Savjeti za izgradnju i renoviranje

Usmjereno kretanje nabijenih čestica u električnom polju.

Nabijene čestice mogu biti elektroni ili ioni (nabijeni atomi).

Atom koji je izgubio jedan ili više elektrona dobija pozitivan naboj. - Anion (pozitivni jon).
Atom koji je dobio jedan ili više elektrona dobija negativan naboj. - Kation (negativni ion).
Joni se smatraju pokretnim nabijenim česticama u tekućinama i plinovima.

U metalima su nosioci naboja slobodni elektroni, poput negativno nabijenih čestica.

U poluvodičima se razmatra kretanje (kretanje) negativno nabijenih elektrona od jednog atoma do drugog i, kao rezultat, kretanje između atoma rezultirajućih pozitivno nabijenih praznina - rupa.

Iza smjer električne struje smjer kretanja pozitivnih naboja je konvencionalno prihvaćen. Ovo pravilo je ustanovljeno mnogo prije proučavanja elektrona i ostaje istinito do danas. Jačina električnog polja je također određena za pozitivno naelektrisanje.

Za bilo koje jedno punjenje q u električnom polju intenziteta E dejstva sile F = qE, koji pomiče naboj u smjeru vektora ove sile.

Slika pokazuje da je vektor sile F - = -qE, djelujući na negativan naboj -q, je usmjeren u smjeru suprotnom od vektora jačine polja, kao proizvod vektora E na negativnu vrijednost. Posljedično, negativno nabijeni elektroni, koji su nosioci naboja u metalnim provodnicima, zapravo imaju smjer kretanja suprotan vektoru jačine polja i općenito prihvaćenom smjeru električne struje.

Iznos naplate Q= 1 privjesak pomjeren kroz poprečni presjek provodnika u vremenu t= 1 sekunda, određena trenutnom vrijednošću I= 1 Amper iz omjera:

I = Q/t.

Trenutni odnos I= 1 Amper u provodniku na njegovu površinu poprečnog presjeka S= 1 m 2 će odrediti gustoću struje j= 1 A/m2:

Posao A= 1 Joule potrošen na transport punjenja Q= 1 kulon od tačke 1 do tačke 2 će odrediti vrijednost električnog napona U= 1 Volt kao razlika potencijala φ 1 i φ 2 između ovih tačaka iz proračuna:

U = A/Q = φ 1 - φ 2

Električna struja može biti jednosmjerna ili naizmjenična.

Jednosmjerna struja je električna struja čiji se smjer i veličina ne mijenjaju tokom vremena.

Naizmjenična struja je električna struja čija se veličina i smjer mijenjaju tokom vremena.

Davne 1826. godine njemački fizičar Georg Ohm otkrio je važan zakon elektriciteta, koji određuje kvantitativni odnos između električne struje i svojstava provodnika, karakterizirajući njihovu sposobnost da izdrže električnu struju.
Ova svojstva su se kasnije počela nazivati ​​električnim otporom, označenim slovom R i mjereno u omima u čast pronalazača.
Ohmov zakon u svojoj modernoj interpretaciji koristeći klasični U/R omjer određuje količinu električne struje u vodiču na osnovu napona U na krajevima ovog provodnika i njegov otpor R:

Električna struja u provodnicima

Provodnici sadrže slobodne nosioce naboja, koji se pod utjecajem električnog polja kreću i stvaraju električnu struju.

U metalnim provodnicima, nosioci naboja su slobodni elektroni.
Kako temperatura raste, haotično toplinsko kretanje atoma ometa usmjereno kretanje elektrona i otpor provodnika se povećava.
Kada se hlađenje i temperatura približi apsolutnoj nuli, kada se termičko kretanje zaustavi, otpor metala teži nuli.

Električna struja u tekućinama (elektrolitima) postoji kao usmjereno kretanje nabijenih atoma (jona), koji nastaju u procesu elektrolitičke disocijacije.
Joni se kreću prema elektrodama suprotnog znaka i neutraliziraju se, taložeći se na njima. - Elektroliza.
Anioni su pozitivni joni. Prelaze na negativnu elektrodu - katodu.
Kationi su negativni joni. Prelaze na pozitivnu elektrodu - anodu.
Faradejevi zakoni elektrolize određuju masu supstance koja se oslobađa na elektrodama.
Kada se zagrije, otpor elektrolita se smanjuje zbog povećanja broja molekula razloženih na ione.

Električna struja u plinovima - plazma. Električni naboj nose pozitivni ili negativni joni i slobodni elektroni, koji nastaju pod uticajem zračenja.

U vakuumu postoji električna struja kao tok elektrona od katode do anode. Koristi se u uređajima sa elektronskim snopom - lampama.

Električna struja u poluvodičima

Poluprovodnici zauzimaju srednju poziciju između provodnika i dielektrika u smislu njihove otpornosti.
Značajnom razlikom između poluvodiča i metala može se smatrati ovisnost njihove otpornosti o temperaturi.
Kako temperatura pada, otpor metala opada, dok se kod poluvodiča, naprotiv, povećava.
Kako se temperatura približava apsolutnoj nuli, metali teže da postanu supravodnici, a poluprovodnici - izolatori.
Činjenica je da će na apsolutnoj nuli elektroni u poluvodičima biti zauzeti stvaranjem kovalentnih veza između atoma kristalne rešetke i, idealno, neće biti slobodnih elektrona.
Kako temperatura raste, neki od valentnih elektrona mogu primiti energiju dovoljnu da raskinu kovalentne veze i slobodni elektroni će se pojaviti u kristalu, a na mjestima loma nastaju slobodna mjesta koja se nazivaju rupe.
Slobodno mjesto može zauzeti valentni elektron iz susjednog para i rupa će se pomjeriti na novo mjesto u kristalu.
Kada slobodni elektron naiđe na rupu, elektronska veza između atoma poluvodiča se obnavlja i dolazi do obrnutog procesa - rekombinacije.
Parovi elektron-rupa mogu se pojaviti i rekombinovati kada se poluvodič osvijetli zbog energije elektromagnetnog zračenja.
U odsustvu električnog polja, elektroni i rupe učestvuju u haotičnom toplotnom kretanju.
Ne samo nastali slobodni elektroni, već i rupe, koje se smatraju pozitivno nabijenim česticama, učestvuju u električnom polju u uređenom kretanju. Current I u poluprovodniku se sastoji od elektrona I n i rupa Ip struje

Poluprovodnici uključuju hemijske elemente kao što su germanijum, silicijum, selen, telur, arsen, itd. Najčešći poluprovodnik u prirodi je silicijum.

Komentari i prijedlozi su prihvaćeni i dobrodošli!

– U Evropi sada niko ne svira klavir,
igrati sa strujom.
"Ne možete se igrati na struju - udariće vas strujom."
-I igraju se sa gumenim rukavicama...
-Eh! Možete nositi gumene rukavice!
"mimino"

Čudno... Igraju se strujom, ali iz nekog razloga ubijaju nekom vrstom struje... Odakle struja u struji? A kakva je ovo struja? Zdravo dragi moji! Hajde da to shvatimo.

Pa, prvo, počnimo s tim zašto je još uvijek moguće igrati se strujom u gumenim rukavicama, ali, na primjer, u željeznim ili olovnim rukavicama, to je nemoguće, iako su metalne jače? Stvar je u tome što guma ne provodi struju, ali gvožđe i olovo provode, pa će vas izazvati strujni udar. Stani, stani... Idemo u pogrešnom pravcu, okrenimo se... Da... Treba da počnemo od činjenice da se sve u našem Univerzumu sastoji od sitnih čestica - atoma. Te su čestice toliko male da je, na primjer, ljudska kosa nekoliko miliona puta deblja od najmanjeg atoma vodika. Atom se sastoji (vidi Sliku 1.1) od dva glavna dijela - pozitivno nabijenog jezgra, koje se zauzvrat sastoji od neutrona i protona i elektrona koji rotiraju u određenim orbitama oko jezgra.

