristályrácsba a fémionok. A mozgás nagyon hasonló a mozgását gázmolekulák zárt egy tartályban. Ezért néha szabad elektronok a fém az úgynevezett „elektron gáz” Annak érdekében, hogy a szabad elektronok kialakított elektromos áram, szükséges, hogy őket mozgatni túlnyomórészt az egyik irányba. Ez a függvény pas magam akkumulátor zseblámpa. Ez arra kényszeríti az elektronokat <убегать» от отрицательного полюса к положительному; при этом положительный полюс «проглатывает» прибегающие к нему электроны, а отрицательный полюс «выбрасывает» электроны в провод, соединяющий батарейку с лампочкой.
Az akkumulátor, amely az úgynevezett forrása az elektromotoros erő, amely képes ezt a munkát, mert benne van a kémiai reakcióban. Az eredmények, a reakció 1 atomos elválasztást a pozitív és negatív töltések, t. E. leküzdeni elektromos erők vonzás a díjakat. Amikor a készletek résztvevő anyagok kémiai reakció belül az elemek lemerültek, a lámpa izzó fokozatosan megszűnik. Így, az elektromos áram a fém által alkotott szabad elektronokat. Ha nincsenek külső tényezők okozzák elektronok egy irányban mozog, az elektronok beköltözik különböző kézzel nekimegy ionok kristály pas egymással és folyamatosan változó irányban. A fém káosz és átlagos száma mozgó elektronok egymás felé, egyaránt. Az ilyen mozgás az elektronok, mint a „jitter” ionok is hőt. Minél magasabb a hőmérséklet a fém, az elektronok és átlagosan több „rázva” ionok gyorsabb.
Az ábra megmutattuk a helyét az elektronok (bemutatásával őket formájában utazó férfiak) egy tetszőlegesen kiválasztott időpontban. A nyilak jelzik az irányt elektron mozgás. A hossza nyilak arányos a sebességgel az elektronok. Látod a képen nyilak különböző hosszúságú, mint a sebesség, az elektronok nem azonos sem a nagysága vagy iránya. Mindazonáltal ahhoz, hogy egy adott fém hőmérséklete megtalálja az átlagos sebessége az elektronok, ha a hajtogatott hossza a nyilak nem adták célpontok, és elosztjuk az elektronok száma. Szobahőmérsékleten, ez az átlagos sebesség körülbelül 10 ^ 7 cm / s. Kérjük, vegye figyelembe ezt a számot, na - elektronok nagyon gyorsan!
Most adjuk hozzá a sebesség az elektronok, figyelembe véve az irányt a sebesség. Annak érdekében, hogy ezt, meg kell tudni, hogy két vektor adunk, mint a sebesség - érték vektor. Jellemzően a hozzáadott vektorok, úgynevezett parallelogramma szabályt, könnyen érthető nézett 5. ábra.
Hajtogatott felváltva az összes fémet elektron sebessége (a vektorok!) Kapunk egy kis általános, sokkal alacsonyabb, mint az átlagos sebessége az elektronokat. Megismételve ezt a műveletet a különböző időpontokban, biztosítani tudjuk, hogy a teljes sebességgel elektronok vesz minden véletlenszerű irányokban, és továbbra is olyan kicsi, hogy lehet tekinteni nullával egyenlő. Így a teljes mértéke elektronok áteső termikus mozgást a fém, az átlagos nulla. Kis eltérés ettől sebessége nulla lehet tekinteni, mint egy irányított mozgása a díjak ,. E. Mivel az elektromos áram. Azonban, a nagysága és iránya ez a jelenlegi változik véletlenszerűen. Ez az áram az úgynevezett fluktuáció. áram ingadozása a vezetékek egyik oka a zaj eredő az elektronikus berendezésben.
Mert nem fluktuatsioinogo áram szükséges a véletlenszerű mozgás az elektronok (az nem tud megszabadulni!) Hozzáadása irányított mozgás. Az ilyen mozgás hozható létre, ha egyáltalán elektronok jár erővel előre meghatározott irányban, azaz, hozzon létre egy elektromos mezőt a fém. A példában, amellyel elkezdtük az elektromos áramkörben a zseblámpa akkumulátor elektromos mező jön létre - a forrás elektromotoros erő. Most, hogy minden nyíl Körülbelül nyíl kell hozzá - vektor H, amely egybeesik a erő irányával. A 6. ábrán látható öt elektronok. Itt arrow megfelelnek sebességek elektronok, amikor az akkumulátor leválasztásával. E nyilakkal hozzáadásával kapott (a szabály alapján a paralelogramma) felgyorsítja I és O, azt mutatja, az elektron sebessége, amikor az elemeket. Világos, hogy ha az összes elektronok összeadódnak arány és hogy meghatározzuk az átlagos sebesség, akkor lenne megközelítőleg egyenlő N. A H irányú ellentétes irányban az elektromos áram, mert az elektronok negatív töltésű, és a jelenlegi irányt töltés kiválasztott irányba