Τι είναι το ηλεκτρικό ρεύμα με απλούς όρους;

Κάθε άτομο έχει μια αφηρημένη έννοια του ηλεκτρικού ρεύματος. Για μια ηλεκτρική συσκευή, μια πηγή ενέργειας είναι κάτι σαν μια πηγή αέρα για κάθε αναπνευστικό οργανισμό. Αλλά σε αυτές τις συγκρίσεις η κατανόηση της φύσης του φαινομένου είναι περιορισμένη και μόνο οι ειδικοί κατανοούν την ουσία πιο βαθιά.

Απλά λόγια για το ηλεκτρικό ρεύμα

Ο τυπικός ορισμός από ένα σχολικό εγχειρίδιο για τη φυσική περιγράφει λακωνικά το φαινόμενο του ηλεκτρικού ρεύματος. Αλλά ειλικρινά, μπορεί να γίνει πλήρως κατανοητό αν μελετήσετε το θέμα πολύ πιο βαθιά. Εξάλλου, οι πληροφορίες παρουσιάζονται σε άλλη γλώσσα - επιστημονική. Είναι πολύ πιο εύκολο να κατανοήσετε τη φύση ενός φυσικού φαινομένου, αν περιγράψετε τα πάντα σε μια γνωστή γλώσσα που μπορεί να καταλάβει ο καθένας. Για παράδειγμα, το ρεύμα στο μέταλλο.

Πρέπει να ξεκινήσουμε με το γεγονός ότι όλα όσα θεωρούμε ότι είναι σταθερά και ακίνητα είναι μόνο κατά την άποψή μας. Ένα κομμάτι μέταλλο που βρίσκεται στο έδαφος είναι ένα μονολιθικό ακίνητο σώμα στην ανθρώπινη κατανόηση. Για αναλογία, ας φανταστούμε τον πλανήτη μας στο διάστημα, κοιτάζοντάς τον από την επιφάνεια του Άρη. Η γη φαίνεται να είναι ένα ολόκληρο, σταθερό σώμα. Εάν φτάσετε πιο κοντά στην επιφάνειά του, είναι προφανές ότι αυτό δεν είναι ένα μονολιθικό κομμάτι ύλης, αλλά μια συνεχής κίνηση: νερό, αέρια, ζωντανά όντα, λιθοσφαιρικές πλάκες - όλα αυτά κινούνται συνεχώς, αν και αυτό δεν είναι ορατό από πολύ χώρο.

Ας επιστρέψουμε στο μέταλλο που βρίσκεται στο έδαφος. Είναι ακίνητο, γιατί το βλέπουμε από την πλευρά σαν ένα μονολιθικό αντικείμενο. Στο ατομικό επίπεδο, αποτελείται από σταθερά κινούμενα μικρότερα στοιχεία. Είναι διαφορετικά, αλλά μεταξύ όλων, μας ενδιαφέρουν τα ηλεκτρόνια, τα οποία δημιουργούν στα μέταλλα ένα ηλεκτρομαγνητικό πεδίο που παράγει το ίδιο ρεύμα. Η λέξη "ρεύμα" πρέπει να γίνει κατανοητή κυριολεκτικά, επειδή όταν μετακινούνται στοιχεία με ηλεκτρικό φορτίο, δηλαδή "ροή", από ένα φορτισμένο αντικείμενο σε άλλο, τότε εμφανίζεται "ηλεκτρικό ρεύμα".

Έχοντας εξετάσει τις βασικές έννοιες, μπορούμε να αντλήσουμε έναν γενικό ορισμό:

Ένα ηλεκτρικό ρεύμα είναι ένα ρεύμα φορτισμένων σωματιδίων που κινούνται από ένα σώμα με υψηλότερο φορτίο σε ένα σώμα με μικρότερο φορτίο.

Για να κατανοήσετε με μεγαλύτερη ακρίβεια την ουσία, πρέπει να εμβαθύνετε στις λεπτομέρειες και να λάβετε απαντήσεις σε μερικές βασικές ερωτήσεις.

Απαντήσεις σε μείζονες ερωτήσεις σχετικά με το ηλεκτρικό ρεύμα

Μετά τη διατύπωση του ορισμού, προκύπτουν αρκετά λογικά ερωτήματα.

