Спрямований рух електронів. Електричний струм та електричний ланцюг. Як убезпечити себе від ураження електричним струмом

Спрямований (упорядкований) рух частинок, носіїв електричного заряду в електромагнітному полі.

Що таке електричний струм у різних речовинах? Приймемо, відповідно, частинки, що рухаються:

• у металах - електрони,
• в електролітах - іони (катіони та аніони),
• в газах - іони та електрони,
• у вакуумі за певних умов - електрони,
• у напівпровідниках - дірки (електронно-діркова провідність).

Іноді електричним струмом називають також струм усунення, що виникає внаслідок зміни у часі електричного поля.

Електричний струм проявляється таким чином:

• нагріває провідники (явище не спостерігається у надпровідниках);
• змінює хімічний склад провідника (дане явище насамперед притаманно електролітів);
• створює магнітне поле (проявляється у всіх без винятку провідників).

Якщо заряджені частинки рухаються всередині макроскопічних тіл щодо того чи іншого середовища, то такий струм називають електричний "струм провідності". Якщо рухаються макроскопічні заряджені тіла (наприклад, заряджені краплі дощу), цей струм називають " " конвекційним " " .

Струми розрізняють на постійний та змінний. Також існують різні різновиди змінного струму. Під час визначення видів струму слово «електричний» опускають.

• Постійний струм- Струм, напрям і величина якого не змінюються в часі. Може бути пульсуючий, наприклад, випрямлений змінний, який є односпрямованим.
• Змінний струм- Електричний струм, що змінюється в часі. Під змінним струмом розуміють будь-який струм, що не є постійним.
• Періодичний струм- Електричний струм, миттєві значення якого повторюються через рівні інтервали часу в незмінній послідовності.
• Синусоїдальний струм- Періодичний електричний струм, що є синусоїдальною функцією часу. Серед змінних струмів основним є струм, величина якого змінюється за синусоїдальним законом. Будь-який періодичний несинусоїдальний струм може бути представлений у вигляді комбінації синусоїдальних гармонійних складових (гармонік), що мають відповідні амплітуди, частоти та початкові фази. В цьому випадку електростатичний потенціал кожного кінця провідника змінюється по відношенню до потенціалу іншого кінця провідника поперемінно з позитивного на негативний і навпаки, проходячи при цьому через всі проміжні потенціали (включаючи і нульовий потенціал). В результаті виникає струм, безперервно змінює напрямок: при русі в одному напрямку він зростає, досягаючи максимуму, що називається амплітудним значенням, потім спадає, на якийсь момент стає рівним нулю, потім знову зростає, але вже в іншому напрямку і також досягає максимального значення , спадає, щоб знову пройти через нуль, після чого цикл всіх змін відновлюється.
• Квазистаціонарний струм- Змінний струм, що повільно змінюється, для миттєвих значень якого з достатньою точністю виконуються закони постійних струмів. Цими законами є закон Ома, правила Кірхгофа та інші. Квазистаціонарний струм, так само як і постійний струм, має однакову силу струму у всіх перерізах нерозгалуженого ланцюга. При розрахунку ланцюгів квазістаціонарного струму через е. д. с. індукції ємності та індуктивності враховуються як зосереджені параметри. Квазистаціонарними є звичайні промислові струми, крім струмів у лініях далеких передач, у яких умова квазистаціонарності вздовж лінії не виконується.
• Струм високої частоти- Змінний струм, (починаючи з частоти приблизно в десятки кГц), для якого стають значущими такі явища, які є або корисними, що визначають його застосування, або шкідливими, проти яких вживаються необхідні заходи, як випромінювання електромагнітних хвиль та скін-ефект. Крім того, якщо довжина хвилі випромінювання змінного струму стає порівнянною з розмірами елементів електричного ланцюга, порушується умова квазістаціонарності, що вимагає особливих підходів до розрахунку та проектування таких ланцюгів.
• Пульсуючий струм- це періодичний електричний струм, середнє значення якого за період на відміну від нуля.
• Односпрямований струм- це електричний струм, який не змінює свого напряму.

Вихрові струми

Вихрові струми (або струми Фуко) - замкнуті електричні струми в масивному провіднику, які виникають при зміні магнітного потоку, що пронизує його, тому вихрові струми є індукційними струмами. Чим швидше змінюється магнітний потік, тим більше вихрові струми. Вихрові струми не течуть певними шляхами у проводах, а замикаючись у провіднику утворюють вихроподібні контури.

Існування вихрових струмів призводить до скін-ефекту, тобто до того, що змінний електричний струм і магнітний потік поширюються в основному поверхневому шарі провідника. Нагрів вихровими струмами провідників призводить до втрат енергії, особливо в осердях котушок змінного струму. Для зменшення втрат енергії на вихрові струми застосовують розподіл магнітопроводів змінного струму на окремі пластини, ізольовані один від одного і розташовані перпендикулярно до напряму вихрових струмів, що обмежує можливі контури їх шляхів і сильно зменшує величину цих струмів. При дуже високих частотах замість феромагнетиків для магнітопроводів застосовують магнітодіелектрики, в яких через дуже великий опір вихрові струми практично не виникають.

Характеристики

Історично прийнято, що "напрямок струму" збігається з напрямом руху позитивних зарядів у провіднику. При цьому якщо єдиними носіями струму є негативно заряджені частинки (наприклад, електрони в металі), то напрям струму протилежно напрямку руху заряджених частинок.

Дрейфова швидкість електронів

Дрейфова швидкість спрямованого руху частинок у провідниках, викликаного зовнішнім полем, залежить від матеріалу провідника, маси та заряду частинок, навколишньої температури, прикладеної різниці потенціалів і становить величину, набагато меншу за швидкість світла. За 1 секунду електрони у провіднику переміщуються за рахунок упорядкованого руху менше ніж на 0,1 мм. Попри це, швидкість поширення власне електричного струму дорівнює швидкості світла (швидкості поширення фронту електромагнітної хвилі). Тобто місце, де електрони змінюють швидкість свого руху після зміни напруги, переміщається зі швидкістю поширення електромагнітних коливань.

Сила та щільність струму

Електричний струм має кількісні характеристики: скалярну силу струму, і векторну щільність струму.

Сила струма - фізична величина, що дорівнює відношенню кількості заряду

Минулого за деякий час

через поперечний переріз провідника до величини цього проміжку часу.

Сила струму в СІ вимірюється в амперах (міжнародне та російське позначення: A).

За законом Ома сила струму

на ділянці ланцюга прямо пропорційна електричному напрузі

Доданій до цієї ділянки ланцюга, і обернено пропорційна його опору

Якщо ділянці ланцюга електричний струм не постійний, то напруга і сила струму постійно змінюється, причому у звичайного змінного струму середні значення напруги та сили струму дорівнюють нулю. Однак середня потужність тепла, що виділяється при цьому, нулю не дорівнює.