Slika 1.1 – Struktura elektrona

Ukupni električni naboj atoma je uvijek (!) jednak nuli, odnosno atom je električno neutralan. Elektroni imaju prilično jaku vezu s atomskim jezgrom, međutim, ako primijenite neku silu i "iščupate" jedan ili više elektrona iz atoma (kroz zagrijavanje ili trenje, na primjer), tada će se atom pretvoriti u pozitivno nabijeni ion, budući da će pozitivni naboj njegovog jezgra biti veći od veličine negativnog ukupnog naboja preostalih elektrona. I obrnuto – ako se atomu na neki način doda jedan ili više elektrona (ali ne hlađenjem...), atom će se pretvoriti u negativno nabijeni ion.

Elektroni koji čine atome bilo kojeg elementa su apsolutno identični po svojim karakteristikama: naboj, veličina, masa.

Sada, ako pogledate unutrašnji sastav bilo kojeg elementa, možete vidjeti da atomi ne zauzimaju cijeli volumen elementa. Uvijek, u bilo kojem materijalu postoje i negativno nabijeni i pozitivno nabijeni joni, a proces konverzije „negativno nabijeni ion–atom–pozitivno nabijeni ion“ odvija se stalno. Tokom ove transformacije nastaju takozvani slobodni elektroni - elektroni koji nisu povezani ni sa jednim od atoma ili jona. Ispostavilo se da različite supstance imaju različite količine ovih slobodnih elektrona.

Iz kursa fizike je također poznato da oko svakog nabijenog tijela (čak i nečeg tako beznačajnog kao što je elektron) postoji takozvano nevidljivo električno polje čije su glavne karakteristike intenzitet i smjer. Konvencionalno je prihvaćeno da je polje uvijek usmjereno od tačke pozitivnog naboja do tačke negativnog naboja. Takvo polje nastaje, na primjer, kada trljate ebonit ili staklenu šipku o vunu, a pritom možete čuti karakterističan zvuk pucketanja, čiji ćemo fenomen razmotriti kasnije. Štaviše, pozitivno naelektrisanje će se formirati na staklenoj šipki, a negativno na ebonitnoj šipki. To će upravo značiti prijenos slobodnih elektrona s jedne supstance na drugu (sa staklene šipke na vunu i sa vune na ebonitnu šipku). Prijenos elektrona znači promjenu naboja. Za procjenu ovog fenomena postoji posebna fizička veličina - količina električne energije, nazvana kulon, sa 1C = 6,24 10 18 elektrona. Na osnovu ovog odnosa, naboj jednog elektrona (ili drugačije nazvan elementarni električni naboj) jednak je:

Pa kakve veze imaju svi ti elektroni i atomi s tim... Ali evo kakve to veze ima s tim. Ako uzmete materijal s velikim sadržajem slobodnih elektrona i stavite ga u električno polje, tada će se svi slobodni elektroni kretati u smjeru pozitivne točke polja, a ioni - budući da imaju jake međuatomske (interionske) veze – ostaće unutar materijala, iako bi se u teoriji trebale pomeriti do one tačke u polju čiji je naboj suprotan naelektrisanju jona. To je dokazano jednostavnim eksperimentom.

Dva različita materijala (srebro i zlato) su spojena jedan s drugim i stavljena u električno polje na nekoliko mjeseci. Da je opaženo kretanje jona između materijala, tada bi se na mjestu kontakta trebao dogoditi proces difuzije i zlato bi se formiralo u uskoj zoni srebra, a srebro u uskoj zoni zlata, ali to se nije dogodilo, što je dokazalo nepokretnost “teških” jona. Slika 2.1 prikazuje kretanje pozitivnih i negativnih čestica u električnom polju: negativno nabijeni elektroni se kreću protiv smjera polja, a pozitivno nabijene čestice kreću se u smjeru polja. Međutim, ovo vrijedi samo za čestice koje nisu uključene u kristalnu rešetku bilo kojeg materijala i nisu međusobno povezane međuatomskim vezama.

Slika 1.2 – Kretanje tačkastog naelektrisanja u električnom polju

Kretanje se odvija na ovaj način, jer se slični naboji odbijaju, a različiti privlače: na česticu uvijek djeluju dvije sile: sila privlačenja i sila odbijanja.

Dakle, uređeno kretanje nabijenih čestica naziva se električna struja. Postoji smiješna činjenica: u početku se vjerovalo (prije otkrića elektrona) da električnu struju stvaraju upravo pozitivne čestice, pa je smjer struje odgovarao kretanju pozitivnih čestica od "plus" do "minus" , ali je kasnije otkriveno suprotno, ali je odlučeno da se pravac struje ostavi isti, a ova tradicija je ostala u savremenoj elektrotehnici. Dakle, zapravo je obrnuto!

Slika 1.3 – Struktura atoma

Električno polje, iako karakterizirano veličinom intenziteta, stvara se oko svakog nabijenog tijela. Na primjer, ako se iste šipke od stakla i ebonita utrljaju o vunu, oko njih će se pojaviti električno polje. Električno polje postoji u blizini bilo kojeg objekta i utječe na druge objekte, bez obzira na to koliko su udaljeni. Međutim, kako se rastojanje između njih povećava, jačina polja se smanjuje i njegova veličina se može zanemariti, tako da dvije osobe stoje jedna pored druge. imaju određeni naboj, iako stvaraju električno polje i između njih teče električna struja, ali je toliko mala da je njenu vrijednost teško zabilježiti čak i posebnim instrumentima.

Dakle, vrijeme je da popričamo više o tome šta je ova karakteristika - jačina električnog polja. Sve počinje činjenicom da je 1785. godine francuski vojni inženjer Charles Augustin de Coulomb, praveći pauzu od crtanja vojnih karata, izveo zakon koji opisuje interakciju dva točkasta naboja:


Modul sile interakcije između dva točkasta naboja u vakuumu je direktno proporcionalan proizvodu modula ovih naboja i obrnuto proporcionalan kvadratu udaljenosti između njih.

Nećemo se upuštati u to zašto je to tako, samo ćemo vjerovati gospodinu Coulomb-u na riječ i uvesti neke uslove za poštovanje ovog zakona:

  • točkasti naboji - to jest, udaljenost između nabijenih tijela je mnogo veća od njihove veličine - međutim, može se dokazati da je sila interakcije dva volumetrijski raspoređena naboja sa sferno simetričnim prostornim raspodjelama koje se ne sijeku jednaka sili interakcija dvaju ekvivalentnih tačkastih naboja smještenih u centrima sferne simetrije;
  • njihovu nepokretnost. U suprotnom, na snagu stupaju dodatni efekti: magnetsko polje pokretnog naboja i odgovarajuća dodatna Lorentzova sila koja djeluje na drugi pokretni naboj;
  • interakcija u vakuumu.

Matematički, zakon je napisan na sledeći način:

gdje su q 1 , q 2 vrijednosti tačaka naboja interakcije,
r je udaljenost između ovih naboja,
k je određeni koeficijent koji opisuje uticaj okoline.
Slika ispod daje grafičko objašnjenje Coulombovog zakona.

