التيار والجهد. الأنواع والقواعد. العمل والخصائص. تعريف التيار الكهربائي

". اليوم أريد أن أتطرق إلى موضوع مثل التيار الكهربائي. ما هذا؟ دعونا نحاول تذكر المناهج الدراسية.

التيار الكهربائي هو الحركة المنظمة للجسيمات المشحونة في الموصل.

إذا كنت تتذكر ، لكي تتحرك الجسيمات المشحونة (ينشأ تيار كهربائي) ، فأنت بحاجة إلى إنشاء مجال كهربائي. لإنشاء مجال كهربائي ، يمكنك إجراء تجارب أولية مثل فرك المقبض البلاستيكي على الصوف ولفترة من الوقت ستجذب الأشياء الخفيفة. تسمى الأجسام القادرة على جذب الأشياء بعد الاحتكاك بالكهرباء. يمكننا القول أن الجسم في هذه الحالة به شحنات كهربائية ، والأجسام نفسها تسمى مشحونة. من المناهج الدراسية ، نعلم أن جميع الأجسام تتكون من جزيئات صغيرة (جزيئات). الجزيء هو جسيم من مادة يمكن فصله عن الجسم وسيكون له جميع الخصائص الكامنة في هذا الجسم. تتكون جزيئات الأجسام المعقدة من مجموعات مختلفة من ذرات الأجسام البسيطة. على سبيل المثال ، يتكون جزيء الماء من جزئين بسيطين: ذرة أكسجين وذرة هيدروجين.

الذرات والنيوترونات والبروتونات والإلكترونات - ما هي؟

وتتكون الذرة بدورها من نواة تدور حولها الإلكترونات. كل إلكترون في ذرة له شحنة كهربائية صغيرة. على سبيل المثال ، تتكون ذرة الهيدروجين من نواة إلكترون تدور حولها. تتكون نواة الذرة ، بدورها ، من البروتونات والنيوترونات. نواة الذرة بدورها لها شحنة كهربائية. تحتوي البروتونات التي تتكون منها النواة على نفس الشحنات الكهربائية والإلكترونات. لكن البروتونات ، على عكس الإلكترونات ، غير نشطة ، لكن كتلتها أكبر بعدة مرات من كتلة الإلكترون. نيوترون الجسيم ، الذي هو جزء من الذرة ، ليس له شحنة كهربائية ، فهو متعادل. الإلكترونات التي تدور حول نواة الذرة والبروتونات التي تشكل النواة هي حاملة لشحنات كهربائية متساوية. بين الإلكترون والبروتون هناك دائمًا قوة جذب متبادل ، وبين الإلكترونات نفسها وبين البروتونات ، قوة التنافر المتبادل. وبسبب هذا ، فإن الإلكترون له شحنة كهربائية سالبة ، والبروتون موجب. من هذا يمكننا أن نستنتج أن هناك نوعين من الكهرباء: الإيجابية والسلبية. يؤدي وجود جسيمات مشحونة بشكل متساوٍ في الذرة إلى حقيقة أنه بين النواة الموجبة الشحنة للذرة والإلكترونات التي تدور حولها ، هناك قوى جذب متبادل تحافظ على الذرة معًا. تختلف الذرات عن بعضها البعض في عدد النيوترونات والبروتونات في النوى ، وهذا هو السبب في أن الشحنة الموجبة لنواة ذرات المواد المختلفة ليست متماثلة. في ذرات المواد المختلفة ، لا يكون عدد الإلكترونات الدوارة هو نفسه ويتم تحديده بواسطة الشحنة الموجبة للنواة. ترتبط ذرات بعض المواد ارتباطًا وثيقًا بالنواة ، بينما في مواد أخرى يمكن أن تكون هذه الرابطة أضعف بكثير. هذا ما يفسر القوة المختلفة للأجسام. الأسلاك الفولاذية أقوى بكثير من الأسلاك النحاسية ، مما يعني أن جزيئات الصلب تنجذب بقوة أكبر لبعضها البعض من جزيئات النحاس. يكون التجاذب بين الجزيئات ملحوظًا بشكل خاص عندما تكون قريبة من بعضها البعض. معظم مثال رئيسيقطرتان من الماء تندمجان في واحدة عند التلامس.

الشحنة الكهربائية

في الذرة من أي مادة ، فإن عدد الإلكترونات التي تدور حول النواة يساوي عدد البروتونات الموجودة في النواة. الشحنة الكهربائية للإلكترون والبروتون متساوية في الحجم ، مما يعني أن الشحنة السالبة للإلكترونات تساوي الشحنة الموجبة للنواة. تتوازن هذه الشحنات مع بعضها البعض ، وتبقى الذرة محايدة. في الذرة ، تشكل الإلكترونات غلافًا إلكترونيًا حول النواة. إن غلاف الإلكترون ونواة الذرة في حركة تذبذبية مستمرة. عندما تتحرك الذرات ، فإنها تتصادم مع بعضها البعض ويخرج منها إلكترون واحد أو أكثر. تتوقف الذرة عن أن تكون محايدة وتصبح موجبة الشحنة. منذ أن أصبحت شحنتها الموجبة أكثر سالبة (اتصال ضعيف بين الإلكترون والنواة - المعدن والفحم). في الأجسام الأخرى (الخشب والزجاج) ، لا يتم كسر الأغطية الإلكترونية. بعد الانفصال عن الذرات ، تتحرك الإلكترونات الحرة بشكل عشوائي ويمكن التقاطها بواسطة ذرات أخرى. عملية الظهور والاختفاء في الجسد مستمرة. مع زيادة درجة الحرارة ، تزداد سرعة حركة الذرات الاهتزازية ، وتصبح الاصطدامات أكثر تواتراً ، وتصبح أقوى ، ويزداد عدد الإلكترونات الحرة. ومع ذلك ، يظل الجسم محايدًا كهربائيًا ، لأن عدد الإلكترونات والبروتونات في الجسم لا يتغير. إذا تمت إزالة كمية معينة من الإلكترونات الحرة من الجسم ، فإن الشحنة الموجبة تصبح أكبر من إجمالي الشحنة. سيكون الجسم موجب الشحنة والعكس صحيح. إذا تم إنشاء نقص في الإلكترونات في الجسم ، فسيتم شحنه بشكل إضافي. إذا كان الفائض سالبًا. وكلما زاد هذا النقص أو الزيادة ، زادت الشحنة الكهربائية. في الحالة الأولى (الجسيمات المشحونة بشكل إيجابي أكثر) ، تسمى الأجسام الموصلات (المعادن ، المحاليل المائية للأملاح والأحماض) ، وفي الحالة الثانية (نقص الإلكترونات ، الجسيمات المشحونة سالبًا) ، العوازل أو العوازل (العنبر ، الكوارتز ، الإيبونيت). من أجل استمرار وجود تيار كهربائي ، من الضروري الحفاظ باستمرار على فرق الجهد في الموصل.

حسنًا ، لقد انتهت دورة الفيزياء الصغيرة. أعتقد أنك ، بمساعدتي ، تذكرت المناهج المدرسية للصف السابع ، وسنقوم بتحليل الاختلاف المحتمل في مقالتي التالية. حتى نلتقي مرة أخرى على صفحات الموقع.

كهرباء

بادئ ذي بدء ، من المفيد معرفة ما الذي يشكل التيار الكهربائي. التيار الكهربائي هو الحركة المنظمة للجسيمات المشحونة في الموصل. لكي ينشأ ، يجب أولاً إنشاء مجال كهربائي ، ستبدأ تحت تأثيره الجسيمات المشحونة المذكورة أعلاه في التحرك.

المعلومات الأولى عن الكهرباء ، التي ظهرت منذ عدة قرون ، تتعلق بـ "الشحنات" الكهربائية التي تم الحصول عليها من خلال الاحتكاك. بالفعل في العصور القديمة ، عرف الناس أن الكهرمان ، الذي يرتديه الصوف ، يكتسب القدرة على جذب الأشياء الخفيفة. ولكن فقط في أواخر السادس عشرمئة عام دكتور انجليزيدرس جيلبرت هذه الظاهرة بالتفصيل ووجد أن العديد من المواد الأخرى لها نفس الخصائص تمامًا. الأجسام قادرة ، مثل العنبر ، بعد فركها على جذب الأجسام الخفيفة ، ودعا المكهرب. هذه الكلمة مشتقة من الإلكترون اليوناني - "العنبر". في الوقت الحاضر نقول إن هناك شحنات كهربائية على أجساد في هذه الحالة ، والجثث نفسها تسمى "مشحونة".

تنشأ الشحنات الكهربائية دائمًا عندما تكون المواد المختلفة على اتصال وثيق. إذا كانت الأجسام صلبة ، فإن النتوءات المجهرية والمخالفات الموجودة على سطحها تمنع اتصالها الوثيق. من خلال عصر هذه الأجسام وفركها معًا ، نجمع أسطحها معًا ، والتي بدون ضغط لن تلمس إلا في نقاط قليلة. في بعض الأجسام ، يمكن للشحنات الكهربائية أن تتحرك بحرية فيما بينها أجزاء مختلفةبينما في الآخرين غير ممكن. في الحالة الأولى ، تسمى الأجسام "الموصلات" ، وفي الحالة الثانية - "عوازل أو عوازل". الموصلات عبارة عن معادن ومحاليل مائية من الأملاح والأحماض وما إلى ذلك. ومن أمثلة العوازل الكهرمان والكوارتز والإبونيت وجميع الغازات الموجودة في الظروف العادية.

ومع ذلك ، تجدر الإشارة إلى أن تقسيم الهيئات إلى موصلات وعوازل كهربائية أمر تعسفي للغاية. جميع المواد توصل الكهرباء بدرجة أكبر أو أقل. الشحنات الكهربائية إما موجبة أو سالبة. لن يدوم هذا النوع من التيار طويلاً ، لأن الجسم المكهرب سوف ينفد من الشحن. من أجل استمرار وجود تيار كهربائي في الموصل ، من الضروري الحفاظ على مجال كهربائي. لهذه الأغراض ، يتم استخدام مصادر التيار الكهربائي. أبسط حالة لحدوث تيار كهربائي هي عندما يكون أحد طرفي السلك متصلاً بجسم مكهرب ، والآخر متصل بالأرض.

