Mga kondisyon para sa pagkakaroon ng electric current

Upang magsimula, sagutin natin ang tanong kung ano ang electric current. Ang isang simpleng tabletop na baterya ay hindi gumagawa ng kasalukuyang kasalukuyang. At ang isang flashlight na nakahiga sa isang mesa ay hindi lilikha ng kasalukuyang sa pamamagitan ng mga LED nito nang walang dahilan. Para lumitaw ang kasalukuyang, kailangang dumaloy ang isang bagay sa isang lugar, kahit man lang magsimulang gumalaw, at para doon ay kailangang isara ang circuit ng mga LED ng flashlight at ang baterya. Hindi para sa wala, sa mga lumang araw ang electric current ay inihambing sa paggalaw ng isang tiyak na sisingilin na likido.

Sa katunayan, alam na natin ito ngayon kuryente — ito ang nakadirekta na paggalaw ng mga naka-charge na particle, at na ang isang mas malapit na analogue sa realidad ay isang sisingilin na gas - isang gas ng mga sisingilin na particle na gumagalaw sa ilalim ng pagkilos ng isang electric field. Ngunit una sa lahat.

Ang electric current ay ang direktang paggalaw ng mga sisingilin na particle

Kaya, ang electric current ay ang paggalaw ng mga sisingilin na particle, ngunit kahit na ang magulong paggalaw ng mga sisingilin na particle ay paggalaw din, ngunit hindi pa rin kasalukuyang.Gayundin, ang mga fluid molecule na nasa thermal motion sa lahat ng oras ay hindi lumilikha ng mga alon dahil ang kabuuang displacement ng buong volume ng fluid sa rest ay eksaktong zero.

Upang maganap ang daloy ng likido, dapat mangyari ang pangkalahatang paggalaw, iyon ay, ang pangkalahatang paggalaw ng mga molekula ng likido ay dapat na nakadirekta. Kaya, ang magulong paggalaw ng mga molekula ay idaragdag sa itinuro na paggalaw ng buong volume, at isang daloy ng buong dami ng likido ang magaganap.

Ang sitwasyon ay katulad ng electric current — ang direktang paggalaw ng mga particle na may kuryente ay isang electric current. Ang bilis ng thermal na paggalaw ng mga sisingilin na particle, halimbawa, sa metal, ay sinusukat sa daan-daang metro bawat segundo, ngunit sa direksyon ng paggalaw, kapag ang isang tiyak na kasalukuyang ay nakatakda sa konduktor, ang bilis ng pangkalahatang paggalaw ng mga particle ay sinusukat sa mga bahagi at yunit ng milimetro bawat segundo.

Kaya, kung ang isang direktang kasalukuyang katumbas ng 10 A ay dumadaloy sa isang metal wire na may cross section na 1 sq. Mm, kung gayon ang average na bilis ng iniutos na paggalaw ng mga electron ay mula 0.6 hanggang 6 na milimetro bawat segundo. Magiging electric shock na ito. At ang mabagal na paggalaw ng mga electron na ito ay sapat na para sa isang wire, halimbawa, ng nichrome, upang uminit nang mabuti, sumunod Ang batas ng Joule-Lenz.

Ang bilis ng butil ay hindi ang bilis ng pagpapalaganap ng isang electric field!

Tandaan na ang kasalukuyang nagsisimula sa wire halos agad-agad sa buong volume, iyon ay, ang "galaw" na ito ay kumakalat sa kahabaan ng wire sa bilis ng liwanag, ngunit ang paggalaw ng mga sisingilin na particle mismo ay 100 bilyong beses na mas mabagal. Maaari mong isaalang-alang ang pagkakatulad ng isang tubo na may likidong dumadaloy dito.

