Energjia elektrike lëviz. Si rrjedh rryma

Në përçues, në kushte të caktuara, mund të ndodhë lëvizje e vazhdueshme e urdhëruar e transportuesve të lirë të ngarkesës elektrike. Kjo lëvizje quhet goditje elektrike. Drejtimi i lëvizjes së ngarkesave të lira pozitive merret si drejtim i rrymës elektrike, megjithëse në shumicën e rasteve elektronet - grimcat e ngarkuara negativisht - lëvizin.

Masa sasiore e rrymës elektrike është forca e rrymës I– sasi fizike skalare e barabartë me raportin e ngarkesës q, transferuar përmes seksionit kryq të përcjellësit gjatë një intervali kohor t, në këtë interval kohor:

Nëse rryma nuk është konstante, atëherë për të gjetur sasinë e ngarkesës së kaluar përmes përcjellësit, llogaritni sipërfaqen e figurës nën grafikun e rrymës kundrejt kohës.

Nëse forca e rrymës dhe drejtimi i saj nuk ndryshojnë me kalimin e kohës, atëherë një rrymë e tillë quhet të përhershme. Fuqia aktuale matet nga një ampermetër, i cili është i lidhur në seri me qarkun. Në Sistemin Ndërkombëtar të Njësive (SI) rryma matet në amper [A]. 1 A = 1 C/s.

Gjendet si raport i ngarkesës totale me të gjithë kohën (d.m.th., sipas të njëjtit parim si shpejtësia mesatare ose çdo vlerë tjetër mesatare në fizikë):

Nëse rryma ndryshon në mënyrë të njëtrajtshme me kalimin e kohës nga vlera I 1 për të vlerësuar I 2, atëherë vlera mesatare aktuale mund të gjendet si mesatarja aritmetike e vlerave ekstreme:

Dendësia e rrymës- rryma për njësi seksion kryq të përcjellësit llogaritet me formulën:

Kur rryma kalon nëpër një përcjellës, rryma përjeton rezistencë nga përcjellësi. Arsyeja e rezistencës është ndërveprimi i ngarkesave me atomet e substancës përcjellëse dhe me njëri-tjetrin. Njësia e rezistencës është 1 ohm. Rezistenca e përcjellësit R përcaktohet nga formula:

Ku: l- gjatësia e përcjellësit, S- sipërfaqja e saj tërthore, ρ – rezistenca specifike e materialit përcjellës (kujdes të mos ngatërrohet vlera e fundit me dendësinë e substancës), e cila karakterizon aftësinë e materialit përcjellës për t'i rezistuar kalimit të rrymës. Kjo është, kjo është e njëjta karakteristikë e një substance si shumë të tjera: nxehtësia specifike, dendësia, pika e shkrirjes, etj. Njësia matëse e rezistencës është 1 om m. Rezistenca specifike e një substance është një vlerë tabelare.

Rezistenca e një përcjellësi varet gjithashtu nga temperatura e tij:

Ku: R 0 – rezistenca e përcjellësit në 0°C, t- temperatura e shprehur në gradë Celsius, α – koeficienti i temperaturës së rezistencës. Është e barabartë me ndryshimin relativ të rezistencës me një rritje të temperaturës me 1°C. Për metalet është gjithmonë më i madh se zero, për elektrolitet, përkundrazi, është gjithmonë më i vogël se zero.

Dioda në qark DC

Diodëështë një element qarku jolinear, rezistenca e të cilit varet nga drejtimi i rrjedhës së rrymës. Dioda është caktuar si më poshtë:

Shigjeta në simbolin skematik të një diode tregon se në cilin drejtim kalon rryma. Në këtë rast, rezistenca e saj është zero, dhe dioda mund të zëvendësohet thjesht me një përcjellës me rezistencë zero. Nëse rryma rrjedh nëpër diodë në drejtim të kundërt, atëherë dioda ka një rezistencë pafundësisht të madhe, domethënë nuk kalon fare rrymë dhe është një qark i hapur. Pastaj seksioni i qarkut me diodën thjesht mund të kalohet, pasi asnjë rrymë nuk rrjedh nëpër të.

Ligji i Ohmit. Lidhja serike dhe paralele e përcjellësve

Fizikanti gjerman G. Ohm në 1826 eksperimentalisht vërtetoi se forca aktuale I, që rrjedh përgjatë një përçuesi metalik homogjen (d.m.th., një përcjellës në të cilin nuk veprojnë forca të jashtme) me rezistencë R, proporcionale me tensionin U në skajet e përcjellësit:

Madhësia R zakonisht quhet rezistenca elektrike. Një përcjellës me rezistencë elektrike quhet rezistencë. Ky raport shpreh Ligji i Ohm-it për një seksion homogjen të një zinxhiri: Rryma në një përcjellës është drejtpërdrejt proporcionale me tensionin e aplikuar dhe në përpjesëtim të zhdrejtë me rezistencën e përcjellësit.

Përçuesit që i binden ligjit të Ohmit quhen lineare. Varësia grafike e fuqisë aktuale I nga tensioni U(grafikë të tillë quhen karakteristika të tensionit të rrymës, shkurtuar si VAC) përshkruhet nga një vijë e drejtë që kalon përmes origjinës së koordinatave. Duhet të theksohet se ka shumë materiale dhe pajisje që nuk i binden ligjit të Ohm, për shembull, një diodë gjysmëpërçuese ose një llambë shkarkimi gazi. Edhe për përçuesit metalikë, në rryma mjaft të larta, vërehet një devijim nga ligji linear i Ohm-it, pasi rezistenca elektrike e përçuesve metalikë rritet me rritjen e temperaturës.

Përçuesit në qarqet elektrike mund të lidhen në dy mënyra: seri dhe paralele. Çdo metodë ka rregullat e veta.

1. Rregullat e lidhjes serike:

Formula për rezistencën totale të rezistorëve të lidhur në seri është e vlefshme për çdo numër përcjellësish. Nëse qarku është i lidhur në seri n rezistenca të njëjta R, pastaj rezistenca totale R 0 gjendet me formulën:

2. Modelet e lidhjes paralele:

Formula për rezistencën totale të rezistorëve të lidhur paralelisht është e vlefshme për çdo numër përcjellësish. Nëse qarku lidhet paralelisht n rezistenca të njëjta R, pastaj rezistenca totale R 0 gjendet me formulën:

Instrumentet matëse elektrike

Për të matur tensionet dhe rrymat në qarqet elektrike DC, përdoren instrumente speciale - voltmetra Dhe ampermetra.

Voltmetër projektuar për të matur diferencën potenciale të aplikuar në terminalet e saj. Është i lidhur paralelisht me seksionin e qarkut në të cilin matet diferenca e potencialit. Çdo voltmetër ka njëfarë rezistence të brendshme R B. Në mënyrë që voltmetri të mos sjellë një rishpërndarje të dukshme të rrymave kur lidhet me qarkun që matet, rezistenca e tij e brendshme duhet të jetë e madhe në krahasim me rezistencën e seksionit të qarkut me të cilin është lidhur.

