Herhangi bir ortamda serbest yük taşıyıcıları varsa (örneğin bir metaldeki elektronlar), o zaman hareketsiz değiller, rastgele hareket ediyorlar. Ancak elektronları belirli bir yönde düzenli bir şekilde hareket ettirebilirsiniz. Yüklü parçacıkların bu yönlendirilmiş hareketine elektrik akımı denir.
İçerik
Elektrik akımı nasıl üretilir
İki iletken alırsak ve bunlardan biri negatif olarak (ona elektron ekleyerek) ve diğeri pozitif olarak (elektronların bir kısmını ondan alarak) yüklenirse, bir elektrik alanı ortaya çıkar. Her iki elektrodu da bir iletkene bağlarsanız, alan elektronları elektrik kuvvet vektörünün yönüne göre elektrik alan vektörünün zıt yönünde hareket etmeye zorlayacaktır. Negatif yüklü parçacıklar, fazla oldukları elektrottan eksik oldukları elektrota doğru hareket edecektir.
Elektron hareketinin meydana gelmesi için ikinci elektrota pozitif bir yük verilmesi gerekli değildir. Ana şey, ilkinin negatif yükünün daha yüksek olmasıdır. Hatta her iki iletkeni de negatif olarak şarj etmek mümkündür, ancak bir iletkenin diğerinden daha büyük bir yükü olmalıdır. Bu durumda, elektrik akımına neden olan potansiyel bir farktan söz edilir.
Suya benzeterek, suyla dolu iki kabı farklı seviyelere bağlarsanız, bir su akışı görünecektir. Basıncı, seviyelerdeki farka bağlı olacaktır.
Bir elektrik alanının etkisi altındaki elektronların kaotik hareketinin genellikle korunması ilginçtir, ancak yük taşıyıcı kütlesinin genel hareket vektörü yönlendirilmiş bir karakter kazanır. Hareketin "kaotik" bileşeni saniyede birkaç on hatta yüzlerce kilometre hıza sahipse, yönlü bileşen dakikada birkaç milimetredir. Ancak etki (elektronlar iletken boyunca hareket ettiğinde) ışık hızında yayılır, bu nedenle elektrik akımının 3*10 hızında hareket ettiğini söylerler.8 m/sn.
Yukarıdaki deney çerçevesinde, iletkendeki akım, negatif yüklü iletkendeki fazla elektronlar bitene ve her iki kutuptaki sayıları dengeli olmayana kadar uzun süre var olmayacaktır. Bu sefer küçük - bir saniyenin önemsiz kesirleri.
Başlangıçta negatif yüklü elektrota geri dönmek ve taşıyıcılar üzerinde fazla yük oluşturmak, elektronları eksiden artıya hareket ettiren aynı elektrik alanını vermez. Bu nedenle, elektrik alanın gücüne karşı etki eden ve onu aşan bir dış kuvvet olmalıdır.Suya benzer şekilde, sürekli bir su akışı oluşturmak için suyu tekrar üst seviyeye pompalayan bir pompa olmalıdır.
Akım yönü
Artıdan eksiye doğru yön, akımın yönü olarak alınır, yani pozitif yüklü parçacıkların hareket yönü elektronların hareketine zıttır. Bunun nedeni, elektrik akımı olgusunun, doğasının bir açıklamasının alınmasından çok daha önce keşfedilmiş olması ve akımın bu yönde gittiğine inanılmasıdır. O zamana kadar, bu konuyla ilgili çok sayıda makale ve diğer literatür birikmişti, kavramlar, tanımlar ve yasalar ortaya çıktı. Halihazırda yayınlanmış çok sayıda materyali revize etmemek için, akımın yönünü elektron akışına karşı aldık.
Akım her zaman bir yönde akıyorsa (gücü değişse bile), buna denir. doğru akım. Yönü değişirse, alternatif akımdan bahsediyoruz. Pratik uygulamada, yön, örneğin sinüzoidal bir yasaya göre bazı yasalara göre değişir. Akım akışının yönü değişmeden kalırsa, ancak periyodik olarak sıfıra düşer ve maksimum değere yükselirse, darbeli bir akımdan (çeşitli şekillerde) bahsediyoruz.
Devredeki elektrik akımını korumak için gerekli koşullar
Kapalı bir devrede elektrik akımının varlığı için üç koşul yukarıda türetilmiştir. Daha ayrıntılı olarak ele alınmaları gerekir.
Ücretsiz taşıyıcılar
Bir elektrik akımının varlığı için ilk gerekli koşul, serbest yük taşıyıcılarının varlığıdır. Yükler, taşıyıcılarından ayrı olarak bulunmazlar, bu nedenle yük taşıyabilen parçacıkları dikkate almak gerekir.
Benzer tipte iletkenliğe sahip metallerde ve diğer maddelerde (grafit vb.), bunlar serbest elektronlardır. Çekirdekle zayıf bir şekilde etkileşirler ve atomu terk edebilirler ve iletken içinde nispeten engellenmeden hareket edebilirler.
Serbest elektronlar ayrıca yarı iletkenlerde yük taşıyıcıları olarak da hizmet ederler, ancak bazı durumlarda bu katı sınıfının ("elektronik" yerine) "delik" iletkenliğinden bahsederler. Bu kavram sadece fiziksel süreçleri tanımlamak için gereklidir, aslında yarı iletkenlerdeki akım elektronların hareketiyle aynıdır. Elektronların atomu terk edemediği maddelerdir. dielektrikler. İçlerinde akım yok.