  1. Τι κάνει την τρέχουσα "ροή", δηλαδή την κίνηση;
  2. Αν τα μικρότερα μεταλλικά στοιχεία μετακινούνται συνεχώς, τότε γιατί δεν παραμορφώνονται;
  3. Αν κάτι ρέει από το ένα αντικείμενο στο άλλο, αλλάζει η μάζα αυτών των αντικειμένων;

Η απάντηση στην πρώτη ερώτηση είναι απλή. Καθώς το νερό ρέει από ένα υψηλό σημείο σε ένα χαμηλό σημείο, έτσι τα ηλεκτρόνια θα ρέουν από ένα υψηλό σώμα φορτίου σε ένα χαμηλό σώμα, υπακούοντας στους νόμους της φυσικής. Ένα "φορτίο" (ή δυναμικό) είναι ο αριθμός των ηλεκτρονίων στο σώμα, και τα περισσότερα από αυτά - όσο υψηλότερη είναι η χρέωση. Αν μια επαφή γίνεται ανάμεσα σε δύο σώματα με διαφορετικά φορτία, τα ηλεκτρόνια από ένα πιο φορτισμένο σώμα θα ρέουν σε ένα λιγότερο φορτισμένο. Έτσι, θα υπάρξει ένα ρεύμα που θα τελειώσει όταν εξισώνονται οι κατηγορίες των δύο επαφών.

Για να καταλάβετε γιατί το σύρμα δεν αλλάζει τη δομή, παρά το γεγονός ότι κινείται συνεχώς, θα πρέπει να το φανταστείτε σαν ένα μεγάλο σπίτι στο οποίο ζουν οι άνθρωποι. Το μέγεθος του σπιτιού δεν θα αλλάξει σχετικά με το πόσοι άνθρωποι μπαίνουν και φεύγουν, καθώς κινούνται μέσα. Ο άνθρωπος σε αυτή την περίπτωση είναι ένα ανάλογο ενός ηλεκτρονίου σε ένα μέταλλο - κινείται ελεύθερα και δεν έχει ειδική μάζα σε σύγκριση με ολόκληρο το κτίριο.

Αν τα ηλεκτρόνια μετακινούνται από το ένα σώμα στο άλλο - γιατί η μάζα των σωμάτων δεν αλλάζει; Το γεγονός είναι ότι το βάρος του ηλεκτρονίου είναι τόσο μικρό που ακόμα και αν όλα τα ηλεκτρόνια αφαιρεθούν από ένα σώμα, η μάζα του δεν θα αλλάξει.

Ποια είναι η τρέχουσα μονάδα μέτρησης

Προκειμένου να «υπολογιστεί» το ηλεκτρικό ρεύμα, χρησιμοποιούνται διαφορετικές μονάδες μέτρησης, θα εξετάσουμε τρία βασικά:

  • Τρέχουσα ισχύς
  • Τάση.
  • Αντίσταση

Αν προσπαθήσετε να περιγράψετε την έννοια της έντασης του ρεύματος με απλά λόγια, είναι καλύτερο να φανταστείτε τη ροή των αυτοκινήτων που διέρχονται από τη σήραγγα. Τα αυτοκίνητα είναι ηλεκτρόνια και η σήραγγα είναι σύρμα. Τα περισσότερα αυτοκίνητα περνούν ταυτόχρονα διαμέσου της διατομής της σήραγγας - τόσο μεγαλύτερη είναι η ισχύς του ρεύματος, η οποία μετράται με τη συσκευή που ονομάζεται "αμπερόμετρο" στους Αμπέρ (Α), και στους τύπους υποδεικνύεται με το γράμμα (Ι).

Η τάση είναι μια σχετική τιμή που εκφράζει τη διαφορά στα φορτία των σωμάτων μεταξύ των οποίων ρέει ρεύμα. Εάν ένα αντικείμενο έχει πολύ υψηλή φόρτιση και το άλλο είναι πολύ χαμηλό, τότε θα υπάρχει μια υψηλή τάση μεταξύ των, για τη μέτρηση της οποίας χρησιμοποιείται μια συσκευή "βολτόμετρο" και μια μονάδα που ονομάζεται Volt (V). Στους τύπους αναγνωρίζεται με το γράμμα (U).

Η αντίσταση χαρακτηρίζει την ικανότητα ενός αγωγού, συμβατικά ενός σύρματος χαλκού, να διέρχεται από ένα ορισμένο ποσό ρεύματος, δηλαδή, ηλεκτρόνια. Ο αγωγός αντίστασης παράγει θερμότητα, εξαντλώντας ένα μέρος της ενέργειας του ρεύματος που διέρχεται από αυτό, μειώνοντας έτσι τη δύναμή του. Η αντίσταση υπολογίζεται σε Ohms (Ohms) και στους τύπους χρησιμοποιείται το γράμμα (R).

