Τι είναι το ηλεκτρικό ρεύμα;

Όταν προφέρουμε τη φράση "ηλεκτρικό ρεύμα", εννοούμε συνήθως τις πιο ποικίλες εκδηλώσεις ηλεκτρικής ενέργειας. Το ρεύμα ρέει μέσω των καλωδίων των γραμμών υψηλής τάσης, το ρεύμα περιστρέφει τον εκκινητή και φορτίζει την μπαταρία στο αυτοκίνητό μας, και η αστραπή κατά τη διάρκεια καταιγίδας είναι επίσης ηλεκτρικό ρεύμα.

Η ηλεκτρόλυση, η ηλεκτρική συγκόλληση, οι σπινθήρες στατικού ηλεκτρισμού σε χτένα, το ρεύμα ρέει σε μια σπείρα λαμπτήρα πυρακτώσεως και ακόμη και σε ένα μικροσκοπικό φακό τσέπης ρέει ένα μικροσκοπικό ρεύμα μέσω ενός LED. Περιττό να πούμε ότι η καρδιά μας, η οποία παράγει επίσης ένα μικρό ηλεκτρικό ρεύμα, είναι ιδιαίτερα αισθητή κατά τη διάρκεια της διαδικασίας του ΗΚΓ.

Στη φυσική, είναι συνηθισμένο να καλείτε ηλεκτρικό ρεύμα ελεγχόμενη κίνηση φορτισμένων σωματιδίων και, κατ 'αρχήν, οποιωνδήποτε φορέων φορτίου. Ένα ηλεκτρόνιο που κινείται γύρω από έναν ατομικό πυρήνα είναι επίσης ένα ρεύμα. Και ένα φορτισμένο ραβδωτό ραβδί, αν κρατάτε το στο χέρι σας και το μετακινείτε από πλευρά σε πλευρά, θα γίνει επίσης πηγή ρεύματος: υπάρχει μια φόρτιση που δεν είναι ίση με μηδέν και κινείται.

Φυσικές αναλογίες μεταξύ ροής νερού σε σύστημα ύδρευσης και ηλεκτρικού ρεύματος: Καλωδίωση και σωληνώσεις

DC ρεύμα:

Το ρεύμα ρέει μέσα από τα καλώδια των οικιακών συσκευών που τροφοδοτούνται από μια έξοδο - τα ηλεκτρόνια κινούνται προς τα πίσω 50 φορές ανά δευτερόλεπτο - αυτό ονομάζεται εναλλασσόμενο ρεύμα.

Τα σήματα υψηλής συχνότητας μέσα σε ηλεκτρονικές συσκευές είναι επίσης ένα ηλεκτρικό ρεύμα, δεδομένου ότι ηλεκτρόνια και τρύπες (φορείς θετικού φορτίου) κινούνται μέσα στο κύκλωμα.

Οποιοδήποτε ηλεκτρικό ρεύμα δημιουργεί την ύπαρξή του. μαγνητικό πεδίο. Γύρω από τον αγωγό με ρεύμα, είναι απαραίτητα παρόν. Δεν υπάρχει μαγνητικό πεδίο χωρίς ρεύμα και δεν υπάρχει ρεύμα χωρίς μαγνητικό πεδίο.

Ακόμη και αν δεν υπάρχει μαγνητικό πεδίο γύρω από το ρεύμα, αυτό σημαίνει μόνο ότι τα μαγνητικά πεδία των δύο ρευμάτων κατά τη στιγμή της παρατήρησης αντισταθμίζονται αμοιβαία, όπως και στο σύρμα διπλού σύρματος οποιουδήποτε ηλεκτρικού βραστήρα - τα εναλλασσόμενα ρεύματα κατευθύνονται σε αντίθετες κατευθύνσεις σε κάθε στιγμή και ρέουν παράλληλα το ένα με το άλλο - φίλος εξουδετερώνει. Αυτό ονομάζεται αρχή υπέρθεσης μαγνητικών πεδίων.

Στην πράξη, η ύπαρξη ενός ηλεκτρικού ρεύματος απαιτεί την ύπαρξη ενός ηλεκτρικού πεδίου, ενός δυναμικού ή ενός ερυθρού. Εξαιρετικά σπάνια τα φορτία κινούνται με καθαρά μηχανικό τρόπο (όπως π.χ. στην γεννήτρια van de graaff - ηλεκτροκίνητη ταινία από καουτσούκ).

Γεννήτρια Van De Graaff:

Σε ένα ηλεκτρικό πεδίο, ένα φορτισμένο σωματίδιο βιώνει τη δράση μιας ηλεκτρικής δύναμης, η οποία ονομάζεται πηγή ρεύματος EMF - ηλεκτροκινητική δύναμη. Το EMF μετριέται σε volts όπως και η τάση μεταξύ δύο σημείων ενός ηλεκτρικού κυκλώματος. Όσο μεγαλύτερη είναι η τάση που εφαρμόζεται στον καταναλωτή, τόσο μεγαλύτερο είναι το ηλεκτρικό ρεύμα που μπορεί να προκαλέσει αυτή η τάση.

Μια εναλλασσόμενη τάση παράγει ένα εναλλασσόμενο ρεύμα στον αγωγό στον οποίο εφαρμόζεται, καθώς το ηλεκτρικό πεδίο που εφαρμόζεται στους φορείς φόρτισης θα εναλλάσσεται και στην περίπτωση αυτή. Σταθερή τάση - προϋπόθεση για την ύπαρξη σταθερού ρεύματος στον αγωγό.

Η τάση υψηλής συχνότητας (αλλάζοντας την κατεύθυνση εκατοντάδες χιλιάδες φορές το δευτερόλεπτο) συμβάλλει επίσης στο εναλλασσόμενο ρεύμα στους αγωγούς, αλλά όσο υψηλότερη είναι η συχνότητα, τόσο λιγότερο φορτιστές συμμετέχουν στη δημιουργία ρεύματος στο πάχος του αγωγού, αφού το ηλεκτρικό πεδίο που επενεργεί στα φορτισμένα σωματίδια μετατοπίζεται πιο κοντά στην επιφάνεια ότι το ρεύμα δεν ρέει στον αγωγό, αλλά κατά μήκος της επιφάνειάς του. Αυτό ονομάζεται εφέ δέρματος.

Ένα ηλεκτρικό ρεύμα μπορεί να υπάρχει στο κενό, στους αγωγούς, στους ηλεκτρολύτες, στους ημιαγωγούς, ακόμα και στα διηλεκτρικά (ρεύμα προκατάληψης).Είναι αλήθεια ότι δεν μπορούν να υπάρχουν διηλεκτρικά συνεχούς ρεύματος, καθώς τα φορτία σε αυτά δεν έχουν την ικανότητα να κινούνται ελεύθερα, αλλά μπορούν να κινούνται μόνο εντός της ενδομοριακής απόστασης από την αρχική τους θέση υπό τη δράση ενός ηλεκτρικού πεδίου που εφαρμόζεται.

Το πραγματικό ηλεκτρικό ρεύμα συνεπάγεται πάντοτε τη δυνατότητα ελεύθερης κίνησης ηλεκτρικών φορτίων υπό την επίδραση ενός ηλεκτρικού πεδίου.

Η έννοια του "ηλεκτρικού ρεύματος" εισήχθη από τον Ιταλό φυσικό Alessandro Volta. Το ηλεκτρικό ρεύμα ή, σύμφωνα με την εκδοχή του, "ηλεκτρικό υγρό" ρέει σε ένα κλειστό κύκλωμα που συνδέει τους ακραίους κύκλους της βολταϊκής στήλης με ένα μεταλλικό αγωγό.

Η στήλη Votlt (1800) ήταν ο πρώτος μη ηλεκτροστατικός τύπος ηλεκτρικής ενέργειας (πηγή σταθερού ρεύματος), ο οποίος συνίστατο σε εναλλασσόμενους κύκλους χαλκού και ψευδαργύρου που διαχωρίστηκαν με υφασμάτινες επενδύσεις υγρανμένες με οξινισμένο νερό ή οξύ.

Η ύπαρξη σταθερού υψηλού δυναμικού σε ένα βολτ πόλο ήταν ένα εντελώς νέο φαινόμενο για εκείνη την εποχή. Ήταν η πρώτη χημική πηγή ηλεκτρικής ενέργειας, η δυνατότητα της οποίας ήταν σταθερή στο χρόνο και δεν απαιτούσε καμία μέθοδο ηλεκτροδότησης για την ανανέωσή της.

Ο βολταϊκός πόλος, αποτελούμενος από μεγάλο αριθμό κύκλων, είχε μάλλον υψηλό δυναμικό στα άκρα, ο οποίος μπορούσε να ανιχνευθεί όχι μόνο με συσκευές μέτρησης (ιδιαίτερα με ηλεκτροσκόπιο), αλλά και με άγγιγμα των ακραίων κύκλων με τα χέρια. Την ίδια στιγμή, αισθανόταν έντονη ηλεκτροπληξία, όπως από ένα Leyden μπορεί.

Η ανακάλυψη της Βόλτα εξαπλώθηκε πολύ γρήγορα στη φυσική, έγινε αντικείμενο περαιτέρω έρευνας. Το 1800, οι φυσικοί που χρησιμοποιούν μια βολταϊκή στήλη ανακάλυψαν την ηλεκτροχημική επίδραση του ρεύματος και ειδικότερα την αποσύνθεση υπό τη δράση ενός ρεύματος νερού σε οξυγόνο και υδρογόνο. Εμπειρίες με γαλβανικά κύτταρα επιτρέπεται να ανιχνεύει, πέραν των χημικών, και άλλες νέες ιδιότητες του ρεύματος, συμπεριλαμβανομένων των θερμικών και μαγνητικών επιδράσεών του.

Ο γάλλος φυσικός A.M. Ampère αφιέρωσε αρκετά έργα του στη μελέτη της σχέσης μεταξύ ηλεκτρικού ρεύματος και μαγνητισμού. Διαπίστωσε ότι δύο αγωγοί με την τρέχουσα εμπειρία έχουν αμοιβαία επιρροή - έλξη ή απόρριψη, ανάλογα με την κατεύθυνση των ρευμάτων σε αυτά. Με τα έργα του, έβαλε τα θεμέλια της ηλεκτροδυναμικής.

Πρότεινε τον όρο "ηλεκτρικό ρεύμα" και εισήγαγε την έννοια της κατεύθυνσής του, η οποία συμπίπτει με την κίνηση θετικής ηλεκτρικής ενέργειας. Προς τιμήν του Α. Μ. Αμπέρ, ονομάζεται μονάδα μέτρησης ηλεκτρικού ρεύματος. Ο Αμπέρ είναι μία από τις επτά βασικές μονάδες του συστήματος SI.

Το ηλεκτρικό ρεύμα έχει πολλές ιδιότητες που μπορούν να χρησιμοποιηθούν αποτελεσματικά σε πολλές πρακτικές περιπτώσεις. Τέτοιες ιδιότητες περιλαμβάνουν τη μετατροπή με απλά τεχνικά μέσα της ενέργειας του ηλεκτρικού ρεύματος στην ενέργεια άλλων τύπων (θερμική, φωτεινή, μηχανική, χημική) και τη δυνατότητα μετάδοσης σε μεγάλες αποστάσεις, την ταχύτητα διάδοσης.

Ενδιαφέροντα γεγονότα:

Πού τρέχει το ηλεκτρικό ρεύμα;

Γιατί κάτω από γραμμές ηλεκτρικής ενέργειας

Ποιο ρεύμα είναι πιο επικίνδυνο, άμεσο ή εναλλασσόμενο;

Τι είναι μια μηχανή δυναμό. Οι πρώτες γεννήτριες DC

Εφέ του Peltier: το μαγικό αποτέλεσμα του ηλεκτρικού ρεύματος