Slika 1.4 – Interakcija tačkastih naelektrisanja. Coulombov zakon

Dakle, sila interakcije između dva točkasta naboja raste kako se ti naboji povećavaju i smanjuje kako se rastojanje između naboja povećava, a udvostručenje udaljenosti dovodi do četverostrukog smanjenja sile. Međutim, takva sila ne nastaje samo između dva naboja, već i između naboja i polja (i opet električne struje!). Logično bi bilo pretpostaviti da isto polje ima različite efekte na različita naelektrisanja. Dakle, omjer sile interakcije između polja i naboja i veličine ovog naboja naziva se jakost električnog polja. Pod uslovom da su naelektrisanje i polje stacionarni i da ne menjaju svoje karakteristike tokom vremena.

gdje je F sila interakcije,
q – punjenje.
Štaviše, kao što je ranije spomenuto, polje ima smjer, a to proizlazi upravo iz činjenice da sila interakcije ima smjer (to je vektorska veličina: slična naelektrisanja se privlače, a druga se odbijaju).
Nakon što sam napisao ovu lekciju, zamolio sam svog prijatelja da je pročita, procijeni, da tako kažem. Osim toga, postavio sam mu jedno zanimljivo pitanje, po mom mišljenju, upravo na temu ovog materijala. Zamislite moje iznenađenje kada je pogrešno odgovorio. Pokušajte odgovoriti na ovo pitanje (nalazi se u odjeljku zadataka na kraju lekcije) i argumentirajte svoje gledište u komentarima.
I na kraju, budući da polje može pomjeriti naboj iz jedne tačke u prostoru u drugu, ono ima energiju i stoga može raditi. Ova činjenica će nam kasnije biti korisna kada razmatramo pitanja rada električne struje.
Ovim je prva lekcija završena, ali ostaje nam neodgovoreno pitanje: zašto vas nošenje gumenih rukavica neće ubiti strujnim udarom. Ostavimo to kao intrigu za sledeću lekciju. Hvala na pažnji, vidimo se opet!

  • Prisustvo slobodnih elektrona u supstanci je uslov za nastanak električne struje.
  • Za pojavu električne struje potrebno je električno polje koje postoji samo oko tijela koja imaju naboj.
  • Smjer toka električne struje je suprotan smjeru kretanja slobodnih elektrona - struja teče od "plus" do "minus", a elektroni, naprotiv, od "minus" do "plus".
  • Naelektrisanje elektrona je 1,602 10 -19 C
  • Coulombov zakon: modul sile interakcije između dva točkasta naboja u vakuumu je direktno proporcionalan proizvodu modula ovih naboja i obrnuto proporcionalan kvadratu udaljenosti između njih.

  • Pretpostavimo da u gradu heroju Moskvi postoji određena utičnica, ista obična utičnica koju imate kod kuće. Pretpostavimo i da smo razvukli žice od Moskve do Vladivostoka i spojili sijalicu u Vladivostoku (opet, lampa je sasvim obična, ista sada osvetljava prostoriju i meni i vama). Dakle, ono što imamo je: sijalica spojena na krajeve dve žice u Vladivostoku i utičnicu u Moskvi. Sada ubacimo žice "Moskva" u utičnicu. Ako ne uzmemo u obzir mnogo različitih uslova i jednostavno pretpostavimo da sijalica u Vladivostoku svetli, onda pokušajte da pogodite da li će elektroni koji se trenutno nalaze u utičnici u Moskvi doći do niti sijalice u Vladivostoku? Šta se dešava ako sijalicu ne priključimo na utičnicu, već na bateriju?

Usmjereno (uređeno) kretanje čestica, nosilaca električnog naboja, u elektromagnetnom polju.

Šta je električna struja u različitim supstancama? Uzmimo, shodno tome, pokretne čestice:

  • u metalima - elektronima,
  • u elektrolitima - jonima (katjonima i anjonima),
  • u gasovima - jonima i elektronima,
  • u vakuumu pod određenim uslovima - elektroni,
  • u poluprovodnicima - rupe (provodljivost elektron-rupa).

Ponekad se električna struja naziva i struja pomaka, koja nastaje kao rezultat promjene električnog polja tijekom vremena.

Električna struja se manifestira na sljedeći način:

  • zagreva provodnike (fenomen se ne primećuje kod superprovodnika);
  • mijenja hemijski sastav provodnika (ovaj je fenomen prvenstveno karakterističan za elektrolite);
  • stvara magnetno polje (manifestira se u svim provodnicima bez izuzetka).

Ako se nabijene čestice kreću unutar makroskopskih tijela u odnosu na određeni medij, tada se takva struja naziva električna "struja vodljivosti". Ako se makroskopska nabijena tijela (na primjer, nabijene kapi kiše) kreću, ta struja se naziva "konvekcija".

Struje se dijele na direktne i naizmjenične. Postoje i sve vrste naizmjenične struje. Prilikom definiranja vrste struje, riječ “električna” se izostavlja.

  • D.C- struja čiji se smjer i veličina ne mijenjaju tokom vremena. Može postojati pulsirajuća, na primjer ispravljena varijabla, koja je jednosmjerna.
  • Izmjenična struja- električna struja koja se mijenja tokom vremena. Izmjenična struja se odnosi na bilo koju struju koja nije jednosmjerna.
  • Periodična struja- električna struja čije se trenutne vrijednosti ponavljaju u pravilnim intervalima u nepromijenjenom nizu.
  • Sinusoidna struja- periodična električna struja, koja je sinusna funkcija vremena. Među naizmjeničnim strujama, glavna je struja čija vrijednost varira prema sinusoidnom zakonu. Bilo koja periodična nesinusoidna struja može se predstaviti kao kombinacija sinusoidnih harmonijskih komponenti (harmonika) koji imaju odgovarajuće amplitude, frekvencije i početne faze. U ovom slučaju, elektrostatički potencijal svakog kraja vodiča mijenja se u odnosu na potencijal drugog kraja vodiča naizmjenično iz pozitivnog u negativan i obrnuto, prolazeći kroz sve međupotencijale (uključujući nulti potencijal). Kao rezultat toga, nastaje struja koja kontinuirano mijenja smjer: kada se kreće u jednom smjeru, povećava se, dostižući maksimum, koji se naziva amplituda vrijednost, zatim se smanjuje, u nekom trenutku postaje jednaka nuli, zatim ponovo raste, ali u drugom smjeru i također dostiže maksimalnu vrijednost , smanjuje se i zatim ponovo prolazi kroz nulu, nakon čega se ciklus svih promjena nastavlja.
  • Kvazistacionarna struja- relativno sporo promjenjiva naizmjenična struja, za trenutne vrijednosti za koje se zakoni jednosmjernih struja zadovoljavaju s dovoljnom točnošću. Ovi zakoni su Ohmov zakon, Kirchhoffova pravila i drugi. Kvazistacionarna struja, kao i jednosmjerna struja, ima istu jačinu struje u svim dijelovima nerazgranatog kola. Prilikom proračuna kvazistacionarnih strujnih kola zbog nastajanja e. d.s. indukcije kapacitivnosti i induktivnosti se uzimaju u obzir kao zbirni parametri. Obične industrijske struje su kvazistacionarne, osim struja u dalekovodima, kod kojih nije zadovoljen uslov kvazistacionarnosti duž vodova.
  • Struja visoke frekvencije- naizmjenična struja (počevši od frekvencije od približno desetina kHz), za koju postaju značajne takve pojave koje su ili korisne koje određuju njenu upotrebu, ili štetne, protiv koje se preduzimaju potrebne mjere, kao što su zračenje elektromagnetnih valova i efekt kože. Osim toga, ako valna duljina zračenja naizmjenične struje postane usporediva s dimenzijama elemenata električnog kruga, tada se krši kvazistacionarni uvjet, što zahtijeva posebne pristupe proračunu i dizajnu takvih krugova.
  • Pulsirajuća struja je periodična električna struja čija je prosječna vrijednost u određenom periodu različita od nule.
  • Jednosmjerna struja- Ovo je električna struja koja ne mijenja svoj smjer.

Vrtložne struje

Vrtložne struje (ili Foucaultove struje) su zatvorene električne struje u masivnom vodiču koje nastaju kada se mijenja magnetni tok koji prodire u njega, stoga su vrtložne struje inducirane struje. Što se brže mijenja magnetni tok, to su jače vrtložne struje. Vrtložne struje ne teku duž specifičnih puteva u žicama, ali kada se zatvore u vodiču, formiraju krugove nalik vrtlogu.

