Apakah itu arus elektrik? Syarat kewujudan arus elektrik: ciri dan tindakan

2024 Pengarang: Howard Calhoun | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2023-12-17 10:36

Arus elektrik ialah cas elektrik yang sedang bergerak. Ia boleh berbentuk pelepasan elektrik statik secara tiba-tiba, seperti kilat. Atau ia boleh menjadi proses terkawal dalam penjana, bateri, solar atau sel bahan api. Hari ini kita akan mempertimbangkan konsep "arus elektrik" dan syarat kewujudan arus elektrik.

Tenaga elektrik

Kebanyakan elektrik yang kami gunakan datang dalam bentuk arus ulang alik dari grid elektrik. Ia dicipta oleh penjana yang berfungsi mengikut undang-undang aruhan Faraday, kerana medan magnet yang berubah-ubah boleh mendorong arus elektrik dalam konduktor.

Penjana mempunyai gegelung wayar berputar yang melalui medan magnet semasa iaputaran. Apabila gegelung berputar, ia membuka dan menutup berbanding dengan medan magnet dan mencipta arus elektrik yang mengubah arah dengan setiap pusingan. Arus melalui kitaran penuh ke hadapan dan ke belakang 60 kali sesaat.

Penjana boleh dikuasakan oleh turbin wap yang dipanaskan oleh arang batu, gas asli, minyak atau reaktor nuklear. Dari penjana, arus melalui satu siri transformer, di mana voltannya meningkat. Diameter wayar menentukan jumlah dan kekuatan arus yang boleh dibawanya tanpa terlalu panas dan membazir kuasa, dan voltan hanya dihadkan oleh sejauh mana wayar ditebat daripada tanah.

Adalah menarik untuk diperhatikan bahawa arus dibawa oleh hanya satu wayar, bukan dua. Kedua-dua sisinya ditetapkan sebagai positif dan negatif. Walau bagaimanapun, memandangkan kekutuban arus ulang alik berubah 60 kali sesaat, ia mempunyai nama lain - panas (talian kuasa batang) dan dibumikan (melepasi bawah tanah untuk melengkapkan litar).

Mengapa kita memerlukan elektrik?

Terdapat banyak kegunaan elektrik: ia boleh menerangi rumah anda, mencuci dan mengeringkan pakaian anda, mengangkat pintu garaj anda, memasak air dalam cerek dan menghidupkan barangan rumah lain yang menjadikan kehidupan kita lebih mudah. Walau bagaimanapun, keupayaan arus untuk menghantar maklumat menjadi semakin penting.

Apabila menyambung ke Internet, komputer menggunakan hanya sebahagian kecil daripada arus elektrik, tetapi ini adalah sesuatu yang tanpanya orang modentidak dapat membayangkan hidupnya.

Konsep arus elektrik

Seperti aliran sungai, aliran molekul air, arus elektrik adalah aliran zarah bercas. Apakah yang menyebabkannya, dan mengapa ia tidak selalu menuju ke arah yang sama? Apabila anda mendengar perkataan mengalir, apa yang anda fikirkan? Mungkin ia akan menjadi sungai. Ia adalah persatuan yang baik, kerana itulah sebabnya arus elektrik mendapat namanya. Ia sangat serupa dengan aliran air, cuma daripada molekul air yang bergerak di sepanjang saluran, zarah bercas bergerak di sepanjang konduktor.

Di antara syarat yang diperlukan untuk kewujudan arus elektrik, terdapat item yang menyediakan kehadiran elektron. Atom dalam bahan konduktif mempunyai banyak zarah bercas bebas ini yang terapung di sekeliling dan di antara atom. Pergerakan mereka adalah rawak, jadi tidak ada aliran dalam arah tertentu. Apakah yang diperlukan untuk arus elektrik wujud?

Syarat kewujudan arus elektrik termasuklah kehadiran voltan. Apabila digunakan pada konduktor, semua elektron bebas akan bergerak ke arah yang sama, menghasilkan arus.

Ingin mengetahui arus elektrik

Perkara yang menarik ialah apabila tenaga elektrik dihantar melalui konduktor pada kelajuan cahaya, elektron itu sendiri bergerak dengan lebih perlahan. Malah, jika anda berjalan santai di sebelah wayar konduktif, kelajuan anda akan menjadi 100 kali lebih cepat daripadaelektron bergerak. Ini disebabkan oleh fakta bahawa mereka tidak perlu menempuh jarak yang jauh untuk memindahkan tenaga antara satu sama lain.

Arus terus dan ulang alik

Hari ini, dua jenis arus yang berbeza digunakan secara meluas - terus dan berselang-seli. Pada yang pertama, elektron bergerak dalam satu arah, dari bahagian "negatif" ke bahagian "positif". Arus ulang alik menolak elektron ke depan dan ke belakang, menukar arah aliran beberapa kali sesaat.

Penjana yang digunakan dalam loji kuasa untuk menghasilkan tenaga elektrik direka untuk menghasilkan arus ulang alik. Anda mungkin tidak pernah menyedari bahawa cahaya di rumah anda sebenarnya berkelip-kelip apabila arah arus berubah, tetapi ia berlaku terlalu cepat untuk dikenali oleh mata.

Apakah syarat kewujudan arus elektrik terus? Mengapa kita memerlukan kedua-dua jenis dan yang mana lebih baik? Ini adalah soalan yang bagus. Fakta bahawa kami masih menggunakan kedua-dua jenis semasa menunjukkan bahawa kedua-duanya mempunyai tujuan tertentu. Setakat abad ke-19, adalah jelas bahawa penghantaran kuasa yang cekap pada jarak jauh antara loji janakuasa dan rumah hanya boleh dilakukan pada voltan yang sangat tinggi. Tetapi masalahnya ialah menghantar voltan yang sangat tinggi amat berbahaya bagi orang ramai.

Penyelesaian kepada masalah ini ialah mengurangkan tekanan di luar rumah sebelum menghantarnya ke dalam. Sehingga hari ini, arus elektrik terus digunakan untuk menghantar besarjarak, terutamanya kerana keupayaannya untuk menukar dengan mudah kepada voltan lain.

Cara arus elektrik berfungsi

Syarat untuk kewujudan arus elektrik termasuklah kehadiran zarah bercas, konduktor dan voltan. Ramai saintis telah mengkaji elektrik dan mendapati terdapat dua jenis elektrik: statik dan arus.

Ia adalah yang kedua yang memainkan peranan besar dalam kehidupan harian mana-mana orang, kerana ia adalah arus elektrik yang melalui litar. Kami menggunakannya setiap hari untuk menghidupkan rumah kami dan banyak lagi.

Apakah itu arus elektrik?

Apabila cas elektrik beredar dalam litar dari satu tempat ke tempat lain, arus elektrik terhasil. Syarat untuk kewujudan arus elektrik termasuk, sebagai tambahan kepada zarah bercas, kehadiran konduktor. Selalunya ia adalah wayar. Litarnya ialah litar tertutup di mana arus mengalir dari sumber kuasa. Apabila litar dibuka, dia tidak dapat menyelesaikan perjalanan. Contohnya, apabila lampu di dalam bilik anda padam, litar terbuka, tetapi apabila litar ditutup, lampu menyala.

Kuasa semasa

Syarat kewujudan arus elektrik dalam konduktor sangat dipengaruhi oleh ciri voltan seperti kuasa. Ini ialah ukuran berapa banyak kuasa digunakan dalam satu tempoh masa.

Terdapat banyak unit berbeza yang boleh digunakanungkapan ciri ini. Walau bagaimanapun, kuasa elektrik hampir diukur dalam watt. Satu watt bersamaan dengan satu joule sesaat.

Caj elektrik sedang bergerak

Apakah syarat kewujudan arus elektrik? Ia boleh dalam bentuk pelepasan elektrik statik secara tiba-tiba, seperti kilat atau percikan api daripada geseran dengan kain bulu. Walau bagaimanapun, lebih kerap, apabila kita bercakap tentang arus elektrik, yang kita maksudkan adalah bentuk elektrik yang lebih terkawal yang menjadikan lampu dan peralatan berfungsi. Kebanyakan cas elektrik dibawa oleh elektron negatif dan proton positif dalam atom. Walau bagaimanapun, yang terakhir ini kebanyakannya tidak bergerak di dalam nukleus atom, jadi kerja memindahkan cas dari satu tempat ke tempat lain dilakukan oleh elektron.

Elektron dalam bahan pengalir seperti logam sebahagian besarnya bebas untuk bergerak dari satu atom ke atom lain di sepanjang jalur pengalirannya, iaitu orbit elektron yang lebih tinggi. Daya gerak elektrik atau voltan yang mencukupi mewujudkan ketidakseimbangan cas yang boleh menyebabkan elektron bergerak melalui konduktor sebagai arus elektrik.

Jika kita membuat analogi dengan air, kemudian ambil, sebagai contoh, paip. Apabila kita membuka injap pada satu hujung untuk membiarkan air masuk ke dalam paip, kita tidak perlu menunggu air itu berfungsi sehingga ke hujung paip. Kami mendapat air di hujung sana hampir serta-merta kerana air yang masuk menolak air yang sudah ada di dalam paip. Inilah yang berlaku apabila terdapat arus elektrik dalam wayar.

Arus elektrik: syarat kewujudan arus elektrik

Arus elektrik biasanya dilihat sebagai aliran elektron. Apabila kedua-dua hujung bateri disambungkan antara satu sama lain dengan wayar logam, jisim bercas ini mengalir melalui wayar dari satu hujung (elektrod atau kutub) bateri ke sebaliknya. Jadi, mari kita namakan syarat kewujudan arus elektrik:

1. Zarah bercas.
2. Penjelajah.
3. Sumber voltan.

Namun, tidak semuanya begitu mudah. Apakah syarat yang diperlukan untuk kewujudan arus elektrik? Soalan ini boleh dijawab dengan lebih terperinci dengan melihat ciri berikut:

• Perbezaan potensi (voltan). Ini adalah salah satu prasyarat. Antara 2 titik mesti ada beza potensi, bermakna daya tolakan yang dicipta oleh zarah bercas di satu tempat mestilah lebih besar daripada daya di titik lain. Sumber voltan, sebagai peraturan, tidak berlaku dalam alam semula jadi, dan elektron diedarkan secara sama rata dalam persekitaran. Namun begitu, saintis berjaya mencipta jenis peranti tertentu di mana zarah bercas ini boleh terkumpul, dengan itu menghasilkan voltan yang sangat diperlukan (contohnya, dalam bateri).
• Rintangan elektrik (konduktor). Ini adalah syarat penting kedua yang diperlukan untuk kewujudan arus elektrik. Ini adalah laluan di mana zarah bercas bergerak. Hanya bahan yang membenarkan elektron bergerak bebas bertindak sebagai konduktor. Yang sama diyang tidak mempunyai keupayaan ini dipanggil penebat. Contohnya, dawai logam akan menjadi konduktor yang sangat baik, manakala sarung getahnya akan menjadi penebat yang sangat baik.

Setelah mengkaji dengan teliti syarat-syarat kemunculan dan kewujudan arus elektrik, orang ramai dapat menjinakkan unsur yang kuat dan berbahaya ini dan mengarahkannya untuk faedah manusia.