Ηλεκτρισμός Φυσική: αποφασιστικότητα, εμπειρία, μονάδα

Ηλεκτρισμός Φυσική - είναι κάτι με το οποίο αντιμετωπίζουν τον καθένα από εμάς. Σε αυτό το άρθρο θα εξετάσουμε τις βασικές έννοιες που σχετίζονται με αυτήν.

Τι είναι το ηλεκτρικό ρεύμα; Για τον αμύητο άτομο συνδέεται με μια αστραπή ή ενέργειας TV εφοδιασμού και πλυντήριο ρούχων. Ξέρει ότι η χρήση ενός ηλεκτρικού ρεύματος. Τι άλλο μπορεί να μας πει; Σχετικά με την εξάρτησή μας από την ηλεκτρική ενέργεια να υπενθυμίσουμε ηλεκτροφόρα καλώδια. Κάποιος μπορεί να αναφέρω πολλά άλλα παραδείγματα.

Ωστόσο, λόγω της ηλεκτρικής ενέργειας είναι πολλές άλλες, λιγότερο προφανείς, αλλά καθημερινά φαινόμενα. Με όλα αυτά εισάγουμε φυσική. Ηλεκτρική ενέργεια (καθήκοντα, τους ορισμούς και τους τύπους) αρχίζουμε να σπουδάσουν στο σχολείο. Και μαθαίνουμε πολλά ενδιαφέροντα πράγματα. Αποδεικνύεται, την παλλόμενη καρδιά, το τρέξιμο αθλητή, τον ύπνο των παιδιών και των πλωτών ψάρια - όλα παράγουν ηλεκτρική ενέργεια.

Τα ηλεκτρόνια και πρωτόνια

Ορίζουμε τις βασικές έννοιες. Από την άποψη του επιστήμονα, φυσικής ηλεκτρικής ενέργειας που συνδέεται με την κίνηση των ηλεκτρονίων και άλλων φορτισμένων σωματιδίων σε διάφορες ουσίες. Ως εκ τούτου, η επιστημονική κατανόηση της φύσης του φαινομένου που μας ενδιαφέρουν εξαρτάται από το επίπεδο των γνώσεων σχετικά με τα άτομα και τις συστατικές υποατομικά σωματίδια τους. Το κλειδί για την κατανόηση αυτή είναι πολύ μικρή ηλεκτρόνια. Τα άτομα οποιασδήποτε ουσίας που περιλαμβάνει ένα ή περισσότερα ηλεκτρόνια κινούνται σε διαφορετικές τροχιές γύρω από τον πυρήνα, ακριβώς όπως οι τροχιές πλανήτη γύρω από τον ήλιο. Τυπικά, ο αριθμός των ηλεκτρονίων σε ένα άτομο είναι ίσος με τον αριθμό των πρωτονίων στον πυρήνα. Ωστόσο, πρωτόνια, είναι σημαντικά βαρύτερο από τα ηλεκτρόνια μπορούν να θεωρηθούν σαν να εκτίθεται στο κέντρο του ατόμου. Αυτή η εξαιρετικά απλοποιημένο μοντέλο του ατόμου είναι αρκετή για να εξηγήσει τα βασικά τέτοιων φαινομένων όπως φυσική ηλεκτρική ενέργεια.

Τι άλλο πρέπει να γνωρίζω; Τα ηλεκτρόνια και πρωτόνια έχουν την ίδια μεγαλύτερο ηλεκτρικό φορτίο (αλλά με αντίθετο πρόσημο), έτσι ώστε να έλκονται μεταξύ τους. φορτίο του πρωτονίου είναι θετικό και το ηλεκτρόνιο - αρνητική. Atom έχοντας ηλεκτρονίων είναι μεγαλύτερο ή μικρότερο από το συνηθισμένο, που ονομάζεται ιόν. Εάν το άτομο δεν είναι αρκετό, αυτό ονομάζεται ένα θετικό ιόν. Αν περιέχει μια περίσσεια από αυτούς, που ονομάζεται αρνητικών ιόντων.

Όταν τα ηλεκτρόνια να αφήσει το άτομο που αποκτά κάποιο θετικό φορτίο. Electron χωρίς το αντίθετό του - ένα πρωτόνιο ή μετακινείται σε άλλο άτομο, ή επιστροφή στην προηγούμενη.

