Hva er den rettede bevegelsen til ladede partikler? For mange er dette et uforståelig område, men faktisk er alt veldig enkelt. Så når de snakker om den rettede bevegelsen av ladede partikler, mener de strøm. La oss se nærmere på hovedkarakteristikkene og formuleringene, samt vurdere sikkerhetsproblemer når vi arbeider med den.
Generell informasjon
Start med en definisjon. Med elektrisk strøm menes alltid den ordnede (styrte) bevegelsen av ladede partikler, som utføres under påvirkning av et elektrisk felt. Hva slags gjenstander kan vurderes i dette tilfellet? Partikler betyr elektroner, ioner, protoner, hull. Det er også viktig å vite hva strømstyrken er. Dette er antall ladede partikler som strømmer gjennom tverrsnittet av lederen per tidsenhet.
Fenomenets natur
Alle fysiske stoffer er bygd opp av molekyler som er dannet av atomer. De er heller ikke det endelige materialet, fordi de har elementer (en kjerne og elektroner som roterer rundt den). Alle kjemiske reaksjoner er ledsaget av bevegelse av partikler. For eksempel, med deltakelse av elektroner, vil noen atomer oppleve mangel, mens andre vil oppleve et overskudd. I dette tilfellet har stoffene motsatte ladninger. Hvis kontakten deres oppstår, vil elektronene fra den ene ha en tendens til å gå til den andre.
En slik fysisk natur av elementærpartikler forklarer essensen av elektrisk strøm. Denne retningsbevegelsen av ladede partikler vil fortsette til verdiene utjevnes. I dette tilfellet er reaksjonen av endringer en kjede. Med andre ord, i stedet for det avdøde elektronet, kommer et annet i stedet for. Partikler av naboatomet brukes til erstatning. Men kjeden slutter heller ikke der. Et elektron kan også komme til det ytterste atomet, for eksempel fra den negative polen til kilden til den flytende strømmen.
Et eksempel på en slik situasjon er et batteri. Fra den negative siden av lederen beveger elektronene seg til den positive polen til kilden. Når alle partiklene i den negativt infiserte komponenten går tom, stopper strømmen. I dette tilfellet sies batteriet å være dødt. Hva er hastigheten på den rettede bevegelsen til ladede partikler som beveger seg på denne måten? Å svare på dette spørsmålet er ikke så lett som det kan virke ved første øyekast.
Stressens rolle
Hva brukes dette konseptet til? Spenning er en karakteristikk av et elektrisk felt, som er potensialforskjellen mellom to punkter som er inne i det. For mange kan dette virke forvirrende. Når det gjelder den rettede (ordnede) bevegelsen av ladede partikler, må du forstå spenningen.
La oss tenke oss at vi har en enkel dirigent. Dette kan være en ledning laget av metall, for eksempel kobber eller aluminium. I vårt tilfelle er ikke dette så viktig. Massen til et elektron er 9,10938215(45)×10-31kg. Dette betyr at det er ganske materiell. Men ledermetallet er solid. Hvordan kan da elektroner strømme gjennom den?
Hvorfor kan det være oppdatert i metallprodukter
La oss gå til det grunnleggende innen kjemi, som hver av oss hadde muligheten til å lære på skolen. Hvis antall elektroner i stoffet er lik antall protoner, er nøytraliteten til elementet sikret. Basert på den periodiske loven til Mendeleev, bestemmes det hvilket stoff som må håndteres. Det avhenger av antall protoner og nøytroner. Det er umulig å ignorere den store forskjellen mellom massene til kjernen og elektronene. Hvis de fjernes, vil vekten av atomet forbli praktisk t alt uendret.
For eksempel er massen til et proton omtrent 1836 større enn verdien til et elektron. Men disse mikroskopiske partiklene er veldig viktige, fordi de lett kan forlate noen atomer og bli med andre. Samtidig fører en nedgang eller økning i antallet tilå endre ladningen til atomet. Hvis vi vurderer et enkelt atom, vil antallet elektroner alltid være variabelt. De går hele tiden og kommer tilbake. Dette skyldes termisk bevegelse og energitap.
Kjemisk spesifisitet til et fysisk fenomen
Når det er en rettet bevegelse av elektrisk ladede partikler, går ikke atommassen tapt? Endrer sammensetningen av dirigenten seg? Dette er en veldig viktig misforståelse som forvirrer mange. Svaret i dette tilfellet er bare negativt. Dette skyldes det faktum at kjemiske elementer ikke bestemmes av deres atommasse, men av antall protoner som er i kjernen. Tilstedeværelse eller fravær av elektroner/nøytroner spiller ingen rolle i dette tilfellet. I praksis ser det slik ut:
- Legg til eller trekk fra elektroner. Det viser seg et ion.
- Legg til eller trekk fra nøytroner. Det viser seg en isotop.
Det kjemiske elementet endres ikke. Men med protoner er situasjonen annerledes. Hvis det bare er én, så har vi hydrogen. To protoner - og vi snakker om helium. De tre partiklene er litium. Etc. De som er interessert i fortsettelsen kan se på det periodiske systemet. Husk: selv om en strøm går gjennom en leder tusen ganger, vil dens kjemiske sammensetning ikke endres. Men kanskje ellers.
Elektrolytter og andre interessante punkter
Det særegne med elektrolytter er at det er deres kjemiske sammensetning som endres. Så, under påvirkning av gjeldende,elektrolyttelementer. Når potensialet deres er oppbrukt, vil den rettede bevegelsen av ladede partikler stoppe. Denne situasjonen skyldes det faktum at ladningsbærere i elektrolytter er ioner.
I tillegg er det kjemiske grunnstoffer uten elektroner i det hele tatt. Et eksempel kan være:
- Atomisk kosmisk hydrogen.
- Alle stoffer som er i plasmatilstand.
- Gasser i den øvre atmosfæren (ikke bare jorden, men også andre planeter der det er luftmasser).
- Innhold av akseleratorer og kolliderere.
Det bør også bemerkes at under påvirkning av en elektrisk strøm kan noen kjemikalier bokstavelig t alt smuldre. Et kjent eksempel er en sikring. Hvordan ser det ut på mikronivå? De bevegelige elektronene skyver atomene i veien. Hvis strømmen er veldig sterk, tåler ikke lederens krystallgitter og blir ødelagt, og stoffet smeltes.
Tilbake til hastighet
Tidligere ble dette punktet berørt overfladisk. La oss nå se nærmere på det. Det skal bemerkes at konseptet med hastigheten på rettet bevegelse av ladede partikler i form av en elektrisk strøm ikke eksisterer. Dette skyldes det faktum at forskjellige verdier er sammenvevd. Så et elektrisk felt forplanter seg gjennom en leder med en hastighet som er nær lysets bevegelse, det vil si omtrent 300 000 kilometer i sekundet.
Under dens påvirkning begynner alle elektroner å bevege seg. Men deres hastighetveldig liten. Det er omtrent 0,007 millimeter per sekund. Samtidig haster de også tilfeldig rundt i termisk bevegelse. Når det gjelder protoner og nøytroner er situasjonen annerledes. De er for store til at de samme hendelsene kan skje med dem. Som regel er det ikke nødvendig å snakke om hastigheten deres så nær verdien av lys.
Fysiske parametere
La oss nå se på hva som er bevegelsen til ladede partikler i et elektrisk felt fra et fysisk synspunkt. For å gjøre dette, la oss forestille oss at vi har en pappeske som rommer 12 flasker med kullsyreholdig drikke. Samtidig er det forsøk på å plassere en annen container der. La oss anta at det lyktes. Men boksen overlevde så vidt. Når du prøver å sette en annen flaske i, går den i stykker, og alle beholderne faller ut.
Den aktuelle boksen kan sammenlignes med tverrsnittet til en leder. Jo høyere denne parameteren (tykkere ledning), jo mer strøm kan den gi. Dette bestemmer hvilket volum den rettede bevegelsen til ladede partikler kan ha. I vårt tilfelle kan en boks som inneholder fra én til tolv flasker lett oppfylle sitt tiltenkte formål (den vil ikke sprekke). I analogi kan vi si at lederen ikke vil brenne.
Hvis du overskrider den angitte verdien, vil objektet mislykkes. Ved en leder vil motstand spille inn. Ohms lov beskriver den rettede bevegelsen til elektrisk ladede partikler veldig godt.
Forholdet mellom ulike fysiske parametere
Per boksfra vårt eksempel kan du sette en til. I dette tilfellet kan ikke 12, men så mange som 24 flasker plasseres per arealenhet. Vi legger til en til - og det er trettiseks av dem. En av boksene kan betraktes som en fysisk enhet, analogt med spenning.
Jo bredere den er (og dermed reduserer motstanden), jo flere flasker (som i vårt eksempel erstatter strømmen) kan plasseres. Ved å øke stabelen med bokser kan du plassere flere beholdere per arealenhet. I dette tilfellet øker kraften. Dette ødelegger ikke boksen (lederen). Her er et sammendrag av denne analogien:
- Tot alt antall flasker øker kraften.
- Antall containere i boksen indikerer gjeldende styrke.
- Antall bokser i høyden lar deg bedømme spenningen.
- Bredden på boksen gir en ide om motstanden.
Mulige farer
Vi har allerede diskutert at den rettede bevegelsen av ladede partikler kalles strøm. Det skal bemerkes at dette fenomenet kan være farlig for menneskers helse og til og med liv. Her er et sammendrag av egenskapene til elektrisk strøm:
- Gir oppvarming av lederen som den strømmer gjennom. Hvis husholdningens elektriske nettverk er overbelastet, vil isolasjonen gradvis forkulle og smuldre. Som et resultat er det en mulighet for kortslutning, noe som er svært farlig.
- Elektrisk strøm, når den flyter gjennom husholdningsapparater og ledninger, møtermotstand av elementer som danner materialer. Derfor velger den banen som har minimumsverdien for denne parameteren.
- Hvis det oppstår en kortslutning, øker strømstyrken kraftig. Dette frigjør en betydelig mengde varme. Den kan smelte metall.
- Kortslutning kan oppstå på grunn av fuktinntrengning. I tilfellene som er omt alt tidligere, lyser gjenstander i nærheten, men i dette tilfellet lider folk alltid.
- Elektrisk støt innebærer en betydelig fare. Det er ganske sannsynlig til og med dødelig. Når en elektrisk strøm flyter gjennom menneskekroppen, reduseres motstanden til vev kraftig. De begynner å bli varme. I dette tilfellet blir celler ødelagt og nerveender dør.
Sikkerhetsproblemer
For å unngå eksponering for elektrisk strøm må du bruke spesielt verneutstyr. Arbeid bør utføres i gummihansker med en matte av samme materiale, utløpsstenger, samt jordingsanordninger for arbeidsplasser og utstyr.
Kretsbrytere med ulike beskyttelser har vist seg å være gode som en enhet som kan redde en persons liv.
Du bør heller ikke glemme grunnleggende sikkerhetstiltak når du arbeider. Hvis det oppstår brann som involverer elektrisk utstyr, kan kun karbondioksid- og pulverslukningsapparater brukes. Sistnevnte viser det beste resultatet i kampen mot brann, men utstyr som er dekket med støv kan ikke alltid gjenopprettes.
Konklusjon
Ved å bruke eksempler som er forståelige for alle lesere, fant vi ut at den styrte bevegelsen av ladede partikler kalles elektrisk strøm. Dette er et veldig interessant fenomen, viktig fra både fysikk og kjemi. Elektrisk strøm er en utrettelig assistent for mennesket. Det må imidlertid håndteres med forsiktighet. Artikkelen diskuterer sikkerhetsspørsmål som bør tas hensyn til hvis det ikke er ønske om å dø.