Ampermetër projektuar për të matur rrymën në një qark. Ampermetri është i lidhur në seri me qarkun e hapur të qarkut elektrik në mënyrë që e gjithë rryma e matur të kalojë nëpër të. Ampermetri gjithashtu ka disa rezistencë të brendshme R A. Ndryshe nga një voltmetër, rezistenca e brendshme e një ampermetri duhet të jetë mjaft e vogël në krahasim me rezistencën totale të të gjithë qarkut.

EMF. Ligji i Ohmit për një qark të plotë

Për ekzistencën e rrymës direkte, është e nevojshme të keni një pajisje në një qark të mbyllur elektrik që është i aftë të krijojë dhe të mbajë dallime potenciale në seksionet e qarkut për shkak të punës së forcave me origjinë joelektrostatike. Pajisjet e tilla quhen Burimet DC. Quhen forcat me origjinë joelektrostatike që veprojnë në bartës të ngarkesës pa pagesë nga burimet aktuale forcat e jashtme.

Natyra e forcave të jashtme mund të ndryshojë. Në qelizat galvanike ose bateritë ato lindin si rezultat i proceseve elektrokimike në gjeneratorët e rrymës së drejtpërdrejtë, forcat e jashtme lindin kur përçuesit lëvizin në një fushë magnetike. Nën ndikimin e forcave të jashtme, ngarkesat elektrike lëvizin brenda burimit të rrymës kundër forcave të fushës elektrostatike, për shkak të së cilës një rrymë elektrike konstante mund të mbahet në një qark të mbyllur.

Kur ngarkesat elektrike lëvizin përgjatë një qarku të rrymës së drejtpërdrejtë, forcat e jashtme që veprojnë brenda burimeve të rrymës kryejnë punë. Sasi fizike e barabartë me raportin e punës A forcat e jashtme kur lëviz një ngarkesë q nga poli negativ i burimit aktual në polin pozitiv në madhësinë e kësaj ngarkese quhet burimi i forcës elektromotore (EMF):

Kështu, EMF përcaktohet nga puna e bërë nga forcat e jashtme kur lëviz një ngarkesë e vetme pozitive. Forca elektromotore, si diferenca potenciale, matet në volt (V).

Ligji i Ohmit për një qark të plotë (të mbyllur): Fuqia aktuale në një qark të mbyllur është e barabartë me forcën elektromotore të burimit të ndarë me rezistencën totale (të brendshme + të jashtme) të qarkut:

Rezistenca r– rezistenca e brendshme (vet) e burimit aktual (varet nga struktura e brendshme e burimit). Rezistenca R– rezistenca ndaj ngarkesës (rezistenca e qarkut të jashtëm).

Rënia e tensionit në qarkun e jashtëm në këtë rast është i barabartë (quhet edhe tension në terminalet e burimit):

Është e rëndësishme të kuptohet dhe të mbahet mend: EMF dhe rezistenca e brendshme e burimit aktual nuk ndryshojnë kur lidhen ngarkesa të ndryshme.

Nëse rezistenca e ngarkesës është zero (burimi mbyllet në vetvete) ose është shumë më pak se rezistenca e burimit, atëherë qarku do të rrjedhë rryma e qarkut të shkurtër:

Rryma e qarkut të shkurtër - rryma maksimale që mund të merret nga një burim i caktuar i forcës elektromotore ε dhe rezistencën e brendshme r. Për burimet me rezistencë të ulët të brendshme, rryma e qarkut të shkurtër mund të jetë shumë e madhe dhe të shkaktojë shkatërrimin e qarkut elektrik ose burimit. Për shembull, bateritë me acid plumbi të përdorura në automobila mund të kenë rryma të qarkut të shkurtër prej disa qindra amperësh. Qarqet e shkurtra në rrjetet e ndriçimit që furnizohen nga nënstacionet (mijëra amper) janë veçanërisht të rrezikshme. Për të shmangur efektet shkatërruese të rrymave të tilla të mëdha, siguresat ose ndërprerësit specialë janë përfshirë në qark.

Disa burime të EMF në qark

Nëse qarku përmban disa EMF të lidhura në seri, Se:

1. Me lidhjen e saktë të burimeve (poli pozitiv i një burimi është i lidhur me polin negativ të një tjetri) EMF total i të gjitha burimeve dhe rezistenca e tyre e brendshme mund të gjendet duke përdorur formulat:

Për shembull, një lidhje e tillë e burimeve kryhet në telekomandë, kamera dhe pajisje të tjera shtëpiake që funksionojnë me disa bateri.

2. Nëse burimet janë të lidhura gabimisht (burimet janë të lidhura nga të njëjtat pole), EMF dhe rezistenca e tyre totale llogariten duke përdorur formulat:

Në të dyja rastet, rezistenca totale e burimit rritet.

Në lidhje paralele Ka kuptim të lidhni burimet vetëm me të njëjtin EMF, përndryshe burimet do të shkarkohen drejt njëri-tjetrit. Kështu, EMF total do të jetë i njëjtë me EMF-në e secilit burim, domethënë, me një lidhje paralele nuk do të marrim një bateri me një EMF të madh. Në të njëjtën kohë, rezistenca e brendshme e baterisë së burimit zvogëlohet, gjë që ju lejon të merrni rrymë dhe fuqi më të madhe në qark:

Ky është kuptimi i lidhjes paralele të burimeve. Në çdo rast, kur zgjidhni problemet, së pari duhet të gjeni EMF-në totale dhe rezistencën totale të brendshme të burimit që rezulton, dhe më pas të shkruani ligjin e Ohm-it për qarkun e plotë.

Puna dhe fuqia aktuale. Ligji Joule-Lenz

Punë A rryme elektrike I që rrjedh nëpër një përcjellës të palëvizshëm me rezistencë R, shndërrohet në nxehtësi P, duke dalë në dirigjent. Kjo punë mund të llogaritet duke përdorur njërën nga formulat (duke marrë parasysh ligjin e Ohm-it, të gjithë ndjekin njëri-tjetrin):

Ligji i shndërrimit të punës së rrymës në nxehtësi u krijua eksperimentalisht në mënyrë të pavarur nga njëri-tjetri nga J. Joule dhe E. Lenz dhe quhet Ligji Joule-Lenz. Fuqia e rrymës elektrike e barabartë me raportin e punës aktuale A në intervalin kohor Δ t, për të cilën është bërë kjo punë, kështu që mund të llogaritet duke përdorur formulat e mëposhtme:

Puna e rrymës elektrike në SI, si zakonisht, shprehet në xhaul (J), fuqia - në vat (W).

Bilanci i energjisë me qark të mbyllur

Le të shqyrtojmë tani një qark të plotë të rrymës së drejtpërdrejtë që përbëhet nga një burim me një forcë elektromotore ε dhe rezistencën e brendshme r dhe një zonë homogjene të jashtme me rezistencë R. Në këtë rast, fuqia e dobishme ose fuqia e lëshuar në qarkun e jashtëm:

Fuqia maksimale e mundshme e dobishme e burimit arrihet nëse R = r dhe është e barabartë me:

Nëse, kur lidhet me të njëjtin burim aktual me rezistenca të ndryshme R 1 dhe R Atyre u ndahen 2 fuqi të barabarta, atëherë rezistenca e brendshme e këtij burimi aktual mund të gjendet me formulën:

Humbja e energjisë ose fuqia brenda burimit aktual:

Fuqia totale e zhvilluar nga burimi aktual:

Efikasiteti aktual i burimit:

Elektroliza

ElektrolitetËshtë zakon të quhen media përçuese në të cilat rrjedha e rrymës elektrike shoqërohet me transferimin e materies. Bartësit e ngarkesave të lira në elektrolite janë jonet e ngarkuar pozitivisht dhe negativisht. Elektrolitet përfshijnë shumë komponime metalike me metaloidë në gjendje të shkrirë, si dhe disa lëndë të ngurta. Sidoqoftë, përfaqësuesit kryesorë të elektroliteve të përdorur gjerësisht në teknologji janë tretësirat ujore të acideve, kripërave dhe bazave inorganike.