Тому застосовують такі поняття:

• миттєві напруга та сила струму, тобто діючі на даний момент часу.
• амплітудна напруга та сила струму, тобто максимальні абсолютні значення
• ефективні (діючі) напруга і сила струму визначаються тепловою дією струму, тобто мають ті значення, які вони мають у постійного струму з таким же тепловим ефектом.

Щільність струму- Вектор, абсолютна величина якого дорівнює відношенню сили струму, що протікає через деякий переріз провідника, перпендикулярне напрямку струму, до площі цього перерізу, а напрям вектора збігається з напрямом руху позитивних зарядів, що утворюють струм.

Відповідно до закону Ома у диференціальній формі щільність струму в середовищі

пропорційна напруженості електричного поля

та провідності середовища

Потужність

За наявності струму у провіднику відбувається робота проти сил опору. Електричний опір будь-якого провідника складається з двох складових:

• активний опір – опір теплоутворенню;
• реактивний опір - опір, зумовлений передачею енергії електричному чи магнітному полю (і назад).

Як правило, більшість роботи електричного струму виділяється у вигляді тепла. Потужністю теплових втрат називається величина, що дорівнює кількості тепла, що виділилося в одиницю часу. Відповідно до закону Джоуля - Ленца потужність теплових втрат у провіднику пропорційна силі струму, що протікає, і прикладеному напрузі:

Потужність вимірюється у ватах.

У суцільному середовищі об'ємна потужність втрат

визначається скалярним твором вектора густини струму

та вектор напруженості електричного поля

у цій точці:

Об'ємна потужність вимірюється у ватах на кубічний метр.

Опір випромінювання викликаний утворенням електромагнітних хвиль навколо провідника. Цей опір знаходиться в складній залежності від форми і розмірів провідника, від довжини хвилі, що випромінюється. Для одиночного прямолінійного провідника, в якому скрізь струм одного напрямку і сили, і довжина яких L значно менше довжини електромагнітної хвилі, що випромінюється ним.

Залежність опору від довжини хвилі та провідника відносно проста:

Найбільш застосовуваному електричному струму зі стандартною частотою 50 Гц відповідає хвиля довжиною близько 6 тисяч кілометрів, саме тому потужність випромінювання зазвичай зневажливо мала в порівнянні з потужністю теплових втрат. Однак, зі збільшенням частоти струму довжина хвилі, що випромінюється, зменшується, відповідно зростає потужність випромінювання. Провідник, здатний випромінювати помітну енергію, називається антеною.

Частота

Поняття частоти відноситься до змінного струму, що періодично змінює силу та/або напрямок. Сюди відноситься найбільш часто застосовуваний струм, що змінюється за синусоїдальним законом.

p align="justify"> Період змінного струму - найменший проміжок часу (виражений в секундах), через який зміни сили струму (і напруги) повторюються. Кількість періодів, що здійснюється струмом за одиницю часу, називається частота. Частота вимірюється у герцах, один герц (Гц) відповідає одному періоду на секунду.

Струм зміщення

Іноді для зручності вводять поняття струму усунення. У рівняннях Максвелла струм усунення є на рівних правах зі струмом, викликаним рухом зарядів. Інтенсивність магнітного поля залежить від повного електричного струму, що дорівнює сумі струму провідності та струму зміщення. За визначенням, щільність струму зміщення

Векторна величина, пропорційна швидкості зміни електричного поля

в часі:

Справа в тому, що при зміні електричного поля, як і при протіканні струму, відбувається генерація магнітного поля, що робить ці два процеси схожими один на одного. З іншого боку, зміна електричного поля зазвичай супроводжується перенесенням енергії. Наприклад, при зарядці і розрядці конденсатора, незважаючи на те, що між його обкладками не відбувається руху заряджених частинок, говорять про протікання через нього струму зсуву, що переносить деяку енергію і своєрідним замикає електричний ланцюг. Струм зміщення

у конденсаторі визначається за формулою:

Заряд на обкладинках конденсатора,

Електрична напруга між обкладками,

Електрична ємність конденсатора.

Струм зміщення не є електричним струмом, оскільки не пов'язаний із переміщенням електричного заряду.

Основні типи провідників

На відміну від діелектриків у провідниках є вільні носії некомпенсованих зарядів, які під дією сили, як правило різниці електричних потенціалів, починають рухатися і створюють електричний струм. Вольтамперна характеристика (залежність сили струму від напруги) є найважливішою характеристикою провідника. Для металевих провідників та електролітів вона має найпростіший вигляд: сила струму прямо пропорційна напрузі (закон Ома).

Метали - тут носіями струму є електрони провідності, які прийнято розглядати як електронний газ, який виразно виявляє квантові властивості виродженого газу.

Плазма – іонізований газ. Електричний заряд переноситься іонами (позитивними та негативними) та вільними електронами, які утворюються під дією випромінювання (ультрафіолетового, рентгенівського та інших) та (або) нагрівання.

Електроліти - рідкі або тверді речовини і системи, в яких присутні в помітній концентрації іони, що зумовлюють проходження електричного струму. Іони утворюються у процесі електролітичної дисоціації. При нагріванні опір електролітів падає через збільшення числа молекул, що розклалися на іони. Внаслідок проходження струму через електроліт іони підходять до електродів і нейтралізуються, осідаючи на них. Закони електролізу Фарадея визначають масу речовини, що виділилася на електродах.

Існує також електричний струм електронів у вакуумі, який використовується у електронно-променевих приладах.

Електричні струми у природі

Атмосферна електрика - електрика, що міститься у повітрі. Вперше показав присутність електрики у повітрі та пояснив причину грому та блискавки Бенджамін Франклін.

Надалі було встановлено, що електрика накопичується в згущенні пари у верхніх шарах атмосфери, і вказані такі закони, якими слідує атмосферна електрика:

• при ясному небі, так само як і при хмарному, електрика атмосфери завжди позитивна, якщо на деякій відстані від місця спостереження не йде дощ, град чи сніг;
• напруга електрики хмар стає досить сильною виділення його з довкілля лише тоді, коли хмарні пари згущуються в дощові краплі, доказом чого може бути те, що розрядів блискавок не буває без дощу, снігу чи граду місці спостереження, виключаючи зворотний удар блискавки;
• атмосферна електрика збільшується в міру зростання вологості та досягає максимуму при падінні дощу, граду та снігу;
• місце, де йде дощ, є резервуаром позитивної електрики, оточеним негативним поясом, який, у свою чергу, укладений в пояс позитивного. На межах цих поясів напруга дорівнює нулю.

Рух іонів під дією сил електричного поля формує в атмосфері вертикальний струм провідності із середньою щільністю, що дорівнює близько (2÷3)·10 −12 А/м².

Повний струм, що тече всю поверхню Землі, у своїй становить приблизно 1800 А.

