Електричний струм - це електричний заряд у русі. Він може приймати форму раптового розряду статичної електрики, такої як, наприклад, блискавка. Або це може бути контрольований процес в генераторах, батареях, сонячних або паливних елементах. Сьогодні ми розглянемо саме поняття «» електричний струм «» і умови існування електричного струму.
Електрична енергія
Велика частина електроенергії, яку ми використовуємо, надходить у вигляді змінного струму з електричної мережі. Він створюється генераторами, що працюють за законом індукції Фарадея, завдяки якому мінливе магнітне поле може індукувати електричний струм у провіднику.
Генератори мають обертові котушки дроту, які проходять через магнітні поля в міру їх обертання. Коли котушки обертаються, вони відкриваються і закриваються відносно магнітного поля і створюють електричний струм, що змінює напрямок на кожному повороті. Струм проходить через повний цикл вперед і назад 60 разів на секунду.
Генератори можуть харчуватися від парових турбін, нагрітих вугіллям, природним газом, нафтою або ядерним реактором. З генератора струм проходить через ряд трансформаторів, де зростає його напруга. Діаметр дротів визначає величину і силу струму, яку вони можуть переносити без перегріву і втрати енергії, а напруга обмежена тільки тим, наскільки добре лінії ізольовані від землі.
Цікаво відзначити, що струм переноситься тільки одним проводом, а не двома. Дві його сторони позначаються як позитивна і негативна. Однак, оскільки полярність змінного струму змінюється 60 разів на секунду, вони мають і інші назви - гарячі (магістральні лінії електропередач) і заземлені (що проходять під землею для замикання ланцюга).
Навіщо потрібен електричний струм?
Існує маса можливостей застосування електроструму: він може висвітлити ваш будинок, вимити і висушити одяг, підняти двері вашого гаража, змусити вскипіти воду в чайнику і дати можливість працювати іншим побутовим предметам, які значно полегшують нам життя. Проте все більш важливим стає здатність струму передавати інформацію.
При підключенні до Інтернету комп'ютером використовується лише невелика частина електричного струму, але це те, без чого сучасна людина не уявляє свого життя.
Поняття про електричний струм
Подібно до річкової течії, потоку молекул води, електричний струм - це потік заряджених частинок. Що це таке, що його викликає, і чому він не завжди йде в одному напрямку? Коли ви чуєте слово «тече», про що ви думаєте? Можливо, це буде річка. Це хороша асоціація, тому що саме з цієї причини електричний струм отримав свою назву. Він дуже схожий на потік води, тільки замість молекул води, що рухаються по руслу, заряджені частинки рухаються по провіднику.
Серед умов, необхідних для існування електричного струму, є пункт, що передбачає наявність електронів. Атоми в матеріалі, що проводить, мають багато цих вільних заряджених частинок, які плавають навколо і між атомами. Їх рух є випадковим, тому потік в будь-якому заданому напрямку відсутній. Що ж потрібно, щоб існував електричний струм?
Умови існування електричного струму включають в себе наявність напруги. Коли воно застосовується до провідника, всі вільні електрони рухатимуться в одному напрямку, створюючи струм.
Цікаво про електричний струм
Цікаво те, що коли електрична енергія передається через провідник зі швидкістю світла, самі електрони рухаються набагато повільніше. Насправді, якщо б ви не поспішаючи пройшли поруч з струмопровідним дротом, ваша швидкість була б в 100 разів швидше, ніж рухаються електрони. Це обумовлено тим, що їм не потрібно долати величезні відстані, щоб передавати енергію один одному.
Прямий і змінний струм
Сьогодні широко використовуються два різних типи струму - постійний і змінний. У першому електрони рухаються в одному напрямку, з «негативної» сторони на «позитивну». Змінний струм штовхає електрони назад і вперед, змінюючи напрямок потоку кілька разів на секунду.
Генератори, які використовуються на електростанціях для виробництва електроенергії, призначені для виробництва змінного струму. Ви, напевно, ніколи не звертали увагу на те, що світло у вашому будинку насправді мерехтить, оскільки поточний напрямок змінюється, але це відбувається занадто швидко, щоб очі змогли це розпізнати.
Які умови існування постійного електричного струму? Навіщо нам потрібні обидва типи і який з них краще? Це хороші питання. Той факт, що ми все ще використовуємо обидва типи струму, говорить про те, що вони обидва служать певним цілям. Ще в XIX столітті було зрозуміло, що ефективна передача потужності на великі відстані між електростанцією і будинком була можлива лише при дуже високій напрузі. Але проблема полягала в тому, що відправка дійсно високої напруги була надзвичайно небезпечною для людей.
