ev » Organlar ve anatomik bölgeler » Akım ve gerilim. Türler ve kurallar. İş ve özellikler. elektrik akımının tanımı

Akım ve gerilim. Türler ve kurallar. İş ve özellikler. elektrik akımının tanımı

". Bugün elektrik akımı gibi bir konuya değinmek istiyorum. O nedir? Okul müfredatını hatırlamaya çalışalım.

Elektrik akımı, bir iletkendeki yüklü parçacıkların düzenli hareketidir.

Hatırlarsanız, yüklü parçacıkların hareket edebilmesi için (bir elektrik akımı oluşur) bir elektrik alanı oluşturmanız gerekir. Bir elektrik alanı oluşturmak için, plastik bir sapı yüne sürtmek gibi temel deneyler yapabilirsiniz ve bir süre hafif nesneleri çeker. Sürtünmeden sonra nesneleri çekebilen cisimlere elektrikli denir. Vücudun bu durumda elektrik yükleri olduğunu söyleyebiliriz ve cisimlerin kendilerine yüklü denir. Okul müfredatından, tüm bedenlerin çok küçük parçacıklardan (moleküllerden) oluştuğunu biliyoruz. Bir molekül, bir vücuttan ayrılabilen bir maddenin parçacığıdır ve bu vücutta bulunan tüm özelliklere sahip olacaktır. Karmaşık cisimlerin molekülleri, basit cisimlerin atomlarının çeşitli kombinasyonlarından oluşur. Örneğin, bir su molekülü iki basit molekülden oluşur: bir oksijen atomu ve bir hidrojen atomu.

Atomlar, nötronlar, protonlar ve elektronlar - bunlar nedir?

Buna karşılık, bir atom bir çekirdekten oluşur ve onun etrafında döner. elektronlar. Bir atomdaki her elektronun küçük bir elektrik yükü vardır. Örneğin, bir hidrojen atomu, etrafında dönen bir elektron çekirdeğinden oluşur. Bir atomun çekirdeği sırasıyla proton ve nötronlardan oluşur. Bir atomun çekirdeği de bir elektrik yüküne sahiptir. Çekirdeği oluşturan protonlar aynı elektrik yüklerine ve elektronlara sahiptir. Ancak elektronların aksine protonlar etkin değildir, ancak kütleleri bir elektronun kütlesinden birçok kez daha fazladır. Atomun bir parçası olan parçacık nötronunun elektrik yükü yoktur, nötrdür. Bir atomun çekirdeği etrafında dönen elektronlar ve çekirdeği oluşturan protonlar, eşit elektrik yüklerinin taşıyıcılarıdır. Elektron ve proton arasında her zaman karşılıklı bir çekim kuvveti vardır ve elektronların kendi aralarında ve protonlar arasında karşılıklı itme kuvveti vardır. Bu nedenle, elektron negatif bir elektrik yüküne ve proton pozitiftir. Buradan 2 tür elektrik olduğu sonucuna varabiliriz: pozitif ve negatif. Bir atomda eşit yüklü parçacıkların varlığı, atomun pozitif yüklü çekirdeği ile onun etrafında dönen elektronlar arasında atomu bir arada tutan karşılıklı çekim kuvvetlerinin olmasına yol açar. Atomlar, çekirdeklerdeki nötron ve proton sayıları bakımından birbirinden farklıdır, bu nedenle çeşitli maddelerin atomlarının çekirdeklerinin pozitif yükü aynı değildir. Farklı maddelerin atomlarında, dönen elektronların sayısı aynı değildir ve çekirdeğin pozitif yükü tarafından belirlenir. Bazı maddelerin atomları çekirdeğe sıkıca bağlıyken bazılarında bu bağ çok daha zayıf olabilir. Bu, vücutların farklı güçlerini açıklar. Çelik tel, bakır telden çok daha güçlüdür, bu da çelik parçacıkların bakır parçacıklardan daha güçlü bir şekilde birbirini çekmesi anlamına gelir. Moleküller arasındaki çekim, özellikle birbirlerine yakın olduklarında fark edilir. Çoğu en iyi örnekİki damla su temas ettiğinde birleşir.

Elektrik şarjı

atomda Herhangi bir maddenin çekirdeğinin etrafında dönen elektronların sayısı, çekirdeğin içerdiği protonların sayısına eşittir. Bir elektronun ve bir protonun elektrik yükünün büyüklüğü eşittir, bu da elektronların negatif yükünün çekirdeğin pozitif yüküne eşit olduğu anlamına gelir. Bu yükler karşılıklı olarak birbirini dengeler ve atom nötr kalır. Bir atomda, elektronlar çekirdeğin etrafında bir elektron kabuğu oluşturur. Bir atomun elektron kabuğu ve çekirdeği sürekli salınım hareketi içindedir. Atomlar hareket ettiğinde birbirleriyle çarpışırlar ve bir veya daha fazla elektron onlardan dışarı fırlar. Atom nötr olmayı bırakır ve pozitif yüklü hale gelir. Pozitif yükü daha negatif hale geldiğinden (elektron ve çekirdek - metal ve kömür arasındaki zayıf bağlantı). Diğer gövdelerde (ahşap ve cam) elektronik kabuklar kırılmaz. Serbest elektronlar atomlardan ayrıldıktan sonra rastgele hareket eder ve diğer atomlar tarafından yakalanabilir. Vücutta ortaya çıkma ve kaybolma süreci süreklidir. Sıcaklık arttıkça atomların titreşim hareketinin hızı artar, çarpışmalar sıklaşır, güçlenir, serbest elektron sayısı artar. Ancak vücuttaki elektron ve proton sayısı değişmediği için vücut elektriksel olarak nötr kalır. Vücuttan belirli miktarda serbest elektron çıkarılırsa, pozitif yük toplam yükten daha büyük olur. Vücut pozitif olarak yüklenecek ve bunun tersi de geçerlidir. Vücutta elektron eksikliği oluşursa, ek olarak ücretlendirilir. Fazlalık negatif ise. Bu eksiklik veya fazlalık ne kadar büyük olursa, elektrik yükü de o kadar büyük olur. İlk durumda (daha pozitif yüklü parçacıklar), cisimler iletkenler (metaller, sulu tuz ve asit çözeltileri) ve ikinci durumda (elektron eksikliği, negatif yüklü parçacıklar) dielektrikler veya yalıtkanlar (kehribar, kuvars, ebonit) olarak adlandırılır. Bir elektrik akımının sürekli varlığı için, iletkende sürekli bir potansiyel farkı korumak gerekir.

Küçük bir fizik dersi bitti. Sanırım benim yardımımla 7. sınıf okul müfredatını hatırladınız ve potansiyel farkın ne olduğunu bir sonraki makalemde analiz edeceğiz. Sitenin sayfalarında tekrar buluşana kadar.

Elektrik

Her şeyden önce, elektrik akımını neyin oluşturduğunu bulmaya değer. Elektrik akımı, bir iletkendeki yüklü parçacıkların düzenli hareketidir. Ortaya çıkması için önce, yukarıda bahsedilen yüklü parçacıkların etkisi altında hareket etmeye başlayacağı bir elektrik alanı yaratılmalıdır.