Блискавка є природним іскровим електричним розрядом. Було встановлено електричну природу полярних сяйв. Вогні святого Ельма – природний коронний електричний розряд.

Біоструми - рух іонів та електронів відіграє дуже істотну роль у всіх життєвих процесах. Біопотенціал, що створюється при цьому, існує як на внутрішньоклітинному рівні, так і в окремих частин тіла і органів. Передача нервових імпульсів відбувається з допомогою електрохімічних сигналів. Деякі тварини (електричні скати, електричний вугор) здатні накопичувати потенціал у кілька сотень вольт і використовують це для самозахисту.

Застосування

При вивченні електричного струму було виявлено безліч його властивостей, які дозволили знайти йому практичне застосування у різних галузях людської діяльності, і навіть створити нові області, які без існування електричного струму були б неможливими. Після того, як електричному струму знайшли практичне застосування, і через те, що електричний струм можна отримувати різними способами, у промисловій сфері виникло нове поняття - електроенергетика.

Електричний струм використовується як носій сигналів різної складності та видів у різних областях (телефон, радіо, пульт керування, кнопка дверного замка тощо).

У деяких випадках з'являються небажані електричні струми, наприклад блукаючи струми або струм короткого замикання.

Використання електричного струму як носія енергії

• отримання механічної енергії у всіляких електродвигунах,
• отримання теплової енергії в нагрівальних приладах, електропечах, при електрозварюванні,
• отримання світлової енергії в освітлювальних та сигнальних приладах,
• збудження електромагнітних коливань високої частоти, надвисокої частоти та радіохвиль,
• отримання звуку,
• отримання різних речовин шляхом електролізу, заряджання електричних акумуляторів. Тут електромагнітна енергія перетворюється на хімічну,
• створення магнітного поля (в електромагнітах).

Використання електричного струму в медицині

• діагностика - біоструми здорових та хворих органів різні, при цьому буває можливо визначити хворобу, її причини та призначити лікування. Розділ фізіології, що вивчає електричні явища в організмі, називається електрофізіологія.
  • Електроенцефалографія – метод дослідження функціонального стану головного мозку.
  • Електрокардіографія - методика реєстрації та дослідження електричних полів під час роботи серця.
  • Електрогастрографія – метод дослідження моторної діяльності шлунка.
  • Електроміографія – метод дослідження біоелектричних потенціалів, що виникають у скелетних м'язах.
• Лікування та реанімація: електростимуляція певних областей головного мозку; лікування хвороби Паркінсона та епілепсії, також для електрофорезу. Водій ритму, що стимулює серцевий м'яз імпульсним струмом, використовують при брадикардії та інших серцевих аритміях.

Електробезпека

Включає правові, соціально-економічні, організаційно-технічні, санітарно-гігієнічні, лікувально-профілактичні, реабілітаційні та інші заходи. Правила електробезпеки регламентуються правовими та технічними документами, нормативно-технічною базою. Знання основ електробезпеки є обов'язковим для персоналу, що обслуговує електроустановки та електрообладнання. Тіло людини є провідником електричного струму. Опір людини при сухій та непошкодженій шкірі коливається від 3 до 100 кОм.

Струм, пропущений через організм людини або тварини, робить такі дії:

• термічне (опіки, нагрівання та пошкодження кровоносних судин);
• електролітичне (розкладання крові, порушення фізико-хімічного складу);
• біологічне (подразнення та збудження тканин організму, судоми)
• механічне (розрив кровоносних судин під дією тиску пари, отриманого нагріванням струмом крові)

Основним фактором, що зумовлює результат ураження струмом, є величина струму, що проходить через тіло людини. По техніці безпеки електричний струм класифікується так:

• ""безпечним"" вважається струм, тривале проходження якого через організм людини не завдає йому шкоди і не викликає жодних відчуттів, його величина не перевищує 50 мкА (змінний струм 50 Гц) та 100 мкА постійного струму;
• ""мінімально відчутний"" людиною змінний струм становить близько 0,6-1,5 мА (змінний струм 50 Гц) та 5-7 мА постійного струму;
• пороговим " " невідпускаючим " " називається мінімальний струм такий сили, коли він людина нездатний зусиллям волі відірвати руки від струмоведучої частини. Для змінного струму це близько 10-15 мА, для постійного - 50-80 мА;
• "фібриляційним порогом" називається сила змінного струму (50 Гц) близько 100 мА і 300 мА постійного струму, вплив якого довше 0,5 с з великою ймовірністю викликає фібриляцію серцевих м'язів. Цей поріг водночас вважається умовно смертельним для людини.

У Росії відповідно до Правил технічної експлуатації електроустановок споживачів (Наказ Міненерго РФ від 13.01.2003 № 6 «Про затвердження Правил технічної експлуатації електроустановок споживачів») та Правил з охорони праці при експлуатації електроустановок (Наказ Міненерго РФ від 27.12.2000 N 163 «Про затвердження Міжгалузевих правил з охорони праці (правил безпеки) під час експлуатації електроустановок»), встановлено 5 кваліфікаційних груп з електробезпеки залежно від кваліфікації та стажу працівника та напруги електроустановок.

Примітки

• Баумгарт До. До., Електричний струм.
• А.С. Касаткін. Електротехніка
• Ю.Г. Синдєєв. Електротехніка із елементами електроніки.

На сьогоднішній зустрічі ми поведемо розмову про електрику, яка стала невід'ємною частиною сучасної цивілізації. Електроенергетика вторглася у всі сфери нашого життя. А присутність у кожному будинку побутових приладів, які використовують електричний струм, настільки природна і невід'ємна частина побуту, що ми приймаємо це як належне.

Отже, до уваги наших читачів пропонуються основні відомості про електричний струм.

Що таке електричний струм

Під електричним струмом розуміють спрямоване рух заряджених частинок.Речовини, що містять достатню кількість вільних набоїв, називають провідниками. А сукупність всіх пристроїв, з'єднаних між собою допомогою проводів, називають електричним ланцюгом.

В повсякденному житті ми використовуємо електрику, що проходить металевими провідниками.Носіями заряду у яких є вільні електрони.

Зазвичай вони хаотично кидаються між атомами, але електричне поле змушує їх рухатися у певному напрямку.

Як це відбувається

Потік електронів у ланцюгу можна порівняти з потоком води, що спадає з високого рівня на низький. Роль рівня у електричних ланцюгах грає потенціал.

Для перебігу струму в ланцюзі її кінцях має підтримуватися стала різниця потенціалів, тобто. напруга.

Його прийнято позначати буквою U та вимірювати у вольтах (B).

Завдяки доданій напрузі в ланцюзі встановлюється електричне поле, яке надає електронам спрямований рух. Чим більше напруга, тим сильніше електричне поле, а значить і інтенсивність потоку електронів, що спрямовано рухаються.

