Kuryente

Ano ang electric current

Elektrisidad — nakadirekta sa paggalaw ng mga particle na may kuryente sa ilalim ng epekto electric field... Ang ganitong mga particle ay maaaring: sa conductors - electron, sa electrolytes - ions (cations at anions), sa semiconductors - electron at tinatawag na "hole" ("conductivity of electron holes"). Mayroon ding isang «bias current», ang daloy nito ay dahil sa proseso ng pagsingil ng kapasidad, iyon ay, mula sa isang pagbabago sa potensyal na pagkakaiba sa pagitan ng mga plato. Walang paggalaw ng butil na nagaganap sa pagitan ng mga plato, ngunit ang kasalukuyang dumadaloy sa kapasitor.

Sa teorya ng mga de-koryenteng circuit, ang kasalukuyang ay itinuturing na nakadirekta na paggalaw ng mga carrier ng singil sa isang conductive medium sa ilalim ng pagkilos ng isang electric field.

Ang kasalukuyang pagpapadaloy (kasalukuyan lamang) sa teorya ng mga de-koryenteng circuit ay ang dami ng kuryente na dumadaloy sa bawat yunit ng oras sa pamamagitan ng cross section ng isang wire: i = q /T, kung saan i — kasalukuyang. A; q = 1.6·109 — singil ng elektron, С; t - oras, s.

Ang expression na ito ay wasto para sa mga DC circuit. Para sa alternating current circuits, ang tinatawag na Agad na kasalukuyang halaga na katumbas ng rate ng pagbabago ng singil sa paglipas ng panahon: i (t) = dq /dt.

Ang unang kondisyon para sa pangmatagalang pag-iral ng isang electric current ng itinuturing na uri ay ang pagkakaroon ng isang source o generator na nagpapanatili ng potensyal na pagkakaiba sa pagitan ng mga carrier ng singil. Ang pangalawang kondisyon ay ang pagsasara ng kalsada. Sa partikular, para umiral ang isang direktang kasalukuyang, kinakailangan na magkaroon ng saradong landas kung saan ang mga singil ay maaaring lumipat sa circuit nang hindi binabago ang kanilang halaga.

Tulad ng alam mo, alinsunod sa batas ng konserbasyon ng mga singil sa kuryente, hindi sila maaaring likhain o sirain. Samakatuwid, kung ang anumang dami ng espasyo kung saan ang mga daloy ng kuryente ay napapalibutan ng isang saradong ibabaw, ang kasalukuyang dumadaloy sa volume na iyon ay dapat na katumbas ng kasalukuyang dumadaloy mula dito.

Higit pa tungkol dito: Mga kondisyon para sa pagkakaroon ng electric current

Ang saradong daanan kung saan dumadaloy ang isang electric current ay tinatawag na electric circuit o electric circuit. Electric circuit — nahahati sa dalawang bahagi: ang panloob na bahagi, kung saan ang mga particle na may kuryente ay gumagalaw laban sa direksyon ng electrostatic forces, at ang panlabas na bahagi, kung saan ang mga particle na ito ay gumagalaw sa direksyon ng electrostatic forces. Ang mga dulo ng mga electrodes kung saan konektado ang panlabas na circuit ay tinatawag na mga clamp.

Kaya, ang isang electric current ay nangyayari kapag ang isang electric field ay lumitaw sa isang seksyon ng isang electric circuit, o isang potensyal na pagkakaiba sa pagitan ng dalawang punto sa isang wire. Potensyal na pagkakaiba sa pagitan ng dalawang puntos de-koryenteng circuit ay tinatawag na boltahe o pagbaba ng boltahe sa seksyong iyon ng circuit.

Sa halip na ang terminong "kasalukuyang" ("kasalukuyang dami"), ang terminong "kasalukuyang lakas" ay kadalasang ginagamit.Gayunpaman, ang huli ay hindi matatawag na matagumpay, dahil ang kasalukuyang lakas ay hindi anumang puwersa sa literal na kahulugan ng salita, ngunit ang intensity lamang ng paggalaw ng mga singil sa kuryente sa konduktor, ang dami ng kuryente na dumadaan sa bawat yunit ng oras sa pamamagitan ng cross- sectional area ng konduktor.
Ang kasalukuyang ay nailalarawan amperahe, na sa SI system ay sinusukat sa amperes (A), at kasalukuyang density, na sa SI system ay sinusukat sa amperes kada metro kuwadrado.

Ang isang ampere ay tumutugma sa paggalaw sa pamamagitan ng cross-section ng wire sa isang segundo (mga) singil ng kuryente sa halagang isang coulomb (C):

1A = 1C / s.

Sa pangkalahatang kaso, na nagsasaad ng kasalukuyang may letrang i at ang singil q, nakukuha natin ang:

i = dq / dt.

Ang yunit ng kasalukuyang ay tinatawag na ampere (A).

Ampere (A) — ang lakas ng isang direktang kasalukuyang kung saan, kapag dumadaan sa dalawang parallel na tuwid na conductor na walang katapusan ang haba at hindi gaanong cross-section, na matatagpuan sa isang vacuum sa layo na 1 m mula sa isa't isa, ay lumilikha sa pagitan ng mga conductor na ito 2·10 -7 H para sa bawat metro ng haba .

Ang kasalukuyang nasa wire ay 1 A kung ang isang electric charge na katumbas ng 1 coulomb ay dumaan sa cross section ng wire sa loob ng 1 s.

kanin. 1. Direksiyonal na paggalaw ng mga electron sa isang konduktor

Kung ang isang boltahe ay kumikilos sa kawad, pagkatapos ay isang electric field ang lumitaw sa loob ng kawad. Sa lakas ng patlang E, ang puwersa f = Ee ay kumikilos sa mga electron na may singil e. Ang mga dami ng e at E ay mga dami ng vector. Sa panahon ng libreng landas, ang mga electron ay nakakakuha ng isang nakadirekta na paggalaw kasama ng isang magulong. Ang bawat elektron ay may negatibong singil at tumatanggap ng bahagi ng bilis na kabaligtaran sa vector E (Larawan 1). Ang iniutos na paggalaw, na nailalarawan sa isang tiyak na average na bilis ng mga electron vcp, ay tumutukoy sa daloy ng electric current.

Ang mga electron ay maaaring magkaroon ng direktang paggalaw sa mga rarefied na gas. Sa mga electrolyte at ionized gas, ang kasalukuyang ay higit sa lahat dahil sa paggalaw ng mga ion. Alinsunod sa katotohanan na ang mga positibong sisingilin na ion ay lumilipat mula sa positibong poste patungo sa negatibong poste sa mga electrolyte, ayon sa kasaysayan, ang direksyon ng kasalukuyang ay ipinapalagay na kabaligtaran sa direksyon ng daloy ng elektron.

Ang direksyon ng kasalukuyang ay kinuha bilang ang direksyon kung saan ang mga positibong sisingilin na mga particle ay gumagalaw, i.e. direksyon na kabaligtaran sa paggalaw ng elektron.
Sa teorya ng mga electric circuit, ang direksyon ng kasalukuyang sa isang passive circuit (sa labas ng mga mapagkukunan ng enerhiya) ay kinuha bilang direksyon ng paggalaw ng mga positibong sisingilin na mga particle mula sa isang mas mataas na potensyal patungo sa isang mas mababang isa. Ang direksyon na ito ay kinuha sa pinakadulo simula ng pag-unlad ng electrical engineering at sumasalungat sa totoong direksyon ng paggalaw ng mga carrier ng singil - ang mga electron na gumagalaw sa conductive media mula minus hanggang plus.

Ang direksyon ng electric current sa electrolyte at ang mga libreng electron sa conductor

Ang dami na katumbas ng ratio ng kasalukuyang sa cross-sectional area S ay tinatawag na kasalukuyang density: I / S

Sa kasong ito, ipinapalagay na ang kasalukuyang ay pantay na ipinamamahagi sa cross section ng wire. Ang kasalukuyang density sa mga wire ay karaniwang sinusukat sa A / mm2.

Ayon sa uri ng mga carrier ng electric charges at ang daluyan ng kanilang paggalaw, nahahati sila sa conductive currents at displacement currents... Nahahati ang conductivity sa electronic at ionic. Para sa mga nakatigil na mode, dalawang uri ng mga alon ay nakikilala: direkta at alternating.

Ang paglipat ng electric shock ay tinatawag na kababalaghan ng paglilipat ng mga singil sa kuryente mula sa mga sisingilin na particle o mga katawan na gumagalaw sa libreng espasyo.Ang pangunahing uri ng electric current transfer ay ang paggalaw sa cavity ng elementary charged particles (ang paggalaw ng mga libreng electron sa electron tubes), ang paggalaw ng mga libreng ions sa gas discharge device.

Ang displacement current (polarization current) ay tinatawag na ordered movement ng mga nauugnay na carrier ng electric charges. Ang ganitong uri ng kasalukuyang ay maaaring maobserbahan sa dielectrics.

Kabuuang electric current — isang scalar value na katumbas ng kabuuan ng electric conduction current, ang electric transfer current, at ang electric displacement current sa ibabaw na isinasaalang-alang.

Ang Constant ay tinatawag na isang kasalukuyang na maaaring magbago sa magnitude, ngunit hindi nagbabago ng sign nito sa loob ng mahabang panahon. Magbasa pa tungkol dito: DC

Magnetizing kasalukuyang — isang patuloy na microscopic (ampere) na kasalukuyang, na siyang dahilan ng pagkakaroon ng isang intrinsic magnetic field ng magnetized substance.

Mga variable na tinatawag na kasalukuyang na pana-panahong nagbabago sa magnitude at sign. Ang dami na nagpapakilala sa alternating current ay ang dalas (sa sistema ng SI ito ay sinusukat sa hertz), kung sakaling ang lakas nito ay nagbabago nang pana-panahon.

Ang isang high-frequency na alternating current ay inilipat sa ibabaw ng wire. Ang mga high-frequency na alon ay ginagamit sa mechanical engineering para sa heat treatment ng mga parts surface at welding, sa metalurgy para sa pagtunaw ng mga metal. Ang mga alternating current ay nahahati sa sinusoidal at non-sinusoidal... Ang sinusoidal current ay isang current na nagbabago ayon sa isang harmonic law:

i = kasalanan wt,

Nasaan ako, - peak (pinakamataas) kasalukuyang halaga, Ah,

Ang rate ng pagbabago ng alternating current ay nailalarawan sa pamamagitan nito dalas, na tinukoy bilang ang bilang ng kumpletong paulit-ulit na mga oscillation sa bawat yunit ng oras.Ang dalas ay tinutukoy ng letrang f at sinusukat sa hertz (Hz). Kaya ang kasalukuyang dalas ng mains na 50 Hz ay ​​tumutugma sa 50 kumpletong oscillations bawat segundo. Ang angular frequency w ay ang rate ng pagbabago ng kasalukuyang sa radians bawat segundo at nauugnay sa frequency ng isang simpleng relasyon:

w = 2pi f

Ang mga nakapirming (fixed) na halaga ng direkta at alternating na alon ay nangangahulugang may malaking titik I na hindi nakatigil (agadan) na mga halaga - kasama ang titik i. Karaniwan ang positibong direksyon ng kasalukuyang ay ang direksyon ng paggalaw ng mga positibong singil.

Alternating kasalukuyang Ito ay isang kasalukuyang nagbabago ayon sa sinusoidal na batas sa paglipas ng panahon.

Ang alternating current ay nangangahulugan din ng kasalukuyang sa conventional single-phase at three-phase network. Sa kasong ito, ang mga parameter ng alternating current ay nagbabago ayon sa harmonic law.

Dahil nagbabago ang kasalukuyang AC sa paglipas ng panahon, ang mga simpleng solusyon na angkop para sa mga DC circuit ay hindi direktang naaangkop dito. Sa napakataas na frequency, maaaring mag-oscillate ang mga charge—dumaloy mula sa isang lugar sa circuit patungo sa isa pa at pabalik. Sa kasong ito, hindi tulad ng mga circuit ng DC, ang mga alon sa mga wire na konektado sa serye ay maaaring hindi pantay.

Ang mga kapasidad na naroroon sa mga circuit ng AC ay nagpapahusay sa epektong ito. Bilang karagdagan, kapag nagbabago ang kasalukuyang, nararamdaman ang mga epekto sa self-induction, na nagiging makabuluhan kahit na sa mababang frequency kung ginagamit ang mga high-inductance coil.

Sa medyo mababang frequency, ang AC circuit ay maaari pa ring kalkulahin gamit Mga panuntunan ni Kirchhoffna, gayunpaman, ay dapat susugan nang naaayon.

Ang isang circuit na naglalaman ng iba't ibang mga resistors, inductor at capacitors ay maaaring isipin bilang isang pangkalahatang risistor, kapasitor at inductor na konektado sa serye.