Yüzyıllar önce ortaya çıkan elektrikle ilgili ilk bilgiler, sürtünme yoluyla elde edilen elektrik "yükleri" ile ilgiliydi. Zaten eski zamanlarda insanlar yün üzerine giyilen kehribarın hafif nesneleri çekme yeteneği kazandığını biliyorlardı. Ama sadece geç XVI yüzyıl İngiliz doktor Gilbert bu fenomeni ayrıntılı olarak inceledi ve diğer birçok maddenin tam olarak aynı özelliklere sahip olduğunu buldu. Hafif nesneleri çekmek için ovuşturulduktan sonra kehribar gibi yetenekli cisimler, elektriklenmiş olarak adlandırdı. Bu kelime Yunan elektronundan - "kehribar" türetilmiştir. Şu anda, bu durumdaki cisimler üzerinde elektrik yükleri olduğunu söylüyoruz ve cisimlerin kendilerine "yüklü" deniliyor.

Elektrik yükleri her zaman farklı maddeler yakın temas halinde olduğunda ortaya çıkar. Cisimler katı ise, yüzeylerinde bulunan mikroskobik çıkıntılar ve düzensizlikler ile yakın temasları engellenir. Bu tür cisimleri sıkıştırıp birbirine sürterek, baskı olmadan sadece birkaç noktaya değecek olan yüzeylerini bir araya getiriyoruz. Bazı cisimlerde elektrik yükleri arasında serbestçe hareket edebilir. çeşitli parçalar diğerlerinde ise mümkün değildir. İlk durumda, gövdelere "iletkenler" ve ikinci durumda - "dielektrikler veya yalıtkanlar" denir. İletkenlerin tümü metaller, sulu tuz ve asit çözeltileri vb. Yalıtkan örnekleri kehribar, kuvars, ebonit ve normal koşullardaki tüm gazlardır.

Bununla birlikte, cisimlerin iletkenlere ve dielektriklere bölünmesinin çok keyfi olduğu belirtilmelidir. Tüm maddeler az ya da çok elektriği iletir. Elektrik yükleri pozitif veya negatiftir. Bu tür bir akım uzun sürmeyecek, çünkü elektrikli gövdenin şarjı bitecek. Bir iletkende elektrik akımının sürekli olarak var olması için, bir elektrik alanının korunması gereklidir. Bu amaçlar için elektrik akımı kaynakları kullanılır. Bir elektrik akımının oluşmasının en basit durumu, telin bir ucunun elektrikli bir cisme, diğer ucunun toprağa bağlanmasıdır.

Aydınlatma ampullerine ve elektrik motorlarına akım sağlayan elektrik devreleri, yaklaşık 1800 yılına kadar uzanan pillerin icadına kadar ortaya çıkmadı. Bundan sonra, elektrik doktrininin gelişimi o kadar hızlı ilerledi ki, bir yüzyıldan daha kısa bir süre içinde sadece fiziğin bir parçası olmakla kalmadı, yeni bir elektrik medeniyetinin temelini oluşturdu.

Elektrik akımının ana miktarları

Elektrik miktarı ve akım gücü. Elektrik akımının etkileri güçlü veya zayıf olabilir. Elektrik akımının gücü, belirli bir zaman biriminde devreden geçen yük miktarına bağlıdır. Kaynağın bir kutbundan diğerine ne kadar çok elektron taşınırsa, elektronların taşıdığı toplam yük o kadar büyük olur. Bu toplam yük, iletkenden geçen elektrik miktarı olarak adlandırılır.

Özellikle elektrik akımının kimyasal etkisi elektriğin miktarına bağlıdır, yani elektrolit çözeltisinden ne kadar çok yük geçerse katot ve anot üzerinde o kadar çok madde yerleşir. Bu bağlamda, elektrot üzerinde biriken maddenin kütlesi tartılarak ve bu maddenin bir iyonunun kütlesi ve yükü bilinerek elektrik miktarı hesaplanabilir.

Akım gücü, iletkenin enine kesitinden geçen elektrik yükünün akış zamanına oranına eşit bir miktardır. Yük birimi coulomb'dur (C), zaman saniye (s) cinsinden ölçülür. Bu durumda akım gücünün birimi C/s cinsinden ifade edilir. Bu birime amper (A) denir. Bir devrede akım şiddetini ölçmek için ampermetre adı verilen elektrikli bir ölçüm cihazı kullanılır. Devreye dahil edilmesi için ampermetre iki terminal ile donatılmıştır. Devreye seri olarak dahil edilmiştir.

elektrik voltajı. Elektrik akımının yüklü parçacıkların - elektronların - düzenli bir hareketi olduğunu zaten biliyoruz. Bu hareket, belli miktarda iş yapan bir elektrik alanı yardımıyla oluşturulur. Bu olaya elektrik akımının işi denir. Bir elektrik devresinde 1 saniyede daha fazla yük taşımak için elektrik alanın daha fazla iş yapması gerekir. Buna dayanarak, bir elektrik akımının işinin akımın gücüne bağlı olması gerektiği ortaya çıkıyor. Ancak akımın çalışmasının bağlı olduğu başka bir değer daha var. Bu değere voltaj denir.

Gerilim, elektrik devresinin belirli bir bölümündeki akımın, devrenin aynı bölümünden geçen yüke oranıdır. Mevcut iş joule (J) cinsinden ölçülür, yük ise kolye (C) cinsinden ölçülür. Bu bağlamda gerilim ölçü birimi 1 J/C olacaktır. Bu birime volt (V) denir.

Bir elektrik devresinde gerilim oluşabilmesi için bir akım kaynağına ihtiyaç vardır. Bir açık devrede gerilim yalnızca akım kaynağı terminallerinde bulunur. Bu akım kaynağı devreye dahil edilirse, devrenin belirli bölümlerinde voltaj da görünecektir. Bu bakımdan devrede de bir akım olacaktır. Yani kısaca şunu söyleyebiliriz: devrede gerilim yoksa akım da yoktur. Voltajı ölçmek için voltmetre adı verilen elektrikli bir ölçüm cihazı kullanılır. Görünüşünde, daha önce bahsedilen ampermetreye benzer, tek fark voltmetre ölçeğinde V harfinin olmasıdır (ampermetrede A yerine). Voltmetrenin, elektrik devresine paralel olarak bağlandığı iki terminali vardır.

Elektrik direnci. Bir elektrik devresine her türlü iletkeni ve bir ampermetreyi bağladıktan sonra, farklı iletkenler kullanıldığında ampermetrenin elektrik ürettiğini görebilirsiniz. farklı endikasyonlar, yani bu durumda elektrik devresindeki mevcut akım gücü farklıdır. Bu fenomen, farklı iletkenlerin farklı olması gerçeğiyle açıklanabilir. elektrik direnci, fiziksel bir niceliktir. Alman fizikçinin onuruna Ohm olarak adlandırıldı. Kural olarak, fizikte daha büyük birimler kullanılır: kiloohm, megaohm, vb. İletken direnci genellikle R harfi ile gösterilir, iletken uzunluğu L, kesit alanı S'dir. Bu durumda, direnç olabilir formül olarak yazılır:

p katsayısına özdirenç denir. Bu katsayı, 1 m uzunluğunda ve 1 m2 kesit alanına eşit bir iletkenin direncini ifade eder. Direnç Ohm x m olarak ifade edilir Teller, kural olarak oldukça küçük bir enine kesite sahip olduğundan, alanları genellikle milimetre kare olarak ifade edilir. Bu durumda direncin birimi Ohm x mm2/m olacaktır. Aşağıdaki tabloda. 1, bazı malzemelerin özdirencini gösterir.