Швидкість поширення електричного струму дорівнює швидкості встановлення в ланцюзі електричного поля, тобто 300 000 км/с, проте швидкість електронів ледь сягає лише кількох мм на секунду.

Вважають, що струм тече від точки з більшим потенціалом, тобто від (+) до точки з меншим потенціалом, тобто до (−). Напруга в ланцюзі підтримується джерелом струму, наприклад батарейкою. Знак (+) на її кінці означає недолік електронів, знак (−) їх надлишок, оскільки електрони - носії саме негативного заряду. Як тільки ланцюг із джерелом струму ставати замкнутим, електрони спрямовуються від місця, де їх надлишок, до позитивного полюса джерела струму. Їхній шлях пролягає через дроти, споживачі, вимірювальні прилади та інші елементи ланцюга.

Зверніть увагу, напрям струму протилежний напрямку руху електронів.

Просто напрямок струму за домовленістю вчених визначили до того, як було встановлено природу струму в металах.

Деякі величини, що характеризують електричний струм

Сила струму.Електричний заряд, що проходить через поперечний переріз провідника за 1 с, називають силою струму. Для її позначення використовують букву I, що вимірюють в амперах (A).

Опір.Наступна величина, яку необхідно знати - це опір. Воно виникає через зіткнення електронів, що спрямовано рухаються, з іонами кристалічної решітки. Внаслідок таких зіткнень електрони передають іонам частину своєї кінетичної енергії. Внаслідок чого провідник нагрівається, а сила струму зменшується. Опір позначається буквою R та вимірюється в омах (Ом).

Опір металевого провідника тим більший, чим довший провідник і менше площа його поперечного перерізу. При однаковій довжині та діаметрі дроту найменший опір мають провідники зі срібла, міді, золота та алюмінію. З цілком зрозумілих причин на практиці використовують дроти з алюмінію та міді.

Потужність.Виконуючи розрахунки для електричних кіл, іноді потрібно визначити споживану потужність (P).

Для цього слід силу струму, що протікає ланцюгом помножити на напругу.

Одиницею виміру потужності служить ват (Вт).

Постійний та змінний струм

Струм, що дається різноманітними батарейками та акумуляторами, є постійним. Це означає, що силу струму в такому ланцюзі можна змінювати лише за величиною, змінюючи у різний спосіб її опір, а його напрямок при цьому зберігається незмінним.

Але більшість електропобутових приладів споживають змінний струм,тобто струм величина та напрямок якого безперервно змінюються за певним законом.

Він виробляється на електростанціях, а потім через лінії високовольтних передач потрапляє до наших будинків та підприємств.

У більшості країн частота зміни напрямку струму дорівнює 50 Гц, тобто відбувається 50 разів на секунду. При цьому щоразу сила струму поступово наростає, досягає максимуму, потім зменшується до 0. Потім цей процес повторюється, але вже при протилежному напрямку струму.

У всі прилади працюють на частоті 60 Гц. Цікава ситуація склалася у Японії. Там на одній третині країни використовують змінний струм із частотою 60 Гц, а на решті - 50 Гц.

Обережно – електрика

Ураження електричним струмом можна отримати при використанні електропобутових приладів та від ударів блискавки, оскільки людський організм хороший провідник струму.Нерідко електротравми отримують, наступивши на провід, що лежить на землі, або відсунувши руками відвислі електричні проводи.

Напруга понад 36 В вважається небезпечною для людини. Якщо через тіло людини пройде струм лише 0,05 А, він може викликати мимовільне скорочення м'язів, яке дозволить людині самостійно відірватися від джерела поразки. Струм 0,1 А смертельний.

Ще небезпечніший змінний струм, оскільки має сильніший вплив на людину. Цей наш друг і помічник у ряді випадків перетворюється на нещадного ворога, викликаючи порушення дихання та роботу серця, аж до його повної зупинки. Він залишає страшні мітки на тілі у вигляді найсильніших опіків.

Як допомогти потерпілому? Насамперед відключити джерело поразки. А потім уже подбати про надання першої медичної допомоги.

Наше знайомство з електрикою добігає кінця. Додамо лише кілька слів про морських мешканців, які мають «електричну зброю». Це деякі види риб, морський вугор та скат. Найнебезпечнішим із них є морський вугор.

Не варто підпливати до нього на відстань менше ніж 3 метри. Удар його не смертельний, але свідомість можна втратити.

Якщо це повідомлення тобі стало в нагоді, буду рада бачити тебе

Що називають силою струму? Таке питання не раз і не два виникало у нас у процесі обговорення різних питань. Тому ми вирішили розібратися з ним докладніше, і спробуємо зробити це максимально доступною мовою без величезної кількості формул та незрозумілих термінів.

Отже, що називається електричним струмом? Це спрямований потік заряджених частинок. Але що це за частинки, з чого це раптом вони рухаються і куди? Це не дуже зрозуміло. Тому давайте розберемося у цьому питанні докладніше.

• Почнемо з питання про заряджені частинки, які є носіями електричного струму.. У різних речовин вони різні. Наприклад, що є електричний струм у металах? Це електрони. У газах - електрони та іони; у напівпровідниках – дірки; а в електролітах - це катіони та аніони.

• Ці частки мають певний заряд.Він може бути позитивним чи негативним. Визначення позитивного та негативного заряду дано умовно. Частинки, що мають однаковий заряд, відштовхуються, а різноіменний притягуються.

• Виходячи з цього, виходить логічним, що рух відбуватиметься від позитивного полюса до негативного.
• І чим більша кількість заряджених частинок є на одному зарядженому полюсі, тим більша їх кількість переміщатиметься до полюса з іншим знаком.Але все це глибока теорія, тому візьмемо конкретний приклад.
• Допустимо, у нас є розетка, до якої не підключено жодного приладу. Чи є там струм?Для відповіді на це питання нам необхідно знати, що таке напруга та струм.
• Щоб це було зрозуміліше, розберемо це на прикладі труби з водою. Якщо говорити спрощено, то труба – це наш провід. Перетин цієї труби - це напруга електричної мережі, а швидкість потоку - це наш електричний струм.Повертаємось до нашої розетки.

• Якщо проводити аналогію з трубою, розетка без підключених до неї електроприладів, це труба, закрита вентилем. Тобто електричного струму там немає.Але там є напруга.
• І якщо в трубі, щоб з'явився потік, потрібно відкрити вентиль, то щоб створити електричний струм у провіднику, треба підключити навантаження. Зробити це можна шляхом увімкнення вилки в розетку.

Звичайно, це вельми спрощене уявлення питання, і деякі професіонали мене хаятимуть і вказуватимуть на неточності.

Наступним питанням, у якому ми пропонуємо розібратися – це: що таке змінний струм та постійний струм. Адже багато хто не зовсім правильно розуміє ці поняття.