لم تظهر الدوائر الكهربائية التي تزود لمبات الإنارة والمحركات الكهربائية إلا بعد اختراع البطاريات التي يعود تاريخها إلى حوالي عام 1800. بعد ذلك ، سار تطور عقيدة الكهرباء بسرعة كبيرة لدرجة أنه في أقل من قرن لم تصبح مجرد جزء من الفيزياء ، ولكنها شكلت أساس الحضارة الكهربائية الجديدة.

الكميات الرئيسية للتيار الكهربائي

كمية الكهرباء والقوة الحالية. يمكن أن تكون تأثيرات التيار الكهربائي قوية أو ضعيفة. تعتمد قوة التيار الكهربائي على مقدار الشحنة التي تتدفق عبر الدائرة في وحدة زمنية معينة. وكلما زاد عدد الإلكترونات التي تنتقل من قطب المصدر إلى الآخر ، زادت الشحنة الكلية التي تحملها الإلكترونات. تسمى هذه الشحنة الإجمالية كمية الكهرباء التي تمر عبر الموصل.

على وجه الخصوص ، يعتمد التأثير الكيميائي للتيار الكهربائي على كمية الكهرباء ، أي أنه كلما زادت الشحنة التي تمر عبر محلول الإلكتروليت ، زادت كمية المادة التي تستقر على القطب السالب والأنود. في هذا الصدد ، يمكن حساب كمية الكهرباء بوزن كتلة المادة المترسبة على القطب ومعرفة كتلة وشحنة أيون واحد من هذه المادة.

القوة الحالية هي كمية تساوي نسبة الشحنة الكهربائية التي مرت عبر المقطع العرضي للموصل إلى وقت تدفقها. وحدة الشحن هي الكولوم (C) ، والوقت يقاس بالثواني (ثوان). في هذه الحالة ، يتم التعبير عن وحدة القوة الحالية بوحدة C / s. هذه الوحدة تسمى الأمبير (A). من أجل قياس شدة التيار في الدائرة ، يتم استخدام جهاز قياس كهربائي يسمى مقياس التيار الكهربائي. لإدراجه في الدائرة ، تم تجهيز مقياس التيار الكهربائي بمحطتين. يتم تضمينه في الدائرة في السلسلة.

الجهد الكهربائي. نحن نعلم بالفعل أن التيار الكهربائي هو حركة منظمة للجسيمات المشحونة - الإلكترونات. يتم إنشاء هذه الحركة بمساعدة مجال كهربائي ، يقوم بقدر معين من العمل. هذه الظاهرة تسمى عمل التيار الكهربائي. من أجل تحريك المزيد من الشحنة عبر دائرة كهربائية في ثانية واحدة ، يجب أن يقوم المجال الكهربائي بمزيد من العمل. بناءً على ذلك ، اتضح أن عمل التيار الكهربائي يجب أن يعتمد على قوة التيار. لكن هناك قيمة أخرى يعتمد عليها عمل التيار. هذه القيمة تسمى الجهد.

الجهد هو نسبة عمل التيار في قسم معين من الدائرة الكهربائية إلى الشحنة المتدفقة عبر نفس القسم من الدائرة. يتم قياس العمل الحالي بالجول (J) ، ويتم قياس الشحنة في المعلقات (C). في هذا الصدد ، ستكون وحدة قياس الجهد 1 J / C. هذه الوحدة تسمى الفولت (V).

لكي يظهر الجهد في دائرة كهربائية ، هناك حاجة إلى مصدر تيار. في الدائرة المفتوحة ، يكون الجهد موجودًا فقط في أطراف المصدر الحالي. إذا تم تضمين هذا المصدر الحالي في الدائرة ، فسيظهر الجهد أيضًا في أقسام معينة من الدائرة. في هذا الصدد ، سيكون هناك أيضًا تيار في الدائرة. أي باختصار يمكننا أن نقول ما يلي: إذا لم يكن هناك جهد في الدائرة ، فلا يوجد تيار. من أجل قياس الجهد ، يتم استخدام جهاز قياس كهربائي يسمى الفولتميتر. في مظهره ، يشبه مقياس التيار المذكور سابقًا ، مع الاختلاف الوحيد هو أن الحرف V موجود على مقياس الفولتميتر (بدلاً من A على مقياس التيار الكهربائي). يحتوي الفولتميتر على محطتين ، يتم توصيلهما بالتوازي مع الدائرة الكهربائية.

المقاومة الكهربائية. بعد توصيل جميع أنواع الموصلات ومقياس التيار الكهربائي بدائرة كهربائية ، يمكنك أن ترى أنه عند استخدام موصلات مختلفة ، ينتج مقياس التيار الكهربائي قراءات مختلفة، أي في هذه الحالة ، تكون القوة الحالية المتوفرة في الدائرة الكهربائية مختلفة. يمكن تفسير هذه الظاهرة بحقيقة أن الموصلات المختلفة لها اختلاف المقاومة الكهربائية، وهي كمية مادية. تكريما للفيزيائية الألمانية ، سميت أوم. كقاعدة عامة ، يتم استخدام وحدات أكبر في الفيزياء: كيلو أوم ، ميغا أوم ، إلخ. عادةً ما يتم الإشارة إلى مقاومة الموصل بالحرف R ، وطول الموصل هو L ، ومنطقة المقطع العرضي هي S. في هذه الحالة ، يمكن أن تكون المقاومة مكتوب كصيغة:

حيث يسمى المعامل p المقاومة. يعبر هذا المعامل عن مقاومة موصل طوله 1 متر مع مساحة مقطع عرضي تساوي 1 متر مربع. المقاومة النوعيةمعبرًا عنها بالأوم × م. نظرًا لأن الأسلاك ، كقاعدة عامة ، لها مقطع عرضي صغير نوعًا ما ، يتم التعبير عن مناطقها عادةً بالمليمتر المربع. في هذه الحالة ، ستكون وحدة المقاومة هي أوم × مم 2 / م. في الجدول أدناه. يوضح الشكل 1 مقاومة بعض المواد.

الجدول 1. المقاومة الكهربائية لبعض المواد
مواد	ع ، أوم × م 2 / م	مواد	ع ، أوم × م 2 / م
		سبيكة إيريديوم البلاتين
معدن أو سبيكة
		مانجانين (سبيكة)
الألومنيوم		قسطنطين (سبيكة)
التنغستن
		نيتشروم (سبيكة)
سبائك النيكل)		Fechral (سبيكة)
		الكروم (سبيكة)

حسب الجدول. في الشكل 1 ، يتضح أن النحاس لديه أصغر مقاومة كهربائية ، وسبائك المعادن لديها أكبرها. بالإضافة إلى ذلك ، فإن العوازل (العوازل) لها مقاومة عالية.

السعة الكهربائية. نحن نعلم بالفعل أن موصلين منفصلين عن بعضهما البعض يمكن أن تتراكم الشحنات الكهربائية. تتميز هذه الظاهرة بكمية فيزيائية تسمى السعة الكهربائية. السعة الكهربائية لاثنين من الموصلات ليست أكثر من نسبة شحنة أحدهما إلى فرق الجهد بين هذا الموصل والموصل المجاور. كلما انخفض الجهد الكهربي عندما تتلقى الموصلات شحنة ، زادت سعتها. يتم أخذ الفاراد (F) كوحدة للسعة الكهربائية. في الممارسة العملية ، يتم استخدام أجزاء من هذه الوحدة: microfarad (F) و picofarad (pF).

Yandex.DirectAll الإعلاناتشقق للايجار اليومي في كازان!شقق من 1000 روبل. يوميًا. فنادق صغيرة. وثائق الإبلاغ 16.forguest.ru شقق للايجار اليومي في كازانشقق مريحة في جميع مناطق قازان. تأجير شقة سريع متصفح Yandex.Browser الجديد!إشارات مرجعية مريحة و حماية موثوقة. متصفح للمشي اللطيف على الشبكة! browser.yandex.ru 0+

إذا أخذت موصلين منفصلين عن بعضهما البعض ، وضعتهما على مسافة صغيرة من بعضهما البعض ، تحصل على مكثف. تعتمد سعة المكثف على سماكة ألواحه وسماكة العازل الكهربائي ونفاذه. عن طريق تقليل سمك العازل بين ألواح المكثف ، من الممكن زيادة سعة الأخير بشكل كبير. على جميع المكثفات ، بالإضافة إلى السعة ، يجب تحديد الجهد الذي تم تصميم هذه الأجهزة من أجله.

عمل وقوة التيار الكهربائي. مما سبق يتضح أن التيار الكهربائي يقوم بقدر معين من العمل. عندما يتم توصيل المحركات الكهربائية ، فإن التيار الكهربائي يجعل جميع أنواع المعدات تعمل ، ويحرك القطارات على طول القضبان ، وينير الشوارع ، ويسخن المنزل ، وينتج أيضًا تأثيرًا كيميائيًا ، أي أنه يسمح بالتحليل الكهربائي ، وما إلى ذلك. يمكننا القول أن يساوي عمل التيار في قسم معين من الدائرة تيار المنتج والجهد والوقت الذي تم خلاله إنجاز العمل. يقاس الشغل بالجول والجهد بالفولت والتيار بالأمبير والوقت بالثواني. في هذا الصدد ، 1 J = 1V x 1A x 1s. من هذا اتضح أنه من أجل قياس عمل التيار الكهربائي ، يجب استخدام ثلاثة أجهزة في وقت واحد: مقياس التيار الكهربائي ، ومقياس الفولتميتر والساعة. لكن هذا مرهق وغير فعال. لذلك ، عادة ، يتم قياس عمل التيار الكهربائي بواسطة عدادات كهربائية. يحتوي جهاز هذا الجهاز على جميع الأجهزة المذكورة أعلاه.

تساوي قوة التيار الكهربائي نسبة عمل التيار إلى الوقت الذي تم خلاله. يُشار إلى القوة بالحرف "P" ويتم التعبير عنها بالواط (W). في الممارسة العملية ، يتم استخدام كيلووات ، ميغاواط ، هيكتوواط ، إلخ. من أجل قياس قوة الدائرة ، تحتاج إلى استخدام مقياس الواط. يتم التعبير عن الأعمال الكهربائية بالكيلوواط / ساعة (kWh).

القوانين الأساسية للتيار الكهربائي

قانون أوم. يعتبر الجهد والتيار من أكثر الخصائص ملاءمة للدوائر الكهربائية. من السمات الرئيسية لاستخدام الكهرباء النقل السريع للطاقة من مكان إلى آخر ونقلها إلى المستهلك في الشكل المطلوب. يعطي ناتج فرق الجهد والقوة الحالية الطاقة ، أي كمية الطاقة المنبعثة في الدائرة لكل وحدة زمنية. كما ذكرنا أعلاه ، لقياس الطاقة في دائرة كهربائية ، يتطلب الأمر 3 أجهزة. هل يمكن التعامل بواحد وحساب القوة من قراءاتها وبعض خصائص الدائرة مثل مقاومتها؟ أحب كثير من الناس هذه الفكرة ، واعتبروها مثمرة.

إذن ، ما هي مقاومة السلك أو الدائرة ككل؟ هل السلك ، مثل أنابيب المياه أو الأنابيب في نظام الفراغ ، له خاصية ثابتة قد تسمى المقاومة؟ على سبيل المثال ، في الأنابيب ، عادة ما تكون نسبة فرق الضغط الذي يخلق التدفق مقسومًا على معدل التدفق سمة ثابتة للأنبوب. بنفس الطريقة ، يخضع تدفق الحرارة في السلك لعلاقة بسيطة ، والتي تشمل اختلاف درجة الحرارة ، ومساحة المقطع العرضي للسلك ، وطوله. كان اكتشاف مثل هذه العلاقة للدوائر الكهربائية نتيجة بحث ناجح.

في 1820s الألمانية مدرس مدرسةكان جورج أوم أول من بدأ في البحث عن النسبة أعلاه. بادئ ذي بدء ، كان يتطلع إلى الشهرة والشهرة ، مما يسمح له بالتدريس في الجامعة. كان هذا هو السبب الوحيد الذي جعله يختار مجالًا دراسيًا يقدم مزايا معينة.

كان أوم ابن صانع الأقفال ، لذلك كان يعرف كيفية سحب الأسلاك المعدنية ذات السماكات المختلفة ، والتي يحتاجها لإجراء التجارب. نظرًا لأنه في تلك الأيام كان من المستحيل شراء سلك مناسب ، فقد صنعه Om بيديه. أثناء التجارب ، جرب أطوالًا مختلفة وسمكًا مختلفًا ومعادن مختلفة وحتى درجات حرارة مختلفة. كل هذه العوامل اختلف بدوره. في زمن أوم ، كانت البطاريات لا تزال ضعيفة ، مما يعطي تيارًا متغيرًا. في هذا الصدد ، استخدم الباحث مزدوجًا حراريًا كمولد ، تم وضع مفصله الساخن في اللهب. بالإضافة إلى ذلك ، استخدم مقياسًا مغناطيسيًا خامًا ، وقاس اختلافات الجهد (أطلق عليها أوم "الفولتية") عن طريق تغيير درجة الحرارة أو عدد الوصلات الحرارية.

لقد تم تطوير عقيدة الدوائر الكهربائية للتو. بعد اختراع البطاريات حوالي عام 1800 ، بدأت تتطور بشكل أسرع. تم تصميم وتصنيع أجهزة مختلفة (غالبًا باليد) ، وتم اكتشاف قوانين جديدة ، وظهرت المفاهيم والمصطلحات ، وما إلى ذلك. كل هذا أدى إلى فهم أعمق الظواهر الكهربائيةوالعوامل.

تحديث المعرفة بالكهرباء ، من ناحية ، تسبب في ظهور مجال جديد في الفيزياء ، من ناحية أخرى ، كان أساس التطور السريع للهندسة الكهربائية ، أي البطاريات والمولدات وأنظمة الإمداد بالطاقة للإضاءة والمحرك الكهربائي تم اختراع الأفران الكهربائية والمحركات الكهربائية وما إلى ذلك ، وغيرها.

كانت اكتشافات أوم ذات أهمية كبيرة لتطوير نظرية الكهرباء ولتطوير الهندسة الكهربائية التطبيقية. لقد جعلوا من السهل التنبؤ بخصائص الدوائر الكهربائية للتيار المباشر ، ولاحقًا للتيار المتردد. في عام 1826 ، نشر أوم كتابًا أوجز فيه الاستنتاجات النظرية والنتائج التجريبية. لكن آماله لم تكن مبررة ، قوبل الكتاب بالسخرية. حدث هذا لأن طريقة التجربة التقريبية بدت جذابة قليلاً في عصر كان كثير من الناس مغرمين بالفلسفة.

لم يكن أمام Omu خيار سوى ترك منصبه كمدرس. لم يحصل على موعد في الجامعة لنفس السبب. لمدة 6 سنوات ، عاش العالم في فقر ، دون ثقة في المستقبل ، وشعر بخيبة أمل مريرة.

لكن تدريجياً اكتسبت أعماله شهرة خارج ألمانيا. تم احترام Om في الخارج ، وتم استخدام بحثه. في هذا الصدد ، اضطر المواطنون إلى التعرف عليه في وطنهم. في عام 1849 حصل على درجة الأستاذية في جامعة ميونيخ.

اكتشف أوم قانونًا بسيطًا يؤسس علاقة بين التيار والجهد لقطعة من الأسلاك (لجزء من الدائرة ، للدائرة بأكملها). بالإضافة إلى ذلك ، وضع قواعد تسمح لك بتحديد ما سيتغير إذا أخذت سلكًا بحجم مختلف. تمت صياغة قانون أوم على النحو التالي: تتناسب القوة الحالية في قسم من الدائرة بشكل مباشر مع الجهد في هذا القسم وتتناسب عكسًا مع مقاومة القسم.

قانون جول لينز. يؤدي التيار الكهربائي في أي جزء من الدائرة عملاً معينًا. على سبيل المثال ، لنأخذ جزءًا من الدائرة ، يوجد بين نهاياتها جهد (U). من خلال تعريف الجهد الكهربائي ، فإن الشغل المبذول عند تحريك وحدة شحنة بين نقطتين يساوي U. سيكون عمل التيار الكهربائي في هذا القسم:

هذا التعبير صالح للتيار المباشر في أي حال ، لأي قسم من الدائرة ، والذي قد يحتوي على موصلات ، ومحركات كهربائية ، وما إلى ذلك. الطاقة الحالية ، أي العمل لكل وحدة زمنية ، تساوي:

تُستخدم هذه الصيغة في نظام SI لتحديد وحدة الجهد.

لنفترض أن قسم الدائرة موصل ثابت. في هذه الحالة ، سيتحول كل العمل إلى حرارة ، والتي سيتم إطلاقها في هذا الموصل. إذا كان الموصل متجانسًا ويطيع قانون أوم (وهذا يشمل جميع المعادن والإلكتروليتات) ، فعندئذٍ:

أين ص هي مقاومة الموصل. في هذه الحالة:

تم اشتقاق هذا القانون تجريبيًا لأول مرة بواسطة E.Lenz ، وبشكل مستقل عنه بواسطة Joule.

وتجدر الإشارة إلى أن تسخين الموصلات له تطبيقات عديدة في الهندسة. الأكثر شيوعًا وأهمية من بينها مصابيح الإضاءة المتوهجة.

قانون الحث الكهرومغناطيسي. في النصف الأول من القرن التاسع عشر ، اكتشف الفيزيائي الإنجليزي م. فاراداي ظاهرة الحث المغناطيسي. هذه الحقيقة ، بعد أن أصبحت ملكًا للعديد من الباحثين ، أعطت دفعة قوية لتطوير الهندسة الكهربائية والراديو.

في سياق التجارب ، اكتشف فاراداي أنه عندما يخترق عدد خطوط الحث المغناطيسي سطحًا محاطًا بحلقة مغلقة يتغير ، ينشأ تيار كهربائي فيه. ربما يكون هذا هو أساس أهم قانون في الفيزياء - قانون الحث الكهرومغناطيسي. التيار الذي يحدث في الدائرة يسمى حثي. نظرًا لحقيقة أن التيار الكهربائي يحدث في الدائرة فقط في حالة وجود قوى خارجية تعمل على شحنات مجانية ، ثم مع تدفق مغناطيسي متغير يمر فوق سطح دائرة مغلقة ، تظهر هذه القوى الخارجية نفسها فيها. يسمى عمل القوى الخارجية في الفيزياء بالقوة الدافعة الكهربائية أو EMF الحثي.

يظهر الحث الكهرومغناطيسي أيضًا في الموصلات المفتوحة. في حالة عبور الموصل لخطوط المجال المغناطيسي ، يظهر جهد في نهايته. سبب ظهور مثل هذا الجهد هو الحث EMF. إذا لم يتغير التدفق المغناطيسي الذي يمر عبر الدائرة المغلقة ، فلن يظهر التيار الاستقرائي.

باستخدام مفهوم "EMF للحث" ، يمكن للمرء أن يتحدث عن قانون الحث الكهرومغناطيسي ، أي أن EMF للتحريض في حلقة مغلقة يساوي في القيمة المطلقة معدل تغير التدفق المغناطيسي عبر السطح الذي يحده عقدة.

حكم لينز. كما نعلم بالفعل ، يحدث تيار حثي في ​​الموصل. اعتمادًا على ظروف مظهرها ، لها اتجاه مختلف. في هذه المناسبة ، صاغ الفيزيائي الروسي لينز القاعدة التالية: إن التيار التحريضي الذي يحدث في دائرة مغلقة له دائمًا اتجاه بحيث لا يسمح المجال المغناطيسي الذي تخلقه بتغير التدفق المغناطيسي. كل هذا يسبب ظهور تيار تحريضي.

تيار الحث ، مثل أي تيار آخر ، لديه طاقة. هذا يعني أنه في حالة وجود تيار تحريضي ، تظهر الطاقة الكهربائية. وفقًا لقانون الحفاظ على الطاقة وتحويلها ، يمكن أن تنشأ الطاقة المذكورة أعلاه فقط بسبب كمية الطاقة لبعض أنواع الطاقة الأخرى. وبالتالي ، فإن حكم لينز يتوافق تمامًا مع قانون الحفاظ على الطاقة وتحويلها.

بالإضافة إلى الحث ، يمكن أن يظهر ما يسمى بالحث الذاتي في الملف. جوهرها على النحو التالي. إذا ظهر تيار في الملف أو تغيرت قوته ، فسيظهر مجال مغناطيسي متغير. وإذا تغير التدفق المغناطيسي الذي يمر عبر الملف ، فستظهر فيه قوة دافعة كهربائية ، تسمى EMF للحث الذاتي.

وفقًا لقاعدة لينز ، فإن المجال الكهرومغناطيسي للحث الذاتي عند إغلاق الدائرة يتداخل مع القوة الحالية ولا يسمح لها بالزيادة. عند إيقاف تشغيل دائرة EMF ، يقلل الحث الذاتي من القوة الحالية. في حالة وصول القوة الحالية في الملف إلى قيمة معينة ، يتوقف المجال المغناطيسي عن التغير ويصبح الحث الذاتي EMF صفرًا.

التيار الكهربائي هو الحركة المنتظمة للجسيمات المشحونة.

2. في أي ظروف يحدث التيار الكهربائي؟

ينشأ تيار كهربائي في حالة وجود شحنات مجانية ، وكذلك نتيجة لتأثير مجال كهربائي خارجي. للحصول على مجال كهربائي ، يكفي إنشاء فرق جهد بين نقطتين للموصل.

3. لماذا تكون حركة الجسيمات المشحونة في الموصل في حالة عدم وجود مجال كهربائي خارجي فوضوية؟

إذا لم يكن هناك مجال كهربائي خارجي ، فلن يكون هناك مكون سرعة إضافي موجه على طول شدة المجال الكهربائي ، مما يعني أن جميع اتجاهات حركة الجسيمات متساوية.

4. ما هو الفرق بين حركة الجسيمات المشحونة في الموصل في غياب ووجود مجال كهربائي خارجي؟

في حالة عدم وجود مجال كهربائي ، تكون حركة الجسيمات المشحونة فوضوية ، وفي وجودها تكون حركة الجسيمات نتيجة للحركة الفوضوية والانتقالية.

5. كيف يتم اختيار اتجاه التيار الكهربائي؟ في أي اتجاه تتحرك الإلكترونات في موصل معدني يتدفق من خلاله تيار كهربائي؟

يتم أخذ اتجاه حركة الجسيمات المشحونة إيجابياً على أنه اتجاه التيار الكهربائي. في الموصل المعدني ، تتحرك الإلكترونات في الاتجاه المعاكس لاتجاه التيار.

بادئ ذي بدء ، من المفيد معرفة ما الذي يشكل التيار الكهربائي. التيار الكهربائي هو الحركة المنظمة للجسيمات المشحونة في الموصل. لكي ينشأ ، يجب أولاً إنشاء مجال كهربائي ، ستبدأ تحت تأثيره الجسيمات المشحونة المذكورة أعلاه في التحرك.

المعلومات الأولى عن الكهرباء ، التي ظهرت منذ عدة قرون ، تتعلق بـ "الشحنات" الكهربائية التي تم الحصول عليها من خلال الاحتكاك. موجودة مسبقا العصور القديمةعرف الناس أن الكهرمان ، الذي يرتديه الصوف ، يكتسب القدرة على جذب الأشياء الخفيفة. ولكن في نهاية القرن السادس عشر فقط ، درس الطبيب الإنجليزي جيلبرت هذه الظاهرة بالتفصيل واكتشف أن العديد من المواد الأخرى لها نفس الخصائص تمامًا. الأجسام قادرة ، مثل العنبر ، بعد فركها على جذب الأجسام الخفيفة ، ودعا المكهرب. هذه الكلمة مشتقة من الإلكترون اليوناني - "العنبر". في الوقت الحاضر نقول إن هناك شحنات كهربائية على أجساد في هذه الحالة ، والجثث نفسها تسمى "مشحونة".

تنشأ الشحنات الكهربائية دائمًا عندما تكون المواد المختلفة على اتصال وثيق. إذا كانت الأجسام صلبة ، فإن النتوءات المجهرية والمخالفات الموجودة على سطحها تمنع اتصالها الوثيق. من خلال عصر هذه الأجسام وفركها معًا ، نجمع أسطحها معًا ، والتي بدون ضغط لن تلمس إلا في نقاط قليلة. في بعض الأجسام ، يمكن للشحنات الكهربائية أن تتحرك بحرية بين أجزاء مختلفة ، بينما هذا غير ممكن في أجسام أخرى. في الحالة الأولى ، تسمى الأجسام "الموصلات" ، وفي الحالة الثانية - "عوازل أو عوازل". الموصلات عبارة عن معادن ومحاليل مائية من الأملاح والأحماض وما إلى ذلك. ومن أمثلة العوازل الكهرمان والكوارتز والإبونيت وجميع الغازات الموجودة في الظروف العادية.

ومع ذلك ، تجدر الإشارة إلى أن تقسيم الهيئات إلى موصلات وعوازل كهربائية أمر تعسفي للغاية. جميع المواد توصل الكهرباء بدرجة أكبر أو أقل. الشحنات الكهربائية إما موجبة أو سالبة. لن يدوم هذا النوع من التيار طويلاً ، لأن الجسم المكهرب سوف ينفد من الشحن. من أجل استمرار وجود تيار كهربائي في الموصل ، من الضروري الحفاظ على مجال كهربائي. لهذه الأغراض ، يتم استخدام مصادر التيار الكهربائي. أبسط حالة لحدوث تيار كهربائي هي عندما يكون أحد طرفي السلك متصلاً بجسم مكهرب ، والآخر متصل بالأرض.

لم تظهر الدوائر الكهربائية التي تزود لمبات الإنارة والمحركات الكهربائية إلا بعد اختراع البطاريات التي يعود تاريخها إلى حوالي عام 1800. بعد ذلك ، سار تطور عقيدة الكهرباء بسرعة كبيرة لدرجة أنه في أقل من قرن لم تصبح مجرد جزء من الفيزياء ، ولكنها شكلت أساس الحضارة الكهربائية الجديدة.

الكميات الرئيسية للتيار الكهربائي

كمية الكهرباء والقوة الحالية. يمكن أن تكون تأثيرات التيار الكهربائي قوية أو ضعيفة. تعتمد قوة التيار الكهربائي على مقدار الشحنة التي تتدفق عبر الدائرة في وحدة زمنية معينة. وكلما زاد عدد الإلكترونات التي تنتقل من قطب المصدر إلى الآخر ، زادت الشحنة الكلية التي تحملها الإلكترونات. تسمى هذه الشحنة الإجمالية كمية الكهرباء التي تمر عبر الموصل.

على وجه الخصوص ، يعتمد التأثير الكيميائي للتيار الكهربائي على كمية الكهرباء ، أي أنه كلما زادت الشحنة التي تمر عبر محلول الإلكتروليت ، زادت كمية المادة التي تستقر على القطب السالب والأنود. في هذا الصدد ، يمكن حساب كمية الكهرباء بوزن كتلة المادة المترسبة على القطب ومعرفة كتلة وشحنة أيون واحد من هذه المادة.

القوة الحالية هي كمية تساوي نسبة الشحنة الكهربائية التي مرت عبر المقطع العرضي للموصل إلى وقت تدفقها. وحدة الشحن هي الكولوم (C) ، والوقت يقاس بالثواني (ثوان). في هذه الحالة ، يتم التعبير عن وحدة القوة الحالية بوحدة C / s. هذه الوحدة تسمى الأمبير (A). من أجل قياس شدة التيار في الدائرة ، يتم استخدام جهاز قياس كهربائي يسمى مقياس التيار الكهربائي. لإدراجه في الدائرة ، تم تجهيز مقياس التيار الكهربائي بمحطتين. يتم تضمينه في الدائرة في السلسلة.

الجهد الكهربائي. نحن نعلم بالفعل أن التيار الكهربائي هو حركة منظمة للجسيمات المشحونة - الإلكترونات. يتم إنشاء هذه الحركة بمساعدة مجال كهربائي ، يقوم بقدر معين من العمل. هذه الظاهرة تسمى عمل التيار الكهربائي. من أجل تحريك المزيد من الشحنة عبر دائرة كهربائية في ثانية واحدة ، يجب أن يقوم المجال الكهربائي بمزيد من العمل. بناءً على ذلك ، اتضح أن عمل التيار الكهربائي يجب أن يعتمد على قوة التيار. لكن هناك قيمة أخرى يعتمد عليها عمل التيار. هذه القيمة تسمى الجهد.

الجهد هو نسبة عمل التيار في قسم معين من الدائرة الكهربائية إلى الشحنة المتدفقة عبر نفس القسم من الدائرة. يتم قياس العمل الحالي بالجول (J) ، ويتم قياس الشحنة في المعلقات (C). في هذا الصدد ، ستكون وحدة قياس الجهد 1 J / C. هذه الوحدة تسمى الفولت (V).

لكي يظهر الجهد في دائرة كهربائية ، هناك حاجة إلى مصدر تيار. في الدائرة المفتوحة ، يكون الجهد موجودًا فقط في أطراف المصدر الحالي. إذا تم تضمين هذا المصدر الحالي في الدائرة ، فسيظهر الجهد أيضًا في أقسام معينة من الدائرة. في هذا الصدد ، سيكون هناك أيضًا تيار في الدائرة. أي باختصار يمكننا أن نقول ما يلي: إذا لم يكن هناك جهد في الدائرة ، فلا يوجد تيار. من أجل قياس الجهد ، يتم استخدام جهاز قياس كهربائي يسمى الفولتميتر. في مظهره ، يشبه مقياس التيار المذكور سابقًا ، مع الاختلاف الوحيد هو أن الحرف V موجود على مقياس الفولتميتر (بدلاً من A على مقياس التيار الكهربائي). يحتوي الفولتميتر على محطتين ، يتم توصيلهما بالتوازي مع الدائرة الكهربائية.

المقاومة الكهربائية. بعد توصيل جميع أنواع الموصلات ومقياس التيار الكهربائي بدائرة كهربائية ، يمكنك ملاحظة أنه عند استخدام موصلات مختلفة ، يعطي مقياس التيار قراءات مختلفة ، أي في هذه الحالة ، تكون القوة الحالية المتوفرة في الدائرة الكهربائية مختلفة. يمكن تفسير هذه الظاهرة من خلال حقيقة أن الموصلات المختلفة لها مقاومة كهربائية مختلفة ، وهي كمية فيزيائية. تكريما للفيزيائية الألمانية ، سميت أوم. كقاعدة عامة ، يتم استخدام وحدات أكبر في الفيزياء: كيلو أوم ، ميغا أوم ، إلخ. عادةً ما يتم الإشارة إلى مقاومة الموصل بالحرف R ، وطول الموصل هو L ، ومنطقة المقطع العرضي هي S. في هذه الحالة ، يمكن أن تكون المقاومة مكتوب كصيغة:

R = R * L / S.

حيث يسمى المعامل p المقاومة. يعبر هذا المعامل عن مقاومة موصل طوله 1 متر مع مساحة مقطع عرضي تساوي 1 متر مربع. يتم التعبير عن المقاومة في أوم × م. نظرًا لأن الأسلاك ، كقاعدة عامة ، لها مقطع عرضي صغير إلى حد ما ، يتم التعبير عن مناطقها عادةً بالمليمتر المربع. في هذه الحالة ، ستكون وحدة المقاومة هي أوم × مم 2 / م. في الجدول أدناه. يوضح الشكل 1 مقاومة بعض المواد.

الجدول 1. المقاومة الكهربائية لبعض المواد
مواد	ع ، أوم × م 2 / م	مواد	ع ، أوم × م 2 / م
نحاس	0,017	سبيكة إيريديوم البلاتين	0,25
ذهب	0,024	الجرافيت	13
نحاس	0,071	فحم	40
تين	0,12	بورسلين	1019
قيادة	0,21	إيبونيت	1020
معدن أو سبيكة
فضة	0,016	مانجانين (سبيكة)	0,43
الألومنيوم	0,028	قسطنطين (سبيكة)	0,50
التنغستن	0,055	الزئبق	0,96
حديد	0,1	نيتشروم (سبيكة)	1,1
سبائك النيكل)	0,40	Fechral (سبيكة)	1,3
		الكروم (سبيكة)	1,5

حسب الجدول. في الشكل 1 ، يتضح أن النحاس لديه أصغر مقاومة كهربائية ، وسبائك المعادن لديها أكبرها. بالإضافة إلى ذلك ، فإن العوازل (العوازل) لها مقاومة عالية.

السعة الكهربائية. نحن نعلم بالفعل أن موصلين منفصلين عن بعضهما البعض يمكن أن تتراكم الشحنات الكهربائية. تتميز هذه الظاهرة بكمية فيزيائية تسمى السعة الكهربائية. السعة الكهربائية لاثنين من الموصلات ليست أكثر من نسبة شحنة أحدهما إلى فرق الجهد بين هذا الموصل والموصل المجاور. كلما انخفض الجهد الكهربي عندما تتلقى الموصلات شحنة ، زادت سعتها. يتم أخذ الفاراد (F) كوحدة للسعة الكهربائية. في الممارسة العملية ، يتم استخدام أجزاء من هذه الوحدة: microfarad (F) و picofarad (pF).

إذا أخذت موصلين منفصلين عن بعضهما البعض ، وضعتهما على مسافة صغيرة من بعضهما البعض ، تحصل على مكثف. تعتمد سعة المكثف على سماكة ألواحه وسماكة العازل الكهربائي ونفاذه. عن طريق تقليل سمك العازل بين ألواح المكثف ، من الممكن زيادة سعة الأخير بشكل كبير. على جميع المكثفات ، بالإضافة إلى السعة ، يجب تحديد الجهد الذي تم تصميم هذه الأجهزة من أجله.

عمل وقوة التيار الكهربائي. مما سبق يتضح أن التيار الكهربائي يقوم بقدر معين من العمل. عندما يتم توصيل المحركات الكهربائية ، فإن التيار الكهربائي يجعل جميع أنواع المعدات تعمل ، ويحرك القطارات على طول القضبان ، وينير الشوارع ، ويسخن المنزل ، وينتج أيضًا تأثيرًا كيميائيًا ، أي أنه يسمح بالتحليل الكهربائي ، وما إلى ذلك. يمكننا القول أن يساوي عمل التيار في قسم معين من الدائرة تيار المنتج والجهد والوقت الذي تم خلاله إنجاز العمل. يقاس الشغل بالجول والجهد بالفولت والتيار بالأمبير والوقت بالثواني. في هذا الصدد ، 1 J = 1V x 1A x 1s. من هذا اتضح أنه من أجل قياس عمل التيار الكهربائي ، يجب استخدام ثلاثة أجهزة في وقت واحد: مقياس التيار الكهربائي ، ومقياس الفولتميتر والساعة. لكن هذا مرهق وغير فعال. لذلك ، عادة ، يتم قياس عمل التيار الكهربائي بواسطة عدادات كهربائية. يحتوي جهاز هذا الجهاز على جميع الأجهزة المذكورة أعلاه.

تساوي قوة التيار الكهربائي نسبة عمل التيار إلى الوقت الذي تم خلاله. يُشار إلى القوة بالحرف "P" ويتم التعبير عنها بالواط (W). في الممارسة العملية ، يتم استخدام كيلووات ، ميغاواط ، هيكتوواط ، إلخ. من أجل قياس قوة الدائرة ، تحتاج إلى استخدام مقياس الواط. يتم التعبير عن الأعمال الكهربائية بالكيلوواط / ساعة (kWh).

القوانين الأساسية للتيار الكهربائي

قانون أوم. يعتبر الجهد والتيار من أكثر الخصائص ملاءمة للدوائر الكهربائية. من السمات الرئيسية لاستخدام الكهرباء النقل السريع للطاقة من مكان إلى آخر ونقلها إلى المستهلك بالشكل المطلوب. يعطي ناتج فرق الجهد والقوة الحالية الطاقة ، أي كمية الطاقة المنبعثة في الدائرة لكل وحدة زمنية. كما ذكرنا أعلاه ، لقياس الطاقة في دائرة كهربائية ، يتطلب الأمر 3 أجهزة. هل يمكن التعامل بواحد وحساب القوة من قراءاتها وبعض خصائص الدائرة مثل مقاومتها؟ أحب كثير من الناس هذه الفكرة ، واعتبروها مثمرة.

إذن ، ما هي مقاومة السلك أو الدائرة ككل؟ هل السلك ، مثل أنابيب المياه أو الأنابيب في نظام الفراغ ، له خاصية ثابتة قد تسمى المقاومة؟ على سبيل المثال ، في الأنابيب ، عادة ما تكون نسبة فرق الضغط الذي يخلق التدفق مقسومًا على معدل التدفق سمة ثابتة للأنبوب. بنفس الطريقة ، يخضع تدفق الحرارة في السلك لعلاقة بسيطة ، والتي تشمل اختلاف درجة الحرارة ، ومساحة المقطع العرضي للسلك ، وطوله. كان اكتشاف مثل هذه العلاقة للدوائر الكهربائية نتيجة بحث ناجح.

في عشرينيات القرن التاسع عشر ، كان مدرس المدرسة الألماني جورج أوم أول من بدأ في البحث عن النسبة المذكورة أعلاه. بادئ ذي بدء ، كان يتطلع إلى الشهرة والشهرة ، مما يسمح له بالتدريس في الجامعة. كان هذا هو السبب الوحيد الذي جعله يختار مجالًا دراسيًا يقدم مزايا معينة.

كان أوم ابن صانع الأقفال ، لذلك كان يعرف كيفية سحب الأسلاك المعدنية ذات السماكات المختلفة ، والتي يحتاجها لإجراء التجارب. نظرًا لأنه في تلك الأيام كان من المستحيل شراء سلك مناسب ، فقد صنعه Om بيديه. أثناء التجارب ، جرب أطوالًا مختلفة وسمكًا مختلفًا ومعادن مختلفة وحتى درجات حرارة مختلفة. كل هذه العوامل اختلف بدوره. في زمن أوم ، كانت البطاريات لا تزال ضعيفة ، مما يعطي تيارًا متغيرًا. في هذا الصدد ، استخدم الباحث مزدوجًا حراريًا كمولد ، تم وضع مفصله الساخن في اللهب. بالإضافة إلى ذلك ، استخدم مقياسًا مغناطيسيًا خامًا ، وقاس اختلافات الجهد (أطلق عليها أوم "الفولتية") عن طريق تغيير درجة الحرارة أو عدد الوصلات الحرارية.

لقد تم تطوير عقيدة الدوائر الكهربائية للتو. بعد اختراع البطاريات حوالي عام 1800 ، بدأت تتطور بشكل أسرع. تم تصميم وتصنيع أجهزة مختلفة (غالبًا باليد) ، وتم اكتشاف قوانين جديدة ، وظهرت المفاهيم والمصطلحات ، وما إلى ذلك. كل هذا أدى إلى فهم أعمق للظواهر والعوامل الكهربائية.

تحديث المعرفة بالكهرباء ، من ناحية ، تسبب في ظهور مجال جديد في الفيزياء ، من ناحية أخرى ، كان أساس التطور السريع للهندسة الكهربائية ، أي البطاريات والمولدات وأنظمة الإمداد بالطاقة للإضاءة والمحرك الكهربائي تم اختراع الأفران الكهربائية والمحركات الكهربائية وما إلى ذلك ، وغيرها.

كانت اكتشافات أوم ذات أهمية كبيرة لتطوير نظرية الكهرباء ولتطوير الهندسة الكهربائية التطبيقية. لقد جعلوا من السهل التنبؤ بخصائص الدوائر الكهربائية للتيار المباشر ، ولاحقًا للتيار المتردد. في عام 1826 ، نشر أوم كتابًا أوجز فيه الاستنتاجات النظرية والنتائج التجريبية. لكن آماله لم تكن مبررة ، قوبل الكتاب بالسخرية. حدث هذا لأن طريقة التجربة التقريبية بدت جذابة قليلاً في عصر كان كثير من الناس مغرمين بالفلسفة.

لم يكن أمام Omu خيار سوى ترك منصبه كمدرس. لم يحصل على موعد في الجامعة لنفس السبب. لمدة 6 سنوات ، عاش العالم في فقر ، دون ثقة في المستقبل ، وشعر بخيبة أمل مريرة.

لكن تدريجياً اكتسبت أعماله شهرة خارج ألمانيا. تم احترام Om في الخارج ، وتم استخدام بحثه. في هذا الصدد ، اضطر المواطنون إلى التعرف عليه في وطنهم. في عام 1849 حصل على درجة الأستاذية في جامعة ميونيخ.

اكتشف أوم قانونًا بسيطًا يؤسس علاقة بين التيار والجهد لقطعة من الأسلاك (لجزء من الدائرة ، للدائرة بأكملها). بالإضافة إلى ذلك ، وضع قواعد تسمح لك بتحديد ما سيتغير إذا أخذت سلكًا بحجم مختلف. تمت صياغة قانون أوم على النحو التالي: تتناسب القوة الحالية في قسم من الدائرة بشكل مباشر مع الجهد في هذا القسم وتتناسب عكسًا مع مقاومة القسم.

قانون جول لينز. يؤدي التيار الكهربائي في أي جزء من الدائرة عملاً معينًا. على سبيل المثال ، لنأخذ جزءًا من الدائرة ، يوجد بين نهاياتها جهد (U). من خلال تعريف الجهد الكهربائي ، فإن الشغل المبذول عند تحريك وحدة شحنة بين نقطتين يساوي U. سيكون عمل التيار الكهربائي في هذا القسم:

أ = Uit

هذا التعبير صالح للتيار المباشر في أي حال ، لأي قسم من الدائرة ، والذي قد يحتوي على موصلات ، ومحركات كهربائية ، وما إلى ذلك. الطاقة الحالية ، أي العمل لكل وحدة زمنية ، تساوي:

P \ u003d A / t \ ​​u003d واجهة المستخدم

تُستخدم هذه الصيغة في نظام SI لتحديد وحدة الجهد.

لنفترض أن قسم الدائرة موصل ثابت. في هذه الحالة ، سيتحول كل العمل إلى حرارة ، والتي سيتم إطلاقها في هذا الموصل. إذا كان الموصل متجانسًا ويطيع قانون أوم (وهذا يشمل جميع المعادن والإلكتروليتات) ، فعندئذٍ:

U = ir

أين ص هي مقاومة الموصل. في هذه الحالة:

أ = rt2i

تم اشتقاق هذا القانون تجريبيًا لأول مرة بواسطة E.Lenz ، وبشكل مستقل عنه بواسطة Joule.

وتجدر الإشارة إلى أن تسخين الموصلات له تطبيقات عديدة في الهندسة. الأكثر شيوعًا وأهمية من بينها مصابيح الإضاءة المتوهجة.

قانون الحث الكهرومغناطيسي. في النصف الأول من القرن التاسع عشر ، اكتشف الفيزيائي الإنجليزي م. فاراداي ظاهرة الحث المغناطيسي. هذه الحقيقة ، بعد أن أصبحت ملكًا للعديد من الباحثين ، أعطت دفعة قوية لتطوير الهندسة الكهربائية والراديو.

في سياق التجارب ، اكتشف فاراداي أنه عندما يخترق عدد خطوط الحث المغناطيسي سطحًا محاطًا بحلقة مغلقة يتغير ، ينشأ تيار كهربائي فيه. ربما يكون هذا هو أساس أهم قانون في الفيزياء - قانون الحث الكهرومغناطيسي. التيار الذي يحدث في الدائرة يسمى حثي. نظرًا لحقيقة أن التيار الكهربائي يحدث في الدائرة فقط في حالة وجود قوى خارجية تعمل على شحنات مجانية ، ثم مع تدفق مغناطيسي متغير يمر فوق سطح دائرة مغلقة ، تظهر هذه القوى الخارجية نفسها فيها. يسمى عمل القوى الخارجية في الفيزياء بالقوة الدافعة الكهربائية أو EMF الحثي.

يظهر الحث الكهرومغناطيسي أيضًا في الموصلات المفتوحة. في حالة عبور الموصل لخطوط المجال المغناطيسي ، يظهر جهد في نهايته. سبب ظهور مثل هذا الجهد هو الحث EMF. إذا لم يتغير التدفق المغناطيسي الذي يمر عبر الدائرة المغلقة ، فلن يظهر التيار الاستقرائي.

باستخدام مفهوم "EMF للحث" ، يمكن للمرء أن يتحدث عن قانون الحث الكهرومغناطيسي ، أي أن EMF للتحريض في حلقة مغلقة يساوي في القيمة المطلقة معدل تغير التدفق المغناطيسي عبر السطح الذي يحده عقدة.

حكم لينز. كما نعلم بالفعل ، يحدث تيار حثي في ​​الموصل. اعتمادًا على ظروف مظهرها ، لها اتجاه مختلف. في هذه المناسبة ، صاغ الفيزيائي الروسي لينز القاعدة التالية: دائمًا ما يكون للتيار الحثي الذي يحدث في دائرة مغلقة اتجاه بحيث لا يسمح المجال المغناطيسي الذي يخلقه بتغير التدفق المغناطيسي. كل هذا يسبب ظهور تيار تحريضي.

تيار الحث ، مثل أي تيار آخر ، لديه طاقة. هذا يعني أنه في حالة وجود تيار تحريضي ، تظهر الطاقة الكهربائية. وفقًا لقانون الحفاظ على الطاقة وتحويلها ، يمكن أن تنشأ الطاقة المذكورة أعلاه فقط بسبب كمية الطاقة لبعض أنواع الطاقة الأخرى. وبالتالي ، فإن حكم لينز يتوافق تمامًا مع قانون الحفاظ على الطاقة وتحويلها.

بالإضافة إلى الحث ، يمكن أن يظهر ما يسمى بالحث الذاتي في الملف. جوهرها على النحو التالي. إذا ظهر تيار في الملف أو تغيرت قوته ، فسيظهر مجال مغناطيسي متغير. وإذا تغير التدفق المغناطيسي الذي يمر عبر الملف ، فستظهر فيه قوة دافعة كهربائية ، تسمى EMF للحث الذاتي.

وفقًا لقاعدة لينز ، فإن المجال الكهرومغناطيسي للحث الذاتي عند إغلاق الدائرة يتداخل مع القوة الحالية ولا يسمح لها بالزيادة. عند إيقاف تشغيل دائرة EMF ، يقلل الحث الذاتي من القوة الحالية. في حالة وصول القوة الحالية في الملف إلى قيمة معينة ، يتوقف المجال المغناطيسي عن التغير ويصبح الحث الذاتي EMF صفرًا.

في الموصلات ، في ظل ظروف معينة ، يمكن أن تحدث حركة منظمة مستمرة لحاملات الشحنات الكهربائية الحرة. تسمى هذه الحركة صدمة كهربائية. يتم أخذ اتجاه حركة الشحنات الحرة الموجبة على أنه اتجاه التيار الكهربائي ، على الرغم من أن الإلكترونات تتحرك في معظم الحالات - جسيمات سالبة الشحنة.

المقياس الكمي للتيار الكهربائي هو قوة التيار أناهي كمية فيزيائية عددية ، يساوي النسبةالشحنة ف، يتم نقلها من خلال المقطع العرضي للموصل لفترة زمنية ر، إلى هذا الفاصل الزمني:

إذا لم يكن التيار ثابتًا ، فعندئذٍ لإيجاد مقدار الشحنة التي تمر عبر الموصل ، يتم حساب مساحة الشكل الموجود أسفل الرسم البياني لاعتماد القوة الحالية في الوقت المحدد.

إذا لم تتغير قوة التيار واتجاهه بمرور الوقت ، فسيتم استدعاء هذا التيار دائم. يتم قياس شدة التيار بواسطة مقياس التيار الكهربائي ، والذي يتم توصيله على التوالي بالدائرة. في النظام الدولييتم قياس القوة الحالية لوحدات النظام الدولي للوحدات بالأمبير [A]. 1 أ = 1 ج / ث.

تم العثور عليها كنسبة من إجمالي الشحنة إلى الوقت الإجمالي (أي وفقًا لنفس مبدأ متوسط ​​السرعةأو أي دولة أخرى متوسط ​​القيمةفي الفيزياء):

إذا تغير التيار بشكل موحد بمرور الوقت من القيمة أنا 1 للقيمة أنا 2 ، ثم يمكن العثور على قيمة متوسط ​​التيار كمتوسط ​​حسابي للقيم القصوى:

كثافة التيار- يتم حساب القوة الحالية لكل وحدة مقطع عرضي للموصل بواسطة الصيغة:

عندما يتدفق التيار عبر موصل ، يواجه التيار مقاومة من الموصل. سبب المقاومة هو تفاعل الشحنات مع ذرات مادة الموصل ومع بعضها البعض. وحدة المقاومة 1 أوم. مقاومة الموصل صيتم تحديده من خلال الصيغة:

أين: ل- طول الموصل ، سهي منطقة المقطع العرضي لها ، ρ - مقاومة مادة الموصل (احرص على عدم الخلط بين القيمة الأخيرة وكثافة المادة) ، والتي تميز قدرة المادة الموصلة على مقاومة مرور التيار. أي أن هذه هي نفس خاصية مادة ما ، مثل العديد من الخصائص الأخرى: حرارة نوعية، الكثافة ، نقطة الانصهار ، إلخ. وحدة قياس المقاومة هي 1 أوم م. المقاومة النوعية لمادة ما هي قيمة جدولية.

تعتمد مقاومة الموصل أيضًا على درجة حرارته:

أين: ص 0 - مقاومة الموصل عند 0 درجة مئوية ، رهي درجة الحرارة معبراً عنها بالدرجات المئوية ، α هو معامل درجة حرارة المقاومة. إنه متساوٍ التغيير النسبيالمقاومة ، مع زيادة درجة الحرارة بمقدار 1 درجة مئوية. بالنسبة للمعادن ، تكون دائمًا أكبر من الصفر ، بالنسبة للكهارل ، على العكس من ذلك ، فهي دائمًا أقل من الصفر.

الصمام الثنائي في دائرة التيار المستمر

الصمام الثنائي- هذا عنصر دائرة غير خطي ، وتعتمد مقاومته على اتجاه تدفق التيار. يتم تعيين الصمام الثنائي على النحو التالي:

يوضح السهم الموجود في الرمز التخطيطي للديود الاتجاه الذي يمر فيه التيار. في هذه الحالة ، تكون مقاومته صفرًا ، ويمكن استبدال الصمام الثنائي ببساطة بموصل ذي مقاومة صفرية. إذا كان التيار يتدفق عبر الصمام الثنائي في الاتجاه المعاكس ، فإن الصمام الثنائي له مقاومة كبيرة بشكل لا نهائي ، أي أنه لا يمر تيارًا على الإطلاق ، وهو انقطاع في الدائرة. ثم يمكن ببساطة شطب قسم الدائرة مع الصمام الثنائي ، لأن التيار لا يتدفق خلاله.

قانون أوم. توصيل متسلسل ومتوازي للموصلات

أثبت الفيزيائي الألماني جي أوم في عام 1826 تجريبيًا أن القوة الحالية أنا، يتدفق من خلال موصل معدني متجانس (أي ، موصل لا تعمل فيه القوى الخارجية) بمقاومة صيتناسب مع الجهد يوفي نهايات الموصل:

القيمة صمسمي المقاومة الكهربائية. يسمى الموصل ذو المقاومة الكهربائية المقاوم. تعبر هذه النسبة قانون أوم لقسم متجانس من الدائرة: قوة التيار في الموصل تتناسب طرديا مع الجهد المطبق وتتناسب عكسيا مع مقاومة الموصل.

يتم استدعاء الموصلات التي تخضع لقانون أوم خطي. الاعتماد البياني للقوة الحالية أنامن الجهد يو(تسمى هذه الرسوم البيانية بخصائص الجهد الحالي ، والمختصرة VAC) يصور بخط مستقيم يمر عبر الأصل. وتجدر الإشارة إلى أن هناك العديد من المواد والأجهزة التي لا تخضع لقانون أوم ، مثل الصمام الثنائي شبه الموصل أو مصباح تفريغ الغاز. حتى بالنسبة للموصلات المعدنية في التيارات العالية بما فيه الكفاية ، لوحظ انحراف عن قانون أوم الخطي ، حيث تزداد المقاومة الكهربائية للموصلات المعدنية مع زيادة درجة الحرارة.

يمكن توصيل الموصلات في الدوائر الكهربائية بطريقتين: سلسلة ومتوازية. كل طريقة لها أنماطها الخاصة.

1. أنماط الاتصال التسلسلي:

صيغة المقاومة الكلية للمقاومات المتصلة بالسلسلة صالحة لأي عدد من الموصلات. إذا كانت الدائرة متصلة في سلسلة ننفس المقاومة ص، ومن بعد المقاومة الكاملة صتم العثور على 0 بواسطة الصيغة:

2. أنماط الاتصال المتوازي:

صيغة المقاومة الكلية للمقاومات المتصلة بالتوازي صالحة لأي عدد من الموصلات. إذا كانت الدائرة متصلة بالتوازي ننفس المقاومة صثم المقاومة الكلية صتم العثور على 0 بواسطة الصيغة:

أدوات القياس الكهربائية

لقياس الفولتية والتيارات في الدوائر الكهربائية للتيار المستمر ، يتم استخدام أجهزة خاصة - الفولتميترو أمبير.

الفولتميترمصممة لقياس فرق الجهد المطبق على محطاتها. وهي متصلة بالتوازي مع قسم الدائرة التي يقاس عليها فرق الجهد. أي الفولتميتر لديه بعض المقاومة الداخلية. صب. لكي لا يقوم الفولتميتر بإدخال إعادة توزيع ملحوظة للتيارات عند توصيله بالدائرة المقاسة ، يجب أن تكون مقاومته الداخلية كبيرة مقارنة بمقاومة قسم الدائرة التي يتصل بها.

مقياس التيار الكهربائيمصممة لقياس التيار في الدائرة. يتم توصيل مقياس التيار الكهربائي على التوالي بقطع الدائرة الكهربائية بحيث يمر التيار المقاس بالكامل خلالها. مقياس التيار الكهربائي لديه أيضًا بعض المقاومة الداخلية. صأ. على عكس الفولتميتر ، يجب أن تكون المقاومة الداخلية لمقياس التيار صغيرة بدرجة كافية مقارنة بالمقاومة الكلية للدائرة بأكملها.

EMF. قانون أوم لدائرة كاملة

من أجل وجود تيار مباشر ، من الضروري أن يكون لديك جهاز في دائرة كهربائية مغلقة قادرة على خلق والحفاظ على اختلافات محتملة في أقسام الدائرة بسبب عمل قوى ذات أصل غير إلكتروستاتيكي. تسمى هذه الأجهزة مصادر التيار المباشر. تسمى القوى ذات الأصل غير الكهروستاتيكي التي تعمل على ناقلات الشحن المجانية من المصادر الحالية القوى الخارجية.

يمكن أن تكون طبيعة القوى الخارجية مختلفة. في الخلايا أو البطاريات الجلفانية ، تنشأ نتيجة للعمليات الكهروكيميائية ، في مولدات التيار المستمر ، تنشأ قوى خارجية عندما تتحرك الموصلات في مجال مغناطيسي. تحت تأثير القوى الخارجية ، تتحرك الشحنات الكهربائية داخل المصدر الحالي مقابل قوى المجال الكهروستاتيكي ، والتي يمكن من خلالها الحفاظ على تيار كهربائي ثابت في دائرة مغلقة.

عندما تتحرك الشحنات الكهربائية على طول دائرة التيار المستمر ، تعمل القوى الخارجية التي تعمل داخل المصادر الحالية. الكمية الماديةتساوي نسبة العمل أالقوى الخارجية عند تحريك الشحنة فمن القطب السالب للمصدر الحالي إلى الموجب لقيمة هذه الشحنة ، يسمى مصدر القوة الدافعة الكهربائية (EMF):

وبالتالي ، يتم تحديد EMF من خلال العمل الذي تقوم به القوى الخارجية عند تحريك شحنة موجبة واحدة. تُقاس القوة الدافعة الكهربائية ، مثل فرق الجهد ، بالفولت (V).

قانون أوم لدائرة كاملة (مغلقة):القوة الحالية في دائرة مغلقة تساوي القوة الدافعة الكهربائية للمصدر مقسومة على المقاومة الكلية (الداخلية + الخارجية) للدائرة:

مقاومة ص- المقاومة الداخلية (الجوهرية) للمصدر الحالي (تعتمد على الهيكل الداخليمصدر). مقاومة ص- مقاومة الحمل (مقاومة الدائرة الخارجية).

انخفاض الجهد في الدائرة الخارجيةبينما يساوي (يطلق عليه أيضًا الجهد عند أطراف المصدر):

من المهم أن نفهم ونتذكر: لا تتغير EMF والمقاومة الداخلية للمصدر الحالي عند توصيل أحمال مختلفة.

إذا كانت مقاومة الحمل صفراً (يغلق المصدر على نفسه) أو أقل بكثير من مقاومة المصدر ، فإن الدائرة سوف تتدفق تيار ماس كهربائى:

تيار الدائرة القصيرة - أقصى تيار يمكن الحصول عليه منه مصدر معينمع القوة الدافعة الكهربائية ε والمقاومة الداخلية ص. بالنسبة للمصادر ذات المقاومة الداخلية المنخفضة ، يمكن أن يكون تيار الدائرة القصيرة كبيرًا جدًا ، ويسبب تدمير الدائرة الكهربائية أو المصدر. على سبيل المثال ، يمكن أن يكون لبطاريات الرصاص الحمضية المستخدمة في السيارات تيار دائرة قصر يبلغ عدة مئات من الأمبيرات. تعتبر الدوائر القصيرة في شبكات الإضاءة التي تعمل بمحطات فرعية (بآلاف الأمبيرات) خطيرة بشكل خاص. لتجنب التأثير المدمر لهذه التيارات العالية أو الصمامات أو آلات خاصةحماية الشبكة.

مصادر EMF متعددة في الدائرة

إذا كانت الدائرة تحتوي على عدة emfs متصلة في سلسلة، ومن بعد:

1. من خلال الاتصال الصحيح (القطب الموجب لأحد المصادر المتصل بالسلبية من المصدر الآخر) ، يمكن العثور على إجمالي EMF لجميع المصادر ومقاومتها الداخلية من خلال الصيغ:

على سبيل المثال ، يتم توصيل هذه المصادر في أجهزة التحكم عن بعد والكاميرات وغيرها الأجهزة المنزليةتعمل على بطاريات متعددة.

2. إذا كانت المصادر متصلة بشكل غير صحيح (المصادر متصلة بنفس الأقطاب) ، يتم حساب إجمالي EMF ومقاومتها بواسطة الصيغ:

في كلتا الحالتين ، تزداد المقاومة الكلية للمصادر.

في اتصال موازيةمن المنطقي توصيل المصادر بنفس المجالات الكهرومغناطيسية فقط ، وإلا سيتم تفريغ المصادر في بعضها البعض. وبالتالي ، سيكون إجمالي EMF هو نفسه EMF لكل مصدر ، أي مع اتصال موازٍ ، لن نحصل على بطارية ذات EMF كبير. في الوقت نفسه ، تقل المقاومة الداخلية لبطارية المصادر ، مما يجعل من الممكن الحصول عليها قوة عظيمةالتيار والقوة في الدائرة:

هذا هو معنى الاتصال الموازي للمصادر. على أي حال ، عند حل المشكلات ، تحتاج أولاً إلى إيجاد إجمالي EMF والمقاومة الداخلية الكلية للمصدر الناتج ، ثم كتابة قانون أوم للدائرة الكاملة.

العمل والقوة الحالية. قانون جول لينز

الشغل أالتيار الكهربائي أناتتدفق من خلال موصل ثابت مع المقاومة ص، تحولت إلى حرارة س، والتي تبرز على الموصل. يمكن حساب هذا العمل باستخدام إحدى الصيغ (مع مراعاة قانون أوم ، كلهم ​​يتبعون بعضهم البعض):

تم وضع قانون تحويل عمل التيار إلى حرارة بشكل تجريبي بشكل مستقل بواسطة J. Joule و E.Lenz ويسمى قانون جول لينز. قوة التيار الكهربائييساوي نسبة عمل التيار أإلى الفترة الزمنية Δ ر، الذي تم من أجله هذا العمل ، لذلك يمكن حسابه باستخدام الصيغ التالية:

يتم التعبير عن عمل التيار الكهربائي في SI ، كالعادة ، بالجول (J) ، الطاقة - بالواط (W).

ميزان طاقة الدائرة المغلقة

فكر الآن في دائرة كاملة للتيار المستمر تتكون من مصدر بقوة دافعة كهربائية ε والمقاومة الداخلية صومنطقة خارجية متجانسة ذات مقاومة ص. في هذه الحالة ، تكون الطاقة المفيدة أو الطاقة الصادرة في الدائرة الخارجية هي:

يتم تحقيق أقصى قوة مفيدة ممكنة للمصدر إذا ص = صويساوي:

إذا ، عند الاتصال بنفس المصدر الحالي لمقاومات مختلفة ص 1 و صيتم تخصيص 2 صلاحيات متساوية لهم ، ثم يمكن العثور على المقاومة الداخلية لهذا المصدر الحالي من خلال الصيغة:

فقدان الطاقة أو الطاقة داخل المصدر الحالي:

إجمالي الطاقة التي طورها المصدر الحالي:

كفاءة المصدر الحالي:

التحليل الكهربائي

الشواردمن المعتاد استدعاء وسائط موصلة يكون فيها تدفق التيار الكهربائي مصحوبًا بنقل المادة. ناقلات الشحنات المجانية في الإلكتروليتات هي أيونات موجبة وسالبة الشحنة. تشتمل الإلكتروليتات على العديد من مركبات المعادن مع أشباه فلزات في الحالة المنصهرة ، وكذلك بعض المواد الصلبة. ومع ذلك ، فإن الممثلين الرئيسيين للإلكتروليتات المستخدمة على نطاق واسع في التكنولوجيا هم المحاليل المائية أحماض غير عضويةوالأملاح والقواعد.

يصاحب مرور التيار الكهربائي عبر المنحل بالكهرباء إطلاق مادة على الأقطاب الكهربائية. تم تسمية هذه الظاهرة التحليل الكهربائي.

التيار الكهربائي في الإلكتروليتات هو حركة أيونات كلتا العلامتين في اتجاهين متعاكسين. تتحرك الأيونات الموجبة نحو القطب السالب ( الكاثود) ، الأيونات السالبة - إلى القطب الموجب ( الأنود). تظهر أيونات كلتا العلامتين محاليل مائيةالأملاح والأحماض والقلويات نتيجة انقسام بعض الجزيئات المحايدة. هذه الظاهرة تسمى التفكك الالكتروليتي.

قانون التحليل الكهربائيتم تأسيسها بشكل تجريبي من قبل الفيزيائي الإنجليزي M. Faraday في عام 1833. قانون فاراداييحدد كمية المنتجات الأولية التي يتم إطلاقها على الأقطاب الكهربائية أثناء التحليل الكهربائي. لذا فإن الكتلة مالمادة التي يتم إطلاقها في القطب الكهربي تتناسب طرديًا مع الشحنة سمرت من خلال المنحل بالكهرباء:

القيمة كمسمي المكافئ الكهروكيميائي. يمكن حسابها باستخدام الصيغة:

أين: نهو تكافؤ الجوهر ، نأ هو ثابت أفوجادرو ، م – الكتلة الموليةمواد ههي الشحنة الأولية. في بعض الأحيان يتم أيضًا تقديم الترميز التالي لثابت فاراداي:

التيار الكهربائي في الغازات وفي الفراغ

التيار الكهربائي في الغازات

في الظروف الطبيعيةالغازات لا توصل الكهرباء. هذا بسبب الحياد الكهربائي لجزيئات الغاز ، وبالتالي عدم وجود ناقلات الشحنة الكهربائية. لكي يصبح الغاز موصلًا ، يجب تجريد إلكترون واحد أو أكثر من الجزيئات. ثم سيكون هناك حاملات شحن مجانية - الإلكترونات والأيونات الموجبة. هذه العملية تسمى تأين الغاز.

من الممكن تأين جزيئات الغاز بتأثير خارجي - المؤين. يمكن أن تكون المؤينات: تيار من الضوء أو الأشعة السينية أو تيار الإلكترون أو α -حبيبات. تتأين جزيئات الغاز أيضًا عندما درجة حرارة عالية. يؤدي التأين إلى ظهور ناقلات الشحن المجاني في الغازات - الإلكترونات والأيونات الموجبة والأيونات السالبة (إلكترون مدمج مع جزيء محايد).

إذا تم إنشاء مجال كهربائي في الفضاء الذي يشغله غاز مؤين ، فإن حاملات الشحنات الكهربائية ستبدأ في التحرك بطريقة منظمة - هكذا ينشأ التيار الكهربائي في الغازات. إذا توقف المؤين عن العمل ، يصبح الغاز محايدًا مرة أخرى ، منذ ذلك الحين إعادة التركيب- تكوين ذرات متعادلة بواسطة الأيونات والإلكترونات.

التيار الكهربائي في الفراغ

الفراغ هو درجة من خلخلة الغاز يمكن عندها إهمال الاصطدام بين جزيئاته وافتراض أن متوسط ​​المسار الحر يتجاوز الأبعاد الخطية للوعاء الذي يوجد فيه الغاز.

يسمى التيار الكهربائي في الفراغ بتوصيل فجوة القطب الكهربائي في حالة الفراغ. في هذه الحالة ، يوجد عدد قليل جدًا من جزيئات الغاز بحيث لا تستطيع عمليات تأينها توفير مثل هذا العدد من الإلكترونات والأيونات اللازمة للتأين. لا يمكن ضمان توصيل فجوة الأقطاب الكهربائية في الفراغ إلا بمساعدة الجسيمات المشحونة التي نشأت بسبب ظاهرة الانبعاث في الأقطاب الكهربائية.

• خلف
• إلى الأمام

كيف تستعد بنجاح للتصوير المقطعي في الفيزياء والرياضيات؟

من أجل الاستعداد بنجاح للتصوير المقطعي المحوسب في الفيزياء والرياضيات ، من بين أمور أخرى ، يجب استيفاء ثلاثة شروط حرجة:

1. ادرس جميع الموضوعات وأكمل جميع الاختبارات والمهام الواردة في المواد الدراسية على هذا الموقع. للقيام بذلك ، لا تحتاج إلى أي شيء على الإطلاق ، أي: تخصيص ثلاث إلى أربع ساعات كل يوم للتحضير للتصوير المقطعي المحوسب في الفيزياء والرياضيات ، ودراسة النظرية وحل المشكلات. الحقيقة هي أن التصوير المقطعي المحوسب هو اختبار حيث لا يكفي فقط معرفة الفيزياء أو الرياضيات ، بل تحتاج أيضًا إلى أن تكون قادرًا على حلها بسرعة ودون إخفاقات عدد كبير منمهام مواضيع مختلفةومتفاوتة التعقيد. لا يمكن تعلم هذا الأخير إلا من خلال حل آلاف المشاكل.
2. تعلم كل الصيغ والقوانين في الفيزياء ، والصيغ والطرق في الرياضيات. في الواقع ، من السهل جدًا القيام بذلك ، لا يوجد سوى حوالي 200 صيغة ضرورية في الفيزياء ، وحتى أقل قليلاً في الرياضيات. كل من هذه العناصر لديها حوالي عشرة الطرق القياسيةحل المشكلات ذات المستوى الأساسي من التعقيد ، والتي من الممكن أيضًا تعلمها ، وبالتالي حلها تلقائيًا تمامًا وبدون صعوبة في الوقت المناسب عظم CT. بعد ذلك ، سيكون عليك فقط التفكير في أصعب المهام.
3. حضور المراحل الثلاث للاختبار التمهيدي في الفيزياء والرياضيات. يمكن زيارة كل RT مرتين لحل كلا الخيارين. مرة أخرى ، في CT ، بالإضافة إلى القدرة على حل المشكلات بسرعة وكفاءة ، ومعرفة الصيغ والطرق ، من الضروري أيضًا أن تكون قادرًا على التخطيط المناسب للوقت وتوزيع القوى والأهم من ذلك ملء نموذج الإجابة بشكل صحيح ، دون الخلط بين عدد الإجابات والمهام ، أو اسمك. أيضًا ، خلال RT ، من المهم أن تعتاد على أسلوب طرح الأسئلة في المهام ، والتي قد تبدو غير عادية جدًا بالنسبة لشخص غير مستعد في DT.

سيسمح لك التنفيذ الناجح والدؤوب والمسؤول لهذه النقاط الثلاث بإظهار نتيجة ممتازة في التصوير المقطعي المحوسب ، وهو أقصى ما يمكنك القيام به.

وجدت خطأ؟

إذا كنت تعتقد أنك وجدت خطأ في مواد تدريبية، ثم اكتب عن طريق البريد من فضلك. يمكنك أيضًا الإبلاغ عن خطأ في شبكة اجتماعية(). في الرسالة ، حدد الموضوع (الفيزياء أو الرياضيات) ، أو اسم أو رقم الموضوع أو الاختبار ، أو رقم المهمة ، أو المكان في النص (الصفحة) حيث يوجد خطأ في رأيك. صِف أيضًا ماهية الخطأ المزعوم. لن تمر رسالتك دون أن يلاحظها أحد ، وسيتم تصحيح الخطأ أو سيتم شرح سبب عدم كونه خطأ.