Tablo 1. Bazı malzemelerin elektriksel özdirenci
Malzeme	p, Ohm x m2/m	Malzeme	p, Ohm x m2/m
		Platin iridyum alaşımı




Metal veya Alaşım
		Manganin (alaşım)
Alüminyum		Köstence (alaşım)
Tungsten
		Nikrom (alaşım)
Nikel alaşımı)		Fechral (alaşım)
Nikel alaşımı)		krom (alaşım)

Tabloya göre. 1, bakırın en küçük elektrik direncine sahip olduğu ve bir metal alaşımının en büyüğü olduğu ortaya çıkıyor. Ayrıca dielektrikler (yalıtkanlar) yüksek özdirence sahiptir.

elektriksel kapasitans. Birbirinden izole edilmiş iki iletkenin elektrik yükü biriktirebileceğini zaten biliyoruz. Bu fenomen, elektriksel kapasitans olarak adlandırılan fiziksel bir miktarla karakterize edilir. İki iletkenin elektriksel kapasitansı, birinin yükünün bu iletken ile komşu iletken arasındaki potansiyel farka oranından başka bir şey değildir. İletkenler bir şarj aldıklarında voltaj ne kadar düşük olursa, kapasitansları o kadar yüksek olur. Farad (F) elektriksel kapasitans birimi olarak alınır. Uygulamada, bu birimin fraksiyonları kullanılır: mikrofarad (µF) ve pikofarad (pF).

Yandex.DirectTüm reklamlarKazan'da günlük kiralık daireler! 1000 ruble'den daireler. günlük. Mini oteller. Raporlama belgeleri16.forguest.ru Kazan'da günlük kiralık daireler Kazan'ın tüm semtlerinde rahat daireler. Hızlı daire kiralama.fatyr.ru Yeni Yandex.Browser! Kullanışlı yer imleri ve güvenilir koruma. İnternette keyifli yürüyüşler için tarayıcı!browser.yandex.ru 0+

Birbirinden izole edilmiş iki iletken alıp birbirinden küçük bir mesafeye yerleştirirseniz, bir kondansatör elde edersiniz. Bir kapasitörün kapasitansı, plakalarının kalınlığına ve dielektrik kalınlığına ve geçirgenliğine bağlıdır. Kondansatörün plakaları arasındaki dielektrik kalınlığını azaltarak, ikincisinin kapasitansını büyük ölçüde artırmak mümkündür. Tüm kapasitörlerde, kapasitanslarına ek olarak, bu cihazların tasarlandığı voltaj belirtilmelidir.

Elektrik akımının iş ve gücü. Yukarıda belirtilenlerden, elektrik akımının belirli miktarda iş yaptığı açıktır. Elektrik motorları bağlandığında elektrik akımı her türlü teçhizatı çalıştırır, trenleri raylar boyunca hareket ettirir, sokakları aydınlatır, evi ısıtır ve aynı zamanda kimyasal bir etki yaratır yani elektroliz sağlar vs. devrenin belirli bir bölümündeki akımın yaptığı iş, ürün akımına, gerilimine ve işin yapıldığı süreye eşittir. İş joule, voltaj volt, akım amper ve zaman saniye cinsinden ölçülür. Bu bağlamda 1 J = 1V x 1A x 1s. Bundan, bir elektrik akımının çalışmasını ölçmek için aynı anda üç cihazın kullanılması gerektiği ortaya çıktı: bir ampermetre, bir voltmetre ve bir saat. Ancak bu zahmetli ve verimsizdir. Bu nedenle, genellikle elektrik akımının işi elektrik sayaçları ile ölçülür. Bu cihazın cihazı, yukarıdaki cihazların tümünü içerir.

Bir elektrik akımının gücü, akımın yaptığı işin, gerçekleştirildiği zamana oranına eşittir. Güç, "P" harfi ile gösterilir ve watt (W) cinsinden ifade edilir. Uygulamada kilovat, megavat, hektovat vb. Kullanılır Devrenin gücünü ölçmek için bir wattmetre almanız gerekir. Elektrik işi kilovat-saat (kWh) cinsinden ifade edilir.

Elektrik akımının temel yasaları

Ohm yasası. Gerilim ve akım, elektrik devrelerinin en uygun özellikleri olarak kabul edilir. Elektriğin kullanımının temel özelliklerinden biri, enerjinin bir yerden bir yere hızlı bir şekilde taşınması ve tüketiciye ulaştırılmasıdır. istenen form. Potansiyel farkın ve akım gücünün ürünü gücü, yani devrede birim zamanda verilen enerji miktarını verir. Yukarıda belirtildiği gibi, bir elektrik devresindeki gücü ölçmek için 3 cihaz gerekir. Biriyle yapmak ve okumalarından gücü ve direnci gibi devrenin bazı özelliklerini hesaplamak mümkün müdür? Birçok kişi bu fikri beğendi, verimli buldu.

Peki, bir telin veya bir bütün olarak devrenin direnci nedir? Su boruları veya vakum sistemindeki borular gibi bir telin direnç olarak adlandırılabilecek sabit bir özelliği var mı? Örneğin, borularda, akışı oluşturan basınç farkının akış hızına oranı genellikle borunun sabit bir özelliğidir. Aynı şekilde, bir teldeki ısı akışı, sıcaklık farkını, telin kesit alanını ve uzunluğunu içeren basit bir ilişkiye tabidir. Elektrik devreleri için böyle bir ilişkinin keşfi, başarılı bir araştırmanın sonucuydu.

1820'lerde Alman okul öğretmeni Yukarıdaki oranı aramaya başlayan ilk kişi Georg Ohm oldu. Her şeyden önce, üniversitede öğretmenlik yapmasına izin verecek olan şöhret ve şöhreti arzuladı. Belirli avantajlar sunan bir çalışma alanını seçmesinin tek nedeni buydu.

Om bir çilingirin oğluydu, bu yüzden deneyler için ihtiyaç duyduğu farklı kalınlıklarda metal tel çekmeyi biliyordu. O günlerde uygun bir tel satın almak imkansız olduğu için Om kendi elleriyle yaptı. Deneyler sırasında farklı uzunluklar, farklı kalınlıklar, farklı metaller ve hatta farklı sıcaklıklar denedi. Tüm bu faktörler sırayla değişti. Ohm'un zamanında, piller hala zayıftı ve değişken büyüklükte bir akım veriyordu. Bu bağlamda araştırmacı, jeneratör olarak sıcak bağlantı noktası alev içine yerleştirilmiş bir termokupl kullanmıştır. Ek olarak, ham bir manyetik ampermetre kullandı ve sıcaklığı veya termal bağlantıların sayısını değiştirerek potansiyel farkları (Ohm bunlara "gerilimler" adını verdi) ölçtü.

