Šta je električna struja? Priroda električne energije. Električna struja: glavne karakteristike i uslovi njenog postojanja

(provodljivost elektron-rupa). Ponekad se električna struja naziva i struja pomaka, koja je rezultat promjene vremena električnog polja.

Električna struja ima sljedeće manifestacije:

Enciklopedijski YouTube

1 / 5

✪ ELEKTRIČNE STRUJE FIZIKA razred 8

✪ Električna struja

✪ #9 Električna struja i elektroni

✪ Šta je električna struja [Ham Radio TV 2]

✪ ŠTA ĆE SE DESITI UKOLIKO STRUJNI UDAR

Titlovi

Klasifikacija

Ako se nabijene čestice kreću unutar makroskopskih tijela u odnosu na određeni medij, tada se takva struja naziva električna struja provodljivosti. Ako se makroskopska nabijena tijela kreću (na primjer, nabijene kapi kiše), tada se ova struja naziva konvekcija .

Postoje jednosmerne i naizmenične električne struje, kao i sve vrste naizmenične struje. U takvim terminima, riječ "električni" se često izostavlja.

DC struja - struja čiji se smjer i veličina ne mijenjaju s vremenom.

Vrtložne struje

Vrtložne struje (Foucaultove struje) su „zatvorene električne struje u masivnom vodiču koje nastaju kada se mijenja magnetni tok koji prodire u njega“, dakle, vrtložne struje su indukcijske struje. Što se brže mijenja magnetni tok, to su jače vrtložne struje. Vrtložne struje ne teku duž određenih staza u žicama, već, zatvarajući se u vodiču, formiraju konture poput vrtloga.

Postojanje vrtložnih struja dovodi do skin efekta, odnosno do činjenice da se naizmjenična električna struja i magnetski tok šire uglavnom u površinskom sloju provodnika. Zagrijavanje provodnika vrtložnim strujama dovodi do gubitaka energije, posebno u jezgrama namotaja naizmjenične struje. Da bi se smanjili gubici energije zbog vrtložnih struja, koristi se podjela magnetskih krugova naizmjenične struje na zasebne ploče, izolirane jedna od druge i smještene okomito na smjer vrtložnih struja, što ograničava moguće konture njihovih putanja i uvelike smanjuje veličinu ovih struja. Na vrlo visokim frekvencijama, umjesto feromagneta, za magnetna kola se koriste magnetodielektrici u kojima se, zbog vrlo velikog otpora, praktički ne javljaju vrtložne struje.

Karakteristike

Istorijski je to prihvaćeno strujni pravac poklapa se sa smjerom kretanja pozitivnih naboja u provodniku. U ovom slučaju, ako su jedini nosioci struje negativno nabijene čestice (na primjer, elektroni u metalu), tada je smjer struje suprotan smjeru kretanja nabijenih čestica. .

Brzina drifta elektrona

Otpornost na zračenje je uzrokovana stvaranjem elektromagnetnih valova oko vodiča. Ovaj otpor je u kompleksnoj zavisnosti od oblika i dimenzija provodnika, od talasne dužine emitovanog talasa. Za jedan pravolinijski provodnik, u kojem je struja istog smjera i jačine posvuda, i čija je dužina L mnogo manja od dužine elektromagnetnog talasa koji emituje λ (\displaystyle \lambda ), ovisnost otpora o talasnoj dužini i provodniku je relativno jednostavna:

R = 3200 (L λ) (\displaystyle R=3200\lijevo((\frac (L)(\lambda))\desno))

Najviše se koristi električna struja sa standardnom frekvencijom od 50 Hz odgovara talasu dužine oko 6 hiljada kilometara, zbog čega je snaga zračenja obično zanemarljivo mala u odnosu na snagu gubitka toplote. Međutim, kako se frekvencija struje povećava, duljina emitiranog vala se smanjuje, a snaga zračenja se u skladu s tim povećava. Provodnik koji može zračiti značajnu energiju naziva se antena.

Frekvencija

Frekvencija se odnosi na naizmjeničnu struju koja povremeno mijenja snagu i/ili smjer. Ovo također uključuje najčešće korištenu struju, koja varira prema sinusoidnom zakonu.

Period naizmjenične struje je najkraći vremenski period (izražen u sekundama) nakon kojeg se promjene struje (i napona) ponavljaju. Broj perioda koje struja završi u jedinici vremena naziva se frekvencija. Frekvencija se mjeri u hercima, jedan herc (Hz) odgovara jednom ciklusu u sekundi.

Bias current

Ponekad se, radi praktičnosti, uvodi koncept struje pomaka. U Maxwellovim jednačinama, struja pomaka je prisutna na jednakoj osnovi sa strujom uzrokovanom kretanjem naelektrisanja. Intenzitet magnetnog polja zavisi od ukupne električne struje, koja je jednaka zbiru struje provodljivosti i struje pomaka. Po definiciji, gustina struje pristrasnosti j D → (\displaystyle (\vec (j_(D)))- vektorska veličina proporcionalna brzini promjene električnog polja E → (\displaystyle (\vec (E))) na vrijeme:

j D → = ∂ E → ∂ t (\displaystyle (\vec (j_(D)))=(\frac (\partial (\vec (E)))(\partial t)))

Činjenica je da se promjenom električnog polja, kao i protokom struje, stvara magnetsko polje, što ova dva procesa čini sličnima. Osim toga, promjena električnog polja obično je praćena prijenosom energije. Na primjer, prilikom punjenja i pražnjenja kondenzatora, unatoč činjenici da nema pomicanja nabijenih čestica između njegovih ploča, oni govore o struji pomaka koja teče kroz njega, noseći neku energiju i zatvarajući električni krug na neobičan način. Bias current I D (\displaystyle I_(D)) u kondenzatoru se određuje formulom:

I D = d Q d t = − C d U d t (\displaystyle I_(D)=(\frac ((\rm (d))Q)((\rm (d))t))=-C(\frac ( (\rm (d))U)((\rm (d))t))),

gdje Q (\displaystyle Q)- punjenje na pločama kondenzatora, U (\displaystyle U)- potencijalna razlika između ploča, C (\displaystyle C) je kapacitet kondenzatora.

Struja pomaka nije električna struja, jer nije povezana s kretanjem električnog naboja.

Glavne vrste provodnika

Za razliku od dielektrika, provodnici sadrže slobodne nosioce nekompenziranih naboja, koji se pod djelovanjem sile, obično razlike električnih potencijala, pokreću i stvaraju električnu struju. Strujno-naponska karakteristika (ovisnost jačine struje o naponu) je najvažnija karakteristika provodnika. Za metalne provodnike i elektrolite, ima najjednostavniji oblik: jačina struje je direktno proporcionalna naponu (Ohmov zakon).

Metali - ovdje su nosioci struje elektroni provodljivosti, koji se obično smatraju elektronskim plinom, jasno pokazujući kvantna svojstva degeneriranog plina.

Plazma je jonizovani gas. Električni naboj nose joni (pozitivni i negativni) i slobodni elektroni, koji nastaju pod dejstvom zračenja (ultraljubičastog, rendgenskog i dr.) i (ili) zagrijavanja.

Elektroliti - "tečne ili čvrste supstance i sistemi u kojima su joni prisutni u bilo kojoj primjetnoj koncentraciji, uzrokujući prolazak električne struje." Ioni nastaju u procesu elektrolitičke disocijacije. Kada se zagriju, otpor elektrolita se smanjuje zbog povećanja broja molekula razloženih na ione. Kao rezultat prolaska struje kroz elektrolit, ioni se približavaju elektrodama i neutraliziraju se, taložeći se na njima. Faradejevi zakoni elektrolize određuju masu supstance koja se oslobađa na elektrodama.

Postoji i električna struja elektrona u vakuumu, koja se koristi u uređajima s katodnim zrakama.

Električne struje u prirodi

Električna struja se koristi kao nosilac signala različite složenosti i vrste u različitim oblastima (telefon, radio, kontrolna tabla, dugme za zaključavanje vrata i tako dalje).

U nekim slučajevima se pojavljuju neželjene električne struje, kao što su lutajuće struje ili struja kratkog spoja.

Upotreba električne struje kao nosioca energije

dobijanje mehaničke energije u raznim elektromotorima,
dobijanje toplotne energije u uređajima za grejanje, električnim pećima, tokom elektro zavarivanja,
dobijanje svetlosne energije u rasvetnim i signalnim uređajima,
pobuđivanje elektromagnetnih oscilacija visoke frekvencije, ultravisoke frekvencije i radio talasa,
primanje zvuka,
dobijanje raznih supstanci elektrolizom, punjenje električnih baterija. Ovdje se elektromagnetna energija pretvara u kemijsku energiju.
stvaranje magnetnog polja (u elektromagnetima).

Upotreba električne struje u medicini

dijagnostika - biostruje zdravih i bolesnih organa su različite, a moguće je utvrditi bolest, njene uzroke i propisati liječenje. Grana fiziologije koja proučava električne pojave u tijelu naziva se elektrofiziologija.
- Elektroencefalografija je metoda za proučavanje funkcionalnog stanja mozga.
- Elektrokardiografija je tehnika za snimanje i proučavanje električnih polja tokom rada srca.
- Elektrogastrografija je metoda za proučavanje motoričke aktivnosti želuca.
- Elektromiografija je metoda za proučavanje bioelektričnih potencijala koji se javljaju u skeletnim mišićima.
Liječenje i reanimacija: električna stimulacija određenih područja mozga; liječenje Parkinsonove bolesti i epilepsije, također za elektroforezu. Pejsmejker koji stimuliše srčani mišić pulsnom strujom koristi se za bradikardiju i druge srčane aritmije.

električna sigurnost

Obuhvata pravne, socio-ekonomske, organizaciono-tehničke, sanitarno-higijenske, medicinsko-preventivne, rehabilitacione i druge mjere. Pravila električne sigurnosti regulisana su pravnim i tehničkim dokumentima, regulatornim i tehničkim okvirom. Poznavanje osnova električne sigurnosti je obavezno za osoblje koje servisira električne instalacije i elektro opremu. Ljudsko tijelo je provodnik električne struje. Otpornost ljudi sa suvom i netaknutom kožom kreće se od 3 do 100 kOhm.

Struja koja prolazi kroz ljudsko ili životinjsko tijelo proizvodi sljedeće radnje:

termički (opekotine, zagrijavanje i oštećenje krvnih žila);
elektrolitički (razgradnja krvi, kršenje fizičko-hemijskog sastava);
biološki (iritacija i ekscitacija tjelesnih tkiva, konvulzije)
mehanički (pucanje krvnih sudova pod dejstvom pritiska pare dobijenog zagrevanjem uz protok krvi)

Glavni faktor koji određuje ishod električnog udara je količina struje koja prolazi kroz ljudsko tijelo. Prema sigurnosnom inženjerstvu, električna struja se klasificira na sljedeći način:

sigurno smatra se struja čiji dug prolaz kroz ljudsko tijelo mu ne šteti i ne uzrokuje nikakve senzacije, njena vrijednost ne prelazi 50 μA (izmjenična struja 50 Hz) i 100 μA istosmjerne struje;
minimalno uočljivo ljudska naizmjenična struja je oko 0,6-1,5 mA (naizmjenična struja 50 Hz) i 5-7 mA jednosmjerna struja;
prag neumoljiv naziva se minimalna struja takve sile pri kojoj osoba više nije u stanju naporom volje otrgnuti ruke od dijela koji nosi struju. Za naizmjeničnu struju, to je oko 10-15 mA, za jednosmjernu struju - 50-80 mA;
prag fibrilacije naziva se naizmenična struja (50 Hz) od oko 100 mA i 300 mA jednosmerna struja, čije dejstvo je duže od 0,5 s sa velikom verovatnoćom da izazove fibrilaciju srčanih mišića. Ovaj prag se istovremeno smatra uslovno smrtonosnim za ljude.

U Rusiji je, u skladu sa Pravilima za tehnički rad električnih instalacija potrošača i Pravilima za zaštitu rada tokom rada električnih instalacija, uspostavljeno 5 kvalifikacionih grupa za električnu sigurnost, u zavisnosti od kvalifikacija i iskustva zaposlenog i napon električnih instalacija.

Šta danas zaista znamo o električnoj energiji? Prema modernim pogledima, mnogo, ali ako se detaljnije zadubimo u suštinu ovog pitanja, ispostavit će se da čovječanstvo naširoko koristi električnu energiju bez razumijevanja prave prirode ovog važnog fizičkog fenomena.

Svrha ovog članka nije opovrgavanje postignutih naučnih i tehničkih primijenjenih rezultata istraživanja u oblasti električnih pojava, koje se široko koriste u svakodnevnom životu i industriji savremenog društva. Ali čovječanstvo se stalno suočava s nizom pojava i paradoksa koji se ne uklapaju u okvire modernih teorijskih ideja o električnim pojavama - to ukazuje na nedostatak potpunog razumijevanja fizike ovog fenomena.

Također, danas znanost zna činjenice kada, čini se, proučavane supstance i materijali pokazuju anomalnu provodljivost ( ) .

Takav fenomen kao što je supravodljivost materijala u današnje vrijeme također nema potpuno zadovoljavajuću teoriju. Postoji samo pretpostavka da supravodljivost jeste kvantni fenomen , koju proučava kvantna mehanika. Pažljivo proučavanje osnovnih jednačina kvantne mehanike: Schrödingerove jednačine, von Neumannove jednačine, Lindbladove jednačine, Heisenbergove jednačine i Paulijeve jednačine, tada postaje očigledna njihova nedosljednost. Činjenica je da Schrödingerova jednadžba nije izvedena, već postulirana po analogiji s klasičnom optikom, na osnovu generalizacije eksperimentalnih podataka. Paulijeva jednadžba opisuje kretanje nabijene čestice sa spinom 1/2 (na primjer, elektrona) u vanjskom elektromagnetskom polju, ali koncept spina nije povezan sa stvarnom rotacijom elementarne čestice, a također se postulira u odnosu na spin da postoji prostor stanja koji ni na koji način nije povezan sa kretanjem elementarne čestice u običnom prostoru.

U knjizi Anastasije Novykh "Ezoosmos" spominje se neuspjeh kvantne teorije: "Ali kvantnomehanička teorija strukture atoma, koja atom smatra sistemom mikročestica koje se ne pokoravaju zakonima klasične mehanika, apsolutno nebitno . Na prvi pogled, argumenti njemačkog fizičara Heisenberga i austrijskog fizičara Schrödingera ljudima se čine uvjerljivima, ali ako se sve ovo sagleda s druge tačke gledišta, onda su njihovi zaključci samo djelimično tačni, a općenito su i jedni i drugi potpuno pogrešni. . Činjenica je da je prvi opisao elektron kao česticu, a drugi kao talas. Inače, princip dualnosti talas-čestica je takođe irelevantan, jer ne otkriva prelazak čestice u talas i obrnuto. Odnosno, od učene gospode dobije se neka oskudica. U stvari, sve je vrlo jednostavno. Općenito, želim reći da je fizika budućnosti vrlo jednostavna i razumljiva. Glavna stvar je živjeti do ove budućnosti. Što se tiče elektrona, on postaje talas samo u dva slučaja. Prvi je kada se gubi vanjski naboj, odnosno kada elektron ne stupa u interakciju s drugim materijalnim objektima, recimo sa istim atomom. Drugi je u predosmičkom stanju, odnosno kada se njegov unutrašnji potencijal smanjuje.

Isti električni impulsi koje generiraju neuroni ljudskog nervnog sistema podržavaju aktivan kompleks i raznoliko funkcioniranje tijela. Zanimljivo je napomenuti da je akcioni potencijal ćelije (val ekscitacije koji se kreće duž membrane žive ćelije u obliku kratkotrajne promjene membranskog potencijala u maloj površini ekscitabilne ćelije) u određenom opsegu (slika 1).

Donja granica akcionog potencijala neurona je na -75 mV, što je vrlo blizu vrijednosti redoks potencijala ljudske krvi. Ako analiziramo maksimalnu i minimalnu vrijednost akcionog potencijala u odnosu na nulu, onda je on vrlo blizu zaokruženom postotku značenje zlatni presek , tj. podjela intervala u odnosu na 62% i 38%:

\(\Delta = 75mV+40mV = 115mV\)

115 mV / 100% = 75 mV / x 1 ili 115 mV / 100% = 40 mV / x 2

x 1 = 65,2%, x 2 = 34,8%

Sve supstance i materijali poznati modernoj nauci provode elektricitet u ovom ili onom stepenu, budući da sadrže elektrone koji se sastoje od 13 fantomskih Po čestica, koje su, zauzvrat, septonske grupe („PRIMORDIALNA ALLATRA FIZIKA“, str. 61) . Pitanje je samo u naponu električne struje, koji je neophodan da bi se savladao električni otpor.

Pošto su električni fenomeni usko povezani sa elektronom, izveštaj PRIMORDIAL ALLATRA PHYSICS daje sledeće informacije u vezi sa ovom važnom elementarnom česticom: „Elektron je sastavni deo atoma, jedan od glavnih strukturnih elemenata materije. Elektroni formiraju elektronske ljuske atoma svih trenutno poznatih hemijskih elemenata. Oni su uključeni u gotovo sve električne pojave kojih su naučnici sada svjesni. Ali šta je elektricitet, zvanična nauka još uvek ne može da objasni, ograničeno na opšte fraze, da je to, na primer, „skup pojava usled postojanja, kretanja i interakcije naelektrisanih tela ili čestica nosilaca električnog naboja“. Poznato je da električna energija nije kontinuirani tok, već se prenosi u porcijama - diskretno».

Prema savremenim idejama: struja - ovo je skup fenomena zbog postojanja, interakcije i kretanja električnih naboja. Ali šta je električni naboj?

Električno punjenje (količina električne energije) je fizička skalarna veličina (veličina čija se svaka vrijednost može izraziti jednim realnim brojem), koja određuje sposobnost tijela da budu izvor elektromagnetnih polja i učestvuju u elektromagnetnoj interakciji. Električni naboji se dijele na pozitivna i negativna (ovaj izbor se u nauci smatra čisto uslovnim i svakom od naboja se pripisuje dobro definiran predznak). Tijela nabijena nabojem istog znaka odbijaju se, a suprotno nabijena tijela se privlače. Kada se nabijena tijela kreću (kako makroskopska tijela tako i mikroskopske nabijene čestice koje prenose električnu struju u provodnicima), nastaje magnetsko polje i dešavaju se pojave koje omogućavaju uspostavljanje odnosa elektriciteta i magnetizma (elektromagnetizam).

Elektrodinamika proučava elektromagnetno polje u najopštijem slučaju (tj. razmatraju se vremenski zavisna varijabilna polja) i njegovu interakciju sa tijelima koja imaju električni naboj. Klasična elektrodinamika uzima u obzir samo kontinuirana svojstva elektromagnetnog polja.

kvantna elektrodinamika proučava elektromagnetna polja koja imaju diskontinuirana (diskretna) svojstva, čiji su nosioci kvanti polja – fotoni. Interakcija elektromagnetnog zračenja sa nabijenim česticama se u kvantnoj elektrodinamici smatra apsorpcijom i emisijom fotona od strane čestica.

Vrijedi razmisliti zašto se magnetsko polje pojavljuje oko vodiča sa strujom ili oko atoma, duž čijih se orbita kreću elektroni? Činjenica je da " ono što se danas zove električna energija je zapravo posebno stanje septonskog polja , u procesima u kojima elektron u većini slučajeva učestvuje ravnopravno sa svojim drugim dodatnim "komponentama" ” (“PRIMARNA ALLATRA FIZIKA”, str. 90) .

A toroidni oblik magnetnog polja je zbog prirode njegovog porijekla. Kako članak kaže: “S obzirom na fraktalne obrasce u Univerzumu, kao i na činjenicu da je septonsko polje u materijalnom svijetu unutar 6 dimenzija osnovno, ujedinjeno polje na kojem se zasnivaju sve interakcije poznate modernoj nauci, može se tvrditi da su svi oni također imaju oblik Tore. A ova izjava može biti od posebnog naučnog interesa za savremene istraživače.. Stoga će elektromagnetno polje uvijek imati oblik torusa, poput septonskog torusa.

Razmotrimo spiralu kroz koju teče električna struja i kako se tačno formira njeno elektromagnetno polje ( https://www.youtube.com/watch?v=0BgV-ST478M).

Rice. 2. Linije polja pravokutnog magneta

Rice. 3. Linije polja spirale sa strujom

Rice. 4. Linije sile pojedinih sekcija spirale

Rice. 5. Analogija između linija sile spirale i atoma sa orbitalnim elektronima

Rice. 6. Odvojeni fragment spirale i atoma sa linijama sile

ZAKLJUČAK: čovječanstvo tek treba da nauči tajne misteriozne pojave elektriciteta.

Petr Totov

Ključne riječi: PRIMORDIALNA FIZIKA ALLATRA, električna struja, elektricitet, priroda elektriciteta, električni naboj, elektromagnetno polje, kvantna mehanika, elektron.

književnost:

Novo. A., Ezoosmos, K.: LOTOS, 2013. - 312 str. http://schambala.com.ua/book/ezoosmos

Izveštaj "PRIMORDIALNA ALLATRA FIZIKA" međunarodne grupe naučnika Međunarodnog javnog pokreta ALLATRA, ur. Anastasia Novykh, 2015;

Usmjereno (uređeno) kretanje čestica, nosilaca električnog naboja, u elektromagnetnom polju.

Šta je električna struja u različitim supstancama? Uzmimo, redom, pokretne čestice:

u metalima - elektronima,
u elektrolitima - joni (kationi i anjoni),
u gasovima - jonima i elektronima,
u vakuumu pod određenim uslovima - elektroni,
u poluprovodnicima - rupe (provodljivost elektron-rupa).

Ponekad se električna struja naziva i struja pomaka koja je rezultat promjene električnog polja tokom vremena.

Električna struja se manifestira na sljedeći način:

zagreva provodnike (fenomen se ne primećuje kod superprovodnika);
mijenja hemijski sastav provodnika (ovaj je fenomen prvenstveno karakterističan za elektrolite);
stvara magnetno polje (manifestira se u svim provodnicima bez izuzetka).

Ako se nabijene čestice kreću unutar makroskopskih tijela u odnosu na određeni medij, tada se takva struja naziva električna ""struja provodljivosti". Ako se makroskopska nabijena tijela kreću (na primjer, nabijene kapi kiše), tada se ova struja naziva ""konvekcija"".

Struje se dijele na direktne i naizmjenične. Postoje i razne vrste naizmjenične struje. Prilikom definiranja vrsta struje riječ "električna" se izostavlja.

D.C- struja čiji se smjer i veličina ne mijenjaju s vremenom. Može biti pulsirajuća, kao što je ispravljena varijabla koja je jednosmjerna.
Izmjenična struja je električna struja koja se mijenja s vremenom. Izmjenična struja je svaka struja koja nije jednosmjerna.
Periodična struja- električna struja, čije se trenutne vrijednosti ponavljaju u pravilnim intervalima u nepromijenjenom nizu.
Sinusoidna struja- periodična električna struja, koja je sinusna funkcija vremena. Među naizmjeničnim strujama, glavna je struja, čija vrijednost varira prema sinusoidnom zakonu. Bilo koja periodična nesinusoidna struja može se predstaviti kao kombinacija sinusoidnih harmonijskih komponenti (harmonika) sa odgovarajućim amplitudama, frekvencijama i početnim fazama. U ovom slučaju, elektrostatički potencijal svakog kraja vodiča mijenja se u odnosu na potencijal drugog kraja vodiča naizmjenično iz pozitivnog u negativan i obrnuto, prolazeći kroz sve međupotencijale (uključujući i nulti potencijal). Kao rezultat, nastaje struja koja kontinuirano mijenja smjer: kada se kreće u jednom smjeru, ona se povećava, dostižući maksimum, koji se zove vrijednost amplitude, zatim se smanjuje, u nekom trenutku postaje nula, zatim ponovo raste, ali u drugom smjeru i također dostigne maksimalnu vrijednost , pada da bi zatim ponovo prošao kroz nulu, nakon čega se ciklus svih promjena nastavlja.
Kvazistacionarna struja- relativno sporo promjenjiva naizmjenična struja, za trenutne vrijednosti za koje se zakoni jednosmjernih struja zadovoljavaju s dovoljnom preciznošću. Ovi zakoni su Ohmov zakon, Kirchhoffova pravila i drugi. Kvazistacionarna struja, kao i jednosmjerna struja, ima istu jačinu struje u svim dijelovima nerazgranatog kola. Prilikom proračuna kvazistacionarnih strujnih kola zbog nastajanja e. d.s. kapacitivnost i induktivnost indukcije se uzimaju u obzir kao zbirni parametri. Kvazistacionarne su obične industrijske struje, osim struja u dalekovodima, kod kojih nije zadovoljen uslov kvazistacionarnosti duž vodova.
struja visoke frekvencije- naizmjenična struja, (počevši od frekvencije od približno desetina kHz), za koju takve pojave postaju značajne, koje su ili korisne, određujući njenu upotrebu, ili štetne, protiv koje se preduzimaju potrebne mjere, kao što su zračenje elektromagnetskih valova i efekt kože. Osim toga, ako valna duljina zračenja naizmjenične struje postane usporediva s dimenzijama elemenata električnog kruga, tada se krši uvjet kvazistacionarnosti, što zahtijeva posebne pristupe proračunu i dizajnu takvih krugova.
Talasanje struje je periodična električna struja čija je prosječna vrijednost tokom perioda različita od nule.
Jednosmjerna struja je električna struja koja ne mijenja svoj smjer.

Vrtložne struje

Vrtložne struje (ili Foucaultove struje) su zatvorene električne struje u masivnom vodiču koje nastaju kada se mijenja magnetni tok koji prodire u njega, stoga su vrtložne struje indukcijske struje. Što se brže mijenja magnetni tok, to su jače vrtložne struje. Vrtložne struje ne teku duž određenih staza u žicama, već, zatvarajući se u vodiču, formiraju konture poput vrtloga.

Karakteristike

Istorijski je prihvaćeno da se """smer struje""" poklapa sa smerom kretanja pozitivnih naelektrisanja u provodniku. U ovom slučaju, ako su jedini nosioci struje negativno nabijene čestice (na primjer, elektroni u metalu), tada je smjer struje suprotan smjeru kretanja nabijenih čestica.

Brzina drifta elektrona

Brzina pomaka usmjerenog kretanja čestica u provodnicima uzrokovana vanjskim poljem ovisi o materijalu provodnika, masi i naboju čestica, temperaturi okoline, primijenjenoj potencijalnoj razlici i mnogo je manja od brzine svjetlosti. . Za 1 sekundu, elektroni u provodniku se pomjeraju urednim kretanjem za manje od 0,1 mm. Unatoč tome, brzina širenja stvarne električne struje jednaka je brzini svjetlosti (brzina širenja fronta elektromagnetnog talasa). Odnosno, mjesto gdje elektroni mijenjaju brzinu kretanja nakon promjene napona kreće se brzinom širenja elektromagnetskih oscilacija.

Snaga i gustina struje

Električna struja ima kvantitativne karakteristike: skalarnu - jačinu struje, i vektorsku - gustinu struje.

Struja jačine a je fizička veličina jednaka omjeru količine naboja

Nestao neko vreme

kroz poprečni presjek provodnika, na vrijednost ovog vremenskog intervala.

Jačina struje u SI mjeri se u amperima (međunarodna i ruska oznaka: A).

Prema Ohmovom zakonu, struja

u dijelu strujnog kola je direktno proporcionalan električnom naponu

Primjenjuje se na ovaj dio kola i obrnuto je proporcionalan njegovom otporu

Ako električna struja nije konstantna u krugu, tada se napon i jačina struje stalno mijenjaju, dok su za običnu naizmjeničnu struju prosječne vrijednosti napona i jačine struje jednake nuli. Međutim, prosječna snaga oslobođene topline u ovom slučaju nije jednaka nuli.

Stoga se koriste sljedeći termini:

trenutni napon i struja, odnosno djelovanje u datom trenutku vremena.
vršni napon i struja, odnosno maksimalne apsolutne vrijednosti
efektivni (efektivni) napon i jačina struje određeni su toplinskim efektom struje, odnosno imaju iste vrijednosti koje imaju za jednosmjernu struju sa istim toplinskim efektom.

gustina struje- vektor čija je apsolutna vrijednost jednaka omjeru jačine struje koja teče kroz određeni dio provodnika, okomito na smjer struje, na površinu ovog presjeka i smjer vektor se poklapa sa smjerom kretanja pozitivnih naboja koji formiraju struju.

Prema Ohmovom zakonu u diferencijalnom obliku, gustoća struje u mediju

proporcionalno jačini električnog polja

i provodljivost medija

Snaga

U prisustvu struje u provodniku, rad se vrši protiv sila otpora. Električni otpor bilo kojeg vodiča sastoji se od dvije komponente:

aktivni otpor - otpornost na stvaranje topline;
reaktancija - otpor zbog prijenosa energije na električno ili magnetsko polje (i obrnuto).

Općenito, većina rada koji obavlja električna struja oslobađa se u obliku topline. Snaga gubitka topline je vrijednost jednaka količini topline koja se oslobađa u jedinici vremena. Prema Joule-Lenzovom zakonu, snaga gubitka topline u provodniku je proporcionalna jačini struje koja teče i primijenjenom naponu:

Snaga se mjeri u vatima.

U kontinuiranom mediju, volumetrijski gubitak snage

je određen skalarnim proizvodom vektora gustoće struje

i vektor jačine električnog polja

na ovom mjestu:

Volumetrijska snaga se mjeri u vatima po kubnom metru.

Ovisnost otpora o talasnoj dužini i provodniku je relativno jednostavna:

Najviše korištena električna struja standardne frekvencije od 50 "Hz" odgovara talasnoj dužini od oko 6 hiljada kilometara, zbog čega je snaga zračenja obično zanemarljivo mala u odnosu na snagu gubitka toplote. Međutim, kako se frekvencija struje povećava, duljina emitiranog vala se smanjuje, a snaga zračenja se u skladu s tim povećava. Provodnik koji može zračiti značajnu energiju naziva se antena.

Frekvencija

Frekvencija se odnosi na naizmjeničnu struju koja povremeno mijenja snagu i/ili smjer. Ovo također uključuje najčešće korištenu struju, koja varira prema sinusoidnom zakonu.

Bias current

Vektorska količina proporcionalna brzini promjene električnog polja

na vrijeme:

Činjenica je da pri promjeni električnog polja, kao i kada teče struja, nastaje magnetsko polje, što ova dva procesa čini sličnima jedan drugom. Osim toga, promjena električnog polja obično je praćena prijenosom energije. Na primjer, prilikom punjenja i pražnjenja kondenzatora, unatoč činjenici da nema pomicanja nabijenih čestica između njegovih ploča, oni govore o struji pomaka koja teče kroz njega, noseći neku energiju i zatvarajući električni krug na neobičan način. Bias current

u kondenzatoru se određuje formulom:

Naboj na pločama kondenzatora,

Električni napon između ploča,

Električni kapacitet kondenzatora.

Struja pomaka nije električna struja, jer nije povezana s kretanjem električnog naboja.

Glavne vrste provodnika

Metali - ovdje su nosioci struje elektroni provodljivosti, koji se obično smatraju elektronskim plinom, jasno pokazujući kvantna svojstva degeneriranog plina.

Plazma je jonizovani gas. Električni naboj nose joni (pozitivni i negativni) i slobodni elektroni, koji nastaju pod dejstvom zračenja (ultraljubičastog, rendgenskog i dr.) i (ili) zagrijavanja.

Elektroliti su tekuće ili čvrste tvari i sistemi u kojima su joni prisutni u bilo kojoj primjetnoj koncentraciji, uzrokujući prolazak električne struje. Ioni nastaju u procesu elektrolitičke disocijacije. Kada se zagriju, otpor elektrolita se smanjuje zbog povećanja broja molekula razloženih na ione. Kao rezultat prolaska struje kroz elektrolit, ioni se približavaju elektrodama i neutraliziraju se, taložeći se na njima. Faradejevi zakoni elektrolize određuju masu supstance koja se oslobađa na elektrodama.

Postoji i električna struja elektrona u vakuumu, koja se koristi u uređajima s katodnim zrakama.

Električne struje u prirodi

Atmosferski elektricitet je električna energija koja se nalazi u zraku. Benjamin Franklin je po prvi put pokazao prisustvo elektriciteta u zraku i objasnio uzrok grmljavine i munje.

Naknadno je ustanovljeno da se električna energija akumulira u kondenzaciji para u gornjoj atmosferi, te su naznačeni sljedeći zakoni koji atmosferski elektricitet slijedi:

sa vedrim nebom, kao i sa oblačnom nebom, elektricitet atmosfere je uvijek pozitivan, ako na nekoj udaljenosti od mjesta osmatranja ne pada kiša, grad ili snijeg;
napon elektriciteta oblaka postaje dovoljno jak da ga oslobodi iz okoline tek kada se pare oblaka kondenzuju u kapi kiše, o čemu svedoči činjenica da na mestu posmatranja nema pražnjenja munje bez kiše, snega ili grada, osim povratni udar munje;
atmosferski elektricitet raste s povećanjem vlažnosti i dostiže maksimum kada padaju kiša, grad i snijeg;
mjesto gdje pada kiša je rezervoar pozitivnog elektriciteta, okružen pojasom negativnog elektriciteta, koji je, pak, zatvoren u pojas pozitivnog. Na granicama ovih pojaseva napon je nula.

Kretanje jona pod dejstvom sila električnog polja formira vertikalnu struju provodljivosti u atmosferi sa prosečnom gustinom od oko (2÷3)·10 −12 A/m².

Ukupna struja koja teče do cijele površine Zemlje je približno 1800 A.

Munja je prirodno varničko električno pražnjenje. Ustanovljena je električna priroda aurore. Vatre Svetog Elma su prirodno koronsko električno pražnjenje.

Biostruje - kretanje jona i elektrona igra veoma značajnu ulogu u svim životnim procesima. Biopotencijal stvoren u ovom slučaju postoji kako na unutarćelijskom nivou tako i u pojedinim dijelovima tijela i organa. Prijenos nervnih impulsa odvija se uz pomoć elektrohemijskih signala. Neke životinje (električni zraci, električna jegulja) mogu akumulirati potencijal od nekoliko stotina volti i koristiti ga za samoodbranu.

Aplikacija

Proučavanjem električne struje otkrivena su mnoga njena svojstva, koja su joj omogućila da pronađe praktičnu primjenu u različitim poljima ljudske aktivnosti, pa čak i stvori nova područja koja ne bi bila moguća bez postojanja električne struje. Nakon što je električna struja našla praktičnu primjenu, a iz razloga što se električna struja može dobiti na različite načine, nastao je novi koncept u industrijskoj sferi - elektroprivreda.

Električna struja se koristi kao nosilac signala različite složenosti i vrste u različitim oblastima (telefon, radio, kontrolna tabla, dugme za zaključavanje vrata i tako dalje).

U nekim slučajevima se pojavljuju neželjene električne struje, kao što su lutajuće struje ili struja kratkog spoja.

Upotreba električne struje kao nosioca energije

dobijanje mehaničke energije u raznim elektromotorima,
dobijanje toplotne energije u uređajima za grejanje, električnim pećima, tokom elektro zavarivanja,
dobijanje svetlosne energije u rasvetnim i signalnim uređajima,
pobuđivanje elektromagnetnih oscilacija visoke frekvencije, ultravisoke frekvencije i radio talasa,
primanje zvuka,
dobijanje raznih supstanci elektrolizom, punjenje električnih baterija. Ovdje se elektromagnetna energija pretvara u kemijsku energiju.
stvaranje magnetnog polja (u elektromagnetima).

Upotreba električne struje u medicini

dijagnostika - biostruje zdravih i bolesnih organa su različite, a moguće je utvrditi bolest, njene uzroke i propisati liječenje. Grana fiziologije koja proučava električne pojave u tijelu naziva se elektrofiziologija.
- Elektroencefalografija je metoda za proučavanje funkcionalnog stanja mozga.
- Elektrokardiografija je tehnika za snimanje i proučavanje električnih polja tokom rada srca.
- Elektrogastrografija je metoda za proučavanje motoričke aktivnosti želuca.
- Elektromiografija je metoda za proučavanje bioelektričnih potencijala koji se javljaju u skeletnim mišićima.
Liječenje i reanimacija: električna stimulacija određenih područja mozga; liječenje Parkinsonove bolesti i epilepsije, također za elektroforezu. Pejsmejker koji stimuliše srčani mišić pulsnom strujom koristi se za bradikardiju i druge srčane aritmije.

električna sigurnost

Struja koja prolazi kroz ljudsko ili životinjsko tijelo proizvodi sljedeće radnje:

termički (opekotine, zagrijavanje i oštećenje krvnih žila);
elektrolitički (razgradnja krvi, kršenje fizičko-hemijskog sastava);
biološki (iritacija i ekscitacija tjelesnih tkiva, konvulzije)
mehanički (pucanje krvnih sudova pod dejstvom pritiska pare dobijenog zagrevanjem uz protok krvi)

Glavni faktor koji određuje ishod električnog udara je količina struje koja prolazi kroz ljudsko tijelo. Prema sigurnosnim mjerama električna struja se klasificira na sljedeći način:

""sigurna"" je struja čiji dug prolazak kroz ljudsko tijelo mu ne šteti i ne izaziva nikakve senzacije, njena vrijednost ne prelazi 50 μA (izmjenična struja 50 Hz) i 100 μA jednosmjerne struje;
"Minimalno vidljiva"" naizmjenična struja je oko 0,6-1,5 mA (naizmjenična struja 50 Hz) i 5-7 mA jednosmjerne struje;
prag "nepuštanja" je minimalna struja takve sile pri kojoj čovjek više nije u stanju naporom volje otrgnuti ruke od dijela koji nosi struju. Za naizmjeničnu struju, to je oko 10-15 mA, za jednosmjernu struju - 50-80 mA;
„Prag fibrilacije“ se odnosi na AC struju (50 Hz) od oko 100 mA i 300 mA DC koja će vjerovatno uzrokovati fibrilaciju srčanog mišića za više od 0,5 s. Ovaj prag se istovremeno smatra uslovno smrtonosnim za ljude.

U Rusiji, u skladu sa Pravilima za tehnički rad električnih instalacija potrošača (Naredba Ministarstva energetike Ruske Federacije od 13. januara 2003. br. 6 „O odobravanju Pravila za tehnički rad električnih instalacija potrošači”) i Pravila za zaštitu rada tokom rada električnih instalacija (Naredba Ministarstva energetike Ruske Federacije od 27. decembra 2000. N 163 „O odobravanju Međusektorskih pravila za zaštitu na radu (pravila sigurnosti) za rad električnih instalacija”), uspostavljeno je 5 kvalifikacionih grupa za električnu sigurnost u zavisnosti od stručne spreme i radnog staža radnika i napona električnih instalacija.

Bilješke

Baumgart K. K., Električna struja.
A.S. Kasatkin. Elektrotehnika.
JUG. Sindeev. Elektrotehnika sa elektronskim elementima.

Šta se naziva jačina struje? Ovo pitanje se postavljalo više od jednom ili dvaput u procesu diskusije o raznim pitanjima. Stoga smo se odlučili pozabaviti njime detaljnije i pokušat ćemo ga učiniti što dostupnijim bez ogromnog broja formula i nerazumljivih pojmova.

Dakle, šta se zove električna struja? Ovo je usmjerena struja nabijenih čestica. Ali šta su to čestice, zašto se iznenada kreću i gde? Ovo nije baš jasno. Dakle, pogledajmo ovo pitanje detaljnije.

Počnimo s pitanjem o nabijenim česticama, koje su, u stvari, nosioci električne struje. Različiti su u različitim supstancama. Na primjer, šta je električna struja u metalima? Ovo su elektroni. U plinovima, elektronima i ionima; u poluprovodnicima - rupe; a u elektrolitima su to kationi i anjoni.

Ove čestice imaju određeni naboj. Može biti pozitivan ili negativan. Definicija pozitivnog i negativnog naboja data je uslovno. Čestice sa istim nabojem se međusobno odbijaju, dok se čestice suprotnog naboja privlače.

Na osnovu toga ispada logično da će se kretanje odvijati od pozitivnog pola ka negativnom. I što je više naelektrisanih čestica na jednom naelektrisanom polu, to će se više njih kretati ka polu sa drugačijim predznakom.
Ali ovo je sve duboka teorija, pa uzmimo konkretan primjer. Recimo da imamo utičnicu na koju nije priključen nijedan uređaj. Ima li struje tamo?
Da bismo odgovorili na ovo pitanje, moramo znati koji su napon i struja. Da bi bilo jasnije, pogledajmo ovo na primjeru cijevi s vodom. Pojednostavljeno rečeno, cijev je naša žica. Poprečni presjek ove cijevi je napon električne mreže, a brzina protoka je naša električna struja.
Vraćamo se u naš izlaz. Ako povučemo analogiju s cijevi, onda je utičnica bez priključenih električnih uređaja cijev zatvorena ventilom. Odnosno, nema struje.

Ali tu postoji napetost. A ako je u cijevi, da bi se pojavio protok, potrebno otvoriti ventil, tada je potrebno spojiti opterećenje kako bi se stvorila električna struja u vodiču. To se može učiniti tako što ćete utikač uključiti u utičnicu.
Naravno, ovo je vrlo pojednostavljena prezentacija pitanja, a neki profesionalci će mi naći zamjerke i ukazati na nepreciznosti. Ali daje ideju o tome što se zove električna struja.

Jednosmjerna i naizmjenična struja

Sljedeće pitanje koje predlažemo da shvatimo je: šta je naizmjenična struja i jednosmjerna struja. Uostalom, mnogi ne razumiju sasvim ispravno ove koncepte.

Konstantna struja je struja koja ne mijenja svoju veličinu i smjer tokom vremena. Često se pulsirajuća struja naziva i konstantom, ali hajde da pričamo o svemu po redu.

Jednosmjernu struju karakterizira činjenica da isti broj električnih naboja stalno zamjenjuju jedan drugog u istom smjeru. Smjer je od jednog pola do drugog.
Ispada da provodnik uvijek ima ili pozitivan ili negativan naboj. I vremenom je nepromijenjen.

Bilješka! Prilikom određivanja smjera istosmjerne struje može doći do nedosljednosti. Ako struja nastaje kretanjem pozitivno nabijenih čestica, tada njen smjer odgovara kretanju čestica. Ako struja nastaje kretanjem negativno nabijenih čestica, onda se smatra da je njen smjer suprotan kretanju čestica.

Ali pod konceptom onoga što se jednosmjerna struja često naziva takozvanom pulsirajućom strujom. Od konstante se razlikuje samo po tome što se njena vrijednost mijenja tokom vremena, ali istovremeno ne mijenja svoj predznak.
Recimo da imamo struju od 5A. Za jednosmjernu struju, ova vrijednost će biti nepromijenjena tokom cijelog vremenskog perioda. Za pulsirajuću struju, u jednom vremenskom periodu biće 5, u drugom 4, a u trećem 4,5. Ali u isto vrijeme, ni u kom slučaju ne pada ispod nule i ne mijenja svoj predznak.

Ova struja mreškanja je vrlo česta pri pretvaranju AC u DC. To je pulsirajuća struja koju proizvodi vaš inverter ili diodni most u elektronici.
Jedna od glavnih prednosti jednosmjerne struje je da se može skladištiti. To možete učiniti vlastitim rukama, koristeći baterije ili kondenzatore.

Izmjenična struja

Da bismo razumjeli šta je naizmjenična struja, trebamo zamisliti sinusoidu. Upravo ova ravna kriva najbolje karakterizira promjenu jednosmjerne struje i standard je.

	Poput sinusnog vala, naizmjenična struja mijenja svoj polaritet na konstantnoj frekvenciji. U jednom periodu je pozitivan, au drugom negativan.
	Dakle, direktno u provodniku kretanja nema nosilaca naboja, kao takvih. Da biste ovo razumjeli, zamislite val koji se razbija o obalu. Kreće se u jednom, a zatim u suprotnom smjeru. Kao rezultat, voda se čini da se kreće, ali ostaje na mjestu.
	Na osnovu toga, za naizmjeničnu struju, njena brzina promjene polariteta postaje vrlo važan faktor. Ovaj faktor se naziva frekvencija. Što je ova frekvencija viša, to se češće mijenja polaritet naizmjenične struje u sekundi. Kod nas postoji standard za ovu vrijednost - to je 50Hz. To jest, naizmjenična struja mijenja svoju vrijednost od ekstremno pozitivne do ekstremno negativne 50 puta u sekundi.
	Ali ne postoji samo naizmjenična struja frekvencije od 50 Hz. Mnogi uređaji rade na izmjeničnu struju različitih frekvencija. Uostalom, promjenom frekvencije naizmjenične struje, možete promijeniti brzinu rotacije motora. Takođe možete dobiti veće stope obrade podataka - kao u vašim kompjuterskim čipsetima i još mnogo toga.

Bilješka! Na primjeru obične sijalice možete jasno vidjeti što su naizmjenična i jednosmjerna struja. To je posebno vidljivo na diodnim lampama niske kvalitete, ali ako dobro pogledate, možete ga vidjeti i na običnoj žarulji sa žarnom niti. Kada rade na jednosmjernoj struji, oni gore uz stalno svjetlo, a kada rade na naizmjeničnu struju, lagano trepere.

Šta je snaga i gustina struje?

Pa, otkrili smo šta je jednosmerna, a šta naizmenična struja. Ali vjerovatno još uvijek imate puno pitanja. Pokušat ćemo ih razmotriti u ovom dijelu našeg članka.

Iz ovog videa možete saznati više o tome šta je snaga.

I prvo od ovih pitanja će biti: koliki je napon električne struje? Napon je razlika potencijala između dvije tačke.

Odmah se postavlja pitanje koji je potencijal? Sada će mi profesionalci opet naći zamjerke, ali recimo to ovako: ovo je višak nabijenih čestica. To jest, postoji jedna tačka u kojoj postoji višak naelektrisanih čestica - i postoji druga tačka u kojoj su te naelektrisane čestice ili više ili manje. Ova razlika se naziva napon. Mjeri se u voltima (V).

Uzmimo za primjer običnu utičnicu. Svi vi vjerovatno znate da je njegov napon 220V. Imamo dvije žice u utičnici, a napon od 220V znači da je potencijal jedne žice veći od potencijala druge žice samo za ovih 220V.
Potrebno nam je razumijevanje koncepta napona da bismo razumjeli kolika je snaga električne struje. Iako sa stručne tačke gledišta, ova izjava nije sasvim tačna. Električna struja nema snagu, već je njen derivat.

Da bismo razumjeli ovu tačku, vratimo se našoj analogiji s vodovodnim cijevima. Kao što se sjećate, poprečni presjek ove cijevi je napon, a brzina protoka u cijevi je struja. Dakle: snaga je količina vode koja teče kroz ovu cijev.
Logično je pretpostaviti da je kod jednakih poprečnih presjeka, odnosno napona, jači protok, odnosno električna struja, veći protok vode da se kreće kroz cijev. Shodno tome, više snage će se prenijeti na potrošača.
Ali ako, analogno s vodom, možemo prenijeti strogo određenu količinu vode kroz cijev određenog presjeka, budući da se voda ne sabija, onda nije sve tako s električnom strujom. Kroz bilo koji provodnik, teoretski možemo prenijeti bilo koju struju. Ali u praksi će provodnik malog poprečnog presjeka pri velikoj gustoći struje jednostavno izgorjeti.

U tom smislu, moramo razumjeti koja je gustina struje. Grubo govoreći, ovo je broj elektrona koji se kreću kroz određeni dio provodnika u jedinici vremena.
Ovaj broj bi trebao biti optimalan. Uostalom, ako uzmemo vodič velikog poprečnog presjeka i kroz njega prenosimo malu struju, tada će cijena takve električne instalacije biti visoka. U isto vrijeme, ako uzmemo vodič malog poprečnog presjeka, tada će se zbog velike gustoće struje pregrijati i brzo izgorjeti.
S tim u vezi, PUE ima odgovarajući odjeljak koji vam omogućava da odaberete vodiče na osnovu ekonomske gustoće struje.

Ali da se vratimo na koncept šta je trenutna moć? Kao što smo shvatili po našoj analogiji, kod istog presjeka cijevi, prenesena snaga ovisi samo o jačini struje. Ali ako se poveća poprečni presjek naše cijevi, odnosno poveća napon, u ovom slučaju, pri istim vrijednostima brzine protoka, prenosit će se potpuno različite količine vode. Isto važi i za elektriku.

Što je veći napon, manja je struja potrebna za prijenos iste snage. Zbog toga se visokonaponski dalekovodi koriste za prijenos velike snage na velike udaljenosti.

Uostalom, vod s poprečnim presjekom žice od 120 mm 2 za napon od 330 kV sposoban je prenijeti višestruko veću snagu u odnosu na liniju istog poprečnog presjeka, ali s naponom od 35 kV. Iako ono što se zove trenutna snaga, oni će biti isti.

Metode za prijenos električne struje

Što je struja i napon smo shvatili. Vrijeme je da shvatimo kako distribuirati električnu struju. To će vam omogućiti da se u budućnosti osjećate sigurnije u radu s električnim uređajima.

Kao što smo već rekli, struja može biti promjenjiva i konstantna. U industriji, iu vašim utičnicama, koristi se naizmjenična struja. Češće je jer je lakše ožičiti. Činjenica je da je prilično teško i skupo promijeniti istosmjerni napon, a izmjenični napon možete promijeniti pomoću običnih transformatora.

Bilješka! Nijedan AC transformator neće raditi na DC. Budući da su svojstva koja koristi svojstvena samo naizmjeničnoj struji.

Ali to uopće ne znači da se jednosmjerna struja nigdje ne koristi. Ima još jedno korisno svojstvo koje nije svojstveno varijabli. Može se akumulirati i pohraniti.
S tim u vezi, jednosmjerna struja se koristi u svim prijenosnim električnim aparatima, u željezničkom saobraćaju, kao iu nekim industrijskim objektima gdje je potrebno održavati operativnost i nakon potpunog nestanka struje.

Baterije su najčešći način skladištenja električne energije. Imaju posebna hemijska svojstva koja im omogućavaju da se akumuliraju, a zatim, ako je potrebno, daju jednosmernu struju.
Svaka baterija ima strogo ograničenu količinu pohranjene energije. Zove se kapacitet baterije, a dijelom je određen početnom strujom baterije.
Kolika je početna struja baterije? To je količina energije koju baterija može dati u samom početnom trenutku spajanja opterećenja. Činjenica je da se, ovisno o fizičkim i kemijskim svojstvima, baterije razlikuju po načinu na koji oslobađaju akumuliranu energiju.

Neki mogu dati odmah i mnogo. Zbog toga se, naravno, brzo otpuštaju. A drugi daju dugo, ali malo. Osim toga, važan aspekt baterije je sposobnost održavanja napona.
Činjenica je da, kako kaže upute, za neke baterije, kako se kapacitet vraća, njihov napon također postupno opada. I druge baterije su u stanju dati gotovo cijeli kapacitet sa istim naponom. Na osnovu ovih osnovnih svojstava, ova skladišta se biraju za električnu energiju.
Za prijenos jednosmjerne struje, u svim slučajevima, koriste se dvije žice. Ovo je pozitivna i negativna žica. Crvena i plava.

Izmjenična struja

Ali s naizmjeničnom strujom sve je mnogo složenije. Može se prenositi preko jedne, dvije, tri ili četiri žice. Da bismo ovo objasnili, moramo se pozabaviti pitanjem: šta je trofazna struja?

Naizmjeničnu struju stvara generator. Obično gotovo svi imaju trofaznu strukturu. To znači da generator ima tri izlaza, a svaki od ovih izlaza proizvodi električnu struju koja se od prethodnih razlikuje za ugao od 120⁰.

Da bismo ovo razumjeli, sjetimo se naše sinusoide, koja je model za opisivanje naizmjenične struje, a prema čijim se zakonima mijenja. Uzmimo tri faze - "A", "B" i "C", i uzmemo određenu tačku u vremenu. U ovom trenutku, sinusni talas "A" faze je u nultoj tački, sinusni talas "B" faze je u ekstremnoj pozitivnoj tački, a sinusni talas "C" faze je u ekstremnoj negativnoj tački.
U svakoj narednoj jedinici vremena, naizmjenična struja u ovim fazama će se mijenjati, ali sinhrono. Odnosno, nakon određenog vremena, u fazi "A" doći će do negativnog maksimuma. U fazi "B" bit će nula, au fazi "C" - pozitivan maksimum. I nakon nekog vremena, oni će se ponovo promijeniti.

Kao rezultat toga, ispada da svaka od ovih faza ima svoj potencijal, koji se razlikuje od potencijala susjedne faze. Stoga mora postojati nešto između njih što ne provodi struju.
Ova razlika potencijala između dvije faze naziva se mrežni napon. Osim toga, imaju potencijalnu razliku u odnosu na uzemljenje - ovaj napon se naziva faza.
I tako, ako je linijski napon između ovih faza 380V, tada je fazni napon 220V. Razlikuje se za vrijednost u √3. Ovo pravilo uvijek vrijedi za bilo koji napon.

Na osnovu toga, ako nam je potreban napon od 220V, onda možemo uzeti jednu faznu žicu, i to žicu koja je čvrsto povezana sa zemljom. I dobijamo jednofaznu mrežu od 220V. Ako nam treba mreža od 380V, onda možemo uzeti samo bilo koje 2 faze i spojiti neku vrstu grijača kao na videu.

Ali u većini slučajeva koriste se sve tri faze. Svi moćni potrošači povezani su na trofaznu mrežu.

Zaključak

Što je indukcijska struja, kapacitivna struja, početna struja, struja praznog hoda, struje negativnog niza, lutajuće struje i još mnogo toga, jednostavno ne možemo razmotriti u jednom članku.

Na kraju krajeva, pitanje električne struje je prilično obimno, a čitava elektrotehnička nauka je stvorena da ga razmotri. Ali zaista se nadamo da smo uspjeli objasniti glavne aspekte ovog pitanja na pristupačnom jeziku, a sada električna struja za vas neće biti nešto strašno i nerazumljivo.

Na današnjem sastanku ćemo govoriti o elektricitetu, koja je postala sastavni dio moderne civilizacije. Elektroprivreda je zahvatila sve oblasti naših života. A prisustvo kućanskih aparata koji koriste električnu struju u svakom domu toliko je prirodan i sastavni dio života da ga uzimamo zdravo za gotovo.

Dakle, pažnji naših čitalaca su ponuđene osnovne informacije o električnoj struji.

Šta je električna struja

Pod električnom strujom se misli usmjereno kretanje nabijenih čestica. Supstance koje sadrže dovoljnu količinu slobodnih naboja nazivaju se provodnicima. A ukupnost svih uređaja koji su međusobno povezani pomoću žica naziva se električni krug.

U svakodnevnom životu koristimo električnu energiju koja prolazi kroz metalne provodnike. Nosioci naboja u njima su slobodni elektroni.

Obično jure nasumično između atoma, ali električno polje ih tjera da se kreću u određenom smjeru.

Kako se ovo dešava?

Protok elektrona u kolu može se uporediti sa protokom vode koja pada sa visokog nivoa na niski nivo. Ulogu nivoa u električnim krugovima igra potencijal.

Da bi struja tekla u kolu, na njegovim krajevima mora se održavati konstantna razlika potencijala, tj. voltaža.

Obično se označava slovom U i mjeri se u voltima (B).

Zbog primijenjenog napona u kolu se uspostavlja električno polje koje elektronima daje usmjereno kretanje. Što je napon veći, to je jače električno polje, a samim tim i intenzitet protoka elektrona koji se kreću u smjeru.

Brzina širenja električne struje jednaka je brzini kojom se električno polje uspostavlja u krugu, odnosno 300.000 km/s, ali brzina elektrona jedva dostiže samo nekoliko mm u sekundi.

Općenito je prihvaćeno da struja teče od tačke sa velikim potencijalom, odnosno od (+) do tačke sa nižim potencijalom, odnosno do (-). Napon u kolu održava se izvorom struje, kao što je baterija. Znak (+) na njegovom kraju označava nedostatak elektrona, znak (-) njihov višak, jer su elektroni nosioci upravo negativnog naboja. Čim se sklop sa izvorom struje zatvori, elektroni jure s mjesta gdje su u višku do pozitivnog pola izvora struje. Njihov put prolazi kroz žice, potrošače, mjerne instrumente i druge elemente kola.

Imajte na umu da je smjer struje suprotan smjeru elektrona.

Upravo je smjer struje, dogovorom naučnika, određen prije nego što je utvrđena priroda struje u metalima.

Neke veličine koje karakterišu električnu struju

Snaga struje. Električni naboj koji prolazi poprečnim presjekom provodnika za 1 sekundu naziva se jakost struje. Za njegovu oznaku koristi se slovo I, mjereno u amperima (A).

Otpor. Sljedeća vrijednost koju treba biti svjesna je otpor. Nastaje zbog sudara usmjerenih elektrona s ionima kristalne rešetke. Kao rezultat takvih sudara, elektroni prenose dio svoje kinetičke energije na jone. Kao rezultat toga, provodnik se zagrijava, a struja se smanjuje. Otpor je označen slovom R i mjeri se u omima (Ohm).

Otpor metalnog vodiča je veći što je vodič duži i što je njegova površina poprečnog presjeka manja. Uz istu dužinu i promjer žice, provodnici od srebra, bakra, zlata i aluminija imaju najmanji otpor. Iz očiglednih razloga, u praksi se koriste aluminijske i bakrene žice.

Snaga. Prilikom izvođenja proračuna za električne krugove ponekad je potrebno odrediti potrošnju energije (P).

Da biste to učinili, struju koja teče kroz krug treba pomnožiti s naponom.

Jedinica mjere za snagu je vat (W).

Jednosmjerna i naizmjenična struja

Struja koju daju razne baterije i akumulatori je konstantna. To znači da se jačina struje u takvom kolu može mijenjati po veličini samo promjenom njenog otpora na različite načine, dok njen smjer ostaje nepromijenjen.

Ali većina kućanskih aparata troši naizmjeničnu struju, tj. struja čija se veličina i smjer neprekidno mijenja prema određenom zakonu.

Proizvodi se u elektranama, a zatim se transportuje visokonaponskim dalekovodima do naših domova i poslovnih objekata.

U većini zemalja, frekvencija preokreta struje je 50 Hz, odnosno javlja se 50 puta u sekundi. U ovom slučaju, svaki put kada se jačina struje postepeno povećava, dostiže maksimum, a zatim se smanjuje na 0. Zatim se ovaj proces ponavlja, ali sa suprotnim smjerom struje.

U SAD-u svi uređaji rade na 60 Hz. U Japanu se razvila zanimljiva situacija. Tamo jedna trećina zemlje koristi naizmjeničnu struju frekvencije od 60 Hz, a ostatak - 50 Hz.

Oprez - struja

Električni udari mogu biti uzrokovani upotrebom električnih uređaja i od udara groma jer Ljudsko tijelo je dobar provodnik struje.Često se električne ozljede zadobiju ako nagazite na žicu koja leži na tlu ili rukama odgurnete viseće električne žice.

Napon preko 36 V smatra se opasnim za ljude. Ako struja od samo 0,05 A prođe kroz ljudsko tijelo, to može uzrokovati nevoljnu kontrakciju mišića, što neće omogućiti osobi da se samostalno odvoji od izvora oštećenja. Struja od 0,1 A je smrtonosna.

Naizmjenična struja je još opasnija, jer jače djeluje na čovjeka. Ovaj naš prijatelj i pomagač u nizu slučajeva se pretvara u nemilosrdnog neprijatelja, uzrokujući narušavanje disanja i rada srca, sve do njegovog potpunog zaustavljanja. Ostavlja strašne tragove na tijelu u vidu teških opekotina.

Kako pomoći žrtvi? Prije svega, isključite izvor oštećenja. A onda se pobrinite za prvu pomoć.

Naše upoznavanje sa strujom se bliži kraju. Dodajmo samo nekoliko riječi o morskom životu s "električnim oružjem". To su neke vrste riba, morska jegulja i raža. Najopasnija od njih je morska jegulja.

Nemojte plivati do njega na udaljenosti manjoj od 3 metra. Njegov udarac nije smrtonosan, ali može doći do gubitka svijesti.

Ako vam je ova poruka bila korisna, bilo bi mi drago da vas vidim