Postojanje vrtložnih struja dovodi do skin efekta, odnosno do činjenice da se naizmjenična električna struja i magnetski tok šire uglavnom u površinskom sloju provodnika. Zagrijavanje provodnika vrtložnim strujama dovodi do gubitaka energije, posebno u jezgrama namotaja naizmjenične struje. Da bi smanjili gubitke energije zbog vrtložnih struja, koriste se podjelom magnetskih krugova naizmjenične struje na zasebne ploče, izolirane jedna od druge i smještene okomito na smjer vrtložnih struja, što ograničava moguće konture njihovih putanja i uvelike smanjuje veličinu ovih struja. Na vrlo visokim frekvencijama, umjesto feromagneta, za magnetna kola se koriste magnetodielektrici, u kojima se, zbog vrlo velikog otpora, praktički ne pojavljuju vrtložne struje.

Karakteristike

Istorijski gledano, prihvaćeno je da se """smer struje""" podudara sa smerom kretanja pozitivnih naelektrisanja u provodniku. Štoviše, ako su jedini nosioci struje negativno nabijene čestice (na primjer, elektroni u metalu), tada je smjer struje suprotan smjeru kretanja nabijenih čestica.

Brzina drifta elektrona

Brzina pomaka usmjerenog kretanja čestica u vodičima uzrokovana vanjskim poljem ovisi o materijalu provodnika, masi i naboju čestica, okolnoj temperaturi, primijenjenoj potencijalnoj razlici i mnogo je manja od brzine svjetlosti. Za 1 sekundu, elektroni u provodniku se pomjeraju zbog uređenog kretanja za manje od 0,1 mm. Unatoč tome, brzina širenja same električne struje jednaka je brzini svjetlosti (brzini prostiranja fronta elektromagnetnog talasa). Odnosno, mjesto gdje elektroni mijenjaju brzinu svog kretanja nakon promjene napona kreće se brzinom širenja elektromagnetnih oscilacija.

Jačina i gustina struje

Električna struja ima kvantitativne karakteristike: skalarnu - jačinu struje, i vektorsku - gustinu struje.

Snaga struje a je fizička veličina jednaka omjeru količine naboja

Prošlo neko vrijeme

kroz poprečni presek provodnika, na vrednost ovog vremenskog perioda.

Jačina struje u SI mjeri se u amperima (međunarodna i ruska oznaka: A).

Prema Ohmovom zakonu, jačina struje

u dijelu kola je direktno proporcionalna električnom naponu

primijenjen na ovaj dio kola, i obrnuto je proporcionalan njegovom otporu

Ako električna struja u dijelu kola nije konstantna, tada se napon i struja stalno mijenjaju, dok su za običnu naizmjeničnu struju prosječne vrijednosti napona i struje nula. Međutim, prosječna snaga oslobođene topline u ovom slučaju nije jednaka nuli.

Stoga se koriste sljedeći koncepti:

  • trenutni napon i struja, odnosno djelovanje u datom trenutku vremena.
  • amplituda napona i struje, odnosno maksimalne apsolutne vrijednosti
  • efektivni (efektivni) napon i struja određeni su termičkim efektom struje, odnosno imaju iste vrijednosti koje imaju za jednosmjernu struju sa istim toplinskim efektom.

Gustoća struje- vektor čija je apsolutna vrijednost jednaka omjeru jačine struje koja teče kroz određeni dio provodnika, okomito na smjer struje, na površinu ovog presjeka i smjer vektor se poklapa sa smjerom kretanja pozitivnih naboja koji formiraju struju.

Prema Ohmovom zakonu u diferencijalnom obliku, gustoća struje u mediju

proporcionalno jačini električnog polja

i srednje provodljivosti

Snaga

Kada postoji struja u vodiču, rad se vrši protiv sila otpora. Električni otpor bilo kojeg vodiča sastoji se od dvije komponente:

  • aktivni otpor - otpornost na stvaranje topline;
  • reaktancija - otpor uzrokovan prijenosom energije na električno ili magnetsko polje (i obrnuto).

Obično se većina posla koji obavlja električna struja oslobađa u obliku topline. Snaga gubitka topline je vrijednost jednaka količini topline koja se oslobađa po jedinici vremena. Prema Joule-Lenzovom zakonu, snaga gubitka topline u provodniku je proporcionalna jačini struje koja teče i primijenjenom naponu:

Snaga se mjeri u vatima.

U kontinuiranom mediju, volumetrijski gubitak snage

je određen skalarnim proizvodom vektora gustoće struje

i vektor jačine električnog polja

na ovom mjestu:

Volumetrijska snaga se mjeri u vatima po kubnom metru.

Otpornost na zračenje je uzrokovana stvaranjem elektromagnetnih valova oko vodiča. Ovaj otpor kompleksno zavisi od oblika i veličine provodnika, kao i od dužine emitovanog talasa. Za jedan ravan provodnik, u kojem je struja svuda istog smjera i jačine, i čija je dužina L znatno manja od dužine elektromagnetnog talasa koji emituje

Ovisnost otpora o talasnoj dužini i provodniku je relativno jednostavna:

Najčešće korišćena električna struja standardne frekvencije od 50 “Hz” odgovara talasnoj dužini od oko 6 hiljada kilometara, zbog čega je snaga zračenja obično zanemariva u odnosu na snagu toplotnih gubitaka. Međutim, kako se frekvencija struje povećava, duljina emitiranog vala se smanjuje, a snaga zračenja se u skladu s tim povećava. Provodnik koji može emitovati primjetnu energiju naziva se antena.

Frekvencija

Koncept frekvencije odnosi se na naizmjeničnu struju koja povremeno mijenja snagu i/ili smjer. Ovo također uključuje najčešće korištenu struju, koja varira prema sinusoidnom zakonu.

Period izmjenične struje je najkraći vremenski period (izražen u sekundama) kroz koji se promjene struje (i napona) ponavljaju. Broj perioda koje struja izvodi po jedinici vremena naziva se frekvencija. Frekvencija se mjeri u hercima, jedan herc (Hz) je jednak jednom ciklusu u sekundi.

Bias current

Ponekad se, radi praktičnosti, uvodi koncept struje pomaka. U Maxwellovim jednačinama, struja pomaka je prisutna u jednakim uvjetima sa strujom uzrokovanom kretanjem naelektrisanja. Intenzitet magnetnog polja zavisi od ukupne električne struje, jednake zbroju struje provodljivosti i struje pomaka. Po definiciji, gustina struje pristrasnosti

Vektorska količina proporcionalna brzini promjene električnog polja

na vrijeme:

Činjenica je da kada se električno polje promijeni, kao i kada teče struja, nastaje magnetsko polje, što ova dva procesa čini sličnima. Osim toga, promjena električnog polja obično je praćena prijenosom energije. Na primjer, prilikom punjenja i pražnjenja kondenzatora, unatoč činjenici da nema kretanja nabijenih čestica između njegovih ploča, oni govore o struji pomaka koja teče kroz njega, prenoseći nešto energije i zatvarajući električni krug na jedinstven način. Bias current

u kondenzatoru se određuje formulom:

Napunite ploče kondenzatora

Električni napon između ploča,

Električni kapacitet kondenzatora.

Struja pomaka nije električna struja jer nije povezana s kretanjem električnog naboja.

Glavne vrste provodnika

Za razliku od dielektrika, provodnici sadrže slobodne nosioce nekompenziranih naboja, koji se pod utjecajem sile, obično razlike električnog potencijala, kreću i stvaraju električnu struju. Strujna-naponska karakteristika (ovisnost struje o naponu) je najvažnija karakteristika provodnika. Za metalne vodiče i elektrolite, ima najjednostavniji oblik: jačina struje je direktno proporcionalna naponu (Ohmov zakon).

Metali - ovdje su nosioci struje elektroni provodljivosti, koji se obično smatraju elektronskim plinom, jasno pokazujući kvantna svojstva degeneriranog plina.

Plazma je jonizovani gas. Električni naboj prenose joni (pozitivni i negativni) i slobodni elektroni, koji nastaju pod uticajem zračenja (ultraljubičastog, rendgenskog i dr.) i (ili) zagrijavanja.

Elektroliti su tekuće ili čvrste tvari i sistemi u kojima su joni prisutni u bilo kojoj primjetnoj koncentraciji, uzrokujući prolaz električne struje. Ioni nastaju procesom elektrolitičke disocijacije. Kada se zagriju, otpor elektrolita se smanjuje zbog povećanja broja molekula razloženih na ione. Kao rezultat prolaska struje kroz elektrolit, ioni se približavaju elektrodama i neutraliziraju se, taložeći se na njima. Faradejevi zakoni elektrolize određuju masu supstance koja se oslobađa na elektrodama.

Postoji i električna struja elektrona u vakuumu, koja se koristi u uređajima sa elektronskim snopom.

Električne struje u prirodi


Atmosferski elektricitet je električna energija koja se nalazi u zraku. Benjamin Franklin je prvi pokazao prisustvo elektriciteta u zraku i objasnio uzrok grmljavine i munje.

Naknadno je ustanovljeno da se elektricitet akumulira u kondenzaciji para u gornjoj atmosferi, a ukazani su sljedeći zakoni da atmosferski elektricitet slijedi:

  • na vedrom nebu, kao i na oblačnom nebu, elektricitet atmosfere je uvijek pozitivan, osim ako pada kiša, grad ili snijeg na određenoj udaljenosti od mjesta posmatranja;
  • napon električne energije oblaka postaje dovoljno jak da se oslobodi iz okoline tek kada se pare oblaka kondenzuju u kapi kiše, o čemu svjedoči činjenica da se pražnjenje groma ne dešava bez kiše, snijega ili grada na mjestu osmatranja, osim povratni udar groma;
  • atmosferski elektricitet raste kako se vlažnost povećava i dostiže maksimum kada pada kiša, grad i snijeg;
  • mjesto gdje pada kiša je rezervoar pozitivnog elektriciteta, okružen pojasom negativnog, koji je zauzvrat zatvoren u pojas pozitivnog. Na granicama ovih pojaseva napon je nula.

Kretanje jona pod uticajem sila električnog polja formira vertikalnu struju provodljivosti u atmosferi sa prosečnom gustinom od oko (2÷3) 10 −12 A/m².

Ukupna struja koja teče preko cijele površine Zemlje je otprilike 1800 A.

Munja je prirodno varničko električno pražnjenje. Ustanovljena je električna priroda aurore. Vatra Svetog Elma je prirodno koronsko električno pražnjenje.

Biostruje - kretanje jona i elektrona igra veoma značajnu ulogu u svim životnim procesima. Tako stvoren biopotencijal postoji kako na unutarćelijskom nivou tako i u pojedinim dijelovima tijela i organa. Prijenos nervnih impulsa odvija se pomoću elektrohemijskih signala. Neke životinje (električne raža, električne jegulje) sposobne su akumulirati potencijale od nekoliko stotina volti i to koristiti za samoodbranu.

Aplikacija

Prilikom proučavanja električne struje otkrivena su mnoga njena svojstva, što je omogućilo pronalaženje praktične primjene u različitim područjima ljudske djelatnosti, pa čak i stvaranje novih područja koja bi bila nemoguća bez postojanja električne struje. Nakon što je električna struja pronađena u praksi, a iz razloga što se električna struja može dobiti na različite načine, u industrijskoj sferi je nastao novi koncept - električna energija.

Električna struja se koristi kao nosilac signala različite složenosti i vrste u različitim oblastima (telefon, radio, kontrolna tabla, dugme za zaključavanje vrata i tako dalje).

U nekim slučajevima se pojavljuju neželjene električne struje, kao što su lutajuće struje ili struje kratkog spoja.

Upotreba električne struje kao nosioca energije

  • dobijanje mehaničke energije u svim vrstama elektromotora,
  • dobijanje toplotne energije u uređajima za grejanje, električnim pećima, tokom elektro zavarivanja,
  • dobijanje svetlosne energije u rasvetnim i signalnim uređajima,
  • pobuđivanje elektromagnetnih oscilacija visoke frekvencije, ultravisoke frekvencije i radio talasa,
  • primanje zvuka,
  • dobijanje raznih supstanci elektrolizom, punjenje električnih baterija. Ovdje se elektromagnetna energija pretvara u hemijsku energiju,
  • stvaranje magnetnog polja (u elektromagnetima).

Upotreba električne struje u medicini


  • dijagnostika - biostruje zdravih i bolesnih organa su različite, te je moguće utvrditi bolest, njene uzroke i propisati liječenje. Grana fiziologije koja proučava električne pojave u tijelu naziva se elektrofiziologija.
    • Elektroencefalografija je metoda za proučavanje funkcionalnog stanja mozga.
    • Elektrokardiografija je tehnika za snimanje i proučavanje električnih polja tokom srčane aktivnosti.
    • Elektrogastrografija je metoda za proučavanje motoričke aktivnosti želuca.
    • Elektromiografija je metoda za proučavanje bioelektričnih potencijala koji nastaju u skeletnim mišićima.
  • Liječenje i reanimacija: električna stimulacija određenih područja mozga; liječenje Parkinsonove bolesti i epilepsije, također za elektroforezu. Pejsmejker koji impulsnom strujom stimuliše srčani mišić koristi se za bradikardiju i druge srčane aritmije.

električna sigurnost


Obuhvata pravne, socio-ekonomske, organizacione i tehničke, sanitarno-higijenske, tretmansko-preventivne, rehabilitacione i druge mere. Pravila električne sigurnosti regulisana su pravnim i tehničkim dokumentima, regulatornim i tehničkim okvirom. Poznavanje osnova električne sigurnosti je obavezno za osoblje koje servisira električne instalacije i elektro opremu. Ljudsko tijelo je provodnik električne struje. Otpornost ljudi sa suvom i netaknutom kožom kreće se od 3 do 100 kOhm.

Struja koja prolazi kroz ljudsko ili životinjsko tijelo proizvodi sljedeće efekte:

  • termički (opekotine, zagrijavanje i oštećenje krvnih žila);
  • elektrolitički (razgradnja krvi, poremećaj fizičkog i hemijskog sastava);
  • biološki (iritacija i ekscitacija tjelesnih tkiva, konvulzije)
  • mehanički (pucanje krvnih sudova pod uticajem pritiska pare dobijenog zagrevanjem protokom krvi)

Glavni faktor koji određuje ishod električnog udara je količina struje koja prolazi kroz ljudsko tijelo. Prema sigurnosnim mjerama, električna struja se klasificira na sljedeći način:

  • „sigurnom“ se smatra struja čiji dugotrajni prolazak kroz ljudsko tijelo ne uzrokuje štetu i ne izaziva nikakve senzacije, njena vrijednost ne prelazi 50 μA (izmjenična struja 50 Hz) i 100 μA jednosmjerne struje;
  • “Minimalna primjetna” naizmjenična struja za ljude je oko 0,6-1,5 mA (50 Hz naizmjenična struja) i 5-7 mA jednosmjerne struje;
  • prag „neoslobađanja“ je minimalna struja takve snage da osoba više nije u stanju silom volje otrgnuti ruke od dijela koji nosi struju. Za naizmjeničnu struju je oko 10-15 mA, za jednosmjernu struju je 50-80 mA;
  • „Prag fibrilacije“ je jačina naizmjenične struje (50 Hz) od oko 100 mA i jednosmjerne struje od 300 mA, čiji utjecaj duži od 0,5 s vjerovatno izaziva fibrilaciju srčanih mišića. Ovaj prag se takođe smatra uslovno fatalnim za ljude.

U Rusiji, u skladu sa Pravilima za tehnički rad električnih instalacija potrošača (Naredba Ministarstva energetike Ruske Federacije od 13. januara 2003. br. 6 „O odobravanju Pravila za tehnički rad električnih instalacija potrošača”) i Pravila za zaštitu rada tokom rada električnih instalacija (Naredba Ministarstva energetike Ruske Federacije od 27. decembra 2000. N 163 „O odobravanju Međuindustrijskih pravila o zaštiti na radu (pravila sigurnosti) za rad Električne instalacije"), formirano je 5 kvalifikacionih grupa za električnu sigurnost u zavisnosti od kvalifikacija i iskustva radnika i napona električnih instalacija.

Bilješke

  • Baumgart K.K., Električna struja.
  • A.S. Kasatkin. Elektrotehnika.
  • JUG. Sindeev. Elektrotehnika sa elektronskim elementima.

Na pitanje šta znači "struja teče kroz žice"? Da li je tečan??? (zvuči prilično detinjasto, ali ne mogu drugačije da pitam!!!) pitao je autor Lady najbolji odgovor je pa, to je metafora... U stvarnosti, elektroni vibriraju naprijed-nazad i kruže oko atoma i prenose ovu vibraciju na druge elektrone u blizini drugog atoma. Istovremeno, oni sami se ne kreću. Kada vibriraju, prenose naboj jedno na drugo. Naravno, to se dešava veoma brzo. Brzinom svjetlosti (to je i brzina širenja elektromagnetnog zračenja, čiji je jedan od oblika električna struja). Volim ovo.

Odgovor od 22 odgovora[guru]

Zdravo! Evo izbora tema sa odgovorima na vaše pitanje: šta znači „struja teče kroz žice“? Da li je tečan??? (zvuči prilično djetinjasto, ali ne mogu to pitati drugačije!!!)

Odgovor od Dopisni student[guru]
kretanje pozitivno nabijenih čestica


Odgovor od Inka =) kakva razlika[guru]
ne teče - teče))


Odgovor od Firafine[guru]
ti molniyu kada nibud videla?
nu vot, tok ne jidkii, eto volna, ti je radio slushaesh nu predstav


Odgovor od Oleg Salnikov[guru]
Električna struja je uređeno kretanje elektrona u vodiču. Od negativnog pola do pozitivnog pola.


Odgovor od Yotraty Arkady[novak]
glavna stvar je ni ne pokušavajte da je dodirnete


Odgovor od NoName NoSurname[stručnjak]
Hmmm... mislite li da je i vrijeme tečno jer se uz njega koristi glagol teče? Ovako se to dogodilo na ruskom jeziku (neću odmah govoriti u ime drugih)! Što se ostalih pitanja tiče, bilo bi me neugodno postavljati takve stvari, pokazuju da niste daleko dogurali po pitanju inteligencije))


Odgovor od Makato[stručnjak]
Struja je kontinuirano kretanje nabijenih čestica, pametni ljudi ne kažu da struja teče, struja teče (neprekidno kretanje nabijenih čestica teče), nema boje, nevidljiva, ne sjedi u utičnici.
S poštovanjem. Div misli :)


Odgovor od Vladimir Petrov[guru]
ne sjeda u utičnicu.. ako uporediš sa vodom onda u utičnici u jednoj rupi je planinsko jezero, ima puno elektrona, a u drugoj je nizina i kad utakneš to u utikac, elektroni iz jezera jure u ravnicu i obavljaju posao na svom putu.. na primjer, zakuvaju ti kotlić..


Odgovor od Arximed60[guru]
Ovo je obično prihvaćeno u uobičajenom jeziku. U stvari, po definiciji, električna struja je usmjereno kretanje nabijenih čestica. Nema veze sa tecnošću.


Odgovor od Mania Mania[majstor]
Ne trudite se, ovo ne biste trebali znati jer niste električar.


Odgovor od // I/I X A I/I /\[guru]
Zato što je kretanje elektrona u vodiču slično kretanju vode u cijevi.
Ova faza je cijev pod pritiskom. Ovdje je nula - ovo je kanalizacija. Napon je pritisak vode. Snaga struje je količina vode koja teče u jedinici vremena. Otpor je uska cijev. Zemlja je kada se voda izlijeva iz cijevi na tlo. I tako dalje...


Odgovor od Andy[novak]
U stvari, struja ne može teći ili teći. Struja se ili odvija ili ne. Struja je, prije svega, tok. Da li neko stvarno kaze da reka tece??? Riječna struja ili postoji ili ne. Je li tako? Dakle. Zašto onda ogromna većina kaže “trenutni tokovi” ili “tekući tokovi”? Razmislite o tome, gospodo!



Odgovor od Equilibrium[aktivan]
Klasična teorija elektrona:
Struja je uređeno kretanje elektrona (u metalima). Uobičajeno, od plusa do minusa. Struja se stvara razlikom potencijala na dva kraja vodiča (napon).
Neobjašnjivo ali činjenica:
Sa stanovišta klasične teorije nemoguće je objasniti sljedeće. Zašto se pune kada trljaju ćilibar ili ebonit, jer su dielektrici. Kada se napon dovede na aparate za zavarivanje, žice koje se spajaju na elektrode počinju da se trzaju.

U školi se ne sjećam u kom razredu su mi objasnili da struja teče od + do -. One. ako umetnete sijalicu između terminala baterije (bilo je takvih - KBS), tada će struja proći kroz pozitivni terminal baterije, zatim kroz sijalicu, ona će se upaliti i kroz negativni terminal će idi u bateriju. Nekoliko godina kasnije, nastavnik fizike je objasnio da je smjer struje od + do - uslovan. U stvari, struja je kretanje električnih naboja, od kojih se samo slobodni elektroni mogu kretati duž žice. One. struja teče od – do +.

Neophodan uslov za pojavu struje je zatvoreno kolo. Tada sam već savladavao 6P3S, spojen na anodu izlazne cijevi emisionog prijemnika, i uopće nisam sumnjao u ovaj postulat. Pogotovo nakon par šokova ovom strujom.

Dani prolaze i pretvaraju se u godine. Počele su prve manifestacije senilnog ludila, i očigledno me je to navelo da nešto posumnjam u znanje koje sam stekao u školi.

Ovdje imamo izvor struje i zatvoreno kolo sa opterećenjem. Struja rumenih obraza, samouvjerena je iscurila, bez obzira s kojeg terminala, i pojurila prema teretu. Borio sam se sa njom, jer nije htela samo da poklekne i opirala se, ali struja je odradila posao, iako je deo energije dala teretu i oznojena i pomalo bleda otrčala do drugog terminala izvor.

Čini se da je to prava slika, zakon održanja energije je ispunjen, ali za testiranje - fantastično! Test je vrlo jednostavan: ubacite ga u strujni krug prije i poslije opterećenja pomoću ampermetra. I šta pokazuju? A činjenica je da je veličina struje prije i poslije odnosa sa opterećenjem ISTA!

Možda naš trenutni lažov nije imao veze sa opterećenjem, zato ampermetri pokazuju istu struju? Ali ne, ako je teret bila sijalica, onda smo vidjeli svjetlo. To je definitivno bio gubitak energije! Ali šta je sa činjenicom da je struja koja teče jednaka struji koja teče?

Divna su tvoja djela, Gospode!

Iskustvo N 2.

Povezujemo žicu na svaki terminal izvora i pokušavamo odrediti predznak potencijala na njihovim krajevima. Kako je struja kretanje elektrona, zbog kapacitivnosti žice i razlike potencijala između terminala i žice, elektroni će teći u žicu i na njenom kraju, spojenom na negativni terminal, naći ćemo negativne naboje.

Iz iste definicije struje slijedi da na kraju vodiča spojenog na pozitivni terminal neće biti naelektrisanja. Međutim, oni se tamo nalaze. I to pozitivnih.

Stani! Pozitivni ne prolaze duž žice! Odakle su došli?

“Ali jednostavno – kažu upućeni – Izvor je dao dio elektrona žici i nadoknadio manjak uzimajući istu količinu iz druge žice. Pošto je u ovoj žici nedostajalo elektrona, ona je postala pozitivno nabijena. Izvor struje je pumpa koja pumpa elektrone.”

Čini se kao normalno objašnjenje.

Stani. Prvo, broj slobodnih elektrona nije beskonačan, na primjer, za bakarni provodnik, jedan slobodni elektron je otprilike milion i po do dva miliona atoma (1), a veličina struje tokom kratkog spoja je wow! Drugo, ako je opterećenje priključeno na ožičenje, a izvor struje je, u stvari, pumpa (zašto se onda zove izvor?), tada energija izlazne struje mora biti veća od energije dolazne struje , pošto nešto mora biti raspršeno opterećenjem. A struje u provodnicima su jednake po veličini. (Ne spominjemo Stvoritelja uzalud po drugi put).

Pa kako struja teče???

Od plusa do minusa, od minusa do plusa, isti je problem...

Da bismo to nekako razumjeli, logično je početi s definicijama. U općeprihvaćenom shvaćanju, struja se smatra kao pokret električnih naboja. Ovo kretanje je uzrokovano elektromotornom silom izvora struje ili potencijalnom razlikom kada se električni naboji kreću duž vodiča od nabijenog objekta do nenabijenog. Ali nas ne zanima kretanje naelektrisanja, već kako oni prenose energiju.

Ovdje postoje dva općeprihvaćena modela. U prvom, elektroni (nosači naboja) se smatraju „kuglicama“ ubrzanim emf ili potencijalnom razlikom. Odnosno, što ih više ubrzavamo, oni dobijaju više energije. Kada naiđu na opterećenje, „loptice“ usporavaju, predaju mu dio svoje energije i prirodno se smanjuje broj „kuglica“ koje prolaze poprečnim presjekom provodnika u jedinici vremena. U drugom modelu, naboj je formacija energije. Prolazeći kroz opterećenje, neki od naboja prenose energiju na njega i nestaju. Kao rezultat toga, veličina struja u granama kola nije ista.

Kontradikcija između iskustva i zakona održanja energije ostaje. Ili nešto u "konzervatoriju" treba ispraviti, ili nešto pogrešno razumijemo.

Onim radio-amaterima koji se bune protiv ovih logičnih argumenata, da podsjetim na barem dvije njima poznate činjenice.

1. Vrijednost SWR-a na početku dovoda je manja nego na ulazu tereta koji napaja.

2. Amplituda talasa stajaće struje u LW ili u vibratoru napajanom u sredini, dužine nekoliko λ, opada od tačke napajanja do kraja žice.

Poznato je objašnjenje za ove činjenice: struja gubi energiju kada se naelektrisanja kreću kroz provodnik.

Skrenimo pažnju na nedosljednosti nekih poznatih odredbi.

1. Brzina slobodnih elektrona duž provodnika ne poklapa se sa brzinom prostiranja struje u njemu.

2. Školski elektroskop se može puniti pozitivnim nabojem. Ako pored njega postavite nenabijeni elektroskop i spojite ga vodičem, tada u njemu nastaje kratkotrajna struja punjenja drugog elektroskopa. One. POZITIVNI naboji su tekli duž provodnika. Šta je njihov nosilac?

3. Ako su dva izvora povezana jedan uz drugi u jednosmjernom kolu, tada će svaki od njih biti opterećenje za drugi, a struja u kolu će imati vrijednost razlike. Kod naizmjenične struje, ako naiđe na valnu nehomogenost u kolu, pojavljuje se reflektirani strujni val. Ovaj strujni talas se kreće prema glavnom i struje se ne suprotstavljaju jedna drugoj. Kao da ne primećuju jedno drugo.

Moramo iskreno priznati da ne znamo šta je električna struja!

Općeprihvaćena teorija električne struje kaže da se prije nego što struja poteče u žici, širi električno polje, bez kojeg je kretanje naboja nezamislivo. One. u gornjem Eksperimentu br. 2, pozitivno potencijalno polje se širi duž jednog provodnika, a negativno potencijalno duž drugog.

Postoji pretpostavka da su sama naelektrisanja bez inercije (2). Može se pretpostaviti da su to energetske „grupe“ uzdužnog električnog polja i stoga se u obliku strujnih valova mogu širiti od terminala izvora struje brzinom polja u datom mediju. Ako su provodnici kratko spojeni na opterećenje, tada će mu svaki strujni val dati dio svoje energije, a veličina struje u "dolaznoj" i "odlaznoj" grani kola bit će jednaka zbroju veličina struje koje teku sa datog terminala i teku sa drugog terminala i prolaze kroz opterećenje. Ampermetri će pokazati istu struju! Dakle, ODRŽAVA SE zakon održanja energije kada su struje u ulaznoj i izlaznoj grani tereta jednake! I trenutni izvor opravdava svoje ime: STRUJA ODLAZI SA OBA TERMINALA!

Fantastično? Ne sve. Postoje praktični dokazi za ovu pretpostavku, iako su same optužbe hipotetičke.

Razmotrimo neke procese u dugim dovodnim linijama. Da bi se „pomirila“ brzina slobodnih elektrona sa stvarnom brzinom prostiranja energije u liniji, pretpostavljeno je da se energija prenosi TEM talasom. Da bi nastao takav val, na početku linije potrebno je, prema Poyntingu, da vektor magnetskog polja bude okomit na ravan koja prolazi kroz dvije žice linije, a vektor električnog polja leži u ovoj ravni i usmjeren je od jedne žice do druge. Prvi uvjet je zadovoljen kada su smjerovi struja u susjednim žicama različiti. Opcija "elektronska pumpa" se uspješno nosi s tim. Ali drugi uslov zahtijeva prisustvo RAZLIČITIH NAPUNJENJA u susjednim žicama!

“Pumpa” nije u stanju da ispuni ovaj uslov. Ali neinercijalni naboji su u redu. Dovoljno je zapamtiti da je smjer strujnog toka konvencionalno prihvaćen . Ako se kretanje pozitivnih naboja od terminala izvora do opterećenja uzme kao smjer struje od terminala, tada se kretanje negativnih naboja od terminala do opterećenja uzima kao smjer struje do terminala. One. Kada struja teče sa oba terminala, ispunjena su oba uslova za formiranje TEM talasa. KONVENCIONALNOST PRAVCA STRUJE STVARI ILUZIJU DA STRUJA TEČE IZ JEDNOG TERMINALA I TEČE U DRUGI!

Nemoguće je izbrojati koliko je zabluda izazvala ova iluzija. Ali više o tome kasnije.

Drugi primjer koji potvrđuje pretpostavku da struja teče iz oba terminala je linija zatvorena na kraju, ili realističniji primjer je okvirna antena. Kao što je poznato iz prakse, na kraju linije ili tačno na sredini perimetra okvira formira se strujni antičvor, čija je veličina, bez uzimanja u obzir gubitaka u liniji ili anteni, jednaka dva puta veličina talasa upadne struje. Pokušati objasniti porijeklo ovog trenutnog antičvora, a da ono ne izlazi iz oba terminala? Neće raditi!

Sve gore navedeno nije moj izum. Sve je to dato u obliku zasebnih fragmenata u udžbenicima. Na primjer, koncept strujnih valova nalazi se u B.G. (3) u odjeljku XI. A D.P. Linde (4) na stranici 17 daje crtež koji ilustruje ove iste strujne talase sa kretanjem pozitivnih i negativnih naelektrisanja u njima. Jedino se autori udžbenika ne vole fokusirati na nedosljednosti pojedinih odredbi teorije električne struje i, slikajući ružičastu sliku općeg znanja o svemiru, kriju od krhkog uma ideju da znanost zna da još uvijek zna ne znati!

Rezimiraj. Najvjerojatnije, osim elektrona i jona, nosioci energije su energetske formacije povezane s električnim poljem. Izmjenična struja u obliku strujnih valova teče iz oba terminala izvora i, za razliku od jednosmjerne struje, ne zahtijeva galvansko zatvaranje kola. Jednosmerna struja se može predstaviti kao naizmenična struja sa veoma dugim periodom oscilovanja. Osobine struje, koje se jedva primjećuju kod jednosmjerne struje, vrlo su uočljive kod naizmjenične struje. Pogotovo kako se njegova frekvencija povećava.

Čim su radio-amateri imali modelare u rukama, odmah su požurili da uz njihovu pomoć testiraju poznate klasične antene i njihove sisteme. A neki od rezultata bili su šokantni!

Na primjer, pokazalo se da se reaktivnost pojavljuje u ulaznom otporu polutalasnog vibratora koji se dovodi u otvor u tkanini kada se tačka napajanja pomakne od centra. Gdje? Na kraju krajeva, vibrator ima rezonantnu dužinu! A rezonancija je i u Africi! Upravo on, kao što su mnogi sigurni, osigurava efikasan rad antene!

Ova zabluda proizlazi iz obrasca struje koja teče s jednog terminala izvora i teče u drugi, što pretpostavlja zatvoreno kolo. Ako krug nije galvanski zatvoren, tada je uloga "približivača" dodijeljena kondenzatoru, tačnije, strujama prednapona koje "teku" u njemu. Na osnovu toga se rodilo uvjerenje da nema antena bez protuteže. Tražite i naći ćete! A ako ne vidite "gophera", onda on i dalje definitivno postoji!

Na primjer, I.V. Gončarenko (5) tvrdi da polutalasni vibrator, napajan s kraja, ne radi bez barem male protuteže. U ekstremnim slučajevima, jedna od žica dalekovoda djeluje kao protuteg. Šta ako nema fidera, a antena se napaja direktno? Još uvijek mora postojati "gopher"!

Za J-antenu, protuteg se smatra četvrtvalnom petljom. Antena RX3AKT ima vanjsku površinu kabela od koje je kabel napravljen. Pa, ono što najviše zbunjuje je Fuchs antena, u kojoj je autor svim poznatim metodama „odvojio“ vibrator od izvora napajanja.

Još paradoksalnija situacija se razvila sa GP. Čini se da je sve jasno, ovdje je vertikalni emiter, a ovdje su protuteže koje prikupljaju struje prednapona. Ali znatiželjni radio-amateri, igrajući se s modelarom, otkrili su (iako je to bilo poznato ranije, na primjer, kada su opisivali rad kvadrata u izvorima prije Manove ere) da koaksijalno locirane protuteže praktički ne emituju, pa stoga rade ne primiti!

Pa, previše smo lijeni da učimo osnove elektrotehnike! Kondenzator je uređaj za skladištenje energije! Nemojmo se zamarati time da li postoji struja prednapona ili ne, napominjemo da se u ovom uređaju, u teoriji, niti jedan gram energije ne prenosi s jedne ploče kroz dielektrik na drugu ploču. Ne postoji struja kroz kondenzator, postoje njegove struje punjenja i pražnjenja, koje teku do i od ploče duž ISTE žice. I samo da bi se pojednostavili proračuni električnih kola, pretpostavlja se da je struja provodljivosti jednaka po veličini struji pomaka koja "teče" kroz kondenzator.

U predloženom trenutnom modelu ove nedosljednosti se ne pojavljuju. Na primjer:

Dipol s točkom napajanja pomjerenom od centra

Talasi direktne (upadne) struje ulaze u kratke i dugačke dijelove vibratora iz izvora ili dovoda. Došavši do krajeva, oni se reflektuju i teku do tačke napajanja, formirajući talase stajaće struje u superpoziciji. Ali obrnuti (reflektovani) talasi ne stižu do tačke hranjenja istovremeno. Zbog toga, veličine talasa stajaće struje na terminalima izvora (feeder) generalno nisu jednake i nisu u fazi. Posljedično, napon i struja na terminalima izvora nisu u fazi, što je svojstvo reaktivnog opterećenja. Protumjera je galvanska izolacija vibratora od izvora, dalekovoda.

G.P.

Ista slika kao na dipolu. Struje teku u vibrator i protivteže. Valovi stajaće struje formiraju naizmjenično električno polje između vibratora i protuutega. Ako su njihove dužine nejednake, javlja se reaktivnost u ulaznom otporu.

Polutalasni vibrator napajan sa kraja

Pretpostavimo da se vibrator napaja pomoću dalekovoda. Dolazna struja i odbijena od nepovezanog kraja vibratora formiraju stajaći poluval struje. Budući da struje gube dio svoje energije zračenjem i savladavanjem aktivnog otpora žice, struja u tački napajanja nije nula. Talasi stajaće struje i napona također se formiraju u napojnim žicama. Budući da vibrator emituje dio dovedene energije, energija stajaćih valova u žicama linije bit će različita. U linijskoj žici spojenoj na vibrator, amplituda struje stojećeg vala bit će manja, au nepovezanoj linijskoj žici veća. Za izjednačavanje struja u liniji koriste se dvije metode. Između antene i linije postavljen je bafer uređaj za skladištenje energije - rezonator u obliku paralelnog kola ili četvrtvalne petlje. Druga metoda je galvanska izolacija pomoću transformatora. Fuchs antena koristi oba metoda.

Protok struje sa oba terminala izvora omogućava vam da iznova pogledate rad samog izvora. Svaka žica spojena na terminal nosi struju. Ako je u pravilu jedna žica spojena na "pozitivni" terminal: antenu ili središnju jezgru kabela, tada su kućište radija i žica za uzemljenje spojeni na drugu. One. Veličine talasa upadne struje u centralnom jezgru i kablovskoj pletenici, u principu, nisu jednake i treba preduzeti mere za njihovo izjednačavanje.

Po pravilu, oscilatorni sistem (OS) radio pojačala je paralelna veza induktivnosti i kapacitivnosti, čiji su krajevi spojeni na odgovarajuće izlazne terminale. Na svakoj od njih dolazi do zbrajanja dvije sile: elektromotorne sile, koja šalje naboje na opterećenje, i sile privlačenja naboja na pločama kondenzatora. Eds je, naravno, jači. Ali ako ne osigurate približnu jednakost veličina izlaznih struja s oba kraja kruga, tada će se broj naboja na jednoj od ploča povećati, a sila njihovog privlačenja neće dozvoliti nabojima druge ploče da se ostavi to. U ovom slučaju, CS će izaći iz rezonancije i, u ekstremnim slučajevima, odbiti će napajati opterećenje. Zanimljivo iskustvo opisao je E. Kuznjecov (RA 1AIT) (6). Radeći sa Fuchs antenom snage do 5 W, otkrio je da kada je antena spojena na rotorske ploče promjenljivog kondenzatora, prestaje raditi. Kada je spojena na statorske ploče, neonska sijalica dovedena do kućišta kondenzatora jako je zasjala. One. Kapacitet tijela kondenzatora bio je dovoljan da primi broj naboja jednak broju naboja koji su ušli u vibrator.

Shvativši da će ovaj članak izazvati pomiješane reakcije, završiću riječima velikog pjesnika: „Oh, koliko divnih otkrića nam sprema Duh prosvjetljenja. A iskustvo je sin teških grešaka. I…"

Sretno svima. 73!

Književnost.

    A.A.Grishaev. Metali: nestacionarne hemijske veze i dva mehanizma električnog prenosa



Ako primijetite grešku, odaberite dio teksta i pritisnite Ctrl+Enter
PODIJELI:
Savjeti za izgradnju i renoviranje