Τύποι για τον υπολογισμό των σημερινών χαρακτηριστικών

Χρησιμοποιώντας τρεις φυσικές ποσότητες, μπορεί κανείς να υπολογίσει τα χαρακτηριστικά του ρεύματος χρησιμοποιώντας νόμο του Ohm. Εκφράζεται από τον τύπο:

I = U / R

Όπου I είναι η τρέχουσα ισχύς, U είναι η τάση στο τμήμα κυκλώματος, R είναι η αντίσταση.

Από τον τύπο, βλέπουμε ότι η ισχύς του ρεύματος υπολογίζεται διαιρώντας την τιμή τάσης με την τιμή αντίστασης. Από εδώ έχουμε τη διατύπωση του νόμου:

Το ρεύμα είναι άμεσα αναλογικό προς την τάση και αντιστρόφως ανάλογο με την αντίσταση του αγωγού.

Από αυτόν τον τύπο, μπορείτε να υπολογίσετε μαθηματικά τα άλλα συστατικά του.

Αντίσταση:

R = U / Ι

Τάση:

U = I * R

Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι ο τύπος ισχύει μόνο για ένα συγκεκριμένο τμήμα της αλυσίδας. Για ένα ολοκληρωμένο, κλειστό κύκλωμα, καθώς και άλλες ειδικές περιπτώσεις, υπάρχουν άλλοι νόμοι του Ohm.

Επίδραση του ρεύματος σε διαφορετικά υλικά και ζωντανά αντικείμενα

Τα διαφορετικά χημικά στοιχεία υπό τη δράση του ρεύματος συμπεριφέρονται διαφορετικά. Μερικοί υπεραγωγοί δεν αντιστέκονται στην κίνηση ηλεκτρονίων μέσω αυτών χωρίς να προκαλούν χημική αντίδραση. Τα μέταλλα με την υπερβολική πίεση για αυτά μπορούν να σπάσουν, να λιώσουν. Τα διηλεκτρικά που δεν μεταδίδουν ρεύμα δεν εισέρχονται σε καμία αλληλεπίδραση με αυτό και προστατεύουν έτσι το περιβάλλον από αυτό. Αυτό το φαινόμενο χρησιμοποιείται με επιτυχία από τον άνθρωπο στη μόνωση των καλωδίων με καουτσούκ.

Για ζωντανούς οργανισμούς, το ρεύμα είναι ένα διφορούμενο φαινόμενο. Μπορεί να έχει τόσο ευεργετικά όσο και καταστροφικά αποτελέσματα. Οι άνθρωποι έχουν χρησιμοποιήσει από καιρό ελεγχόμενες εκκενώσεις για θεραπευτικούς σκοπούς: από τους πνεύμονες που διεγείρουν τη δραστηριότητα του εγκεφάλου έως τις εκκενώσεις, από δυνατά ηλεκτρικά σοκ που μπορούν να ξεκινήσουν μια καρδιά που σταμάτησε και να επαναφέρει το άτομο στη ζωή. Μια ισχυρή απόρριψη μπορεί να οδηγήσει σε σοβαρά προβλήματα υγείας, εγκαύματα, θάνατο ιστού και ακόμη και άμεσο θάνατο. Όταν εργάζεστε με ηλεκτρικές συσκευές, πρέπει να τηρείτε τους κανονισμούς ασφαλείας.

Στη φύση, μπορείτε να βρείτε πολλά φαινόμενα στα οποία ο ηλεκτρισμός παίζει βασικό ρόλο: από τα πλάσματα της θάλασσας (ηλεκτρικές ακτίνες), ικανά να χτυπάνε με ηλεκτρισμό, σε κεραυνό κατά τη διάρκεια καταιγίδων. Ο άνθρωπος έχει μακρά κατακτηθεί αυτή τη φυσική δύναμη και χρησιμοποιεί επιδέξια, χάρη στην οποία λειτουργούν όλες οι σύγχρονες ηλεκτρονικές συσκευές.

Πρέπει να θυμόμαστε ότι τα φαινόμενα της φύσης μπορούν να είναι ευεργετικά και επιβλαβή για τον άνθρωπο. Η μελέτη στο σχολείο και η συνεχής εκπαίδευση βοηθούν τους ανθρώπους να χρησιμοποιούν σωστά τα φαινόμενα του κόσμου προς όφελος της κοινωνίας.

Αφήστε Το Σχόλιό Σας