Elektrik devreleri doktrini gelişimini yeni almıştır. 1800 yıllarında pillerin icadından sonra çok daha hızlı gelişmeye başladı. Çeşitli cihazlar tasarlandı ve üretildi (çoğunlukla elle), yeni yasalar keşfedildi, kavramlar ve terimler ortaya çıktı, vb. Tüm bunlar daha derin bir anlayışa yol açtı. elektriksel olaylar ve faktörler.

Elektrikle ilgili bilgilerin güncellenmesi, bir yandan yeni bir fizik alanının ortaya çıkmasına neden olurken, diğer yandan elektrik mühendisliğinin, yani piller, jeneratörler, aydınlatma için güç kaynağı sistemleri ve elektrikli tahrik gibi hızlı gelişiminin temelini oluşturdu. , elektrikli fırınlar, elektrik motorları vb. icat edildi, diğer.

Ohm'un keşifleri hem elektrik teorisinin gelişimi hem de uygulamalı elektrik mühendisliğinin gelişimi için büyük önem taşıyordu. Doğru akım ve daha sonra alternatif akım için elektrik devrelerinin özelliklerini tahmin etmeyi kolaylaştırdılar. 1826'da Ohm, teorik sonuçları ve deneysel sonuçları özetlediği bir kitap yayınladı. Ancak umutları haklı çıkmadı, kitap alay konusu oldu. Bunun nedeni, pek çok insanın felsefeye düşkün olduğu bir çağda, kaba deney yönteminin pek çekici gelmemesiydi.

Omu'nun öğretmenlik görevinden ayrılmaktan başka seçeneği yoktu. Aynı nedenle üniversitede randevu alamadı. Bilim adamı 6 yıl boyunca, geleceğe güvenmeden, acı bir hayal kırıklığı duygusu yaşayarak yoksulluk içinde yaşadı.

Ancak yavaş yavaş eserleri önce Almanya dışında ün kazandı. Om yurt dışında saygınlık kazandı, araştırmaları kullanıldı. Bu bakımdan yurttaşlar onu anavatanlarında tanımaya zorlandı. 1849'da Münih Üniversitesi'nde profesörlük aldı.

Ohm, bir tel parçası için (devrenin bir kısmı için, tüm devre için) akım ve voltaj arasında bir ilişki kuran basit bir yasa keşfetti. Ayrıca, farklı boyutta bir tel alırsanız neyin değişeceğini belirlemenizi sağlayan kurallar koydu. Ohm kanunu şu şekilde formüle edilmiştir: devrenin bir bölümündeki akım şiddeti, bu bölümdeki voltaj ile doğru orantılıdır ve bölümün direnci ile ters orantılıdır.

Joule-Lenz yasası. Elektrik akımı devrenin herhangi bir yerinde belli bir iş yapar. Örneğin, uçları arasında bir gerilim (U) bulunan devrenin bir bölümünü ele alalım. Elektrik voltajının tanımı gereği, bir yük birimini iki nokta arasında hareket ettirirken yapılan iş U'ya eşittir. Devrenin belirli bir bölümündeki akım şiddeti i ise, o zaman yük t zamanında geçecektir ve bu nedenle Bu kısımda elektrik akımının yaptığı iş şu şekilde olacaktır:

Bu ifade her durumda doğru akım için, devrenin iletkenler, elektrik motorları vb. içerebilen herhangi bir bölümü için geçerlidir. Akım gücü, yani birim zaman başına iş şuna eşittir:

Bu formül, SI sisteminde voltaj birimini belirlemek için kullanılır.

Devre kesitinin sabit bir iletken olduğunu varsayalım. Bu durumda, tüm iş bu iletkende salınacak olan ısıya dönüşecektir. İletken homojense ve Ohm yasasına uyuyorsa (buna tüm metaller ve elektrolitler dahildir), o zaman:

burada r, iletkenin direncidir. Bu durumda:

Bu yasa ilk önce ampirik olarak E. Lenz tarafından ve ondan bağımsız olarak Joule tarafından türetilmiştir.

İletkenlerin ısıtılmasının mühendislikte çok sayıda uygulama bulduğu belirtilmelidir. Bunlar arasında en yaygın ve önemli olanı akkor aydınlatma lambalarıdır.

Elektromanyetik indüksiyon yasası. 19. yüzyılın ilk yarısında İngiliz fizikçi M. Faraday, manyetik indüksiyon fenomenini keşfetti. Birçok araştırmacının malı haline gelen bu gerçek, elektrik ve radyo mühendisliğinin gelişimine güçlü bir ivme kazandırdı.

Deneyler sırasında Faraday, kapalı bir döngü ile sınırlanmış bir yüzeye nüfuz eden manyetik indüksiyon çizgilerinin sayısı değiştiğinde, içinde bir elektrik akımının ortaya çıktığını keşfetti. Bu, belki de en önemli fizik yasasının temelidir - elektromanyetik indüksiyon yasası. Devrede oluşan akıma endüktif denir. Elektrik akımının devrede yalnızca serbest yüklere etki eden dış kuvvetler durumunda meydana gelmesi nedeniyle, daha sonra kapalı bir devrenin yüzeyinden geçen değişen bir manyetik akı ile, bu aynı dış kuvvetler içinde görünür. Fizikte dış kuvvetlerin etkisine elektromotor kuvvet veya indüksiyon EMF denir.

Elektromanyetik indüksiyon ayrıca açık iletkenlerde de görülür. İletkenin manyetik alan çizgilerini geçmesi durumunda uçlarında bir gerilim oluşur. Böyle bir voltajın ortaya çıkmasının nedeni, endüksiyon EMF'sidir. Kapalı devreden geçen manyetik akı değişmezse endüktif akım ortaya çıkmaz.

"İndüksiyon EMA'sı" kavramını kullanarak, elektromanyetik indüksiyon kanunu hakkında konuşabiliriz, yani kapalı bir döngüdeki indüksiyon EMF'si, manyetik akı tarafından sınırlanan yüzeydeki değişim hızına mutlak değer olarak eşittir. döngü.

Lenz'in kuralı. Bildiğimiz gibi, iletkende endüktif bir akım oluşur. Göründüğü koşullara bağlı olarak farklı bir yönü vardır. Bu vesileyle Rus fizikçi Lenz şu kuralı formüle etti: Kapalı bir devrede oluşan endüksiyon akımı her zaman öyle bir yöne sahiptir ki, oluşturduğu manyetik alan manyetik akının değişmesine izin vermez. Bütün bunlar bir endüksiyon akımının ortaya çıkmasına neden olur.

Endüksiyon akımı, diğerleri gibi enerjiye sahiptir. Bu, bir endüksiyon akımı durumunda elektrik enerjisinin ortaya çıktığı anlamına gelir. Enerjinin korunumu ve dönüşümü yasasına göre, yukarıda belirtilen enerji ancak başka bir enerji türünün enerji miktarı nedeniyle ortaya çıkabilir. Bu nedenle, Lenz kuralı, enerjinin korunumu ve dönüşümü yasasına tam olarak karşılık gelir.

İndüksiyona ek olarak, bobinde sözde kendi kendine indüksiyon görünebilir. Özü aşağıdaki gibidir. Bobinde bir akım belirirse veya gücü değişirse, değişen bir manyetik alan belirir. Ve bobinden geçen manyetik akı değişirse, içinde kendi kendine indüksiyonun EMF'si olarak adlandırılan bir elektromotor kuvveti ortaya çıkar.