Вирішення цієї проблеми полягало в тому, щоб зменшити напругу поза домом, перш ніж відправляти її всередину. І донині постійний електричний струм використовується для передачі на великі відстані, в основному через його здатність легко перетворюватися в інші напруги.
Як працює електричний струм
Умови існування електричного струму включають в себе наявність заряджених частинок, провідника і напруги. Багато вчених вивчали електрику і виявили, що існує два її типи: статичне і поточне.
Саме друге відіграє величезну роль у повсякденному житті будь-якої людини, оскільки являє собою електричний струм, який проходить через ланцюг. Ми щодня використовуємо його для харчування наших будинків і багато чого іншого.
Що таке електричний струм
Коли в ланцюгу циркулюють електричні заряди з одного місця в інше, виникає електричний струм. Умови існування електричного струму включають в себе, крім заряджених частинок, наявність провідника. Найчастіше це провід. Схема його являє собою замкнутий контур, в якому струм проходить від джерела живлення. Коли ж ланцюг розімкнуто, він не може закінчити шлях. Наприклад, коли світло у вашій кімнаті вимкнене, ланцюг розімкнуто, але коли ланцюг замкнуто, світло горить.
Потужність струму
На умови існування електричного струму в провіднику великий вплив справляє така характеристика напруги, як потужність. Це показник того, скільки енергії використовується протягом певного періоду часу.
Існує багато різних одиниць, які можуть використовуватися для вираження даної характеристики. Однак електрична потужність майже вимірюється у ваттах. Один ватт дорівнює одному джоулю за секунду.
Електричний заряд у русі
Які умови існування електричного струму? Він може приймати форму раптового розряду статичної електрики, такого як блискавка або іскра від тертя з вовняною тканиною. Однак частіше, коли ми говоримо про електричний струм, ми маємо на увазі більш контрольовану форму електрики, завдяки якій горить світло і працюють прилади. Велика частина електричного заряду переноситься негативними електронами і позитивними протонами всередині атома. Однак другі в основному іммобілізовані всередині атомних ядер, тому робота з перенесення заряду з одного місця в інше проробляється електронами.
Електрони в проведеному матеріалі, такому як метал, значною мірою вільні для переходу від одного атома до іншого вздовж їх зон провідності, які є вищими електронними орбітами. Достатня електродвигуча сила або напруга створює дисбаланс заряду, який може викликати рух електронів через провідник у вигляді електричного струму.
Якщо провести аналогію з водою, то візьмемо, наприклад, трубу. Коли ми відкриваємо клапан на одному кінці, щоб вода потрапила в трубу, то нам не потрібно чекати, поки ця вода прокладе весь шлях до її кінця. Ми отримуємо воду на іншому кінці майже миттєво, тому що вхідна вода штовхає воду, яка вже знаходиться в трубі. Це те, що відбувається в разі електричного струму в дроті.
Електричний струм: умови існування електричного струму
Електричний струм зазвичай розглядається як потік електронів. Коли два кінці батареї з'єднані один з одним за допомогою металевого дроту, ця заряджена маса через дріт потрапляє з одного кінця (електрода або полюса) батареї на протилежний. Отже, назвемо умови існування електричного струму:
- Заряджені частинки.
- Провідник.
- Джерело напруги.
Однак не все так просто. Які умови необхідні для існування електричного струму? На це запитання можна відповісти більш детально, розглянувши такі характеристики:
- Різниця потенціалів (напруга). Це одна з обов'язкових умов. Між 2 точками повинна бути різниця потенціалів, що означає, що відштовхуюча сила, яка створюється зарядженими частинками в одному місці, повинна бути більше, ніж їх сила в іншій точці. Джерела напруги, як правило, не зустрічаються в природі, і електрони розподіляються в навколишньому середовищі досить рівномірно. Проте вченим вдалося винайти певні типи приладів, де ці заряджені частинки можуть накопичуватися, тим самим створюючи ту саму необхідну напругу (наприклад, у батарейках).
- Електричний опір (провідник). Це друга важлива умова, яка необхідна для існування електроструму. Це шлях, яким переміщуються заряджені частинки. В якості провідників виступають тільки ті матеріали, які дають можливість електронам вільно переміщатися. Ті ж, у яких цієї здатності немає, називаються ізоляторами. Наприклад, дріт з металу буде відмінним провідником, в той час як його гумова оболонка буде чудовим ізолятором.
Ретельно вивчивши умови виникнення та існування електричного струму, люди змогли приручити цю потужну і небезпечну стихію і направити її на благо людства.
