Mi az elektromos áram?

Az „elektromos áram” kifejezés kimondásakor általában az elektromosság legváltozatosabb megnyilvánulásait értjük. Az áram átáramlik a nagyfeszültségű vezetékek vezetékein, az áram elforgatja az önindítót és feltölti az autóban az akkumulátort, zivatar esetén villámlás is elektromos áram.

Elektrolízis, elektromos hegesztés, statikus elektromosság szikrája a fésülön, az áram izzólámpa spirálában áramlik, és még egy apró zseblámpa fényében egy apró áram áramlik át a LED-en. Mondanunk sem kell, hogy a szívünk, amely szintén kis elektromos áramot generál, különösen figyelemre méltó az EKG-eljárás folyamán.

A fizikában szokás elektromos áramot hívni a töltött részecskék és elvileg bármely töltőhordozó rendezett mozgása. Az atommag körül mozgó elektron szintén áram. És egy töltött ebonit-bot, ha tartja a kezében, és egyik oldalról a másikra mozgatja, akkor szintén áramforrássá válik: van egy nullával nem egyenlő töltés, és mozog.

Fizikai analógiák a vízellátó rendszerben áramló víz és az elektromos áram között: Vezetékek és csövek

DC áram:

Az áram kimeneti árammal áramlik a háztartási készülékek vezetékein - az elektronok másodpercenként 50-szer mozognak oda-vissza - ezt hívják váltakozó áram.

Az elektronikai eszközökön belüli magas frekvenciájú jelek szintén elektromos áramot képeznek elektronok és lyukak (pozitív töltéshordozók) mozognak az áramkörön belül.

Bármely elektromos áram megalapozza annak létezését. mágneses mező. Az áramvezető körül szükségszerűen jelen van. Nincs mágneses mező áram nélkül, és nincs áram mágneses mező nélkül.

Még ha az áram körül sem van mágneses mező, ez csak azt jelenti, hogy a megfigyelés pillanatában a két áram mágneses mezői kölcsönösen kompenzálódnak, mint bármely elektromos vízforraló ikervezetékes vezetékénél - a váltakozó áramok minden pillanatban ellentétes irányba vannak irányítva és egymással párhuzamosan áramolnak - mágneses mezőik barát semlegesíti. Ezt nevezzük a mágneses terek szuperpozíciójának elvének.

A gyakorlatban az elektromos áram megléte elektromos mező, potenciál vagy örvény jelenlétét igényli. Rendkívül ritkán a töltések tisztán mechanikusan mozognak (például a van de graaff generátorban - elektromos gumiszalag).

Van De Graaff generátor:

Elektromos mezőben egy töltött részecske átél egy elektromos erő hatását, amelyet áramforrásnak neveznek EMF - elektromotoros erő. Az EMF-t feszültségben, azaz az elektromos áramkör két pontja közötti feszültséget mérik. Minél nagyobb a fogyasztó feszültsége, annál nagyobb az áram, amelyet ez a feszültség okozhat.

A váltakozó feszültség váltakozó áramot generál a vezetőben, amelyre alkalmazzák, mivel a töltő hordozókra alkalmazott elektromos mező ebben az esetben is váltakozva lesz. Állandó feszültség - egy állandó áram fennállásának feltétele a vezetőben.

A nagyfrekvenciás feszültség (másodpercenként százezrenkénti változtatás másodpercenként) szintén hozzájárul a vezetékek váltakozó áramához, de minél nagyobb a frekvencia, annál kevesebb töltéshordozó vesz részt a vezető vastagságában áramtermelésben, mivel a töltött részecskékre ható elektromos mező a felülethez közelebb tolódik el, és kiderül hogy az áram nem a vezetőben folyik, hanem a felületén. Ezt nevezik a bőrhatásnak.

Elektromos áram létezhet vákuumban, vezetőkben, elektrolitokban, félvezetőkben és akár dielektromos áramokban is (előfeszültség).Igaz, hogy nem lehetnek egyenáramú dielektrikák, mivel a benne levő töltések nem képesek szabadon mozogni, csak mozoghatnak az eredeti helyükön belüli molekuláris távolságon belül egy alkalmazott elektromos mező hatására.

A valódi elektromos áram mindig magában foglalja az elektromos töltések szabad mozgásának lehetőségét egy elektromos mező hatására.

Az "elektromos áram" fogalmát Alessandro Volta olasz fizikus vezette be. Az elektromos áram, vagy annak verziója szerint az „elektromos folyadék” zárt körben áramolt, amely a fémvezetékkel összeköti a feszültségoszlop szélső körét.

A Votlt oszlop (1800) volt az első nem elektrosztatikus villamos energia (állandó áramforrás), amely váltakozó réz- és cinkkörökből áll, amelyeket megsavanyított vízzel vagy savval megnedvesített szövetvonalak választanak el egymástól.

Az állandó nagy potenciál megléte a voltoszlopon egy teljesen új jelenség abban az időben. Ez volt az első kémiai villamosenergia-forrás, amelynek potenciálja állandó volt az időben, és megújításához semmiféle elektromosítási módszert nem igényelt.

A nagy számú körből álló vulkánoszlopnak a végén meglehetősen nagy potenciál volt, amelyet nemcsak mérőeszközökkel (különösen egy elektroszkóp segítségével) lehetett felismerni, hanem a szélsőséges körök kézzel is megérintésével. Ugyanakkor erős áramütést érezte, mint egy Leyden-i kannából.

A Volta felfedezése nagyon gyorsan elterjedt a fizikában, további kutatások tárgyává vált. 1800-ban a vulkáni oszlopot használó fizikusok felfedezték az áram elektrokémiai hatását, és különösen a vízáram hatására lebomló oxigént és hidrogént. kísérletek galvanikus cellákkal a kémiai mellett az áram más új tulajdonságait is felismerhetik, ideértve a hő- és mágneses hatásait is.

A francia fizikus A. M. Ampère számos munkáját szentelte az elektromos áram és a mágnesesség kapcsolatának tanulmányozására. Megállapította, hogy két jelenlegi karmester kölcsönös befolyást gyakorol - vonzást vagy visszatükröződést, a bennük lévő áramok irányától függően. Munkáival megteremtette az elektrodinamika alapjait.

Javasolta az "elektromos áram" kifejezést, és bevezette annak irányának fogalmát, amely egybeesik a pozitív villamos energia mozgásával. A. M. Ampere tiszteletére az elektromos áram mértékegységét nevezték el. Az Ampere az SI rendszer hét alapegységének egyike.

Az elektromos áramnak számos olyan tulajdonsága van, amelyek számos gyakorlati esetben hatékonyan felhasználhatók. Ilyen tulajdonságok magukban foglalják az elektromos áram egyszerű műszaki eszközökkel történő más átalakítását más típusú (hő-, fény-, mechanikai, kémiai) energiává, valamint annak lehetőségét, hogy nagy távolságra továbbítsák, a terjedési sebességgel.

Érdekes tények:

Hol áramlik az elektromos áram?

Miért villamos vezetékek alatt?

Melyik áram veszélyesebb, közvetlen vagy váltakozó?

Mi az a dinamógép? Az első DC generátorok

Peltier-hatás: az elektromos áram varázslatos hatása