Lenz kuralına göre, devre kapalıyken kendi kendine endüksiyonun EMF'si akım gücüne müdahale eder ve artmasına izin vermez. EMF devresi kapatıldığında, kendinden endüksiyon akım gücünü azaltır. Bobindeki akım şiddetinin belirli bir değere ulaşması durumunda, manyetik alan değişimi durur ve kendinden endüksiyonlu EMF sıfır olur.

Elektrik akımı, yüklü parçacıkların düzenli hareketidir.

2. Elektrik akımı hangi koşullar altında oluşur?

Serbest yükler varsa ve ayrıca harici bir elektrik alanının etkisinin bir sonucu olarak bir elektrik akımı ortaya çıkar. Bir elektrik alanı elde etmek için iletkenin iki noktası arasında bir potansiyel farkı oluşturmak yeterlidir.

3. Bir iletkendeki yüklü parçacıkların hareketi, harici bir elektrik alanı olmadığında neden kaotiktir?

Harici bir elektrik alan yoksa, elektrik alan kuvveti boyunca yönlendirilmiş ek bir hız bileşeni yoktur, bu da parçacık hareketinin tüm yönlerinin eşit olduğu anlamına gelir.

4. Bir iletkendeki yüklü parçacıkların, harici bir elektrik alanın varlığında ve yokluğunda hareketi arasındaki fark nedir?

Bir elektrik alanın yokluğunda yüklü parçacıkların hareketi kaotiktir ve onun varlığında parçacıkların hareketi kaotik ve öteleme hareketinin sonucudur.

5. Elektrik akımının yönü nasıl seçilir? Elektronlar, içinden elektrik akımı geçen metal bir iletkende hangi yönde hareket eder?

Pozitif yüklü parçacıkların hareket yönü, elektrik akımının yönü olarak alınır. Metal bir iletkende elektronlar akım yönünün tersi yönde hareket eder.

Yüzyıllar önce ortaya çıkan elektrikle ilgili ilk bilgiler, sürtünme yoluyla elde edilen elektrik "yükleri" ile ilgiliydi. zaten içinde eski Çağlar insanlar yün üzerine giyilen kehribarın hafif nesneleri çekme yeteneği kazandığını biliyorlardı. Ancak ancak 16. yüzyılın sonunda İngiliz doktor Gilbert bu fenomeni ayrıntılı olarak inceledi ve diğer birçok maddenin tamamen aynı özelliklere sahip olduğunu keşfetti. Hafif nesneleri çekmek için ovuşturulduktan sonra kehribar gibi yetenekli cisimler, elektriklenmiş olarak adlandırdı. Bu kelime Yunan elektronundan - "kehribar" türetilmiştir. Şu anda, bu durumdaki cisimler üzerinde elektrik yükleri olduğunu söylüyoruz ve cisimlerin kendilerine "yüklü" deniliyor.

Elektrik yükleri her zaman farklı maddeler yakın temas halinde olduğunda ortaya çıkar. Cisimler katı ise, yüzeylerinde bulunan mikroskobik çıkıntılar ve düzensizlikler ile yakın temasları engellenir. Bu tür cisimleri sıkıştırıp birbirine sürterek, baskı olmadan sadece birkaç noktaya değecek olan yüzeylerini bir araya getiriyoruz. Bazı cisimlerde elektrik yükleri farklı parçalar arasında serbestçe hareket edebilirken, diğerlerinde bu mümkün değildir. İlk durumda, gövdelere "iletkenler" ve ikinci durumda - "dielektrikler veya yalıtkanlar" denir. İletkenlerin tümü metaller, sulu tuz ve asit çözeltileri vb. Yalıtkan örnekleri kehribar, kuvars, ebonit ve normal koşullardaki tüm gazlardır.

Elektrik akımının ana miktarları

Elektrik direnci. Bir elektrik devresine her türlü iletkeni ve bir ampermetreyi bağladıktan sonra, farklı iletkenler kullanıldığında ampermetrenin farklı okumalar verdiğini, yani bu durumda elektrik devresindeki mevcut akımın farklı olduğunu fark edebilirsiniz. Bu fenomen, farklı iletkenlerin fiziksel bir nicelik olan farklı elektrik direncine sahip olmasıyla açıklanabilir. Alman fizikçinin onuruna Ohm olarak adlandırıldı. Kural olarak, fizikte daha büyük birimler kullanılır: kiloohm, megaohm, vb. İletken direnci genellikle R harfi ile gösterilir, iletken uzunluğu L, kesit alanı S'dir. Bu durumda, direnç olabilir formül olarak yazılır:

R = R * L/S

p katsayısına özdirenç denir. Bu katsayı, 1 m uzunluğunda ve 1 m2 kesit alanına eşit bir iletkenin direncini ifade eder. Direnç, Ohm x m olarak ifade edilir Teller, kural olarak oldukça küçük bir enine kesite sahip olduğundan, alanları genellikle milimetre kare olarak ifade edilir. Bu durumda direncin birimi Ohm x mm2/m olacaktır. Aşağıdaki tabloda. 1, bazı malzemelerin özdirencini gösterir.

*Tablo 1. Bazı malzemelerin elektriksel özdirenci*
Malzeme	p, Ohm x m2/m	Malzeme	p, Ohm x m2/m
Bakır	0,017	Platin iridyum alaşımı	0,25
Altın	0,024	Grafit	13
Pirinç	0,071	Kömür	40
Teneke	0,12	Porselen	1019
Öncülük etmek	0,21	Ebonit	1020
Metal veya Alaşım
Gümüş rengi	0,016	Manganin (alaşım)	0,43
Alüminyum	0,028	Köstence (alaşım)	0,50
Tungsten	0,055	Merkür	0,96
Ütü	0,1	Nikrom (alaşım)	1,1
Nikel alaşımı)	0,40	Fechral (alaşım)	1,3
Nikel alaşımı)	0,40	krom (alaşım)	1,5

Elektrik akımının temel yasaları

Ohm yasası. Gerilim ve akım, elektrik devrelerinin en uygun özellikleri olarak kabul edilir. Elektriğin kullanımının temel özelliklerinden biri de enerjinin bir yerden bir yere hızlı bir şekilde taşınması ve istenilen biçimde tüketiciye ulaştırılmasıdır. Potansiyel farkın ve akım gücünün ürünü gücü, yani devrede birim zamanda verilen enerji miktarını verir. Yukarıda belirtildiği gibi, bir elektrik devresindeki gücü ölçmek için 3 cihaz gerekir. Biriyle yapmak ve okumalarından gücü ve direnci gibi devrenin bazı özelliklerini hesaplamak mümkün müdür? Birçok kişi bu fikri beğendi, verimli buldu.

1820'lerde, Alman öğretmen Georg Ohm yukarıdaki oranı aramaya başlayan ilk kişi oldu. Her şeyden önce, üniversitede öğretmenlik yapmasına izin verecek olan şöhret ve şöhreti arzuladı. Belirli avantajlar sunan bir çalışma alanını seçmesinin tek nedeni buydu.

Elektrik devreleri doktrini gelişimini yeni almıştır. 1800 yıllarında pillerin icadından sonra çok daha hızlı gelişmeye başladı. Çeşitli cihazlar tasarlandı ve üretildi (çoğunlukla elle yapıldı), yeni yasalar keşfedildi, kavramlar ve terimler ortaya çıktı, vb.