Постійним називається струм, який протягом часу не змінює своєї величини та напрямку. Досить часто до постійного відносять пульсуючий струм, але давайте про все по порядку.

• Постійний струм характеризується тим, що однакова кількість електричних набоїв постійно змінює один одного в одному напрямку.Напрямок - це від одного полюса, до іншого.
• Виходить, що провідник завжди має або позитивний або негативний заряд.І впродовж часу це незмінно.

Зверніть увагу! При визначенні напрямку постійного струму можуть бути незгоди. Якщо струм утворюється рухом позитивно заряджених частинок, його напрямок відповідає руху частинок. Якщо ж струм утворений рухом негативно заряджених частинок, його напрям прийнято вважати протилежним руху частинок.

• Але під поняття, що таке постійний струм, досить часто відносять і так званий пульсуючий струм.Від постійного він відрізняється тим, що його значення протягом часу змінюється, але при цьому він не змінює свого знака.
• Припустимо, ми маємо струм 5А.Для постійного струму ця величина буде незмінною протягом усього періоду часу. Для пульсуючого струму в один відрізок часу вона буде 5, в інший 4, а в третій 4,5. Але при цьому він у жодному разі не знижується нижче за нуль, і не змінює свого знака.

• Такий пульсуючий струм дуже поширений при перетворенні змінного струму на постійний.Саме такий пульсуючий струм видає ваш інвертор чи діодний міст в електроніці.
• Однією з головних переваг постійного струму є те, що його можна накопичувати.Зробити це можна своїми руками за допомогою акумуляторних батарей або конденсаторів.

Змінний струм

Щоб зрозуміти, що таке змінний струм, нам необхідно уявити синусоїду. Саме ця плоска крива найкраще характеризує зміну постійного струму і є стандартом.

Зверніть увагу! Наочно побачити, що таке змінний та постійний струм, можна на прикладі звичайної лампочки. Особливо добре це видно на неякісних діодних лампах, але, придивившись, можна побачити і на звичайній лампі розжарювання. При роботі на постійному струмі вони горять рівним світлом, а при роботі на змінному струмі ледь помітно мерехтять.

Що таке потужність та щільність струму?

Ну ось, ми з'ясували, що таке постійний струм, а що таке змінний. Але у вас, напевно, залишилося ще безліч питань. Їх ми і постараємося розглянути в цьому розділі нашої статті.

З цього відео Ви докладніше зможете дізнатися про те, що таке потужність.

• І першим із цих питань буде: що таке напруга електричного струму? Напругою називається різниця потенціалів між двома точками.

• Відразу постає питання, а що таке потенціал? Зараз мене знову хаятимуть професіонали, але скажемо так: це надлишок заряджених частинок. Тобто є одна точка, в якій надлишок заряджених частинок — і є друга точка, де цих заряджених частинок або більше, або менше. Ось ця різниця і називається напругою. Вимірюється вона у вольтах (В).

• Як приклад візьмемо звичайну розетку. Всі ви, напевно, знаєте, що її напруга становить 220В. У розетці у нас є два дроти, і напруга в 220В позначає, що потенціал одного дроту більше ніж потенціал другого дроту якраз на ці 220В.
• Розуміння поняття напруги необхідно для того, щоб зрозуміти, що таке потужність електричного струму. Хоча з професійної точки зору, цей вислів не зовсім вірний. Електричний струм не має потужності, але є її похідною.

• Щоб зрозуміти цей момент, знову повернемося до нашої аналогії з водяною трубою. Як ви пам'ятаєте перетин цієї труби – це напруга, а швидкість потоку в трубі – це струм. Так ось: потужність - це та кількість води, яка протікає через цю трубу.
• Логічно припустити, що при рівних перерізах, тобто напругах, чим сильніший потік, тобто електричний струм, тим більший потік води переміститься через трубу. Відповідно, тим більша потужність передасться споживачеві.
• Але якщо в аналогії з водою ми через трубу певного перерізу можемо передати певну кількість води, так як вода не стискається, то з електричним струмом все не так. Через будь-який провідник ми теоретично можемо передати будь-який струм. Але практично провідник невеликого перерізу при високій щільності струму просто перегорить.

• У зв'язку з цим нам необхідно розібратися з тим, що таке щільність струму. Грубо кажучи - це та кількість електронів, яка переміщається через певний перетин провідника за одиницю часу.
• Це число має бути оптимальним. Адже якщо ми візьмемо провідник великого перерізу, і передаватимемо через нього невеликий струм, то ціна такої електроустановки буде великою. У той же час, якщо ми візьмемо провідник невеликого перерізу, то через високу щільність струму він перегріватиметься і швидко перегорить.
• У зв'язку з цим у ПУЕ є відповідний розділ, який дозволяє вибрати провідники, виходячи з економічної щільності струму.

• Але чи повернемося до поняття, що таке потужність струму? Як ми зрозуміли за нашою аналогією, при однаковому перерізі труби потужність, що передається, залежить тільки від сили струму. Але якщо перетин нашої труби збільшити, тобто збільшити напругу, у цьому випадку, при однакових значеннях швидкості потоку, будуть передаватися різні обсяги води. Те саме і в електриці.

• Чим вище напруга, тим менший струм необхідний передачі однакової потужності. Саме тому для передачі на великі відстані великих потужностей використовують високовольтні лінії електропередач.

Адже лінія перетином дроту 120 мм 2 на напругу 330кВ, здатна передати в рази більшу потужність у порівнянні з лінією такого ж перерізу, але напругою 35кВ. Хоча те, що називається силою струму, у них буде однаковою.

Способи передачі електричного струму

Що таке струм та напруга ми розібралися. Настав час розібратися зі способами розподілу електричного струму. Це дозволить надалі впевненіше почуватися у спілкуванні з електроприладами.

Як ми вже говорили, струм може бути змінним та постійним. У промисловості, і у вас у розетках використовується змінний струм. Він найпоширеніший, оскільки його легше передавати проводами. Справа в тому, що змінювати напругу постійного струму досить складно і дорого, а змінювати напругу змінного струму можна за допомогою звичайних трансформаторів.

Зверніть увагу! Жоден трансформатор змінного струму не працюватиме на постійному струмі. Оскільки властивості, які він використовує, притаманні лише змінному струму.

• Але це зовсім не означає, що постійний струм ніде не використовується. Він має іншу корисну властивість, яка не властива змінному. Його можна накопичувати та зберігати.
• У зв'язку з цим постійний струм використовують у всіх портативних електроприладах, у залізничному транспорті, а також на деяких промислових об'єктах, де необхідно зберегти працездатність навіть після повного припинення електропостачання.