Isaalang-alang ang mga katangian ng naturang circuit na konektado sa isang sinusoidal alternating current generator. Upang bumalangkas ng mga patakaran para sa pagkalkula ng mga alternating circuit, kailangan mong hanapin ang kaugnayan sa pagitan ng pagbaba ng boltahe at ng kasalukuyang para sa bawat isa sa mga bahagi ng naturang circuit.

Condenser gumaganap ng ganap na magkakaibang mga tungkulin sa mga circuit ng AC at DC. Kung, halimbawa, ang isang electrochemical cell ay konektado sa circuit, kung gayon magsisimulang mag-charge ang kapasitorhanggang ang boltahe sa loob nito ay maging katumbas ng emf ng elemento. Pagkatapos ay titigil ang pag-charge at bababa ang kasalukuyang sa zero.

Kung ang circuit ay konektado sa isang alternator, pagkatapos ay sa isang kalahating cycle, ang mga electron ay dadaloy mula sa kaliwang plato ng kapasitor at maipon sa kanan, at sa isa pa - vice versa.

Ang mga gumagalaw na electron na ito ay bumubuo ng isang alternating current na ang lakas ay pantay sa magkabilang panig ng kapasitor. Hangga't ang dalas ng AC ay hindi masyadong mataas, ang kasalukuyang sa pamamagitan ng risistor at ang inductor ay pareho din.

Sa mga device na gumagamit ng alternating current, ang alternating current ay madalas na itinutuwid mga rectifier upang makakuha ng direktang kasalukuyang.

Mga konduktor para sa electric current

Ang electric current sa lahat ng anyo nito ay isang kinetic phenomenon, na kahalintulad sa daloy ng mga likido sa mga closed hydraulic system. Sa pamamagitan ng pagkakatulad, ang proseso ng kasalukuyang paggalaw ay tinatawag na «daloy» (kasalukuyang daloy).

Ang materyal na kung saan ang kasalukuyang daloy ay tinatawag konduktor… Ang ilang mga materyales ay napupunta sa superconductivity sa mababang temperatura. Sa ganitong estado, nagpapakita sila ng halos walang pagtutol sa kasalukuyang, ang kanilang paglaban ay may posibilidad na zero.

Sa lahat ng iba pang mga kaso, ang konduktor ay lumalaban sa daloy ng kasalukuyang, at bilang isang resulta, ang bahagi ng enerhiya ng mga electric particle ay na-convert sa init.Ang amperage ay maaaring kalkulahin sa pamamagitan ng Batas ng Ohm para sa cross section ng circuit at Ohm's law para sa buong circuit.

Ang bilis ng paggalaw ng mga particle sa mga wire ay depende sa materyal ng wire, ang masa at singil ng particle, ang temperatura ng kapaligiran, ang inilapat na potensyal na pagkakaiba at mas maliit kaysa sa bilis ng liwanag. Gayunpaman, ang bilis ng pagpapalaganap ng electric current mismo ay katumbas ng bilis ng liwanag sa isang naibigay na daluyan, iyon ay, ang bilis ng pagpapalaganap ng harap ng isang electromagnetic wave.

Paano nakakaapekto ang kuryente sa katawan ng tao

Ang kasalukuyang dumaan sa katawan ng tao o hayop ay maaaring magdulot ng electric burns, fibrillation o kamatayan. Sa kabilang banda, ang electric current ay ginagamit sa intensive care, upang gamutin ang mga sakit sa isip, lalo na ang depression, ang electrical stimulation ng ilang bahagi ng utak ay ginagamit upang gamutin ang mga sakit tulad ng Parkinson's disease at epilepsy, isang pacemaker na nagpapasigla sa kalamnan ng puso na may pulsed Ang kasalukuyang ay ginagamit para sa bradycardia. Sa mga tao at hayop, ang kasalukuyang ay ginagamit upang magpadala ng mga nerve impulses.

Para sa mga kadahilanang pangkaligtasan, ang pinakamababang receptive current para sa isang tao ay 1 mA. Nagiging mapanganib ang agos sa buhay ng isang tao simula sa lakas na humigit-kumulang 0.01 A. Nagiging nakamamatay ang agos sa isang tao simula sa lakas na humigit-kumulang 0.1 A. Ang boltahe na mas mababa sa 42 V ay itinuturing na ligtas.