Γιατί τα ηλεκτρόνια αφήνει το άτομο;

Αυτό οφείλεται σε διάφορους λόγους. Η πιο κοινή είναι το γεγονός ότι κάτω από την ώθηση του φωτός ή οποιαδήποτε εξωτερική ηλεκτρονίων σε ένα άτομο κινούμενο ηλεκτρόνιο μπορεί να εκτιναχθούν από την τροχιά του. Η θερμότητα προκαλεί τα άτομα να ταλαντώνεται γρηγορότερα. Αυτό σημαίνει ότι τα ηλεκτρόνια μπορούν να εκπέμπεται από άτομο του. Σε χημικές αντιδράσεις, μπορούν επίσης να μετακινούνται από άτομο σε άτομο.

Ένα καλό παράδειγμα της σχέσης των χημικών και ηλεκτρική δραστηριότητα των μυών μας δώσει. ίνες τους σύμβαση όταν ένα ηλεκτρικό σήμα από το νευρικό σύστημα. Το ηλεκτρικό ρεύμα διεγείρει τις χημικές αντιδράσεις. Μπορούν επίσης να οδηγήσει σε μείωση της μυϊκής. Οι εξωτερικοί ηλεκτρικά σήματα που χρησιμοποιούνται συχνά για την τόνωση τεχνητά μυϊκής δραστηριότητας.

αγωγιμότητα

Σε ορισμένες ουσίες ηλεκτρόνια υπό την επίδραση ενός εξωτερικού κινήσεις του ηλεκτρικού πεδίου πιο ελεύθερα από ό, τι σε άλλες. Λένε ότι οι ύλες αυτές έχουν καλή αγωγιμότητα. Είναι ονομάζονται αγωγοί. Αυτές περιλαμβάνουν τα περισσότερα μέταλλα, θερμά αέρια και μερικά υγρά. Air, καουτσούκ και το πετρέλαιο, το πολυαιθυλένιο και το γυαλί δεν άγει τον ηλεκτρισμό. Καλούνται μονωτές και χρησιμοποιούνται για τη μόνωση των καλών αγωγών. Ιδανικό μονωτές (απολύτως δεν άγει το ρεύμα) δεν υπάρχει. Υπό ορισμένες συνθήκες, τα ηλεκτρόνια μπορούν να αφαιρεθούν από οποιοδήποτε άτομο. Συνήθως, ωστόσο, αυτές οι συνθήκες είναι τόσο δύσκολο να το επιτύχει αυτό από μια πρακτική άποψη, μια τέτοια ουσία μπορεί να θεωρηθεί ως μη-αγώγιμα.

Η γνωριμία με την επιστήμη, όπως η φυσική (ενότητα «Ηλεκτρισμός»), μαθαίνουμε ότι υπάρχει μια ειδική ομάδα ουσιών. Είναι ημιαγωγών. Συμπεριφέρονται εν μέρει ως διηλεκτρικό, και εν μέρει - ως αγωγοί. Αυτές περιλαμβάνουν, ειδικότερα, περιλαμβάνουν: γερμάνιο, πυρίτιο και οξείδιο του χαλκού. Λόγω των ιδιοτήτων του ημιαγωγών βρίσκει πολλές χρήσεις. Για παράδειγμα, μπορεί να είναι μια ηλεκτρική βαλβίδα: σαν βαλβίδα ελαστικών ποδηλάτων επιτρέπει τα τέλη κινούνται μόνο προς μία κατεύθυνση. Τέτοιες συσκευές που ονομάζονται ανορθωτές. Χρησιμοποιούνται σε μικρογραφία ραδιόφωνα, και μεγάλες μονάδες παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας για τη μετατροπή AC σε DC.

Η θερμότητα είναι μια χαοτική μορφή μετακίνησης των μορίων ή ατόμων και θερμοκρασίας - μέτρο της έντασης της κυκλοφορίας (σε περισσότερα μέταλλα προς τα κάτω κίνηση της θερμοκρασίας ηλεκτρονίων γίνεται πιο χαλαρή). Αυτό σημαίνει ότι η αντίσταση στην ελεύθερη κυκλοφορία των ηλεκτρονίων μειώνεται με τη μείωση της θερμοκρασίας. Με άλλα λόγια, η αγωγιμότητα των μετάλλων αυξάνεται.

υπεραγωγιμότητα

Σε ορισμένες ουσίες σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες, αντίσταση στη ροή των ηλεκτρονίων τελείως εξαφανιστεί και τα ηλεκτρόνια αρχίζουν να κινούνται συνεχίζει επ 'αόριστον. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται υπεραγωγιμότητα. Σε θερμοκρασία μερικούς βαθμούς πάνω από το απόλυτο μηδέν (- 273 ° C) παρατηρείται σε μέταλλα όπως ο κασσίτερος, ο μόλυβδος, το αλουμίνιο, και νιοβίου.

γεννήτρια Van de Graaff

Το πρόγραμμα σπουδών περιλαμβάνει μια ποικιλία από πειράματα με τον ηλεκτρισμό. mozhestvo υπάρχουν γεννήτριες είδη, ένα από τα οποία θα θέλαμε να επεξεργαστεί. Ο επιταχυντής Van de Graaff χρησιμοποιείται για τη λήψη superhigh τάσης. Εάν ένα αντικείμενο που περιέχει μία περίσσεια θετικών ιόντων, να τεθεί στο δοχείο, στη συνέχεια, επί της εσωτερικής επιφανείας του τελευταίου θα είναι ηλεκτρόνια, και στο εξωτερικό - το ίδιο ποσό των θετικών ιόντων. Αν τώρα αγγίζετε την εσωτερική επιφάνεια του φορτισμένου αντικειμένου, τότε θα περάσουν όλα τα ελεύθερα ηλεκτρόνια. Στο εξωτερικό τα θετικά φορτία παραμένουν.

Στο Van De Graaff θετικά ιόντα από την πηγή εφαρμόζεται σε ένα μεταφορικό ιμάντα που εκτείνεται μέσα σε μια μεταλλική σφαίρα. Tape συνδέεται με την εσωτερική επιφάνεια της σφαίρας από ένα αγωγό, με τη μορφή της κορυφογραμμής. Τα ηλεκτρόνια ρέουν από την εσωτερική επιφάνεια της σφαίρας. Στην εξωτερική πλευρά αυτής εμφανίζονται θετικά ιόντα. Η επίδραση μπορεί να ενισχυθεί με τη χρήση δύο γεννητριών.

ηλεκτρικό ρεύμα

Στο σχολείο φυσική πορεία περιλαμβάνει ένα τέτοιο πράγμα όπως ένα ηλεκτρικό ρεύμα. Τι είναι αυτό; Το ηλεκτρικό ρεύμα οφείλεται στην κίνηση των ηλεκτρικών φορτίων. Όταν το ηλεκτρικό λαμπτήρα που συνδέεται με την μπαταρία, είναι ενεργοποιημένη, το ρεύμα ρέει κατά μήκος του σύρματος από τον ένα πόλο της μπαταρίας στη λυχνία, στη συνέχεια, μέσα από τα μαλλιά της, με αποτέλεσμα να λάμπουν, και επιστρέφει με το δεύτερο καλώδιο στο άλλο πόλο της μπαταρίας. Εάν ενεργοποιήσετε το διακόπτη θα ανοίξει το κύκλωμα - τρέχουσα κυκλοφορία σταματά και το φως σβήνει.

Η κίνηση των ηλεκτρονίων

Τρέχουσα στις περισσότερες περιπτώσεις είναι μια εντολή κίνησης των ηλεκτρονίων στο μέταλλο που χρησιμεύει ως αγωγός. Όλοι οι αγωγοί και κάποιες άλλες ουσίες που συμβαίνουν πάντα κάποια τυχαία κίνησή τους, ακόμη και αν το ρεύμα δεν ρέει. Τα ηλεκτρόνια στο ουσία μπορεί να είναι σχετικά ελεύθερα, ή ισχυρά δεσμευμένα. Καλοί αγωγοί έχουν ελεύθερα ηλεκτρόνια μπορούν να κινηθούν. Αλλά σε κακοί αγωγοί ή μονωτές, η πλειονότητα αυτών των σωματιδίων είναι επαρκώς σταθερά συνδεδεμένο με τα άτομα που εμποδίζει την κίνησή τους.

Μερικές φορές τα φυσικά ή τεχνητά δημιουργούνται στην κίνηση του αγωγού ηλεκτρονίων προς μια συγκεκριμένη κατεύθυνση. Η ροή αυτή ονομάζεται και ηλεκτροπληξίας. Μετριέται σε αμπέρ (Α). Τρέχουσα φορείς μπορούν επίσης να χρησιμεύσουν ως ιόντα (σε αέρια ή διαλύματα) και μια «τρύπα» (έλλειψη ηλεκτρονίων σε ορισμένους τύπους ημιαγωγών. Πρόσφατα συμπεριφέρονται σαν θετικά φορτισμένο φορείς του ηλεκτρικού ρεύματος. Για να αναγκάσει τα ηλεκτρόνια να κινούνται σε μία ή την άλλη κατεύθυνση, απαιτείται μια δύναμη. Στη φύση, πηγή της μπορεί να είναι: έκθεση στο ηλιακό φως, μαγνητικές επιδράσεις και χημικές αντιδράσεις μερικά από αυτά χρησιμοποιούνται για την παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος Συνήθως για το σκοπό αυτό είναι: .. γεννήτρια χρησιμοποιώντας μαγνητικά φαινόμενα, και στοιχείο (μπαταρία), το αποτέλεσμα των οποίων οφείλεται σε χημικές αντιδράσεις. Αμφότερες οι συσκευές, δημιουργώντας aN ηλεκτρεγερτική δύναμη (EMF) ηλεκτρόνια αιτία να κινηθεί προς μία κατεύθυνση κατά μήκος της αλυσίδας. Το μέγεθος του EMF μετράται σε βολτ (V). Αυτές είναι οι βασικές μονάδες μέτρησης ισχύος.

Το μέγεθος του EMF και τρέχουσα διασυνδέονται ως πίεση και τη ροή στο υγρό. σωλήνες νερού είναι πάντα γεμάτο με νερό κάτω από μια ορισμένη πίεση, αλλά το νερό αρχίζει να ρέει μόνον όταν η βαλβίδα είναι ανοικτή.

Ομοίως, το ηλεκτρικό κύκλωμα μπορεί να συνδέεται με μία πηγή ηλεκτρεγερτικής δύναμης, αλλά η τρέχουσα εκεί δεν ρέει για όσο διάστημα δεν πρέπει να καθιερωθεί διαδρομή κατά μήκος της οποίας τα ηλεκτρόνια μπορούν να κινηθούν. Μπορούν να είναι, για παράδειγμα, ένα ηλεκτρικό λαμπτήρα ή ηλεκτρική σκούπα, ο διακόπτης εδώ παίζει το ρόλο ενός γερανού, «η οποία παράγει» ρεύμα.

Η αναλογία μεταξύ ρεύματος και τάσης

Καθώς αυξάνει η τάση και το ρεύμα της ανάπτυξης στο κύκλωμα. Μελετώντας φυσική πορεία, γνωρίζουμε ότι τα ηλεκτρικά κυκλώματα που αποτελούνται από πολλά διαφορετικά τμήματα: συνήθως εναλλαγή καλώδια και συσκευές - καταναλωτών ηλεκτρικής ενέργειας. Είναι όλα συνδεδεμένα μεταξύ τους, παρέχουν αντίσταση σε ηλεκτρικό ρεύμα, το οποίο (υποθέτοντας σταθερή θερμοκρασία) δεν αλλάζει με το χρόνο, αλλά για το καθένα από αυτά είναι διαφορετική για τα συστατικά αυτά. Ως εκ τούτου, εάν η ίδια τάση εφαρμόζεται στον λαμπτήρα και προς το σίδηρο, η ροή των ηλεκτρονίων σε κάθε μία από τις συσκευές θα είναι διαφορετική λόγω των διαφορετικών τους αντίσταση. Κατά συνέπεια, το ρεύμα που ρέει μέσα από ένα συγκεκριμένο τμήμα κυκλώματος καθορίζεται όχι μόνο τάση, αλλά η αντίσταση των αγωγών και των συσκευών.

Νόμος του Ohm

Η ηλεκτρική αντίσταση μετράται σε ohms (ohm) σε τέτοιες επιστήμης όπως η φυσική. Ηλεκτρική ενέργεια (ορισμοί τύπου πειράματα) - ευρύ θέμα. Δεν θα δείξει πολύπλοκες συνταγές. Για την πρώτη γνωριμία με το θέμα έχουν ειπωθεί αρκετά παραπάνω. Ωστόσο, ένας τύπος αξίζει να φέρει. Είναι ένα συμπληρωματικό πρόγραμμα. Για οποιοδήποτε αγωγό ή σύστημα αγωγών και συσκευών σχέση μεταξύ της τάσης, του ρεύματος και της αντίστασης δίνεται από: Τάση = ρεύμα αντίστασης x. Αυτή είναι μια μαθηματική έκφραση του νόμου του Ohm, ονομάστηκε προς τιμήν του Georg Ohm (1787-1854 gg.), Η οποία είναι η πρώτη να καθοριστεί η σχέση μεταξύ αυτών των τριών παραμέτρων.

Ηλεκτρισμός Φυσική - ένα πολύ ενδιαφέρον κλάδος της επιστήμης. Έχουμε υπόψη μόνο οι βασικές έννοιες που σχετίζονται με αυτήν. Ξέρεις τι ηλεκτρικής ενέργειας είναι, πώς διαμορφώνεται. Ελπίζουμε αυτές οι πληροφορίες είναι χρήσιμες για εσάς.