• Найпоширенішим способом зберігання електричної енергії є акумуляторні батареї. Вони мають спеціальні хімічні властивості, що дозволяють накопичувати, а потім при необхідності віддавати постійний струм.
• Кожен акумулятор має строго обмежений обсяг накопиченої енергії. Її називають ємністю батареї, і частково вона визначається пусковим струмом акумулятора.
• Що таке пусковий струм акумулятора? Це кількість енергії, яку акумулятор здатний віддати в самий початковий момент підключення навантаження. Справа в тому, що в залежності від фізико-хімічних властивостей акумулятори відрізняються за способом віддачі накопиченої енергії.

• Одні можуть віддати відразу багато. Через це вони, ясна річ, швидко розрядяться. А другі віддають довго, але потроху. Крім того, важливим аспектом акумулятора є можливість підтримання напруги.
• Справа в тому, що, як каже інструкція, в одних акумуляторів у міру віддачі ємності, плавно знижується і їхня напруга. Інші акумулятори здатні віддати практично всю ємність з однаковою напругою. Виходячи з цих основних властивостей і вибирають ці сховища для електроенергії.
• Для передачі постійного струму, у всіх випадках використовується два дроти. Це позитивна та негативна жила. Червоний та синій кольори.

Змінний струм

А ось зі змінним струмом все набагато складніше. Він може передаватися по одному, двом, трьом або чотирма проводами. Щоб пояснити це, нам потрібно розібратися з питанням: що таке трифазний струм?

• Змінний струм у нас виробляється генератором. Зазвичай майже всі їх мають трифазну структуру. Це означає, що генератор має три висновки і кожен з цих висновків видається електричний струм, який відрізняється від попередніх на кут в 120⁰.

• Щоб це зрозуміти, давайте згадаємо нашу синусоїду, яка є взірцем для опису змінного струму, і згідно із законами якої він змінюється. Візьмемо три фази - "А", "В" і "С", і візьмемо певну точку в часі. У цій точці синусоїда фази "А" знаходиться в нульовій точці, синусоїда фази "В" знаходиться в крайній позитивній точці, а синусоїда фази "С" - у крайній негативній точці.
• Кожну наступну одиницю часу змінний струм цих фазах буде змінюватися, але синхронно. Тобто через певний час у фазі «А» буде негативний максимум. У фазі "В" буде нуль, а у фазі "С" - позитивний максимум. А ще через деякий час вони знову зміняться.

• У результаті виходить, кожна з цих фаз має власний потенціал, відмінний від потенціалу сусідньої фази. Тому між ними обов'язково має бути щось, що не проводить електричного струму.
• Така різниця потенціалів між двома фазами називається лінійною напругою. Крім того, вони мають різницю потенціалів щодо землі – ця напруга називається фазною.
• І ось, якщо лінійна напруга між цими фазами становить 380В, то фазна напруга дорівнює 220В. Воно відрізняється на значення √3. Це правило діє завжди і для будь-яких напруг.

• Виходячи з цього, якщо нам потрібна напруга в 220В, то можна взяти один фазний провід, і провід, жорстко підключений до землі. І в нас вийде однофазна мережа 220В. Якщо нам необхідна мережа 380В, то ми можемо взяти лише 2 будь-які фази, та підключити якийсь нагрівальний прилад як на відео.

Але в більшості випадків використовуються всі три фази. Усі потужні споживачі підключаються саме до трифазної мережі.

Висновок

Що таке індукційний струм, ємнісний струм, пусковий струм, струм холостого ходу, струми зворотної послідовності, блукаючі струми та багато іншого, ми просто не можемо розглянути в рамках однієї статті.

Адже питання електричного струму є досить об'ємним, і для його розгляду створена ціла наука електротехніка. Але ми дуже сподіваємося, що змогли пояснити доступною мовою основні аспекти цього питання, і тепер електричний струм не буде для вас чимось страшним і незрозумілим.

Що ми насправді знаємо на сьогоднішній день про електрику? Згідно з сучасними поглядами багато, але якщо детальніше заглибитися в суть цього питання, то виявиться, що людство широко використовує електрику, не розуміючи істинної природи цього важливого фізичного явища.

Метою цієї статті не є спростування досягнутих науково-технічних прикладних результатів досліджень у галузі електричних явищ, які знаходять широке застосування у побуті та промисловості сучасного суспільства. Але людство безперервно стикається з низкою феноменів і парадоксів, які не укладаються в рамки сучасних теоретичних уявлень щодо електричних явищ – це вказує на відсутність розуміння фізики даного явища.

Також на сьогоднішній день науці відомі факти, коли, здавалося б, вивчені речовини та матеріали виявляють аномальні властивості провідності ( ) .

Таке явище, як надпровідність матеріалів, також не має повністю задовільної теорії в даний час. Існує лише припущення, що надпровідність є квантовим явищем , що вивчається квантовою механікою. При уважному вивченні основних рівнянь квантової механіки: рівняння Шредінгера, рівняння фон Неймана, рівняння Ліндблада, рівняння Гейзенберга та рівняння Паулі, то стане очевидною їхня неспроможність. Справа в тому, що рівняння Шредінгера не виводиться, а постулюється методом аналогії з класичною оптикою, на основі узагальнення експериментальних даних. Рівняння Паулі описує рух зарядженої частинки зі спином 1/2 (наприклад, електрона) у зовнішньому електромагнітному полі, але поняття спина не пов'язане з реальним обертанням елементарної частинки, а також щодо спина постулюється те, що існує простір станів, ніяк не пов'язаних із переміщенням елементарної частинки у звичайному просторі.

У книзі Анастасії Нових «Езоосмос» є згадка щодо неспроможності квантової теорії: «А ось квантомеханічна теорія будови атома, яка розглядає атом як систему мікрочастинок, що не підкоряються законам класичної механіки, абсолютно не актуальна . На перший погляд докази німецького фізика Гейзенберга і австрійського фізика Шредінгера здаються людям переконливими, але якщо все це розглянути з іншого погляду, то їх висновки вірні лише частково, а загалом, так і зовсім не мають рації. Справа в тому, що перший описав електрон як частинку, а інший як хвилю. До речі, принцип корпускулярно-хвильового дуалізму також неактуальний, оскільки не розкриває переходу частинки в хвилю і навпаки. Тобто куций якийсь виходить у вчених панів. Насправді, все дуже просто. Взагалі хочу сказати, що фізика майбутнього дуже проста та зрозуміла. Головне дожити до цього майбутнього. А щодо електрона, то він стає хвилею лише у двох випадках. Перший - це коли втрачається зовнішній заряд, тобто коли електрон не взаємодіє з іншими матеріальними об'єктами, скажімо з тим самим атомом. Другий, у передосмічному стані, тобто коли знижується його внутрішній потенціал».

Ті самі електричні імпульси, згенеровані нейронами нервової системи людини, підтримують активне складне різноманітне функціонування організму. Цікаво відзначити, що потенціал дії клітини (хвиля збудження, що переміщається мембраною живої клітини у вигляді короткочасної зміни мембранного потенціалу на невеликій ділянці збудливої ​​клітини) знаходиться в певному діапазоні (рис. 1).

Нижня межа потенціалу дії нейрона становить -75 мВ, що дуже близько до значення окислювально-відновного потенціалу крові людини. Якщо проаналізувати максимальне та мінімальне значення потенціалу дії щодо нуля, то воно дуже близько до процентного заокругленого значенням золотого перерізу , тобто. розподіл інтервалу щодо 62% і 38%:

\(\Delta = 75 мВ + 40 мВ = 115 мВ\)

115 мВ/100% = 75 мВ/х 1 або 115 мВ/100% = 40 мВ/х 2

х 1 = 65,2%, х 2 = 34,8%

Всі, відомі сучасній науці, речовини і матеріали проводять електрику тією чи іншою мірою, оскільки в їхньому складі присутні електрони, що складаються з 13 фантомних частинок, які, у свою чергу, є септонними згустками («СКОЛЬНА ФІЗИКА АЛЛАТРА» стор. . Питання полягає тільки в напрузі електричного струму, яка потрібна для подолання електричного опору.

Оскільки електричні явища тісно пов'язані з електроном, то в доповіді «СПОКОНА ФІЗИКА АЛЛАТРА» наведена наступна інформація щодо цієї важливої ​​елементарної частинки: «Електрон є складовою атома, одним з основних структурних елементів речовини. Електрони утворюють електронні оболонки атомів усіх відомих на сьогоднішній день хімічних елементів. Вони беруть участь майже у всіх електричних явищах, про які зараз знають вчені. Але що така електрика насправді, офіційна наука досі не може пояснити, обмежуючись загальними фразами, що це, наприклад, «сукупність явищ, зумовлених існуванням, рухом та взаємодією заряджених тіл чи частинок носіїв електричних зарядів». Відомо, що електрика не є безперервним потоком, а переноситься порціями ‒ дискретно».

Відповідно до сучасних уявлень: « електричний струм - це сукупність явищ, зумовлених існуванням, взаємодією та рухом електричних зарядів». Але що таке електричний заряд?

Електричний заряд (Кількість електрики) - це фізична скалярна величина (величина, кожне значення якої може бути виражено одним дійсним числом), що визначає здатність тіл бути джерелом електромагнітних полів і брати участь в електромагнітному взаємодії. Електричні заряди поділяють на позитивні та негативні (даний вибір вважається в науці суто умовним і за кожним із зарядів закріплено цілком певний знак). Тіла, заряджені зарядом одного знака, відштовхуються, а протилежно заряджені притягуються. При русі заряджених тіл (як макроскопічних тіл, і мікроскопічних заряджених частинок, які переносять електричний струм у провідниках) виникає магнітне полі і мають місце явища, дозволяють встановити спорідненість електрики і магнетизму (електромагнетизм).

Електродинаміка вивчає електромагнітне поле в найбільш загальному випадку (тобто розглядаються змінні поля, що залежать від часу) та його взаємодія з тілами, що мають електричний заряд. Класична електродинаміка враховує лише безперервні властивості електромагнітного поля.

Квантова електродинаміка вивчає електромагнітні поля, які мають перервні (дискретні) властивості, носіями яких є кванти поля - фотони. Взаємодія електромагнітного випромінювання із зарядженими частинками розглядається в квантовій електродинаміці як поглинання та випромінювання частинками фотонів.

Варто задуматися, чому магнітне поле з'являється навколо провідника зі струмом, або навколо атома, по орбітах якого переміщуються електрони? Справа в тому що " те, що сьогодні називають електрикою – це насправді особливий стан септонного поля , у процесах якого електрон у більшості випадків бере участь нарівні з іншими його додатковими «компонентами» »(«СКОЛЬНА ФІЗИКА АЛЛАТРА» стор. 90) .

А тороїдальна форма магнітного поля обумовлена ​​природою його походження. Як сказано у статті: «Враховуючи фрактальні закономірності у Всесвіті, а також той факт, що септонне поле в матеріальному світі в межах 6-ти вимірів є тим фундаментальним, єдиним полем, на якому засновані всі відомі сучасній науці взаємодії, можна стверджувати, що всі вони також мають форму тора. І це твердження може становити особливий науковий інтерес для сучасних дослідників». Тому електромагнітне поле завжди прийматиме форму тора, подібно тору септону.

Розглянемо спіраль, якою протікає електричний струм і як формується її електромагнітне поле ( https://www.youtube.com/watch?v=0BgV-ST478M).

Мал. 2. Силові лінії прямокутного магніту

Мал. 3. Силові лінії спіралі зі струмом

Мал. 4. Силові лінії окремих ділянок спіралі

Мал. 5. Аналогія між силовими лініями спіралі та атомів з орбітальними електронами

Мал. 6. Окремий фрагмент спіралі та атом із силовими лініями

ВИСНОВОК: людству ще тільки належить дізнатися таємниці загадкового явища електрики

Петро Тотов

Ключові слова:СКІДНЯ ФІЗИКА АЛАТРА, електричний струм, електрика, природа електрики, електричний заряд, електромагнітне поле, квантова механіка, електрон.

Література:

Нових. А., Езоосмос, К.: ЛОТОС, 2013. – 312 с. http://schambala.com.ua/book/ezoosmos

Доповідь «СКОВНА ФІЗИКА АЛЛАТРА» міжнародної групи вчених Міжнародного громадського руху «АЛЛАТРА» під ред. Анастасії Нових, 2015 р.;

Коли людина навчилася створювати та використовувати електричний струм, якість його життя різко зросла. Нині значення електроенергії продовжує зростати з кожним роком. Щоб навчитися розбиратися у складніших питаннях, що з електрикою, треба спочатку зрозуміти, що таке електричний струм.

Що являє собою струм

Визначення електричного струму - це уявлення його у вигляді спрямованого потоку носіїв-частинок, що рухаються, заряджених позитивно або негативно. Носiями заряду можуть бути:

• заряджені зі знаком «мінус» електрони, що рухаються у металах;
• іони у рідинах або газах;
• позитивно заряджені дірки від електронів, що переміщаються в напівпровідниках.

Що таке струм визначається ще наявністю електричного поля. Без нього спрямований потік заряджених часток не виникне.

Поняття про електричний струмбуло б неповним без перерахування його проявів:

1. Будь-якому електроструму супроводжує магнітне поле;
2. Провідники нагріваються під час його проходження;
3. Електроліти змінюють хімічний склад.

Провідники та напівпровідники

Електрострум може існувати тільки в провідному середовищі, але природа його протікання різна:

1. У металевих провідниках є вільні електрони, які починають рухатися під впливом електричного поля. Коли температура зростає, підвищується і опір провідників, оскільки від тепла посилюється рух атомів у хаотичному порядку, що створює перешкоди вільним електронам;
2. У рідкому середовищі, утвореному електролітами, електричне поле, що виникає, викликає процес дисоціації – формування катіонів та аніонів, які переміщуються у бік позитивних та негативних полюсів (електродів) залежно від знака заряду. Нагрів електроліту призводить до зменшення опору через активніше розкладання молекул;

Важливо!Електроліт може бути твердим, але природа течії струму в ньому ідентична рідким.

1. Газоподібне середовище також характеризується наявністю іонів, що рухаються. Утворюється плазма. Від випромінювання виникають і вільні електрони, що беруть участь у спрямованому русі;
2. При створенні електроструму у вакуумі електрони, що вивільняються на негативному електроді, рухаються до позитивного;
3. У напівпровідниках існують вільні електрони, що розривають зв'язки з нагріванням. На їх місцях залишаються дірки, що мають заряд зі знаком плюс. Дірки та електрони здатні створювати спрямований рух.

Нетокопровідні середовища називаються діелектричними.

Важливо!Напрямок струму відповідає напрямку руху частинок-носіїв заряду зі знаком «плюс».

Рід струму

1. Постійна. Для нього характерні постійне кількісне значення струму та напрямок;
2. Змінний. З часом періодично змінює свої характеристики. Поділяється на кілька різновидів, що залежать від параметра, що змінюється. Переважно кількісне значення струму та його спрямованість варіюються за синусоїдою;
3. Вихрові струми. Виникають, коли магнітний потік зазнає змін. Формують закриті контури, не рухаючись між полюсами. Від вихрових струмів викликається інтенсивне тепловиділення, як наслідок, зростають втрати. У сердечниках електромагнітних котушок їх обмежують, застосовуючи конструкцію із окремих ізольованих пластин замість цільної.

Характеристики електроланцюжка

1. Сила струму. Це кількісне вимір заряду, що проходить у тимчасову одиницю за перерізом провідників. Заряди вимірюються у кулонах (Кл), тимчасова одиниця – секунда. Сила струму – це Кл/с. Отримане співвідношення назвали ампером (А), у чому вимірюється кількісне значення струму. Вимірювальний прилад – амперметр, що послідовно підключається до ланцюга електричних з'єднань;
2. Потужність. Електрострум у провіднику повинен подолати опір середовища. Витрачена робота щодо його подолання протягом певного часового проміжку буде потужністю. При цьому відбувається перетворення електроенергії на інші види енергії – відбувається робота. Потужність залежить від сили струму, напруги. Їхній твір визначить активну потужність. При множенні ще на якийсь час виходить витрата електроенергії – те, що показує лічильник. Вимірюватися потужність може у вольтамперах (ВА, кВА, мВА) або у ватах (Вт, кВт, мВт);
3. напруга. Одна з трьох найважливіших характеристик. Для протікання струму необхідно створити різницю потенціалів двох точок замкнутого ланцюга електричних з'єднань. Напруга характеризується роботою, яка виробляється електричним полем при пересуванні одиничного носія заряду. Відповідно до формули, одиницею виміру напруги є Дж/Кл, що відповідає вольту (В). Вимірювальний прилад – вольтметр, що підключається паралельно;
4. Опір. Характеризує здатність провідників пропускати електрострум. Визначається матеріалом провідника, довжиною та площею його перерізу. Вимір - в омах (Ом).

Закони для електроструму

Електричні ланцюги розраховують за допомогою трьох основних законів:

1. Закон Ома. Досліджувався і був сформульований вченим-фізиком з Німеччини на початку 19 століття для постійного струму, потім його застосували також для змінного. Він встановлює співвідношення між силою струму, напругою та опором. На основі закону Ома розраховується практично будь-який електроланцюг. Основна формула: I = U/R, або сила струму знаходиться у прямій пропорційній залежності з напругою та у зворотній – з опором;

1. Закон Фарадея. Належить до електромагнітної індукції. Поява індуктивних струмів у провідниках обумовлюється впливом магнітного потоку, що змінюється у часі через наведення в закритому контурі ЕРС (електрорушійної сили). Модуль наведеної ЕРС, що вимірюється у вольтах, пропорційний швидкості, з якої змінюється магнітний потік. Завдяки закону індукції працюють генератори, що виробляють електроенергію;
2. Закон Джоуля-Ленца. Має важливе значення для розрахунку нагріву провідників, що використовується для проектування та виготовлення нагрівальних, освітлювальних приладів, іншого електрообладнання. Закон дозволяє визначити кількість теплоти, що виділяється під час проходження електричного струму:

де I – сила струму, R – опір, t – час.

Електрика в атмосфері

В атмосфері може існувати електричне поле, відбуваються іонізаційні процеси. Хоча природа їх виникнення остаточно не зрозуміла, існують різні пояснюючі гіпотези. Найпопулярніша – конденсатор, як аналог для уявлення електрики в атмосфері. Його пластинами можна позначити земну поверхню та іоносферу, між якими циркулює діелектрик – повітря.

Види атмосферної електрики:

1. Грозові розряди. Блискавки з видимим свіченням та громовими гуркотами. Напруга блискавок досягає сотень мільйонів вольт при силі струму 500 000 А;

1. Вогні Святого Ельму. Коронний розряд електрики, що утворюється навколо дротів, щогл;
2. Кульова блискавка. Розряд у формі кулі, що переміщається повітрям;
3. Полярне сяйво. Багатобарвне світіння земної іоносфери під впливом заряджених частинок, що проникають із космосу.

Людиною використовуються корисні властивості електричного струму в усіх сферах життя:

• освітлення;
• передача сигналу: телефон, радіо, телебачення, телеграф;
• електротранспорт: поїзди, електромобілі, трамваї, тролейбуси;
• створення комфортного мікроклімату: опалення та кондиціювання повітря;
• медична техніка;
• побутове застосування: електроприлади;
• комп'ютери та мобільні пристрої;
• промисловість: верстати та обладнання;
• електроліз: одержання алюмінію, цинку, магнію та інших речовин.

Небезпека електричного струму

Прямий контакт із електричним струмом без засобів захисту смертельно небезпечний для людини. Можливі кілька видів впливів:

• термічний опік;
• електролітичне розщеплення крові та лімфи зі зміною її складу;
• судомні м'язові скорочення можуть спровокувати фібриляцію серця до повної його зупинки, порушити роботу дихальної системи.

Важливо!Струм, що відчувається людиною, починається зі значення 1 мА, якщо величина струму 25 мА, можливі серйозні негативні зміни в організмі.

Найголовніша характеристика електричного струму - він може робити корисну роботу для людини: висвітлити будинок, випрати і висушити одяг, приготувати обід, обігріти житло. Зараз значне місце займає його використання у передачі інформації, хоча це вимагає великої витрати електроенергії.

Відео