A = Birim

Bu ifade her durumda doğru akım için, devrenin iletkenler, elektrik motorları vb. içerebilen herhangi bir bölümü için geçerlidir. Akım gücü, yani birim zaman başına iş şuna eşittir:

P \u003d A / t \u003d Ui

Bu formül, SI sisteminde voltaj birimini belirlemek için kullanılır.

u=ir

burada r, iletkenin direncidir. Bu durumda:

bir = rt2i

Bu yasa ilk önce ampirik olarak E. Lenz tarafından ve ondan bağımsız olarak Joule tarafından türetilmiştir.

İletkenlerin ısıtılmasının mühendislikte çok sayıda uygulama bulduğu belirtilmelidir. Bunlar arasında en yaygın ve önemli olanı akkor aydınlatma lambalarıdır.

Lenz'in kuralı. Bildiğimiz gibi, iletkende endüktif bir akım oluşur. Göründüğü koşullara bağlı olarak farklı bir yönü vardır. Bu vesileyle, Rus fizikçi Lenz formüle etti sonraki kural: kapalı bir devrede oluşan indüksiyon akımı daima öyle bir yöne sahiptir ki, oluşturduğu manyetik alan manyetik akıyı değiştirmez. Bütün bunlar bir endüksiyon akımının ortaya çıkmasına neden olur.

İletkenlerde, belirli koşullar altında, serbest elektrik yükü taşıyıcılarının sürekli düzenli bir hareketi meydana gelebilir. Böyle bir hareket denir Elektrik şoku. Pozitif serbest yüklerin hareket yönü, elektrik akımının yönü olarak alınır, ancak çoğu durumda elektronlar - negatif yüklü parçacıklar - hareket eder.

Elektrik akımının kantitatif ölçüsü, akımın gücüdür. ben skaler bir fiziksel niceliktir, orana eşitşarj etmek q, bir zaman aralığı boyunca iletkenin enine kesitinden aktarılır t, bu zaman aralığına:

Akım sabit değilse, iletkenden geçen yük miktarını bulmak için, akım gücünün zamana bağımlılığı grafiğinin altındaki şeklin alanı hesaplanır.

Akımın gücü ve yönü zamanla değişmiyorsa, böyle bir akıma denir. kalıcı. Akım gücü, devreye seri olarak bağlanan bir ampermetre ile ölçülür. AT uluslararası sistem SI birimleri akım gücü amper [A] cinsinden ölçülür. 1 A = 1 C/s.

Toplam yükün toplam süreye oranı olarak bulunur (yani, aynı prensibe göre) ortalama sürat veya herhangi biri ortalama değer fizikte):

Akım, değerden zaman içinde eşit olarak değişirse ben 1 - değer ben 2, o zaman ortalama akımın değeri uç değerlerin aritmetik ortalaması olarak bulunabilir:

akım yoğunluğu- iletkenin birim kesiti başına akım gücü aşağıdaki formülle hesaplanır:

Akım bir iletkenden geçtiğinde, akım iletkenden bir dirençle karşılaşır. Direncin nedeni, yüklerin iletken maddenin atomları ve birbirleriyle etkileşimidir. Direnç birimi 1 ohm'dur. iletken direnci R formül ile belirlenir:

nerede: ben- iletkenin uzunluğu, S enine kesit alanıdır, ρ - iletken malzemenin akım geçişine direnme yeteneğini karakterize eden iletken malzemenin özdirenci (ikinci değeri maddenin yoğunluğuyla karıştırmamaya dikkat edin). Yani, bu, diğer birçokları gibi, bir maddenin aynı özelliğidir: özısı, yoğunluk, erime noktası, vb. Özdirenç ölçü birimi 1 Ohm m'dir. Bir maddenin özgül direnci tablo değeridir.

Bir iletkenin direnci ayrıca sıcaklığına da bağlıdır:

nerede: R 0 – 0°С'de iletken direnci, t santigrat derece cinsinden ifade edilen sıcaklıktır, α direncin sıcaklık katsayısıdır. O eşittir göreceli değişim direnç, sıcaklıkta 1 ° C artışla Metaller için her zaman sıfırdan büyüktür, elektrolitler için ise tam tersine her zaman sıfırdan küçüktür.

DC devresinde diyot

Diyot- Bu, direnci akımın akış yönüne bağlı olan doğrusal olmayan bir devre elemanıdır. Diyot şu şekilde tanımlanır:

Bir diyotun şematik sembolündeki ok, akımın hangi yönde geçtiğini gösterir. Bu durumda direnci sıfırdır ve diyot basitçe sıfır dirençli bir iletkenle değiştirilebilir. Akım diyottan ters yönde akarsa, diyot sonsuz büyük bir dirence sahiptir, yani akımı hiç geçmez ve devrede bir kesintidir. Ardından, devrenin diyotlu bölümü, içinden akım geçmediği için basitçe çizilebilir.

Ohm yasası. İletkenlerin seri ve paralel bağlantısı

1826'da Alman fizikçi G. Ohm deneysel olarak mevcut gücün ben homojen bir metal iletkenden (yani, dış kuvvetlerin etki etmediği bir iletken) dirençle akan R, voltajla orantılı sen iletkenin uçlarında:

değer R isminde elektrik direnci. Elektrik direnci olan iletkene denir direnç. Bu oran ifade eder Devrenin homojen bir bölümü için Ohm yasası: Bir iletkendeki akımın şiddeti, uygulanan gerilimle doğru, iletkenin direnciyle ters orantılıdır.

Ohm yasasına uyan iletkenlere denir. doğrusal. Akım gücünün grafik bağımlılığı ben voltajdan sen(bu tür grafiklere akım-voltaj özellikleri denir, kısaltılmış VAC) orijinden geçen düz bir çizgi ile gösterilir. Yarı iletken diyot veya gaz deşarj lambası gibi Ohm yasasına uymayan birçok malzeme ve cihaz olduğunu belirtmek gerekir. Yeterince yüksek akımlarda metal iletkenler için bile, metal iletkenlerin elektrik direnci artan sıcaklıkla arttığından, Ohm'un doğrusal yasasından bir sapma gözlenir.

Elektrik devrelerindeki iletkenler iki şekilde bağlanabilir: seri ve paralel. Her yöntemin kendi kalıpları vardır.

1. Seri bağlantı modelleri:

Seri bağlı dirençlerin toplam direnci formülü, herhangi bir sayıda iletken için geçerlidir. Devre seri bağlanırsa n aynı direnç R, o zamanlar toplam direnç R 0, aşağıdaki formülle bulunur:

2. Paralel bağlantı modelleri:

Paralel bağlı dirençlerin toplam direnci formülü, herhangi bir sayıda iletken için geçerlidir. Devre paralel bağlanırsa n aynı direnç R, ardından toplam direnç R 0, aşağıdaki formülle bulunur:

Elektrik ölçüm cihazları

DC elektrik devrelerindeki gerilimleri ve akımları ölçmek için özel cihazlar kullanılır - voltmetreler ve ampermetreler.

Voltmetre terminallerine uygulanan potansiyel farkı ölçmek için tasarlanmıştır. Devrenin potansiyel farkının ölçüldüğü bölümüne paralel bağlanır. Herhangi bir voltmetrenin bir miktar iç direnci vardır. R b. Voltmetrenin ölçülen devreye bağlandığında akımların gözle görülür bir yeniden dağıtımını sağlamaması için, iç direncinin bağlı olduğu devre bölümünün direncine kıyasla büyük olması gerekir.

Ampermetre Devredeki akımı ölçmek için tasarlanmıştır. Ampermetre, elektrik devresindeki kesintiye seri olarak bağlanır, böylece ölçülen akımın tamamı içinden geçer. Ampermetre ayrıca bir miktar iç dirence sahiptir. R A. Bir voltmetreden farklı olarak, bir ampermetrenin iç direnci, tüm devrenin toplam direncine kıyasla yeterince küçük olmalıdır.

EMF. Tam bir devre için Ohm yasası

Doğru akımın varlığı için, elektriksel olarak kapalı bir devrede, elektrostatik olmayan kuvvetlerin çalışması nedeniyle devrenin bölümlerinde potansiyel farklar oluşturabilen ve koruyabilen bir cihaza sahip olmak gerekir. Bu tür cihazlar denir doğru akım kaynakları. Mevcut kaynaklardan serbest yük taşıyıcılarına etki eden elektrostatik olmayan kaynaklı kuvvetler denir. dış güçler.

Dış kuvvetlerin doğası farklı olabilir. Galvanik hücrelerde veya pillerde elektrokimyasal işlemler sonucu ortaya çıkarlar, DC jeneratörlerde iletkenler manyetik alanda hareket ettiğinde dış kuvvetler ortaya çıkar. Dış kuvvetlerin etkisi altında, elektrik yükleri, akım kaynağının içinde elektrostatik alanın kuvvetlerine karşı hareket eder, bu nedenle kapalı bir devrede sabit bir elektrik akımı korunabilir.

Elektrik yükleri bir DC devresi boyunca hareket ettiğinde, akım kaynaklarının içinde hareket eden dış kuvvetler çalışır. Fiziksel miktar, işin oranına eşit Aşarjı hareket ettirirken dış kuvvetler q akım kaynağının eksi kutbundan artı kutbuna bu yükün değerine denir kaynak elektromotor kuvveti (EMF):

Böylece EMF, tek bir pozitif yükü hareket ettirirken dış kuvvetlerin yaptığı işle belirlenir. Potansiyel fark gibi elektromotor kuvveti de volt (V) cinsinden ölçülür.

Tam (kapalı) bir devre için Ohm yasası: kapalı bir devredeki akım gücü, kaynağın elektromotor kuvvetinin devrenin toplam (dahili + harici) direncine bölünmesine eşittir:

Direnç r– akım kaynağının dahili (iç) direnci (bağlıdır) iç yapı kaynak). Direnç R– yük direnci (harici devre direnci).

Harici devrede voltaj düşüşü eşitken (aynı zamanda denir kaynak terminallerindeki voltaj):

Anlamak ve hatırlamak önemlidir: EMF ve akım kaynağının iç direnci, farklı yükler bağlandığında değişmez.

Yük direnci sıfır ise (kaynak kendi kendine kapanır) veya kaynak direncinden çok daha az ise devre akacaktır. kısa devre akımı:

Kısa devre akımı - elde edilebilecek maksimum akım verilen kaynak elektromotor kuvveti ile ε ve iç direnç r. Düşük iç dirençli kaynaklar için kısa devre akımı çok büyük olabilir ve elektrik devresinin veya kaynağın tahrip olmasına neden olabilir. Örneğin otomobillerde kullanılan kurşun asitli aküler birkaç yüz amperlik kısa devre akımına sahip olabilir. Trafo merkezlerinden (binlerce amper) güç alan aydınlatma ağlarındaki kısa devreler özellikle tehlikelidir. Bu tür yüksek akımların, sigortaların veya özel makineler ağ koruması.

Bir devrede çoklu EMF kaynakları

devre içeriyorsa seri olarak bağlı birkaç emf, o zamanlar:

1. Kaynakların doğru bağlantısıyla (bir kaynağın pozitif kutbu diğerinin negatifine bağlanır), tüm kaynakların toplam EMF'si ve iç dirençleri aşağıdaki formüllerle bulunabilir:

Örneğin, bu tür bir kaynak bağlantısı uzaktan kumandalarda, kameralarda ve diğer cihazlarda gerçekleştirilir. Ev aletleri birden fazla pille çalışıyor.

2. Kaynaklar yanlış bağlanırsa (kaynaklar aynı kutuplara bağlanır), toplam EMF'leri ve dirençleri aşağıdaki formüllerle hesaplanır:

Her iki durumda da kaynakların toplam direnci artar.

-de paralel bağlantı kaynakları yalnızca aynı EMF'ye bağlamak mantıklıdır, aksi takdirde kaynaklar birbirine boşalır. Böylece toplam EMF, her kaynağın EMF'si ile aynı olacaktır, yani paralel bağlantı ile büyük EMF'li bir pil alamayacağız. Aynı zamanda, kaynakların bataryasının iç direnci azalır, bu da elde etmeyi mümkün kılar. büyük güç devredeki akım ve güç:

Kaynakların paralel bağlantısının anlamı budur. Her durumda, problemleri çözerken, önce toplam EMF'yi ve ortaya çıkan kaynağın toplam iç direncini bulmanız ve ardından tüm devre için Ohm yasasını yazmanız gerekir.

İş ve mevcut güç. Joule-Lenz yasası

Çalışmak A elektrik akımı ben dirençli sabit bir iletkenden akan R, ısıya dönüştürülür Qİletken üzerinde öne çıkan. Bu çalışma, formüllerden biri kullanılarak hesaplanabilir (Ohm yasası dikkate alındığında, hepsi birbirini takip eder):

Akım işini ısıya dönüştürme yasası deneysel olarak bağımsız olarak J. Joule ve E. Lenz tarafından kuruldu ve buna denir. Joule-Lenz yasası. Elektrik akımı gücü akımın yaptığı işin oranına eşit AΔ zaman aralığına t, bu çalışmanın yapıldığı için, aşağıdaki formüller kullanılarak hesaplanabilir:

SI'daki bir elektrik akımının çalışması, her zamanki gibi, joule (J), güç - watt (W) cinsinden ifade edilir.

Kapalı devre enerji dengesi

Şimdi elektromotor kuvvete sahip bir kaynaktan oluşan eksiksiz bir DC devresini düşünün. ε ve iç direnç r ve dirençli bir dış homojen alan R. Bu durumda, faydalı güç veya dış devrede serbest bırakılan güç:

Kaynağın mümkün olan maksimum faydalı gücüne şu durumlarda ulaşılır: R = r ve şuna eşittir:

Farklı dirençlerin aynı akım kaynağına bağlandığında R 1 ve R Onlara 2 eşit güç tahsis edilir, ardından bu akım kaynağının iç direnci aşağıdaki formülle bulunabilir:

Akım kaynağı içindeki güç kaybı veya güç:

Mevcut kaynak tarafından geliştirilen toplam güç:

Mevcut kaynak verimliliği:

Elektroliz

elektrolitler Elektrik akımı akışına maddenin transferinin eşlik ettiği iletken ortamı çağırmak gelenekseldir. Elektrolitlerdeki serbest yük taşıyıcıları, pozitif ve negatif yüklü iyonlardır. Elektrolitler, erimiş halde metaloidler içeren birçok metal bileşiğinin yanı sıra bazılarını içerir. katılar. Bununla birlikte, teknolojide yaygın olarak kullanılan elektrolitlerin ana temsilcileri sulu çözeltilerdir. inorganik asitler, tuzlar ve bazlar.