Sıvılarda pozitif ve negatif iyonlar yük taşır. Bu, sıvıları - elektrolitleri ifade eder. Örneğin, tuzun çözüldüğü su. Su kendi başına elektriksel olarak oldukça nötrdür, ancak katı ve sıvı maddeler içine girdiğinde, pozitif ve negatif iyonlar oluşturmak için çözülür ve ayrışırlar (ayrışırlar). Ve erimiş metallerde (örneğin cıvada), yük taşıyıcılar aynı elektronlardır.
Gazlar çoğunlukla dielektriklerdir. İçlerinde serbest elektron yoktur - gazlar nötr atomlardan ve moleküllerden oluşur. Ancak gaz iyonize olursa, maddenin kümelenmesinin dördüncü durumundan söz ederler - plazma. İçinde bir elektrik akımı da akabilir, elektronların ve iyonların yönlendirilmiş hareketi sırasında oluşur.
Ayrıca, akım bir vakumda akabilir (örneğin, vakum tüplerinin hareketi bu prensibe dayanmaktadır). Bu elektronlar veya iyonlar gerektirecektir.
Elektrik alanı
Ücretsiz yük taşıyıcılarının varlığına rağmen, çoğu ortam elektriksel olarak nötrdür. Bu, negatif (elektronlar) ve pozitif (protonlar) parçacıkların eşit olarak konumlandırılması ve alanlarının birbirini dengelemesi ile açıklanır. Bir alanın ortaya çıkması için, yüklerin bir alanda yoğunlaşması gerekir. Elektronlar bir (negatif) elektrot bölgesinde birikmişse, zıt (pozitif) elektrotta elektron eksikliği olacak ve yük taşıyıcıları üzerinde etki eden ve onları hareket etmeye zorlayan bir kuvvet oluşturan bir alan ortaya çıkacaktır.
Suçları taşımak için üçüncü taraf kuvveti
Ve üçüncü koşul - elektrostatik alanın yönünün tersi yönde yükleri taşıyan bir kuvvet olmalıdır, aksi takdirde kapalı sistem içindeki yükler hızla dengelenir. Bu dış kuvvete elektromotor kuvvet denir. Kökeni farklı olabilir.
elektrokimyasal doğa
Bu durumda, EMF, elektrokimyasal reaksiyonların meydana gelmesinin bir sonucu olarak ortaya çıkar. Reaksiyonlar geri döndürülemez olabilir. Bir örnek, bir galvanik hücredir - iyi bilinen bir pil. Reaktifler tükendikten sonra EMF sıfıra düşer ve pil "oturur".
Diğer durumlarda, reaksiyonlar tersine çevrilebilir. Bu nedenle, bir pilde EMF, elektrokimyasal reaksiyonların bir sonucu olarak da oluşur. Ancak tamamlandıktan sonra, işlem devam ettirilebilir - harici bir elektrik akımının etkisi altında, reaksiyonlar ters sırada gerçekleşecek ve pil tekrar akım vermeye hazır olacaktır.
fotovoltaik doğa
Bu durumda, EMF'ye yarı iletken yapılardaki süreçler üzerindeki görünür, morötesi veya kızılötesi radyasyonun etkisi neden olur. Bu tür kuvvetler fotosellerde ("güneş pilleri") ortaya çıkar.Işığın etkisi altında, dış devrede bir elektrik akımı üretilir.
termoelektrik doğa
İki farklı iletken alırsanız, lehimleyin ve bağlantıyı ısıtırsanız, sıcak bağlantı (iletkenlerin birleşimi) ile soğuk bağlantı - iletkenlerin karşıt uçları arasındaki sıcaklık farkı nedeniyle devrede bir EMF görünecektir. Bu sayede sadece akım üretmek değil, aynı zamanda sıcaklığı ölçmek ortaya çıkan emk'yi ölçerek.
Piezoelektrik doğa
Belirli katılar sıkıştırıldığında veya deforme olduğunda oluşur. Elektrikli çakmak bu prensibe göre çalışır.
elektromanyetik doğa
Endüstriyel olarak elektrik üretmenin en yaygın yolu bir DC veya AC jeneratördür. Bir DC makinesinde, çerçeve şeklindeki bir armatür, kuvvet çizgilerini geçerek manyetik bir alanda döner. Bu durumda, rotorun dönme hızına ve manyetik akıya bağlı olarak bir EMF ortaya çıkar. Pratikte, çok sayıda dönüşten bir ankraj kullanılır ve bu, çok sayıda seri bağlantılı çerçeve oluşturur. İçlerinde ortaya çıkan EMF toplanır.
AT alternatör aynı prensip geçerlidir, ancak sabit çerçevenin içinde bir mıknatıs (elektrikli veya kalıcı) döner. Statordaki aynı işlemler sonucunda, EMFsinüzoidal bir şekle sahiptir. Endüstriyel ölçekte, AC üretimi neredeyse her zaman kullanılır - nakliye ve pratik kullanım için dönüştürmek daha kolaydır.
Bir jeneratörün ilginç bir özelliği tersinirliktir.Jeneratör terminallerine harici bir kaynaktan voltaj uygulanırsa, rotorunun dönmeye başlayacağı gerçeğinden oluşur. Bu, bağlantı şemasına bağlı olarak elektrik makinesinin bir jeneratör veya bir elektrik motoru olabileceği anlamına gelir.
Bunlar, elektrik akımı gibi bir fenomenin sadece temel kavramlarıdır. Aslında elektronların yönlendirilmiş hareketi sırasında meydana gelen süreçler çok daha karmaşıktır. Bunları anlamak için daha derin bir elektrodinamik çalışması gereklidir.
Benzer makaleler:
