ELEKTRICKÝ PROUD | Tento. Co je to ELEKTRICKÝ PROUD?

řízený (řízený) pohyb elektricky nabité hmoty. ch-ts nebo zaryaz. makroskopické tel. Za směr proudu se považuje směr pohybu kladně nabitých částic. ch-ts; pokud je proud vytvořen záporně nabitý. ch-tsami (např. elektrony), pak se směr proudu považuje za opačný než směr pohybu ch-ts. Rozlišuje se vodivost ET spojená s pohybem nábojů. ch-ts vzhledem k určitému prostředí (tj. uvnitř makroskopických těles) a konvekční proud je pohyb makroskopický. těla nabíječky jako celek (např. nabité dešťové kapky).

Přítomnost E.t. ve vodičích lze posuzovat podle činností, které produkuje: zahřívání vodičů, změna jejich chemické látky. složení, vytvoření magnet. pole. Magn. vliv proudu se projevuje ve všech vodičích bez výjimky; U supravodičů nedochází k uvolňování tepla, ale je pozorován převážně chemický účinek proudu. v elektrolytech. Magn. pole je generováno nejen vedením nebo konvekčním proudem. proud, ale i střídavý proud. elektrické pole v dielektriku a vakuu. Velikost, proporce. rychlost změny elektrického pole v čase, J. Maxwell nazval posuvný proud. Posuvný proud vstupuje do Maxwellových rovnic na stejné úrovni jako proud způsobený pohybem nábojů. Proto celková E.t., která se rovná součtu vodivostního proudu a posuvného proudu, určuje jím vytvořený magnet. pole.

Kvantitativně, E.t. je charakterizována skalární veličinou – proudovou silou I – a vektorovou veličinou – hustotou elektrického proudu y. S rovnoměrným rozložením proudové hustoty napříč průřezem vodiče

kde q0 je náboj částice, n je počet částic v jednotkách. objem, v= — srov. směr pohybů rychlosti ch-c, S je plocha průřezu vodiče.

Pro vznik a existenci E. t. přítomnost bezplatných poplatků je nezbytná. ch-c (tj. kladně nebo záporně nabité ch-c, nezapojené do jednoho elektricky neutrálního systému) a síla, která vytváří a udržuje jejich řád. hnutí. Obvykle taková síla je. síla z elektrického bočního pole uvnitř vodiče, která je určena elektrickým napětím na koncích vodiče. Pokud se napětí v průběhu času nemění, pak se ve vodiči vytvoří stejnosměrný proud; pokud se změní, vytvoří se střídavý proud.

Nejdůležitější charakteristikou vodiče je: závislost síly proudu na napětí – voltampérová charakteristika. Pro kov. vodičů a elektrolytů to je určeno Ohmovým zákonem.

Schopnost látky procházet elektrickým proudem je charakterizována elektrickou vodivostí (nebo elektrickým odporem).

Fyzický encyklopedický slovník. – M.: Sovětská encyklopedie. Šéfredaktor A. M. Prochorov. 1983.

– řízený pohyb elektrických nosičů. náboje (elektrony, ionty, díry atd.). Kvantitativně, E.t. je charakterizován vektorem hustota elektrického proudu j = qnu>, kde q и P – náboj a koncentrace nosičů, u> — srov. rychlost uspořádaného pohybu nosičů (s přihlédnutím k funkci rozdělení podle rychlostí nebo momentů). Zavedeme-li objemovou hustotu náboje r=qn, že j=ru>. V systémech s různě nabitými nosiči se provádí vektorové sčítání hustot emitorů způsobených těmito nosiči. Integrální charakteristika E.t. je proudová síla I, definovaný jako vektorový tok j přes danou oblast DS:

Funkce j(r, T )a r(r, t) jsou spojeny rovnicí kontinuity:

V integrální podobě se tato rovnice vrací k zákonu zachování elektřiny. účtovat:

(S- povrch obklopující objem V, Q- objemový poplatek V), což je jeden ze základů. přírodní zákony – při žádném experimentu ani pozorování nebyla zjištěna žádná odchylka od něj. V časoprostorovém zápisu je rovnice kontinuity redukována na rovnost k nule 4-divergence 4-proudu, tj. na tvrzení, že 4-vektor E.t. hustota je vždy čistě vortexová.

Kromě dělení E.t. do střídavých proudů и stejnosměrné proudy, do jisté míry se rozlišují vodivé proudy konvekční proudy. Do první skupiny patří E.t. ve vodivých prostředích, kde se nosiče náboje (elektrony, ionty, díry ve vodičích a polovodičích, anionty a kationty v elektrolytech) samy pohybují nebo přenášejí mezi sebou impulsy v rámci stacionárních makroprostředí, kde dochází k individuálním nebo kolektivním srážkám s částicemi, které tvoří tato média (neutrály, iontové mřížky atd.). Pro kompenzaci ztrát a zajištění toku E. t. (s výjimkou E. t. u supravodičů) je nutné působit vnějšími silami – zpravidla elektrickými. pole Е. Pro dostatečně malé Е téměř vždy mezi nimi platí lineární vztah j к Е (Ohmův zákon); pro lineární homogenní izotropní média j=sE, s=konst. Obecně elektrická vodivosts mohou záviset na souřadnicích (nehomogenní prostředí), směrech (anizotropní prostředí), vnějších. Magn. pole, mění se v čase (parametry prostředí) atd. S rostoucí intenzitou Е elektrická vodivost jakéhokoli média se stává nelineární: s = s(E). Například pod vlivem pole Е i v původně neutrálních (nevodivých) plynech může nastat lavinovitě rostoucí ionizace — průraz — (viz. Elektronická lavina )s přechodem někdy velmi významného E. t. V přirozených pozemských podmínkách jsou výboje v bouřkových mracích charakterizovány E. 5 A. Toho se obvykle dosahuje v kap. fáze blesku zvaná zpětný úder, kdy hlavní vůdce dokončí „položení“ vodivé cesty až k Zemi.

V technice mají velký význam proudové obvody sestávající ze sériových a paralelních spojení tenkých vodičů (nazývaných podle geometrických charakteristik lineární) s obsaženými koncentrovanými prvky: kondenzátory, odpory, tranzistory, spínače atd. Někdy se hovoří o silnoproudých a slaboproudých systémech v závislosti na účelu příslušných zařízení – přenos (přeměna) velkých energií nebo zpracování informace. Distribuce E. t. v lineárních obvodech podléhá Kirchhoffova pravidla. Při absenci nelineárních prvků platí následující: princip reciprocity a jeho různé odrůdy.

Mezi hlavní konvekční typy elektrické energie patří: proudy v elektronových a iontových svazcích transportované nebo unášené ve vakuových dutinách. U paprsků s nekompenzovaným prostorovým nábojem omezuje odpudivé Coulombovo pole transportní délku (pokud ovšem nejsou přijata vhodná opatření k jeho zaostření vnějšími a někdy i vnitřními poli). Nicméně magnet. pole paprsku je vždy menší než jeho vlastní Coulombovo elektrické pole. pole a magnet. sebezaostření (špetka efekt ) je možné pouze za přítomnosti kompenzace pole prostorového náboje (např. svazky elektronů v kvazineutrálním plazmatu). V tomto případě může být poměrně obtížné odlišit vodivé proudy od konvekčních proudů. Při určitých hodnotách emf paprsku jsou nosiče náboje „zamrzlé“ do vlastního magnetu. E.t. pole a transport paprsku ustane. Tato E.t.k.a. Alfvenův proudový limit I A Pro pevný nosník I А I O gb, kde b = u/c, g = (1-b2)-1/2, a – rychlost dopravce. U elektronů množství 1 0 = ts 3 /e=17,04 kA a je jednou z univerzálních charakteristických hodnot E. e /c, kde r e je klasický poloměr elektronu. Ток I 0 se objevuje ve všech výrazech popisujících chování intenzivního elektronové paprsky, a v principu je původní jednotkou E.t. v odpovídající bezrozměrné soustavě jednotek. N. F. Kovalev, M. A. Miller.

Fyzická encyklopedie. V 5 svazcích. – M.: Sovětská encyklopedie. Šéfredaktor A. M. Prochorov. 1988.

Elektrický proud je uspořádaný pohyb nabitých částic: elektronů a iontů (v závislosti na médiu). Právě jejich pohyb je považován za elektrický proud.

Pro úplnější pochopení je třeba věnovat pozornost slovu „aktuální“ – je doslovné, protože náboje „tečou“ z jednoho nabitého objektu do druhého.