Bir elektrik akımının elektrolit içinden geçişine, elektrotlar üzerinde bir maddenin salınması eşlik eder. Bu fenomenin adı elektroliz.

Elektrolitlerdeki elektrik akımı, her iki işaretin iyonlarının zıt yönlerde hareketidir. Pozitif iyonlar negatif elektroda doğru hareket eder ( katot), negatif iyonlar - pozitif elektroda ( anot). Her iki işaretin iyonları da görünür sulu çözeltiler bazı nötr moleküllerin parçalanması sonucu tuzlar, asitler ve alkaliler. Bu fenomen denir elektrolitik ayrışma.

elektroliz kanunu 1833 yılında İngiliz fizikçi M. Faraday tarafından deneysel olarak kurulmuştur. Faraday yasası elektroliz sırasında elektrotlar üzerinde salınan birincil ürünlerin miktarını belirler. Yani kütle m elektrotta salınan madde, yük ile doğru orantılıdır Q elektrolitten geçti:

değer k isminde elektrokimyasal eşdeğer. Aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanabilir:

nerede: n maddenin değeri, N A, Avogadro sabitidir, M – molar kütle maddeler e temel yüktür. Bazen Faraday sabiti için aşağıdaki gösterim de sunulur:

Gazlarda ve vakumda elektrik akımı

Gazlardaki elektrik akımı

AT normal koşullar gazlar elektriği iletmez. Bunun nedeni, gaz moleküllerinin elektriksel nötrlüğü ve sonuç olarak elektrik yükü taşıyıcılarının olmamasıdır. Bir gazın iletken olabilmesi için moleküllerinden bir veya daha fazla elektronun koparılması gerekir. Sonra serbest yük taşıyıcıları olacak - elektronlar ve pozitif iyonlar. Bu süreç denir gaz iyonlaşması.

Dış etkenlerle gaz moleküllerini iyonize etmek mümkündür - iyonlaştırıcı. İyonlaştırıcılar şunlar olabilir: bir ışık akışı, X-ışınları, bir elektron akışı veya α -parçacıklar. Gaz molekülleri ayrıca iyonize olduklarında Yüksek sıcaklık. İyonlaşma, gazlarda serbest yük taşıyıcılarının - elektronlar, pozitif iyonlar, negatif iyonlar (nötr bir molekülle birleştirilmiş bir elektron) ortaya çıkmasına yol açar.

İyonize bir gazın kapladığı alanda bir elektrik alanı oluşturulursa, elektrik yüklerinin taşıyıcıları düzenli bir şekilde hareket etmeye başlar - gazlarda elektrik akımı bu şekilde ortaya çıkar. İyonlaştırıcı çalışmayı durdurursa, gaz tekrar nötr hale gelir, çünkü rekombinasyon– iyonlar ve elektronlar tarafından nötr atomların oluşumu.

vakumda elektrik akımı

Vakum, bir gazın, molekülleri arasındaki çarpışmayı ihmal edebileceği ve ortalama serbest yolun gazın bulunduğu kabın doğrusal boyutlarını aştığını varsayabileceği bir gazın seyrelme derecesidir.

Vakumdaki bir elektrik akımı, vakum durumunda elektrotlar arası boşluğun iletkenliği olarak adlandırılır. Bu durumda, o kadar az gaz molekülü vardır ki, iyonlaşma süreçleri iyonlaşma için gerekli olan çok sayıda elektron ve iyon sağlayamaz. Elektrotlar arası boşluğun vakumdaki iletkenliği, yalnızca elektrotlardaki emisyon olayları nedeniyle ortaya çıkan yüklü parçacıkların yardımıyla sağlanabilir.

Geri
İleri

Fizik ve Matematikte BT'ye başarılı bir şekilde nasıl hazırlanılır?

Fizik ve Matematikte CT'ye başarılı bir şekilde hazırlanmak için, diğer şeylerin yanı sıra, üç kritik koşulun karşılanması gerekir:

Tüm konuları çalışın ve bu sitedeki çalışma materyallerinde verilen tüm testleri ve görevleri tamamlayın. Bunu yapmak için hiçbir şeye ihtiyacınız yok, yani: fizik ve matematikte CT'ye hazırlanmak, teori çalışmak ve problem çözmek için her gün üç ila dört saat ayırmak. Gerçek şu ki, CT, sadece fizik veya matematik bilmenin yeterli olmadığı, aynı zamanda hızlı ve hatasız bir şekilde çözebilmeniz gereken bir sınavdır. çok sayıda için görevler farklı konular ve değişen karmaşıklık. İkincisi ancak binlerce problem çözülerek öğrenilebilir.
Fizikteki tüm formülleri ve yasaları, matematikteki formülleri ve yöntemleri öğrenin. Aslında bunu yapmak da çok basit, fizikte sadece 200 kadar gerekli formül var ve hatta matematikte biraz daha az. Bu öğelerin her biri yaklaşık bir düzine standart yöntemleröğrenmesi de oldukça mümkün olan ve böylece tamamen otomatik olarak ve zorlanmadan doğru zamanda çözen temel karmaşıklık düzeyindeki sorunları çözmek çoğu CT. Bundan sonra, yalnızca en zor görevleri düşünmeniz gerekecek.
Fizik ve matematikte prova testinin üç aşamasına da katılın. Her RT, her iki seçeneği de çözmek için iki kez ziyaret edilebilir. Yine CT'de problemleri hızlı ve verimli bir şekilde çözebilme yeteneği, formül ve yöntem bilgisinin yanı sıra zamanı doğru planlayabilmek, kuvvetleri dağıtabilmek ve en önemlisi cevap formunu doğru doldurabilmek de gereklidir. , cevapların ve görevlerin sayısını veya kendi adınızı karıştırmadan. Ayrıca, RT sırasında, DT'deki hazırlıksız bir kişiye çok alışılmadık gelebilecek görevlerde soru sorma tarzına alışmak önemlidir.

Bu üç noktanın başarılı, özenli ve sorumlu bir şekilde uygulanması, yapabileceklerinizin maksimumu olan CT'de mükemmel bir sonuç göstermenizi sağlayacaktır.

Bir hata mı buldunuz?

Eğer bir hata bulduğunuzu düşünüyorsanız Eğitim malzemeleri, sonra lütfen bunun hakkında posta yoluyla yazın. Ayrıca bir hatayı bildirebilirsiniz sosyal ağ(). Mektupta konuyu (fizik veya matematik), konunun veya testin adını veya numarasını, görevin numarasını veya metinde (sayfada) size göre bir hatanın olduğu yeri belirtin. Ayrıca iddia edilen hatanın ne olduğunu açıklayın. Mektubunuz gözden kaçmayacak, ya hata düzeltilecek ya da neden hata olmadığı size açıklanacaktır.

Paylaş: