Co je to elektrický proud? Podmínky pro existenci elektrického proudu: charakteristiky a činnosti

Elektrický proud je elektrický náboj v pohybu. Může mít podobu náhlého výboje statické elektřiny, jako například blesku. Nebo to může být řízený proces v generátorech, bateriích, solárních článcích nebo palivových článcích. Dnes budeme zvažovat samotný pojem "elektrického proudu" a podmínek pro existenci elektrického proudu.

Elektřina

Většina elektřiny, kterou používáme, je ve formě střídavého proudu z elektrické sítě. Je vytvořen generátory pracujícími podle Faradayova indukčního zákona, pomocí něhož měnící se magnetické pole může indukovat elektrický proud ve vodiči.

Generátory mají rotující cívky drátu, které procházejí magnetickými poli při otáčení. Když se cívky otáčejí, otvírají se a zavírají se vzhledem k magnetickému poli a vytvářejí elektrický proud, který mění směr na každém otočení. Proud prochází celým cyklem dopředu a dozadu 60 krát za sekundu.

Generátory mohou být napájeny z parních turbín vytápěných z uhlí, zemního plynu, oleje nebo z jaderného reaktoru. Z generátoru proud prochází řadou transformátorů, kde se zvyšuje jeho napětí. Průměr drátů určuje velikost a proudovou sílu, kterou mohou přenášet bez přehřátí a ztráty energie, a napětí je omezeno pouze tím, jak jsou řádky izolovány od země.

Je zajímavé poznamenat, že proud je přenášen pouze jedním drátem, nikoliv dvěma. Jeho dvě strany jsou označeny jako pozitivní a negativní. Nicméně, protože je polarita střídavého proudu se změní 60 krát za sekundu, že mají jiné názvy - horká (hlavní převodová linka) a uzemněn (rozšíření pod zemí, s cílem uzavření okruhu).

Proč potřebuji elektrický proud?

Existuje spousta možností pro aplikaci elektrického proudu: to může osvětlit svůj domov, umýt a vysušit oblečení, vyzvednout garážová vrata, aby vařit vodu v konvici a umožňují ovládat jiné předměty pro domácnost, které výrazně usnadňují život. Nicméně, schopnost proudu předávat informace je stále důležitější.

Když se připojíte k Internetu, používá pouze malou část elektrického proudu, ale je to něco, bez něhož moderní člověk nereprezentuje svůj život.

Koncept elektrického proudu

Stejně jako proud vody, tok molekul vody, elektrický proud je proud nabitých částic. Co to způsobuje, a proč to ne vždy jede? Když uslyšíte slovo "tekoucí", co si myslíte? Možná to bude řeka. To je dobrý vztah, protože z tohoto důvodu má elektrický proud své jméno. Je to velmi podobné průtoku vody, místo vodních molekul pohybujících se po lůžku se nabité částice pohybují podél vodiče.

Mezi podmínkami nezbytnými pro existenci elektrického proudu je doložka o přítomnosti elektronů. Atomy v vodivém materiálu mají mnoho z těchto volně nabitých částic, které vznášejí kolem a mezi atomy. Jejich pohyb je náhodný, proto proudění v daném směru chybí. Co je zapotřebí mít elektrický proud?

Podmínky pro existenci elektrického proudu zahrnují přítomnost napětí. Při použití na vodič se všechny volné elektrony pohybují v jednom směru a vytváří proud.

Zvědavý na elektrický proud

Je zajímavé, že když se elektrická energie přenáší přes vodič rychlostí světla, elektrony se pohybují mnohem pomaleji. Ve skutečnosti, kdybyste nepohnali vedle vodivého drátu, rychlost by byla 100 krát rychlejší než pohyb elektronů. To je způsobeno skutečností, že nepotřebují cestovat na velké vzdálenosti, aby navzájem přenášely energii.

Přímý a střídavý proud

Dnes jsou široce používány dva různé typy proudů: konstantní a variabilní. V prvním se elektrony pohybují v jednom směru, od "negativní" strany až po "pozitivní" stranu. Střídavý proud přitahuje elektrony dopředu a dozadu, mění směr toku několikrát za sekundu.

Generátory používané v elektrárnách pro výrobu elektřiny jsou určeny k výrobě střídavého proudu. Pravděpodobně jste nikdy nevěnovali pozornost skutečnosti, že světlo ve vašem domě skutečně bliká, protože aktuální směr se mění, ale je příliš rychlý, aby oči rozpoznali.

Jaké jsou podmínky pro existenci konstantního elektrického proudu? Proč potřebujeme oba typy a který je lepší? To jsou dobré otázky. Skutečnost, že stále používáme oba typy proudů, naznačuje, že obě tyto služby slouží specifickým účelům. V 19. století bylo jasné, že účinný přenos energie na dlouhé vzdálenosti mezi elektrárnou a domem byl možný pouze při velmi vysokém napětí. Problém však byl, že posílání skutečně vysokého napětí bylo extrémně nebezpečné pro lidi.

Řešením tohoto problému bylo snížení napětí před domem před jeho odesláním dovnitř. A dodnes je pro přenos na dlouhé vzdálenosti používán konstantní proud, hlavně kvůli jeho schopnosti snadno převádět na jiné napětí.

Jak funguje elektrický proud

Podmínky pro existenci elektrického proudu zahrnují přítomnost nabitých částic, vodičů a napětí. Mnoho vědců studovalo elektřinu a zjistilo, že existují dva typy: statické a proudové.

To je ten, který hraje obrovskou roli v každodenním životě nějaké osoby, protože představuje elektrický proud, který prochází řetězem. Používáme je denně k tomu, abychom krmenili naše domy a mnohem více.

Co je to elektrický proud?

Když elektrický náboj cirkuluje z jednoho místa na druhé v okruhu, generuje se elektrický proud. Podmínky pro existenci elektrického proudu zahrnují kromě nabitých částic i přítomnost vodiče. Nejčastěji tento drát. Jeho obvod je uzavřená smyčka, ve které prochází proud ze zdroje energie. Když je řetěz otevřený, nemůže dokončit cestu. Když je například osvětlení ve vašem pokoji vypnuté, obvod je otevřený, ale když je okruh zavřený, rozsvítí se kontrolka.

Aktuální proud

Podmínky existence elektrického proudu ve vodiči jsou značně ovlivněny charakteristikou napětí, jako je napájení. To je ukazatel toho, kolik energie se používá po určitou dobu.

Existuje mnoho různých jednotek, které lze použít k vyjádření této charakteristiky. Elektrická energie je však téměř měřena ve wattech. Jedna watta se rovná jednomu joulu za sekundu.

Elektrický náboj v pohybu

Jaké jsou podmínky pro existenci elektrického proudu? Může mít podobu náhlého výboje statické elektřiny, jako je blesk nebo jiskření z tření vlněným hadříkem. Nicméně, častěji, když mluvíme o elektrickém proudu, mluvíme o řízenější formě elektřiny, díky níž se rozsvěcují světla a fungují přístroje. Většina elektrického náboje je nesena negativními elektrony a pozitivními protony uvnitř atomu. Ty jsou však v podstatě imobilizovány uvnitř atomového jádra, takže práce na přenosu náboje z jednoho místa na druhé jsou prováděny elektrony.

Elektrony ve vodivém materiálu, jako je kov, jsou z velké části volné pro přechod od jednoho atomu k druhému podél jejich vodivých pásem, což jsou vyšší elektronové oběžné dráhy. Dostatečná elektromotorická síla nebo napětí vytváří nerovnováhu náboje, která může způsobit, že se elektrony pohybují vodičem jako elektrický proud.

Použijeme-li analogii s vodou, použijeme například trubku. Když otevřeme ventil na jednom konci, aby se voda dostala do potrubí, pak nemusíte čekat, až tato voda bude dlážděna až do konce. Na druhém konci získáme vodu téměř okamžitě, protože přicházející voda tlačí vodu, která je již v potrubí. To se děje v případě elektrického proudu v drátu.

Elektrický proud: podmínky pro existenci elektrického proudu

Elektrický proud je obvykle považován za tok elektronů. Když jsou dva konce baterií vzájemně spojeny kovovým drátem, tento vodič přes nabitou hmoty klesá od jednoho konce (elektrody nebo pólové) na jiné baterie. Takže pojďme podmínky pro existenci elektrického proudu:

1. Nabíjené částice.
2. Dirigent.
3. Zdroj napětí.

Nicméně není vše tak jednoduché. Jaké jsou podmínky pro existenci elektrického proudu? Na tuto otázku lze odpovědět podrobněji s ohledem na následující charakteristiky:

• Potenciální rozdíl (napětí). To je jedna z povinných podmínek. Mezi dvěma body musí existovat potenciální rozdíl, což znamená, že odpudivá síla, která vzniká nabitými částicemi na jednom místě, musí být větší než jejich síla v jiném bodě. Napěťové zdroje se zpravidla nevyskytují v přírodě a elektrony jsou distribuovány poměrně rovnoměrně v prostředí. Přesto se vědci podařilo vynalézt určité typy zařízení, kde se tyto nabité částice mohou hromadit, a tím vytvářet nejvíce nezbytné napětí (například v bateriích).
• Elektrický odpor (vodič). Jedná se o druhou důležitou podmínku, která je nezbytná pro existenci elektrického proudu. Toto je cesta, kterou se pohybují částice nabité. Jelikož jsou vodiče pouze ty materiály, které umožňují elektronům volně se pohybovat. Ti, kteří tuto schopnost nemají, se nazývají izolátory. Například kovový drát by byl vynikajícím vodičem, zatímco jeho pryžový plášť by byl vynikajícím izolátorem.

Poté pečlivě prostudoval podmínky vzniku a existence elektrického proudu, lidé byli schopni zkrotit tento mocný a nebezpečný prvek a odeslat ji ku prospěchu lidstva.