Gumagalaw sa isang tubo na 10 metro ang haba, halimbawa tubig.Ang bilis ng tubig ay 1 metro lamang bawat segundo, ngunit ang daloy ay hindi kumakalat sa parehong bilis, ngunit mas mabilis, at ang bilis ng pagkalat dito ay nakasalalay sa density ng likido at pagkalastiko nito. Kaya, ang electric field ay kumakalat sa kahabaan ng wire sa bilis ng liwanag, at ang mga particle ay nagsisimulang gumalaw ng 11 order ng magnitude na mas mabagal. Tingnan din: Bilis ng electric current

1. Ang mga naka-charge na particle ay kinakailangan para sa pagkakaroon ng electric current

Mga electron sa mga metal at sa vacuum, mga ions sa mga electrolyte solution — nagsisilbing charge carriers at tinitiyak ang pagkakaroon ng current sa iba't ibang substance. Sa mga metal, ang mga electron ay napaka-mobile, ang ilan sa mga ito ay maaaring malayang lumipat mula sa atom patungo sa atom, tulad ng isang gas na pumupuno sa espasyo sa pagitan ng mga node ng isang kristal na sala-sala.

Sa mga electron tube, ang mga electron ay umalis sa katod sa panahon ng thermionic radiation, na nagmamadali sa ilalim ng pagkilos ng isang electric field patungo sa anode. Sa mga electrolyte, ang mga molekula ay nabubuwag sa tubig sa mga bahaging positibo at negatibong sisingilin at nagiging walang bayad na mga carrier ions sa mga electrolyte. Ibig sabihin, saanman maaaring umiral ang isang electric current, mayroong mga libreng carrier ng singil na maaaring gumalaw. electric field… Ito ang unang kondisyon para sa pagkakaroon ng electric current — ang pagkakaroon ng mga free charge carrier.

2. Ang pangalawang kondisyon para sa pagkakaroon ng isang electric current ay ang mga panlabas na pwersa ay dapat kumilos sa singil

Kung titingnan mo ngayon ang isang kawad, sabihin nating ito ay isang tansong kawad, pagkatapos ay maaari mong tanungin ang iyong sarili: ano ang kinakailangan para magkaroon ng isang electric current dito? May mga sisingilin na particle, mga electron, nagagawa nilang malayang gumalaw.

Ano ang magpapagalaw sa kanila? Ang isang electrically charged particle ay kilala na nakikipag-ugnayan sa isang electric field. Samakatuwid, ang isang electric field ay dapat na nilikha sa wire, pagkatapos ay isang potensyal ay lilitaw sa bawat punto ng wire, magkakaroon ng potensyal na pagkakaiba sa pagitan ng mga dulo ng wire, at ang mga electron ay lilipat sa direksyon ng field - sa ang direksyon mula «-» hanggang «+», iyon ay nasa isang direksyon na kabaligtaran sa electric field strength vector. Ang electric field ay magpapabilis sa mga electron, na nagpapataas ng kanilang (kinetic at magnetic) na enerhiya.

Bilang resulta, kung isasaalang-alang namin ang isang electric field na inilapat lamang sa labas sa wire (inilagay namin ang wire sa isang electric field kasama ang mga linya ng puwersa), pagkatapos ay maiipon ang mga electron sa isang dulo ng wire at isang negatibong singil ang lalabas doon dulo, at dahil ang mga electron ay inilipat mula sa kabilang dulo ng wire, magkakaroon ng positibong singil dito.

Bilang resulta, ang electric field ng isang konduktor na sinisingil ng isang panlabas na inilapat na electric field ay magiging sa isang direksyon upang pahinain ang panlabas na electric field mula sa pagkilos nito.

Ang proseso ng muling pamamahagi ng mga singil ay magpapatuloy halos agad-agad at pagkatapos nitong makumpleto ang kasalukuyang sa wire ay titigil. Ang magreresultang electric field sa loob ng conductor ay magiging zero, at ang puwersa sa mga dulo ay magiging pantay sa magnitude ngunit kabaligtaran ng direksyon sa electric field na inilapat sa labas.

Kung ang electric field sa konduktor ay nilikha ng isang direktang kasalukuyang mapagkukunan, halimbawa, isang baterya, kung gayon ang isang mapagkukunan ay magiging isang mapagkukunan ng mga panlabas na puwersa para sa konduktor, iyon ay, isang mapagkukunan na lilikha ng isang palaging EMF sa konduktor. at panatilihin ang potensyal na pagkakaiba.Malinaw, upang ang kasalukuyang ay mapanatili ng isang panlabas na pinagmumulan ng puwersa, ang circuit ay dapat na sarado.