Kladné a záporné náboje se navzájem přitahují a vytvářejí tok, který vytváří elektrický proud.

• Síla proudu — Já (Ampér);
• Stres — U (Volt);
• Odpor — R (Ohm);

Základní vzorec pro výpočet proudové síly je: I = U/R a odráží Ohmův zákon.

Představme si proud aut projíždějících tunelem. Tunel bude drátěný a auta budou elektrony. Čím více aut tunelem projede, tím větší bude proud.

Napětí odráží rozdíl v nábojích těles, mezi kterými protéká proud. To znamená, že pokud má jedna částice velmi vysoký náboj a druhá má nízký náboj, pak bude napětí vysoké.

Odpor odráží schopnost vodiče propustit určité množství proudu.

Schématická schémata

Obvodový diagram – důležitý dokument, který popisuje provoz jakéhokoli zařízení. Toto schéma musí být vypracováno ve fázi návrhu a později se pomocí něj sestaví zařízení nebo prototyp.

V závislosti na účelu schématu mohou existovat:

• Montáž – označuje přesné umístění všech dílů s elektroinstalací jejich spojů. Používá se například k zobrazení elektroinstalace v bytě.
• Základní – všechny detaily, kontakty a elektrická připojení jsou označeny podmíněně. Poskytuje podrobnější pochopení činnosti zařízení.
• Strukturální – podmíněné blokové schéma zobrazující hlavní uzly a podmíněná spojení.
• Kombinovaný – zahrnuje všechny tři typy.

Nejběžnější jsou schematická schémata zapojení. Můžete je kreslit buď ručně, nebo pomocí speciálního softwaru.

Systém označení se provádí v souladu s přijatými normami GOST.

Základní zákony elektřiny

Ohmův zákon — základní zákon elektrotechniky: „Síla proudu v části obvodu je přímo úměrná napětí a nepřímo úměrná elektrickému odporu dané části obvodu.

Joule-Lenzův zákon: „Zahřívání vodiče nebo polovodiče je přímo úměrné jeho odporu, trvání proudu a druhé mocnině proudu.“

Sériové připojení – způsob připojení zařízení (například žárovek), při kterém je síla proudu pro všechna zařízení stejná.

Paralelní připojení – takové zapojení přístrojů, ve kterých je všude stejné napětí, ale jiná síla proudu. Spotřeba proudu závisí na vlastním napětí.

Řízení elektřiny

Nestačí jen pochopit princip fungování elektrického proudu, je důležité naučit se jej ovládat. To výrazně rozšiřuje schopnosti lidstva.

Elektrický proud můžete ovládat ručně: samostatným zavíráním a otevíráním obvodu pomocí spínačů. Napětí kolem součástek se měří voltmetrem.

Druhý způsob ovládání elektrického proudu je pomocí speciálních zařízení. To se provádí pomocí vyvinutých algoritmů a mikrokontrolérů. Existují různé typy ovladačů. Mezi nimi jsou jednoduché, které vyžadují programování a „hotové“ výpočetní platformy.

Dělič napětí – umožňuje získat menší napětí z většího a napětí může být konstantní nebo střídavé.

Nejjednodušší obvod děliče napětí

Výše uvedený obvod obsahuje dva odpory. Pokud jsou hodnoty odporu stejné, bude výstupní napětí poloviční než na vstupu (podle Ohmova zákona). Pro ostatní případy je velikost úbytku napětí na dělicích rezistorech určena pomocí vzorců

UR1 = I*R1; UR2 = I*R2

kde UR1, UR2 jsou úbytky napětí na rezistorech R1 a R2, I je proud v obvodu. V obvodech děliče je výstupní napětí obvykle odebíráno z nižšího odporu v obvodu.

Dělič napětí je potřeba, když chceme získat bod s určitým signálem. Například potřebujete napájet motor s nízkým výkonem snížením jeho úrovně a omezením proudu.

• Lineární – představuje aktivní nebo reaktivní odpor, ve kterém je koeficient přenosu určen na základě Ohmova zákona.
• Nelineární — parametrické děliče napětí.

Principy fungování oddělovačů jsou obecně stejné, ale závisí na určitých prvcích. Odporový dělič je nejběžnější díky své jednoduchosti.