Što je električna struja u jednostavnim uvjetima?

Svaka osoba ima apstraktni koncept električne struje. Za električni uređaj, izvor energije je nešto poput izvora zraka za bilo koji organizam za disanje. Ali na tim usporedbama razumijevanje prirode fenomena je ograničeno, a samo stručnjaci dublje shvaćaju suštinu.

Jednostavne riječi o električnoj struji

Standardna definicija iz školskog udžbenika o fizici lakonski opisuje fenomen električne struje. Ali iskreno, može se u potpunosti razumjeti ako proučavate predmet mnogo dublje. Uostalom, informacije su prezentirane na drugom jeziku - znanstvenom. Mnogo je lakše razumjeti prirodu fizičkog fenomena, ako sve opisujete na poznatom jeziku koji svatko može razumjeti. Na primjer, struja u metalu.

Trebamo početi s činjenicom da je sve što smatramo čvrstim i nepokretnim samo po našem mišljenju. Komad metala koji leži na zemlji monolitno je nepomično tijelo u ljudskom razumijevanju. Po analogiji, zamislimo naš planet u svemiru, gledajući ga s površine Marsa. Zemlja izgleda kao cijelo, nepokretno tijelo. Ako se približite njenoj površini, postaje očito da to nije monolitni komad materije, već konstantan pokret: voda, plinovi, živa bića, litosferske ploče - sve se to neprestano kreće, iako to nije vidljivo iz dalekog prostora.

Vratimo se na naš komad metala koji leži na zemlji. Ona je nepomična, jer je gledamo sa strane kao monolitni objekt. Na atomskoj razini, sastoji se od konstantno pokretnih najmanjih elemenata. Oni su različiti, ali među svima nas zanimaju elektroni koji u metalima stvaraju elektromagnetsko polje koje generira vrlo struju. Riječ "struja" mora se shvatiti doslovno, jer kada se elementi s električnim nabojem kreću, to jest, "struja", iz jednog na drugog naelektrisanog objekta, tada dolazi do "električne struje".

Baveći se osnovnim pojmovima, možemo izvesti opću definiciju:

Električna struja je struja nabijenih čestica koja se kreće od tijela s višim nabojem do tijela s nižim nabojem.

Da biste točnije razumjeli bit, trebate se upoznati s pojedinostima i dobiti odgovore na nekoliko osnovnih pitanja.

Odgovori na glavna pitanja o električnoj struji

Nakon formulacije definicije pojavljuju se nekoliko logičkih pitanja.

  1. Što čini trenutni "tok", to jest, kretanje?
  2. Ako se najmanji metalni elementi stalno kreću, zašto onda nije deformiran?
  3. Ako nešto teče iz jednog objekta u drugi, mijenja li se masa tih objekata?

Odgovor na prvo pitanje je jednostavan. Kako voda teče iz visoke točke u nisku, elektroni će teći od visokog naboja do niskog tijela, poštujući zakone fizike. "Punjenje" (ili potencijal) je broj elektrona u tijelu, a što ih je više - veći je naboj. Ako se uspostavi kontakt između dvaju tijela s različitim nabojem, elektroni iz više napunjenog tijela ulaze u manje nabijeni. Tako će postojati struja koja će završiti kada se naboji dvaju kontaktnih tijela izjednače.

Da bismo razumjeli zašto žica ne mijenja strukturu, unatoč činjenici da se stalno kreće, morate je zamisliti kao veliku kuću u kojoj ljudi žive. Veličina kuće neće se promijeniti u odnosu na broj ljudi koji ulaze i napuštaju kuću, kao i kretanje unutra. Čovjek je u ovom slučaju analog elektrona u metalu - slobodno se kreće i nema posebnu masu u usporedbi s cijelom zgradom.

Ako se elektroni kreću iz jednog tijela u drugo - zašto se masa tijela ne mijenja? Činjenica je da je težina elektrona toliko mala da čak i ako su svi elektroni uklonjeni iz tijela, njegova masa se neće promijeniti.

Što je trenutna mjerna jedinica

Kako bismo "izračunali" električnu struju, koristimo različite mjerne jedinice, ispitat ćemo tri glavne:

  • Trenutna snaga
  • Napon.
  • Otpor.

Ako pokušate opisati koncept trenutne snage jednostavnim riječima, najbolje je zamisliti protok automobila koji prolaze kroz tunel. Automobili su elektroni, a tunel je žica. Što više automobila prolazi jedno vrijeme kroz poprečni presjek tunela - veća je trenutna snaga, koju mjeri uređaj nazvan "ampermetar" u amperima (A), au formulama je označen slovom (I).

Napon je relativna vrijednost koja izražava razliku u naboju tijela između kojih struja teče. Ako jedan objekt ima vrlo visok naboj, a drugi je vrlo nizak, između njih će postojati visoki napon, za mjerenje kojega uređaja koristi "voltmetar" i jedinicu koja se zove Volt (V). U formulama se označava slovom (U).

Otpor karakterizira sposobnost vodiča, konvencionalno bakrene žice, da prođe kroz određenu količinu struje, odnosno elektrona. Otporni vodič stvara toplinu, trošeći dio energije struje koja prolazi kroz nju, čime se smanjuje njegova čvrstoća. Otpor se izračunava u Ohmima (Ohm), au formulama se koristi slovo (R).

Formule za izračunavanje strujnih značajki

Koristeći tri fizikalne veličine, možemo izračunati karakteristike struje koristeći Ohmov zakon. Izražava se formulom:

I = U / R

Gdje je ja jakost struje, U je napon na dijelu sklopa, R je otpor.

Iz formule vidimo da se jakost struje izračunava dijeljenjem vrijednosti napona s vrijednošću otpora. Odavde imamo tekst zakona:

Struja je izravno proporcionalna naponu i obrnuto proporcionalna otpornosti vodiča.

Iz ove formule možete matematički izračunati njezine druge komponente.

otpornost:

R = U / I

napon:

U = I * R

Važno je napomenuti da formula vrijedi samo za određeni dio lanca. Za potpuni, zatvoreni krug, kao i za druge posebne slučajeve, postoje i drugi Ohmovi zakoni.

Utjecaj struje na različite materijale i živa bića

Različiti kemijski elementi pod djelovanjem struje ponašaju se različito. Neki supravodiči ne odolijevaju kretanju elektrona kroz njih bez izazivanja bilo kakve kemijske reakcije. Metali s prekomjernim stresom mogu se slomiti, otopiti. Dielektrici koji ne prenose struju uopće ne ulaze u bilo kakvu interakciju s njime i time štite okoliš od njega. Ovaj fenomen uspješno koristi čovjek u izolaciji žica s gumom.

Za žive organizme, struja je nejasna pojava. On može imati i korisne i destruktivne učinke. Ljudi su odavno koristili kontrolirana pražnjenja u terapijske svrhe: od pluća koje stimuliraju aktivnost mozga do pražnjenja, do snažnih električnih šokova koji mogu pokrenuti zaustavljeno srce i vratiti osobu u život. Snažno pražnjenje može dovesti do ozbiljnih zdravstvenih problema, opeklina, smrti tkiva, pa čak i trenutne smrti. Prilikom rada s električnim uređajima morate se pridržavati sigurnosnih propisa.

U prirodi možete pronaći mnogo pojava u kojima električna energija igra ključnu ulogu: od dubokih morskih stvorenja (električnih zraka), sposobnih za udaranje strujom, do munje tijekom oluje. Čovjek je odavno ovladao tom prirodnom snagom i vješto je koristi, zahvaljujući čemu djeluje savremena elektronika.

Treba imati na umu da prirodni fenomeni mogu biti korisni i štetni za ljude. Studiranje u školi i kontinuirano obrazovanje pomažu ljudima da ispravno koriste fenomen svijeta u korist društva.

Pogledajte videozapis: Popravak struje pod naponom! . Veliki koraci malog Lovre. HEP (Listopad 2019).

Ostavite Komentar