Mga pagkilos ng electric current: thermal, chemical, magnetic, light at mechanical

Ang electric current sa isang circuit ay palaging nagpapakita ng sarili sa pamamagitan ng ilang uri ng pagkilos nito. Ito ay maaaring parehong operasyon sa isang tiyak na pagkarga at ang kasabay na epekto ng kasalukuyang. Kaya, sa pamamagitan ng pagkilos ng kasalukuyang, ang presensya o kawalan nito sa isang naibigay na circuit ay maaaring hatulan: kung ang pagkarga ay gumagana, mayroong kasalukuyang. Kung ang isang tipikal na kababalaghan na kasama ng kasalukuyang ay sinusunod, mayroong isang kasalukuyang sa circuit, atbp.

Sa prinsipyo, ang electric current ay maaaring magdulot ng iba't ibang mga aksyon: thermal, chemical, magnetic (electromagnetic), liwanag o mekanikal, at iba't ibang uri ng kasalukuyang mga aksyon ay madalas na nangyayari nang sabay-sabay. Ang mga kasalukuyang phenomena at aksyon na ito ay tatalakayin sa artikulong ito.

Thermal effect ng electric current

Kapag ang direkta o alternating current ay dumadaloy sa isang wire, umiinit ang wire. Ang ganitong mga wire ng pag-init sa ilalim ng iba't ibang mga kondisyon at mga aplikasyon ay maaaring: mga metal, electrolytes, plasma, tinunaw na mga metal, semiconductors, semimetals.

Sa pinakasimpleng kaso, kung, sabihin nating, ang isang electric current ay dumaan sa isang nichrome wire, ito ay magpapainit. Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay ginagamit sa mga kagamitan sa pag-init: sa mga electric kettle, sa mga boiler, sa mga heater, electric stoves, atbp. Sa electric arc welding, ang temperatura ng electric arc ay karaniwang umabot sa 7000 ° C, at ang metal ay madaling natutunaw, ito rin ay isang init na epekto ng kasalukuyang.

Ang dami ng init na inilabas sa seksyon ng circuit ay depende sa boltahe na inilapat sa seksyong ito, ang halaga ng kasalukuyang dumadaloy at ang oras ng daloy nito (Ang batas ng Joule-Lenz).

Kapag na-convert mo na ang batas ng Ohm para sa isang seksyon ng circuit, maaari mong gamitin ang alinman sa boltahe o kasalukuyang upang kalkulahin ang dami ng init, ngunit pagkatapos ay dapat mong malaman ang paglaban ng circuit dahil nililimitahan nito ang kasalukuyang at aktwal na nagiging sanhi ng pag-init. O, alam ang kasalukuyang at boltahe sa isang circuit, madali mong mahahanap ang dami ng init na nabuo.

Kemikal na pagkilos ng electric current

Mga electrolyte na naglalaman ng mga ions sa pamamagitan ng direktang electric current electrolyzed — ito ang kemikal na pagkilos ng kasalukuyang. Ang mga negatibong ion (anion) ay naaakit sa positibong elektrod (anode) sa panahon ng electrolysis, at ang mga positibong ion (cations) ay naaakit sa negatibong elektrod (cathode). Iyon ay, ang mga sangkap na nakapaloob sa electrolyte ay inilabas sa panahon ng electrolysis sa mga electrodes ng kasalukuyang pinagmulan.

Halimbawa, ang isang pares ng mga electrodes ay nahuhulog sa isang solusyon ng isang tiyak na acid, alkali, o asin, at kapag ang isang electric current ay dumaan sa circuit, isang positibong singil ang nalilikha sa isang electrode at isang negatibong singil sa isa. Ang mga ion na nakapaloob sa solusyon ay nagsisimulang magdeposito sa elektrod na may reverse charge.

Halimbawa, sa panahon ng electrolysis ng copper sulfate (CuSO4), ang mga tansong cation na Cu2 + na may positibong singil ay lumipat sa negatibong sisingilin na katod, kung saan natatanggap nila ang nawawalang singil, at nagiging neutral na mga atomo ng tanso, na naninirahan sa ibabaw ng elektrod. Ang hydroxyl group -OH ay magbibigay ng mga electron sa anode at ang oxygen ay ilalabas bilang resulta. Ang positively charged hydrogen cations H + at ang negatibong charged SO42- anion ay mananatili sa solusyon.

Ang kemikal na pagkilos ng isang electric current ay ginagamit sa industriya, halimbawa, upang masira ang tubig sa mga bahaging bahagi nito (hydrogen at oxygen). Gayundin, pinapayagan ka ng electrolysis na makakuha ng ilang mga metal sa kanilang purong anyo. Sa tulong ng electrolysis, ang isang manipis na layer ng isang tiyak na metal (nickel, chromium) ay inilapat sa ibabaw - iyon lang galvanic coating atbp.

Noong 1832, itinatag ni Michael Faraday na ang mass m ng substance na inilabas sa electrode ay direktang proporsyonal sa electric charge q na dumaan sa electrolyte. Kung ang isang direktang kasalukuyang I ay dumadaloy sa electrolyte para sa oras t, kung gayon ang unang batas ng electrolysis ng Faraday ay nalalapat:

Dito ang proportionality factor k ay tinatawag na electrochemical equivalent ng substance. Ito ay katumbas ng numero sa masa ng isang sangkap na inilabas kapag ang isang electric charge ay dumaan sa electrolyte, at depende sa kemikal na katangian ng sangkap.

Magnetic na pagkilos ng electric current

Sa pagkakaroon ng isang electric current sa anumang konduktor (sa isang solid, likido o gas na estado), ang isang magnetic field ay sinusunod sa paligid ng konduktor, iyon ay, ang kasalukuyang nagdadala ng conductor ay nakakakuha ng mga magnetic na katangian.

Kaya't kung ang isang magnet ay dinala sa wire kung saan dumadaloy ang kasalukuyang, halimbawa sa anyo ng isang magnetic compass needle, pagkatapos ay ang karayom ​​ay magiging patayo sa wire, at kung iikot mo ang wire sa isang bakal na core at ipasa ang isang direktang kasalukuyang sa pamamagitan ng wire, ang core ay magiging electromagnet.

Noong 1820, natuklasan ni Oersted ang magnetic effect ng current sa isang magnetic needle, at itinatag ni Ampere ang quantitative laws ng magnetic interaction ng current-carrying wires.

Ang magnetic field ay palaging nabuo ng kasalukuyang, iyon ay, gumagalaw na mga singil sa kuryente, sa partikular - mga sisingilin na particle (mga electron, ions). Ang magkasalungat na alon ay nagtataboy sa isa't isa, ang mga unidirectional na alon ay umaakit sa isa't isa.

Ang ganitong mekanikal na pakikipag-ugnayan ay nangyayari dahil sa pakikipag-ugnayan ng mga magnetic field ng mga alon, iyon ay, ito ay una sa lahat ng isang magnetic na pakikipag-ugnayan, at pagkatapos lamang - mekanikal. Kaya, ang magnetic interaction ng mga alon ay pangunahin.

Noong 1831, nalaman ni Faraday na ang pagbabago ng magnetic field mula sa isang circuit ay bumubuo ng isang kasalukuyang sa isa pang circuit: ang nabuong EMF ay proporsyonal sa rate ng pagbabago ng magnetic flux. Ito ay lohikal na ito ay ang magnetic action ng mga alon na ginagamit hanggang ngayon sa lahat ng mga transformer, hindi lamang sa mga electromagnets (halimbawa, sa mga pang-industriya).

Banayad na epekto ng electric current

Sa pinakasimpleng anyo nito, ang maliwanag na epekto ng isang electric current ay maaaring maobserbahan sa isang maliwanag na lampara, ang likid na kung saan ay pinainit ng kasalukuyang dumadaan dito sa puting init at naglalabas ng liwanag.

Para sa isang maliwanag na lampara, ang liwanag na enerhiya ay kumakatawan sa humigit-kumulang 5% ng kuryenteng inihatid, ang natitirang 95% nito ay na-convert sa init.

Ang mga fluorescent lamp ay mas mahusay na nagko-convert ng kasalukuyang enerhiya sa liwanag — hanggang sa 20% ng kuryente ay na-convert sa nakikitang liwanag salamat sa mga phosphor na tumatanggap ultraviolet radiation mula sa isang electric discharge sa mercury vapor o sa isang inert gas tulad ng neon.

Ang liwanag na epekto ng electric current ay napagtanto nang mas epektibo sa mga LED. Kapag ang isang electric current ay dumaan sa pn junction sa pasulong na direksyon, ang mga tagadala ng singil - mga electron at butas - ay muling pinagsama sa paglabas ng mga photon (dahil sa paglipat ng mga electron mula sa isang antas ng enerhiya patungo sa isa pa).

Ang pinakamahusay na light emitters ay direct-gap semiconductors (ibig sabihin, ang mga kung saan pinapayagan ang direktang optical transition), gaya ng GaAs, InP, ZnSe, o CdTe. Sa pamamagitan ng pagbabago ng komposisyon ng mga semiconductors, ang mga LED ay maaaring gawin para sa lahat ng uri ng mga wavelength mula sa ultraviolet (GaN) hanggang sa mid-infrared (PbS). Ang kahusayan ng LED bilang isang mapagkukunan ng ilaw ay umabot sa isang average ng 50%.

Mekanikal na pagkilos ng electric current

Tulad ng nabanggit sa itaas, ang anumang konduktor kung saan dumadaloy ang isang electric current ay bumubuo sa paligid nito magnetic field… Ang mga magnetic na aksyon ay na-convert sa paggalaw, halimbawa sa mga de-koryenteng motor, sa mga magnetic lifting device, sa mga magnetic valve, sa mga relay, atbp.

Ang mekanikal na pagkilos ng isang kasalukuyang sa isa pa ay inilarawan ng batas ng Ampere. Ang batas na ito ay unang itinatag ni Andre Marie Ampere noong 1820 para sa direktang agos. Mula sa Batas ng Ampere sumusunod na ang mga parallel wire na may mga electric current na dumadaloy sa isang direksyon ay umaakit at ang mga nasa magkasalungat na direksyon ay nagtataboy.

Ang batas ng Ampere ay tinatawag ding batas na tumutukoy sa puwersa kung saan kumikilos ang isang magnetic field sa isang maliit na bahagi ng isang conductor na nagdadala ng kasalukuyang. Ang puwersa kung saan kumikilos ang isang magnetic field sa isang elemento ng isang kasalukuyang nagdadala ng wire sa isang magnetic field ay direktang proporsyonal sa kasalukuyang nasa wire at ang produkto ng elemento ng vector ng haba ng wire at ang magnetic induction.

Ang prinsipyong ito ay batay sa pagpapatakbo ng mga de-koryenteng motor, kung saan ang rotor ay gumaganap ng papel ng isang frame na may kasalukuyang naka-orient sa panlabas na magnetic field ng stator ng metalikang kuwintas na M.