Kalimi i rrymës elektrike përmes elektrolitit shoqërohet me lëshimin e një substance në elektroda. Ky fenomen quhet elektroliza.

Rryma elektrike në elektrolite paraqet lëvizjen e joneve të të dy shenjave në drejtime të kundërta. Jonet pozitive lëvizin drejt elektrodës negative ( katodë), jonet negative - në elektrodën pozitive ( anodë). Jonet e të dy shenjave shfaqen në tretësirat ujore të kripërave, acideve dhe alkaleve si rezultat i ndarjes së disa molekulave neutrale. Ky fenomen quhet disociimi elektrolitik.

Ligji i Elektrolizës u krijua eksperimentalisht nga fizikani anglez M. Faraday në 1833. Ligji i Faradeit përcakton sasinë e produkteve parësore të lëshuara në elektroda gjatë elektrolizës. Pra, masa m substanca e lëshuar në elektrodë është drejtpërdrejt proporcionale me ngarkesën P kalohet përmes elektrolitit:

Madhësia k thirrur ekuivalent elektrokimik. Mund të llogaritet duke përdorur formulën:

Ku: n- valenca e substancës, N A - konstantja e Avogadros, M- masa molare e substancës, e– ngarkesë elementare. Ndonjëherë futet edhe shënimi i mëposhtëm për konstantën e Faradeit:

Rryma elektrike në gaze dhe vakum

Rryma elektrike në gaze

Në kushte normale, gazrat nuk përçojnë elektricitetin. Kjo shpjegohet nga neutraliteti elektrik i molekulave të gazit dhe, për rrjedhojë, mungesa e bartësve të ngarkesës elektrike. Në mënyrë që një gaz të bëhet një përcjellës, një ose më shumë elektrone duhet të hiqen nga molekulat. Atëherë do të shfaqen bartës të lirë të ngarkesës - elektrone dhe jone pozitive. Ky proces quhet jonizimi i gazeve.

Molekulat e gazit mund të jonizohen nga ndikimi i jashtëm - jonizues. Jonizuesit mund të jenë: një rrymë drite, rreze X, një rrymë elektronesh ose α -grimca Molekulat e gazit gjithashtu jonizohen në temperatura të larta. Jonizimi çon në shfaqjen e bartësve të ngarkesës së lirë në gaze - elektrone, jone pozitive, jone negative (një elektron i kombinuar me një molekulë neutrale).

Nëse krijoni një fushë elektrike në hapësirën e zënë nga një gaz i jonizuar, atëherë transportuesit e ngarkesës elektrike do të fillojnë të lëvizin në mënyrë të rregullt - kështu lind një rrymë elektrike në gaze. Nëse jonizuesi ndalon së punuari, gazi bëhet përsëri neutral, pasi ai rikombinim– formimi i atomeve neutrale nga jonet dhe elektronet.

Rryma elektrike në vakum

Vakuumi është shkalla e rrallimit të një gazi në të cilën ne mund të neglizhojmë përplasjen midis molekulave të tij dhe të supozojmë se rruga mesatare e lirë tejkalon dimensionet lineare të enës në të cilën ndodhet gazi.

Rryma elektrike në një vakum është përçueshmëria e hendekut ndërelektrod në një gjendje vakum. Ka kaq pak molekula gazi saqë proceset e tyre të jonizimit nuk mund të sigurojnë numrin e elektroneve dhe joneve që janë të nevojshëm për jonizimin. Përçueshmëria e hendekut ndërelektrod në një vakum mund të sigurohet vetëm me ndihmën e grimcave të ngarkuara që lindin për shkak të fenomeneve të emetimit në elektroda.

• Mbrapa
• Përpara

Si të përgatitemi me sukses për CT në fizikë dhe matematikë?

Për t'u përgatitur me sukses për CT në fizikë dhe matematikë, ndër të tjera, është e nevojshme të plotësohen tre kushtet më të rëndësishme:

1. Studioni të gjitha temat dhe plotësoni të gjitha testet dhe detyrat e dhëna në materialet edukative në këtë faqe. Për ta bërë këtë, nuk ju duhet asgjë fare, domethënë: kushtojini tre deri në katër orë çdo ditë përgatitjes për CT në fizikë dhe matematikë, studimin e teorisë dhe zgjidhjen e problemeve. Fakti është se CT është një provim ku nuk mjafton vetëm të njohësh fizikën ose matematikën, por gjithashtu duhet të jesh në gjendje të zgjidhësh shpejt dhe pa dështime një numër të madh problemesh për tema të ndryshme dhe me kompleksitet të ndryshëm. Kjo e fundit mund të mësohet vetëm duke zgjidhur mijëra probleme.
2. Mësoni të gjitha formulat dhe ligjet në fizikë, dhe formulat dhe metodat në matematikë. Në fakt, kjo është gjithashtu shumë e thjeshtë për t'u bërë, ka vetëm rreth 200 formula të nevojshme në fizikë, madje pak më pak në matematikë. Në secilën nga këto lëndë ka rreth një duzinë metodash standarde për zgjidhjen e problemeve të një niveli bazë kompleksiteti, të cilat gjithashtu mund të mësohen, dhe kështu, plotësisht automatikisht dhe pa vështirësi për të zgjidhur pjesën më të madhe të CT në kohën e duhur. Pas kësaj, do t'ju duhet të mendoni vetëm për detyrat më të vështira.
3. Merrni pjesë në të tre fazat e testimit provues në fizikë dhe matematikë. Çdo RT mund të vizitohet dy herë për të vendosur për të dyja opsionet. Përsëri, në CT, përveç aftësisë për të zgjidhur shpejt dhe me efikasitet probleme, dhe njohuri për formulat dhe metodat, duhet të jeni gjithashtu në gjendje të planifikoni siç duhet kohën, të shpërndani forcat dhe më e rëndësishmja, të plotësoni saktë formularin e përgjigjes, pa duke ngatërruar numrat e përgjigjeve dhe problemeve, ose mbiemrin tuaj. Gjithashtu, gjatë RT-së, është e rëndësishme të mësoheni me stilin e pyetjeve në probleme, gjë që mund të duket shumë e pazakontë për një person të papërgatitur në DT.

Zbatimi i suksesshëm, i zellshëm dhe i përgjegjshëm i këtyre tre pikave do t'ju lejojë të tregoni një rezultat të shkëlqyer në CT, maksimumin e asaj që jeni në gjendje.

Gjete një gabim?

Nëse mendoni se keni gjetur një gabim në materialet e trajnimit, ju lutemi shkruani në lidhje me të me email. Ju gjithashtu mund të raportoni një gabim në rrjetin social (). Në letër, tregoni lëndën (fizikë ose matematikë), emrin ose numrin e temës ose testit, numrin e problemit ose vendin në tekst (faqe) ku, sipas mendimit tuaj, ka një gabim. Gjithashtu përshkruani se cili është gabimi i dyshuar. Letra juaj nuk do të kalojë pa u vënë re, gabimi ose do të korrigjohet, ose do t'ju shpjegohet pse nuk është gabim.

Elektrone të lira.. Rryma elektrike.. Matja e rrymës.. Ampermetri.. Njësia e rrymës - Amper.. Drejtimi i rrymës elektrike.. Drejtimi i lëvizjes së elektroneve..

Kur një fushë elektrike aplikohet në një përcjellës, elektronet e lira (bartësit e ngarkesës negative) fillojnë të lëvizin në përputhje me drejtimin e fushës elektrike - a elektricitet.

Lëvizja e elektroneve nënkupton lëvizjen e ngarkesave negative, prandaj - rryma elektrike është një masë e sasisë së ngarkesës elektrike të transferuar përmes një seksioni kryq të një përcjellësi për njësi të kohës.

Në sistemin ndërkombëtar SI, njësia e ngarkesës është Kulomb dhe njësia e kohës është e dyta. Prandaj, njësia e rrymës është Kulomb për sekondë (C/sek).

Matja aktuale

Njësia e rrymës Coulombs për sekondë ka një emër specifik në sistemin SI Amper (A)- për nder të shkencëtarit të famshëm francez Andre-Marie Ampera(foto në titullin e artikullit).
Siç e dimë, vlera e ngarkesës elektrike negative të një elektroni është -1,602 10 -19 Varëse. Prandaj, një kulomb ngarkese elektrike përbëhet nga 1/1.602 10 -19 = 6,24 10 18 elektronet.
Prandaj, nëse 6.24 10 18 elektronet kalojnë seksionin kryq të përcjellësit në një sekondë, atëherë madhësia e një rryme të tillë është e barabartë me një amper.

Për të matur rrymën Ekziston një pajisje matëse - një ampermetër.

Oriz. 1

Ampermetër përfshihet në qarkun elektrik ( oriz. 1) në seri me elementin e qarkut në të cilin do të matet rryma. Kur lidhni një ampermetër, duhet të respektohet polariteti: "plus" i ampermetrit është i lidhur me "plus" të burimit aktual, dhe "minus" i ampermetrit është i lidhur me "minus" të burimit aktual.

Drejtimi i rrymës elektrike

Nëse në qarkun elektrik të treguar në oriz. 1 mbyllni kontaktet e çelësit, atëherë rryma elektrike do të rrjedhë nëpër këtë qark. Shtrohet pyetja: "Në cilin drejtim?"

Ne e dimë se rryma elektrike në përçuesit metalikë është lëvizja e urdhëruar e grimcave të ngarkuara negativisht - elektronet (në media të tjera këto mund të jenë jone ose jone dhe elektrone). Elektronet e ngarkuara negativisht në qarkun e jashtëm lëvizin nga burimi minus në plus (si ngarkesat sprapsin, ngarkesat e kundërta tërhiqen), gjë që ilustron mirë oriz. 2 .

Teksti i fizikës së klasës së 8-të na jep një përgjigje tjetër: "Drejtimi i lëvizjes së ngarkesave pozitive merret si drejtim i rrymës elektrike në qark."- kjo eshte nga plusi i burimit të energjisë në minus të burimit.

Zgjedhja e drejtimit të rrymës, e kundërta e së vërtetës , nuk mund të quhet asgjë tjetër veçse paradoksale, por arsyet e një mospërputhjeje të tillë mund të shpjegohen nëse gjurmojmë historinë e zhvillimit të inxhinierisë elektrike.

Gjëja është se ngarkesat elektrike filluan të studiohen shumë përpara se të zbuloheshin elektronet, kështu që natyra e bartësve të ngarkesës në metale ishte ende e panjohur.
Koncepti i ngarkesës pozitive dhe negative u prezantua nga shkencëtari dhe politikani amerikan Benjamin Franklin.

Në punën time"Eksperimente dhe vëzhgime mbi energjinë elektrike" (1747) Franklin u përpoq të shpjegonte teorikisht fenomenet elektrike. Ishte ai që bëri i pari supozimin më të rëndësishëm në lidhje me natyrën atomike, "kokrra" të energjisë elektrike: " Lënda elektrike përbëhet nga grimca që duhet të jenë jashtëzakonisht të vogla».

Franklin besonte, që një trup që grumbullon energji elektrike ngarkohet pozitivisht, dhe një trup që humbet energjinë elektrike ngarkohet negativisht. Kur lidhen, ngarkesa pozitive e tepërt rrjedh atje ku mungon, domethënë në një trup të ngarkuar negativisht (në analogji me enët komunikuese).

Këto ide për lëvizjen e ngarkesave pozitive përhapur gjerësisht në rrethet shkencore dhe përfshihet në tekstet e fizikës. Dhe kështu doli se drejtimi aktual i lëvizjes së elektroneve në një përcjellës është i kundërt me drejtimin e pranuar të rrymës elektrike.

Pas zbulimit të elektronit shkencëtarët vendosën të linin gjithçka ashtu siç është, pasi do të duhej të ndryshonin shumë (dhe jo vetëm në tekstet shkollore) nëse tregohej drejtimi i vërtetë i rrymës. Kjo është edhe për faktin se shenja e tarifës praktikisht nuk ka asnjë efekt në asgjë, përderisa të gjithë përdorin të njëjtën konventë.
Drejtimi i vërtetë i lëvizjes së elektroneve përdoret vetëm kur është e nevojshme për të shpjeguar disa efekte fizike në pajisjet gjysmëpërçuese (dioda, transistorë, tiristorë, etj.).

Rryma elektrike mund të përfaqësohet si lëvizja e drejtuar e grimcave të ngarkuara, të cilat tradicionalisht merren si bartës të ngarkesës negative ose elektrone. Kjo deklaratë është e vërtetë për përçuesit e ngurtë, ku prania e vazhdueshme e grimcave të lira të ngarkuara konsiderohet normë. Për mediat e lëngëta dhe të gazta, bartës të tillë janë jone të ngarkuar pozitivisht, përmes të cilave substanca transferohet.

Subjekti fizik

Për të kuptuar qartë se si rrjedh rryma, së pari duhet të njiheni me fenomenet themelore fizike që çojnë në formimin e një rryme të renditur. Sipas teorisë molekulare-atomistike, të gjithë trupat natyrorë (pavarësisht nga gjendja e tyre e grumbullimit) përbëhen nga molekula dhe atome, të cilat përfshijnë elektrone të ngarkuar negativisht.

Për të sqaruar parimet e formimit të një rrjedhe të grimcave të ngarkuara, është më e përshtatshme të imagjinohet përbërja e trupave fizikë si më poshtë:

• Atomet që përbëjnë molekulat përfaqësohen në mënyrë konvencionale si një bërthamë e vendosur në qendër dhe elektronet që rrotullohen rreth saj me shpejtësinë e dritës;
• Për shkak të polaritetit të ndryshëm të këtyre dy komponentëve, kombinimi i tyre në kushte normale ka ngarkesë zero;

Informacion shtese. Në atomet e çdo elementi kimik, numri i elektroneve që rrotullohen në orbita është i barabartë me ngarkesën totale të bërthamës, gjë që siguron neutralitetin e tyre elektrik.

• Në atomet e disa substancave, guaskat e jashtme përmbajnë një numër të madh elektronesh, të cilat janë gjithashtu të largëta nga bërthama në distanca të konsiderueshme sipas standardeve atomike;
• Në momente të caktuara kohore, disa prej tyre shkëputen nga orbitat e tyre dhe fillojnë të "bredhin" lirshëm midis atomeve, duke u tërhequr nga bërthamat fqinje ose duke u zmbrapsur nga elektronet e tyre.

Si rezultat i këtyre proceseve, në objektet metalike shfaqen ngarkesa të lira, të cilat kur aplikohen potenciale elektrike (tensione) të shenjës së kundërt, fillojnë të lëvizin në mënyrë të rregullt.

Lëvizja e drejtuar e bartësve të ngarkesës së lirë në trupat e ngurtë (përçuesit) quhet rrymë elektrike.

Në substancat me përmbajtje të ulët të elektroneve të lira, kjo lëvizje ose është plotësisht e pamundur (dielektrike) ose është e kufizuar në një vlerë të vogël. Materialet e tilla, të cilat janë të ngopura në mënyrë të pamjaftueshme me bartës elektrikë, quhen gjysmëpërçues.

Llojet e rrymave

Rrjedhat e elektroneve të pranishme në materialet përcjellëse mund të lëvizin gjithmonë në një drejtim ose të ndryshojnë vazhdimisht drejtimin e tyre. Në rastin e parë, ato formojnë rryma alternative, dhe në të dytën, rryma direkte.

Rrymat alternative formohen nën ndikimin e tensioneve të ndryshme në madhësi dhe shenjë të aplikuar në skajet e përcjellësit, dhe një ndryshim potencial i të njëjtit polaritet përdoret për të marrë një sinjal të rrymës konstante.

Shënim! Rrymat e ndryshimit rrjedhin përmes instalimeve elektrike të çdo apartamenti, dhe një shembull i llojit të dytë është lëvizja e njëanshme e elektroneve në akumulatorë ose bateri.

Historikisht, në një qark të rrjedhës konstante, drejtimi i tij zakonisht konsiderohet të jetë lëvizja nga "plus" i burimit të energjisë në "minus" e tij. Edhe pse në realitet, bartësit e ngarkesës negative lëvizin pikërisht në drejtim të kundërt (nga "minus" në "plus"). Por drejtimi i kushtëzuar i pranuar më parë ishte aq i ngulitur në mendjet e njerëzve sa mbeti i pandryshuar, duke e konsideruar vlerën e këtij parametri si absolutisht të kushtëzuar.

Për të kuptuar se ku rrjedhin rrymat alternative, duhet të filloni drejtpërdrejt nga përkufizimi i tyre. Në këtë situatë, nën ndikimin e potencialit të alternuar (tensionit), ata ndryshojnë drejtimin e tyre me një periodicitet të caktuar.

E rëndësishme! Në rrjetet shtëpiake ruse, tensioni alternativ ka një frekuencë prej 50 Hertz. Rryma që rrjedh nëpër instalime elektrike gjithashtu ndryshon drejtimin e saj me frekuencën e duhur.

Në rrjetet elektrike të huaja (në SHBA dhe Japoni, në veçanti), kjo frekuencë është 60 Hertz, e cila rrit pak efikasitetin duke rritur njëkohësisht humbjet në linjat e furnizimit.

Lëvizja e dyfishtë e ngarkesave

Në shumicën e metaleve, njëkohësisht me rrjedhën e elektroneve, vërehet një lëvizje e kundërt e grimcave me shenjë të kundërt, të formuara nga atome të ngarkuar pozitivisht. Lëvizja e tyre përkon me përkufizimin e vendosur historikisht (nga "plus" në "minus"), kështu që, nëse dëshirohet, lëvizja e këtyre përbërësve të materies mund të merret si drejtim i vërtetë.

Le t'i shtojmë asaj që u tha se në lëngjet dhe gazrat, grimcat atomike me ngarkesa të ndryshme (jonet dhe elektronet e përmendura tashmë) lëvizin gjithashtu në drejtime të kundërta. Kjo metodë e formimit të një rrjedhe grimcash në një zinxhir quhet elektrolizë, e cila përdoret gjerësisht në degë të ndryshme të prodhimit industrial.

Si përfundim, vërejmë se, ndryshe nga këndvështrimi teorik, në praktikë drejtimi i zgjedhur në mënyrë konvencionale i lëvizjes së elektroneve në një qark elektrik specifik ka një rëndësi thelbësore. Çdo zinxhir i radioelementeve të përfshirë në të llogaritet fillimisht për një polaritet të caktuar të tensionit të furnizuar, dhe, rrjedhimisht, për një drejtim të caktuar të sinjalit aktual të gjeneruar.

Video

"Rryma elektrike është lëvizja e urdhëruar e grimcave të ngarkuara të quajtura ELEKTRONE." Elektronet, cilat janë ato? Nuk do të hyjmë në detajet e tekstit shkollor të fizikës dhe kimisë. Do të përpiqem t'ju them me fjalë të thjeshta dhe me një shembull të thjeshtë - NUK është e vështirë një elektron është i pranishëm në çdo metal, alumin, hekur, bakër, çdo gjë nga e cila janë bërë lugët, filizat dhe telat. Një elektron është një grimcë e ngarkuar negativisht me një shenjë minus (-). Elektronet lëvizin me shpejtësi të madhe, pothuajse menjëherë dhe në të njëjtën kohë në mënyrë kaotike. Duke lëvizur në drejtime të ndryshme, ato përplasen me njëra-tjetrën dhe me grimca të tjera që janë të pranishme edhe në metale dhe kjo lëvizje kaotike e elektroneve nuk ju bën dobi. Në mënyrë që hekuri të funksionojë dhe llamba të ndizet, duhet t'i bëni elektronet të lëvizin në telat elektrikë në mënyrë rigoroze në një drejtim, t'u jepni atyre një drejtim. Si ta bëjmë atë? Po, shumë e thjeshtë! Duhet të lidhni një burim energjie me telin, për shembull një bateri të rregullt. Një bateri ka një plus dhe një minus duke aplikuar plusin në njërin skaj të telit dhe minusin në tjetrin, marrim lëvizjen e drejtuar të elektroneve. Elektronet do të lëvizin në tel rreptësisht në një drejtim nga plus në minus, dhe një rrymë elektrike do të lindë në tel.

Puna e rrymës elektrike

Sigurisht, e kuptoni që nuk mund të lidhni vetëm me tel bateritë plus dhe minus? Bateria do të mbarojë, teli do të nxehet dhe nuk do të ketë asnjë përfitim nga kjo, por nëse e thyeni telin dhe lidhni një llambë me thyerjen, atëherë do të merrni burimin tuaj të dritës, llamba do të ndizet , domethënë, rryma elektrike do të fillojë të punojë për ju. Llamba e ndezur thjesht konfirmon përkufizimin - (puna e rrymës elektrike).

Për shkak të punës së rrymës elektrike ndizet një llambë, funksionon një televizor, një furrë me mikrovalë, etj. Nëse nuk ka lëvizje të rregullt të elektroneve, atëherë këto pajisje elektrike nuk do të funksionojnë.

Nëse ka një ndërprerje në telin elektrik, ose një çelës është fikur, ose ndodh diçka tjetër që pengon rrjedhën e rrymës elektrike, lëvizja e rregullt e elektroneve do të ndalet dhe me tërryma elektrike do të ndalet.

Efekti i rrymës elektrike në trupin e njeriut

Unë do të doja të tërhiqja vëmendjen tuaj për faktin se një person mund të jetë gjithashtu një përcjellës i rrymës elektrike. Dhe nëse lidhni një person me rrjetin elektrik (futni gishtat në prizë) përmesrryma elektrike do të rrjedhë nëpër trupin e njeriut.

Kur lidhni një rrymë elektrike me një llambë, ajo thjesht do të ndizet dhe pasoja shumë të pakëndshme mund t'i ndodhin një personi. Rryma elektrike mbi një vlerë të caktuar mund të shkaktojë dëmtime tek një person si djegie, probleme me frymëmarrjen, probleme me ritmin e zemrës dhe vdekje. Rryma elektrike nuk ka ngjyrë, zë apo erë, kështu që ju duhet ta trajtoni rrymën elektrike me shumë kujdes, por gjithashtu nuk duhet të keni shumë frikë prej saj deri në belbëzimin dhe djersën e ftohtë. Thjesht duhet të dini vetitë e tij fizike dhe të ndiqni masat paraprake të sigurisë.

Temat e kodifikuesit të Provimit të Unifikuar të Shtetit: rrymë elektrike e drejtpërdrejtë, rrymë, tension.

Rryma elektrike ofron rehati për jetën e njeriut modern. Arritjet teknologjike të qytetërimit - energjia, transporti, radio, televizioni, kompjuterët, komunikimet celulare - bazohen në përdorimin e rrymës elektrike.

Rryma elektrike është lëvizja e drejtuar e grimcave të ngarkuara, në të cilën ngarkesa transferohet nga një zonë e hapësirës në tjetrën.

Rryma elektrike mund të ndodhë në një shumëllojshmëri të gjerë të mediave: lëndë të ngurta, lëngje, gazra. Ndonjëherë nuk nevojitet asnjë medium - rryma mund të ekzistojë edhe në vakum! Ne do të flasim për këtë në kohën e duhur, por tani për tani do të japim vetëm disa shembuj.

Le të lidhim shtyllat e baterisë me një tel metalik. Elektronet e lira të telit do të fillojnë një lëvizje të drejtuar nga "minus" i baterisë në "plus".
Ky është një shembull i rrymës në metale.

Hidhni një majë kripë tryezë në një gotë me ujë. Molekulat e kripës shpërbëhen në jone, kështu që në tretësirë ​​shfaqen ngarkesa të lira: jone pozitive dhe jone negative. Tani le të vendosim dy elektroda të lidhura me polet e baterisë në ujë. Jonet do të fillojnë të lëvizin drejt elektrodës negative, dhe jonet do të lëvizin drejt elektrodës pozitive.
Ky është një shembull i rrymës që kalon nëpër një zgjidhje elektrolite.

Bubullimat krijojnë fusha elektrike aq të fuqishme sa që është e mundur të depërtohet një hendek ajri i gjatë disa kilometra. Si rezultat, një shkarkesë gjigante - rrufe - kalon nëpër ajër.
Ky është një shembull i rrymës elektrike në një gaz.

Në të tre shembujt e konsideruar, rryma elektrike shkaktohet nga lëvizja e grimcave të ngarkuara brenda trupit dhe quhet rrymë përcjellëse.

Këtu është një shembull pak më ndryshe. Ne do të lëvizim një trup të ngarkuar në hapësirë. Kjo situatë është në përputhje me përkufizimin e rrymës! Lëvizja e drejtuar e ngarkesave është e pranishme, transferimi i ngarkesës në hapësirë ​​është i pranishëm. Rryma e krijuar nga lëvizja e një trupi të ngarkuar makroskopik quhet konvekcioni.

Vini re se jo çdo lëvizje e grimcave të ngarkuara gjeneron një rrymë. Për shembull, lëvizja termike kaotike e ngarkesave të një përcjellësi nuk është e drejtuar (ndodh në asnjë drejtim), dhe për këtë arsye nuk është një rrymë (kur lind një rrymë, ngarkesat e lira vazhdojnë të kryejnë lëvizje termike! Vetëm se në këtë rast , lëvizjeve kaotike të grimcave të ngarkuara i shtohet zhvendosja e tyre e renditur në një drejtim të caktuar
drejtim).
Nuk do të ketë gjithashtu rrymë në lëvizjen përkthimore të një trupi elektrikisht neutral: megjithëse grimcat e ngarkuara në atomet e tij kryejnë lëvizje të drejtuar, nuk ka transferim të ngarkesës nga një zonë e hapësirës në tjetrën.

Drejtimi i rrymës elektrike

Drejtimi i lëvizjes së grimcave të ngarkuara që formojnë një rrymë varet nga shenja e ngarkesës së tyre. Grimcat e ngarkuara pozitivisht do të lëvizin nga "plus" në "minus", dhe ato të ngarkuara negativisht do të lëvizin, përkundrazi, nga "minus" në "plus". Në elektrolitet dhe gazrat, për shembull, ka ngarkesa të lira pozitive dhe negative dhe krijohet një rrymë nga kundërlëvizja e tyre në të dy drejtimet. Cili nga këto drejtime duhet marrë si drejtim i rrymës elektrike?

E thënë thjesht, me marrëveshje rryma rrjedh nga "plus" në "minus"(Fig. 1; terminali pozitiv i burimit aktual është paraqitur me një vijë të gjatë, terminali negativ me një vijë të shkurtër).

Kjo marrëveshje vjen në njëfarë konflikti me rastin më të zakonshëm të përçuesve metalikë. Në një metal, bartësit e ngarkesës janë elektrone të lirë dhe ato lëvizin nga "minus" në "plus". Por sipas konventës, ne jemi të detyruar të supozojmë se drejtimi i rrymës në një përcjellës metalik është i kundërt me lëvizjen e elektroneve të lira. Kjo, natyrisht, nuk është shumë e përshtatshme.

Sidoqoftë, asgjë nuk mund të bëhet këtu - ju duhet ta merrni këtë situatë si të mirëqenë. Kështu ka ndodhur historikisht. Zgjedhja e drejtimit të rrymës u propozua nga Amperi (Amperit i duhej marrëveshja për drejtimin e rrymës për të dhënë një rregull të qartë për përcaktimin e drejtimit të forcës që vepron në një përcjellës me rrymë në një fushë magnetike. Sot ne quaj këtë forcë forcë Ampere, drejtimi i së cilës përcaktohet nga rregulli i dorës së majtë) në gjysmën e parë të shekullit të 19-të, 70 vjet para zbulimit të elektronit. Të gjithë u mësuan me këtë zgjedhje dhe kur në vitin 1916 u bë e qartë se rryma në metale shkaktohet nga lëvizja e elektroneve të lira, asgjë nuk ndryshoi.

Veprimet e rrymës elektrike

Si mund të përcaktojmë nëse rryma elektrike rrjedh apo jo? Shfaqja e rrymës elektrike mund të gjykohet nga manifestimet e saj të mëposhtme.

1. Efekti termik i rrymës. Rryma elektrike shkakton ngrohjen e substancës në të cilën rrjedh. Kështu nxehen bobinat e ngrohësve dhe llambave inkandeshente. Kjo është arsyeja pse ne shohim rrufe. Funksionimi i ampermetrave termikë bazohet në zgjerimin termik të një përcjellësi që mbart rrymë, i cili çon në lëvizjen e gjilpërës së instrumentit.

2. Efekti magnetik i rrymës. Rryma elektrike krijon një fushë magnetike: gjilpëra e busullës e vendosur pranë telit kthehet pingul me telin kur rryma është e ndezur. Fusha magnetike e rrymës mund të forcohet shumë herë duke mbështjellë një tel rreth një shufre hekuri për të krijuar një elektromagnet. Funksionimi i ampermetrave të sistemit magnetoelektrik bazohet në këtë parim: elektromagneti rrotullohet në fushën e një magneti të përhershëm, si rezultat i të cilit gjilpëra e instrumentit lëviz përgjatë shkallës.

3. Efekti kimik i rrymës. Kur rryma kalon përmes elektroliteve, mund të vërehet një ndryshim në përbërjen kimike të substancës. Pra, në një zgjidhje, jonet pozitive lëvizin në elektrodën negative, dhe kjo elektrodë është e veshur me bakër.

Rryma elektrike quhet të përhershme, nëse e njëjta ngarkesë kalon nëpër prerjen tërthore të përcjellësit në intervale të barabarta kohore.

Rryma direkte është më e lehtë për t'u mësuar. Këtu fillojmë.

Forca dhe dendësia e rrymës

Karakteristika sasiore e rrymës elektrike është forca aktuale. Në rastin e rrymës së drejtpërdrejtë, vlera absolute e rrymës është raporti i vlerës absolute të ngarkesës që kalon nëpër seksionin kryq të përcjellësit gjatë kohës deri në këtë kohë:

(1)

Rryma matet në amperët(A). Me një rrymë prej A, një ngarkesë prej C kalon nëpër prerjen tërthore të përcjellësit në c.

Theksojmë se formula (1) përcakton vlerën absolute ose modulin e rrymës.
Forca aktuale mund të ketë gjithashtu një shenjë! Kjo shenjë nuk ka lidhje me shenjën e ngarkesave që formojnë rrymën dhe zgjidhet për arsye të tjera. Gjegjësisht, në një numër situatash (për shembull, nëse nuk është e qartë paraprakisht se ku do të rrjedhë rryma), është e përshtatshme të rregulloni një drejtim të caktuar të anashkalimit të qarkut (të themi, në drejtim të kundërt) dhe të konsideroni fuqinë e rrymës si pozitive nëse drejtimi i rrymës përkon me drejtimin e anashkalimit, dhe negativ nëse rryma rrjedh kundër drejtimit të kalimit (krahasoni me një rreth trigonometrik: këndet konsiderohen pozitivë nëse numërohen në të kundërt të akrepave të orës dhe negative nëse numërohen në drejtim të akrepave të orës).

Në rastin e rrymës së drejtpërdrejtë, forca e rrymës është një vlerë konstante. Tregon se sa ngarkesë kalon nëpër seksionin kryq të përcjellësit për s.

Shpesh është e përshtatshme të anashkaloni zonën e prerjes tërthore dhe të vendosni vlerën dendësia e rrymës:

(2)

ku është forca aktuale, është zona e prerjes tërthore të përcjellësit (natyrisht, ky seksion kryq është pingul me drejtimin e rrymës). Duke marrë parasysh formulën (1) kemi gjithashtu:

Dendësia e rrymës tregon se sa ngarkesë kalon për njësi të kohës nëpër një zonë tërthore të njësisë së një përcjellësi. Sipas formulës (2), dendësia e rrymës matet në A/m2.

Shpejtësia e lëvizjes së drejtimit të ngarkesave

Kur ndezim dritën në një dhomë, na duket se llamba ndizet menjëherë. Shpejtësia e përhapjes së rrymës nëpër tela është shumë e lartë: është afër km/s (shpejtësia e dritës në vakum). Nëse llamba do të ishte në Hënë, ajo do të ndizte në pak më shumë se një sekondë.

Megjithatë, nuk duhet menduar se tarifat falas formojnë një lëvizje aktuale me një shpejtësi kaq të jashtëzakonshme. Rezulton se shpejtësia e tyre është vetëm një pjesë e një milimetri në sekondë.

Pse rryma kalon kaq shpejt nëpër tela? Fakti është se ngarkesat e lira ndërveprojnë me njëra-tjetrën dhe, duke qenë nën ndikimin e fushës elektrike të burimit aktual, kur qarku mbyllet, ato fillojnë të lëvizin pothuajse njëkohësisht përgjatë gjithë përcjellësit. Shpejtësia e përhapjes së rrymës është shpejtësia e transmetimit të ndërveprimit elektrik midis ngarkesave të lira dhe është afër shpejtësisë së dritës në vakum. Shpejtësia me të cilën vetë ngarkesat lëvizin brenda përcjellësit mund të jetë shumë herë më pak.

Pra, le të theksojmë edhe një herë se bëjmë dallimin midis dy shpejtësive.

1. Shpejtësia aktuale e përhapjes. Kjo është shpejtësia me të cilën një sinjal elektrik udhëton nëpër një qark. Afër km/s.

2. Shpejtësia e lëvizjes së drejtimit të tarifave falas. Kjo është shpejtësia mesatare e lëvizjes së ngarkesave që formojnë një rrymë. Gjithashtu i quajtur shpejtësia e lëvizjes.

Tani do të nxjerrim një formulë që shpreh forcën aktuale përmes shpejtësisë së lëvizjes së drejtimit të ngarkesave të përcjellësit.

Lëreni përcjellësin të ketë një sipërfaqe tërthore (Fig. 2). Ne do t'i konsiderojmë tarifat falas të përcjellësit si pozitive; Le të tregojmë madhësinë e ngarkesës së lirë (në rastin më praktik të një përcjellësi metalik, kjo është ngarkesa e një elektroni). Përqendrimi i tarifave të lira (d.m.th., numri i tyre për njësi vëllimi) është i barabartë me .

Oriz. 2. Për të nxjerrë formulën

Çfarë ngarkese do të kalojë përmes seksionit kryq të përcjellësit tonë në kohë?

Nga njëra anë, natyrisht,

(3)

Nga ana tjetër, seksioni kryq do të përshkohet nga të gjitha ato tarifa falas që pas pak do të gjenden brenda një cilindri me lartësi . Numri i tyre është i barabartë me:

Prandaj, ngarkesa totale e tyre do të jetë e barabartë me:

(4)

Duke barazuar anët e djathta të formulave (3) dhe (4) dhe duke reduktuar me , marrim:

(5)

Prandaj, dendësia e rrymës rezulton të jetë e barabartë me:

Si shembull, le të llogarisim shpejtësinë e lëvizjes së elektroneve të lira në një tel bakri në rrymën A.

Ngarkesa e elektronit njihet: Cl.

Sa është përqendrimi i elektroneve të lira? Përkon me përqendrimin e atomeve të bakrit, pasi nga secili atom hiqet një elektron valence. Epo, ne e dimë se si të gjejmë përqendrimin e atomeve:

Le të vendosim mm. Nga formula (5) marrim:

Znj.

Kjo është rreth një e dhjeta e milimetrit në sekondë.

Fusha elektrike e palëvizshme

Ne flasim gjatë gjithë kohës për lëvizjen e drejtimit të akuzave, por ende nuk e kemi prekur çështjen Pse tarifat pa pagesë kryejnë një lëvizje të tillë. Pse ndodh në të vërtetë rryma elektrike?

Për lëvizjen e rregullt të ngarkesave brenda një përcjellësi, kërkohet një forcë që vepron mbi ngarkesat në një drejtim të caktuar. Nga vjen kjo fuqi? Nga ana e fushës elektrike!

Në mënyrë që një rrymë e drejtpërdrejtë të rrjedhë në një përcjellës, një rrymë e palëvizshme duhet të ekzistojë brenda përcjellësit.(domethënë konstante, e pavarur nga koha) fushe elektrike. Me fjalë të tjera, duhet të ruhet një ndryshim i vazhdueshëm potencial midis skajeve të përcjellësit.

Një fushë elektrike e palëvizshme duhet të krijohet nga ngarkesat e përcjellësve të përfshirë në qarkun elektrik. Sidoqoftë, përçuesit e ngarkuar në vetvete nuk mund të sigurojnë rrjedhën e rrymës direkte.

Konsideroni, për shembull, dy topa përcjellës të ngarkuar në mënyrë të kundërt. Le t'i lidhim ato me një tel. Një ndryshim potencial do të lindë midis skajeve të telit dhe një fushë elektrike do të shfaqet brenda telit. Rryma do të rrjedhë përmes telit. Por me kalimin e rrymës, diferenca potenciale midis topave do të ulet, e ndjekur nga një rënie në fuqinë e fushës në tel. Përfundimisht potencialet e topave do të bëhen të barabarta me njëri-tjetrin, fusha në tel do të shkojë në zero dhe rryma do të zhduket. Ne e gjejmë veten në elektrostatikë: topat plus një tel formojnë një përcjellës të vetëm, në secilën pikë të të cilit potenciali merr të njëjtën vlerë; tensioni
Fusha brenda përcjellësit është zero, nuk ka rrymë.

Fakti që fusha elektrostatike në vetvete nuk është e përshtatshme për rolin e një fushe të palëvizshme që krijon një rrymë është e qartë nga konsideratat më të përgjithshme. Në fund të fundit, fusha elektrostatike është e mundshme kur lëviz një ngarkesë përgjatë një rruge të mbyllur; Rrjedhimisht, nuk mund të bëjë që ngarkesat të qarkullojnë në një qark elektrik të mbyllur - kjo kërkon që të bëhet punë jo zero.

Kush do ta bëjë këtë punë jo zero? Kush do të ruajë ndryshimin potencial në qark dhe do të sigurojë një fushë elektrike të palëvizshme që krijon një rrymë në përcjellës?

Përgjigja është burimi aktual, elementi më i rëndësishëm i qarkut elektrik.

Në mënyrë që rryma e vazhdueshme të rrjedhë në një përcjellës, skajet e përcjellësit duhet të lidhen me terminalet e burimit të rrymës (bateria, akumulatori, etj.).

Terminalet e burimit janë përcjellës të ngarkuar. Nëse qarku është i mbyllur, atëherë ngarkesat nga terminalet lëvizin përgjatë qarkut - si në shembullin me topat e diskutuar më sipër. Por tani ndryshimi i potencialit midis terminaleve nuk zvogëlohet: burimi aktual rimbush vazhdimisht ngarkesat në terminale, duke ruajtur ndryshimin e mundshëm midis skajeve të qarkut në një nivel konstant.

Ky është qëllimi i një burimi DC. Brenda tij zhvillohen procese me origjinë jo elektrike (më shpesh kimike), të cilat sigurojnë ndarje të vazhdueshme të ngarkesave. Këto tarifa furnizohen në terminalet burimore në sasinë e kërkuar.

Ne do të studiojmë karakteristikat sasiore të proceseve jo-elektrike të ndarjes së ngarkesës brenda një burimi - i ashtuquajturi EMF - më vonë, në fletën përkatëse.

Tani le të kthehemi në fushën elektrike të palëvizshme. Si ndodh në përçuesit e një qarku në prani të një burimi aktual?

Terminalet e ngarkuara të burimit krijojnë një fushë elektrike në skajet e përcjellësit. Ngarkesat e lira të përcjellësit të vendosur pranë terminaleve fillojnë të lëvizin dhe veprojnë me fushën e tyre elektrike në ngarkesat fqinje. Me një shpejtësi afër shpejtësisë së dritës, ky ndërveprim transmetohet përgjatë gjithë qarkut dhe në qark vendoset një rrymë elektrike konstante. Fusha elektrike e krijuar nga ngarkesat lëvizëse gjithashtu stabilizohet.

Një fushë elektrike e palëvizshme është një fushë e ngarkesave të lira të një përcjellësi që kryen lëvizje të drejtuar.

Një fushë elektrike e palëvizshme nuk ndryshon me kalimin e kohës sepse me një rrymë konstante modeli i shpërndarjes së ngarkesës në një përcjellës nuk ndryshon: në vend të ngarkesës që la një seksion të caktuar të përcjellësit, saktësisht e njëjta ngarkesë arrin në momentin tjetër në koha. Për këtë arsye, një fushë e palëvizshme është në shumë mënyra (por jo të gjitha) e ngjashme me një fushë elektrostatike.

Gjegjësisht, dy pohimet e mëposhtme janë të vërteta, të cilat do të na duhen më vonë (prova e tyre jepet në një kurs universitar të fizikës).

1. Ashtu si fusha elektrostatike, fusha elektrike e palëvizshme është potenciale. Kjo na lejon të flasim për ndryshimin e potencialit (d.m.th. tensionin) në çdo pjesë të qarkut (është ky ndryshim potencial që matim me një voltmetër).
Potencialiteti, kujtoni, do të thotë që puna e një fushe të palëvizshme për të lëvizur një ngarkesë nuk varet nga forma e trajektores. Kjo është arsyeja pse, kur përçuesit janë të lidhur paralelisht, voltazhi në secilin prej tyre është i njëjtë: është i barabartë me diferencën potenciale të fushës së palëvizshme midis dy pikave me të cilat janë lidhur përçuesit.
2. Ndryshe nga fusha elektrostatike, fusha e palëvizshme e ngarkesave lëvizëse depërton brenda përcjellësit (fakti është se ngarkesat e lira, që marrin pjesë në lëvizjen e drejtuar, nuk kanë kohë të riorganizohen siç duhet dhe të marrin konfigurime "elektrostatike").
Vijat e intensitetit të një fushe të palëvizshme brenda një përcjellësi janë paralele me sipërfaqen e tij, pavarësisht se si është përkulur përçuesi. Prandaj, si në një fushë uniforme elektrostatike, formula është e vlefshme, ku është tensioni në skajet e përcjellësit, është forca e fushës së palëvizshme në përcjellës dhe është gjatësia e përcjellësit.