Što je električna struja? Priroda elektriciteta. Električna struja: glavne karakteristike i uvjeti njenog postojanja

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

Električna struja ima sljedeće manifestacije:

Enciklopedijski YouTube

1 / 5

✪ ELEKTRIČNA STRUJA struja FIZIKA 8. razred

✪ Električna struja

✪ #9 Električna struja i elektroni

✪ Što je električna struja [Ham Radio TV 2]

✪ ŠTO ĆE SE DOGODITI U SLUČAJU STRUJNOG UDARA

titlovi

Klasifikacija

Ako se nabijene čestice kreću unutar makroskopskih tijela u odnosu na određeni medij, tada se takva struja naziva električnom struja provođenja. Ako se gibaju makroskopska nabijena tijela (na primjer, nabijene kapi kiše), tada se ta struja naziva konvekcija .

Postoje istosmjerna i izmjenična električna struja, kao i sve vrste izmjenične struje. U takvim terminima riječ "električni" često se izostavlja.

Istosmjerna 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 magnetski tok koji ga prožima", stoga su vrtložne struje indukcijske struje. Što se brže mijenja magnetski tok, to su jače vrtložne struje. Vrtložne struje ne teku određenim stazama u žicama, već, zatvarajući se u vodič, tvore konture poput vrtloga.

Postojanje vrtložnih struja dovodi do skin efekta, odnosno do toga da se izmjenična električna struja i magnetski tok šire uglavnom u površinskom sloju vodiča. Zagrijavanje vodiča vrtložnim strujama dovodi do gubitaka energije, osobito u jezgrama zavojnica izmjenične struje. Kako bi se smanjili gubici energije zbog vrtložnih struja, magnetski krugovi izmjenične struje podijeljeni su na zasebne ploče, međusobno izolirane i smještene okomito na smjer vrtložnih struja, što ograničava moguće konture njihovih putanja i uvelike smanjuje veličinu tih struja. . Na vrlo visokim frekvencijama, umjesto feromagneta, koriste se magnetodielektrici za magnetske krugove, u kojima se, zbog vrlo velikog otpora, praktički ne pojavljuju vrtložne struje.

Karakteristike

Povijesno je prihvaćeno da strujni smjer poklapa se sa smjerom kretanja pozitivnih naboja u vodiču. U tom slučaju, ako su jedini nositelji struje negativno nabijene čestice (npr. elektroni u metalu), tada je smjer struje suprotan smjeru gibanja nabijenih čestica. .

Driftova brzina elektrona

Otpor zračenja uzrokovan je stvaranjem elektromagnetskih valova oko vodiča. Taj je otpor u složenoj ovisnosti o obliku i dimenzijama vodiča, o valnoj duljini emitiranog vala. Za jedan pravocrtni vodič, u kojem je struja posvuda istog smjera i jakosti, a čija je duljina L mnogo manja od duljine elektromagnetskog vala koji on emitira λ (\displaystyle \lambda ), ovisnost otpora o valnoj duljini i vodiču je relativno jednostavna:

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

Najčešće korištena električna struja standardne frekvencije 50 Hz odgovara valu duljine oko 6 tisuća kilometara, zbog čega je snaga zračenja obično zanemarivo mala u usporedbi sa snagom gubitka topline. Međutim, s povećanjem frekvencije struje smanjuje se duljina emitiranog vala, a sukladno tome se povećava i snaga zračenja. Provodnik koji može emitirati znatnu energiju naziva se antena.

Frekvencija

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

Period izmjenične 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 jednoj periodi u sekundi.

Prednaponska struja

Ponekad se radi praktičnosti uvodi koncept struje pomaka. U Maxwellovim jednadžbama struja pomaka prisutna je ravnopravno sa strujom uzrokovanom kretanjem naboja. Jakost magnetskog polja ovisi o ukupnoj električnoj struji koja je jednaka zbroju struje provođenja i struje pomaka. Po definiciji, gustoća struje prednaprezanja 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 s promjenom električnog polja, kao i s protokom struje, nastaje magnetsko polje, što čini ova dva procesa sličnima jedan drugome. Osim toga, promjenu električnog polja obično prati prijenos energije. Na primjer, kod punjenja i pražnjenja kondenzatora, unatoč činjenici da nema kretanja nabijenih čestica između njegovih ploča, govore o struji pomaka koja teče kroz njega, nosi određenu energiju i zatvara električni krug na neobičan način. Prednaponska struja I D (\displaystyle I_(D)) u kondenzatoru određuje se 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)- naboj na pločama kondenzatora, U (\displaystyle U)- razlika potencijala između ploča, C (\displaystyle C) je kapacitet kondenzatora.

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

Glavne vrste vodiča

Za razliku od dielektrika, vodiči sadrže slobodne nositelje nekompenziranih naboja koji se pod djelovanjem sile, obično razlike električnih potencijala, pokreću i stvaraju električnu struju. Strujno-naponska karakteristika (ovisnost jakosti struje o naponu) je najvažnija karakteristika vodiča. Za metalne vodiče i elektrolite ima najjednostavniji oblik: jakost struje izravno je proporcionalna naponu (Ohmov zakon).

Metali - ovdje su nositelji struje vodljivi elektroni, koji se obično smatraju elektronskim plinom, što jasno pokazuje kvantna svojstva degeneriranog plina.

Plazma je ionizirani plin. Električni naboj nose ioni (pozitivni i negativni) i slobodni elektroni, koji nastaju pod utjecajem zračenja (ultraljubičastog, rendgenskog i drugog) i (ili) zagrijavanja.

Elektroliti - "tekuće ili čvrste tvari i sustavi u kojima su ioni prisutni u bilo kojoj zamjetnoj koncentraciji, što uzrokuje prolazak električne struje". Ioni nastaju u procesu elektrolitičke disocijacije. Zagrijavanjem se otpor elektrolita 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. Faradayevi zakoni elektrolize određuju masu tvari 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 prijenosnik signala različite složenosti i vrste u različitim područjima (telefon, radio, upravljačka ploča, tipka za zaključavanje vrata i tako dalje).

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

Korištenje električne struje kao prijenosnika energije

dobivanje mehaničke energije u raznim elektromotorima,
dobivanje toplinske energije u uređajima za grijanje, električnim pećima, tijekom elektrozavarivanja,
dobivanje svjetlosne energije u uređajima za rasvjetu i signalizaciju,
pobuđivanje elektromagnetskih oscilacija visoke frekvencije, ultravisoke frekvencije i radio valova,
prijem zvuka,
dobivanje raznih tvari elektrolizom, punjenje električnih baterija. Ovdje se elektromagnetska energija pretvara u kemijsku energiju.
stvaranje magnetskog polja (kod elektromagneta).

Primjena električne struje u medicini

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

električna sigurnost

Obuhvaća pravne, socioekonomske, organizacijsko-tehničke, sanitarno-higijenske, medicinsko-preventivne, rehabilitacijske i druge mjere. Pravila električne sigurnosti regulirana su pravnim i tehničkim dokumentima, regulatornim i tehničkim okvirom. Poznavanje osnova električne sigurnosti obvezno je za osoblje koje radi na servisu električnih instalacija i električne opreme. Ljudsko tijelo je vodič električne struje. Ljudski otpor sa suhom i netaknutom kožom kreće se od 3 do 100 kOhm.

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

toplinska (opekline, zagrijavanje i oštećenje krvnih žila);
elektrolitički (razgradnja krvi, kršenje fizikalno-kemijskog sastava);
biološki (iritacija i ekscitacija tjelesnih tkiva, konvulzije)
mehanički (pucanje krvnih žila pod djelovanjem tlaka pare dobivenog zagrijavanjem uz protok krvi)

Glavni čimbenik koji određuje ishod strujnog udara je količina struje koja prolazi kroz ljudsko tijelo. Prema sigurnosnom inženjerstvu, električna struja je klasificirana na sljedeći način:

sef smatra se struja, čiji dugi prolaz kroz ljudsko tijelo ne šteti mu i ne uzrokuje nikakve senzacije, njegova vrijednost ne prelazi 50 μA (izmjenična struja 50 Hz) i 100 μA istosmjerna struja;
minimalno zamjetan ljudska izmjenična struja je oko 0,6-1,5 mA (izmjenična struja 50 Hz) i 5-7 mA istosmjerna struja;
prag neumoljiv zove se minimalna struja takve sile pri kojoj osoba više nije u stanju otrgnuti ruke od dijela kroz koji teče struja naporom volje. Za izmjeničnu struju, to je oko 10-15 mA, za istosmjernu struju - 50-80 mA;
prag fibrilacije naziva se izmjenična struja (50 Hz) od oko 100 mA i 300 mA istosmjerna struja čije je djelovanje dulje od 0,5 s s velikom vjerojatnošću izazivanja fibrilacije srčanog mišića. Ovaj prag se istovremeno smatra uvjetno smrtonosnim za ljude.

U Rusiji, u skladu s Pravilima za tehnički rad električnih instalacija potrošača i Pravilima zaštite na radu tijekom rada električnih instalacija, uspostavljeno je 5 kvalifikacijskih skupina za električnu sigurnost, ovisno o kvalifikacijama i iskustvu zaposlenika i napon električnih instalacija.

Što danas zapravo znamo o električnoj energiji? Prema suvremenim stajalištima, puno, ali ako detaljnije uđemo u bit ovog pitanja, ispada da čovječanstvo naširoko koristi električnu energiju ne shvaćajući pravu prirodu ovog važnog fizičkog fenomena.

Svrha ovog članka nije opovrgnuti postignute rezultate znanstvenih i tehničkih primijenjenih istraživanja u području električnih fenomena koji se široko koriste u svakodnevnom životu i industriji suvremenog društva. No, čovječanstvo se neprestano susreće s nizom fenomena i paradoksa koji se ne uklapaju u okvire suvremenih teorijskih predodžbi o električnim fenomenima – to ukazuje na nedostatak potpunog razumijevanja fizike ovog fenomena.

Također, danas znanost zna činjenice kada, čini se, proučavane tvari i materijali pokazuju svojstva anomalne vodljivosti ( ) .

Takav fenomen kao što je supravodljivost materijala također trenutno nema potpuno zadovoljavajuću teoriju. Postoji samo pretpostavka da je supravodljivost kvantni fenomen , koji proučava kvantna mehanika. Pažljivim proučavanjem osnovnih jednadžbi kvantne mehanike: Schrödingerove jednadžbe, von Neumannove jednadžbe, Lindbladove jednadžbe, Heisenbergove jednadžbe i Paulijeve jednadžbe, njihova nedosljednost postaje očita. Činjenica je da Schrödingerova jednadžba nije izvedena, već postulirana po analogiji s klasičnom optikom, na temelju generalizacije eksperimentalnih podataka. Paulijeva jednadžba opisuje gibanje nabijene čestice sa spinom 1/2 (na primjer, elektron) u vanjskom elektromagnetskom polju, ali pojam spina nije povezan sa stvarnom rotacijom elementarne čestice, a također se postulira u odnosu na spin da postoji prostor stanja koja nisu ni na koji način povezana s kretanjem elementarne čestice u običnom prostoru.

U knjizi Anastazije Novykh "Ezoosmos" spominje se neuspjeh kvantne teorije: "Ali kvantno mehanička teorija strukture atoma, koja atom smatra sustavom mikročestica koje se ne pokoravaju zakonima klasičnog mehanika, apsolutno nebitno . Na prvi pogled argumenti njemačkog fizičara Heisenberga i austrijskog fizičara Schrödingera ljudima se čine uvjerljivima, ali ako se sve to sagleda s drugačijeg gledišta, onda su njihovi zaključci samo djelomično točni, a općenito su i jedni i drugi potpuno pogrešni. . Činjenica je da je prvi opisao elektron kao česticu, a drugi kao val. Inače, princip dualnosti val-čestica također je irelevantan, jer ne otkriva prijelaz čestice u val i obrnuto. Odnosno, od učene gospode dobije se nekakva oskudica. Zapravo, sve je vrlo jednostavno. Općenito, želim reći da je fizika budućnosti vrlo jednostavna i razumljiva. Glavno je živjeti do ove budućnosti. Što se tiče elektrona, on postaje val samo u dva slučaja. Prvi je kada se izgubi vanjski naboj, odnosno kada elektron ne stupa u interakciju s drugim materijalnim objektima, recimo s istim atomom. Drugi je u predosmičkom stanju, odnosno kada se njegov unutarnji potencijal smanjuje.

Isti električni impulsi koje stvaraju neuroni ljudskog živčanog sustava podržavaju aktivno složeno i raznoliko funkcioniranje tijela. Zanimljivo je primijetiti da je akcijski potencijal stanice (val ekscitacije koji se kreće duž membrane žive stanice u obliku kratkotrajne promjene membranskog potencijala u malom području ekscitabilne stanice) u određenom rasponu (slika 1).

Donja granica akcijskog potencijala neurona je na -75 mV, što je vrlo blizu vrijednosti redoks potencijala ljudske krvi. Ako analiziramo maksimalnu i minimalnu vrijednost akcijskog potencijala u odnosu na nulu, onda je to vrlo blizu zaokruženog postotka značenje zlatni rez , 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 tvari i materijali poznati suvremenoj znanosti provode elektricitet u jednom ili drugom stupnju, budući da sadrže elektrone koji se sastoje od 13 fantomskih čestica Po, koje su pak septonske nakupine (“PRIMARNA ALLATRA PHYSICS”, str. 61) . Pitanje je samo napona električne struje, koji je neophodan za svladavanje električnog otpora.

Budući da su električni fenomeni usko povezani s elektronom, izvješće "PRIMORDIAL ALLATRA PHYSICS" daje sljedeće informacije o ovoj važnoj elementarnoj čestici: "Elektron je sastavni dio atoma, jedan od glavnih strukturnih elemenata materije. Elektroni tvore elektronske ljuske atoma svih danas poznatih kemijskih elemenata. Oni su uključeni u gotovo sve električne fenomene kojih su znanstvenici sada svjesni. No što je zapravo elektricitet, službena znanost još uvijek ne može objasniti, ograničavajući se na općenite fraze, da je to, primjerice, "skup pojava uzrokovanih postojanjem, kretanjem i međudjelovanjem nabijenih tijela ili čestica nositelja električnog naboja". Poznato je da električna energija nije kontinuirani tok, već se prenosi u porcijama - diskretno».

Prema modernim idejama: struja - ovo je skup pojava uzrokovanih postojanjem, međudjelovanjem i kretanjem električnih naboja. Ali što je električni naboj?

Električno punjenje (količina elektriciteta) je fizikalna skalarna veličina (veličina čija se svaka vrijednost može izraziti jednim realnim brojem), koja određuje sposobnost tijela da budu izvor elektromagnetskih polja i sudjeluju u elektromagnetskoj interakciji. Električni naboji se dijele na pozitivne i negativne (ovaj izbor se u znanosti smatra čisto uvjetnim i svakom od naboja se dodjeljuje točno definiran znak). Tijela nabijena nabojem istog predznaka odbijaju se, a suprotno nabijena tijela privlače. Pri kretanju nabijenih tijela (kako makroskopskih tijela, tako i mikroskopskih nabijenih čestica koje nose električnu struju u vodičima) nastaje magnetsko polje i događaju se pojave koje omogućuju uspostavljanje odnosa elektriciteta i magnetizma (elektromagnetizma).

Elektrodinamika proučava elektromagnetsko polje u najopćenitijem slučaju (odnosno razmatraju se vremenski ovisna promjenjiva polja) i njegovu interakciju s tijelima koja imaju električni naboj. Klasična elektrodinamika uzima u obzir samo kontinuirana svojstva elektromagnetskog polja.

kvantna elektrodinamika proučava elektromagnetska polja koja imaju diskontinuirana (diskretna) svojstva, čiji su nositelji kvanti polja – fotoni. Interakcija elektromagnetskog zračenja s nabijenim česticama se u kvantnoj elektrodinamici smatra apsorpcijom i emisijom fotona česticama.

Vrijedno je razmisliti zašto se magnetsko polje pojavljuje oko vodiča s strujom ili oko atoma, po čijim se orbitama kreću elektroni? Činjenica je da " ono što se danas naziva elektricitetom zapravo je posebno stanje septonskog polja , u čijim procesima elektron u većini slučajeva sudjeluje ravnopravno s ostalim svojim dodatnim "komponentama" ” (“PRIMARNA ALLATRA FIZIKA”, str. 90) .

A toroidni oblik magnetskog polja je zbog prirode njegovog podrijetla. Kao što članak kaže: “S obzirom na fraktalne obrasce u Svemiru, kao i činjenicu da je septonsko polje u materijalnom svijetu unutar 6 dimenzija temeljno, jedinstveno polje na kojem se temelje sve interakcije poznate modernoj znanosti, može se tvrditi da sve one također imaju oblik Tore. A ova izjava može biti od posebnog znanstvenog interesa za moderne istraživače.. Stoga će elektromagnetsko polje uvijek imati oblik torusa, poput septonskog torusa.

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

Riža. 2. Silnice polja pravokutnog magneta

Riža. 3. Linije polja spirale sa strujom

Riža. 4. Linije sila pojedinih dijelova spirale

Riža. 5. Analogija između silnica spirale i atoma s orbitalnim elektronima

Riža. 6. Odvojeni fragment spirale i atoma s linijama sile

ZAKLJUČAK: čovječanstvo tek treba naučiti tajne tajanstvenog fenomena elektriciteta.

Petar Totov

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

Književnost:

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

Izvješće "PRIMORDIAL ALLATRA PHYSICS" međunarodne skupine znanstvenika ALLATRA International Public Movement, ur. Anastasia Novykh, 2015.;

Usmjereno (uređeno) kretanje čestica, nositelja električnog naboja, u elektromagnetskom polju.

Što je električna struja u različitim tvarima? Uzmimo, redom, pokretne čestice:

u metalima - elektroni,
u elektrolitima - ioni (kationi i anioni),
u plinovima - ioni i elektroni,
u vakuumu pod određenim uvjetima - elektroni,
u poluvodičima – rupe (elektron-rupna vodljivost).

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

Električna struja se manifestira na sljedeći način:

zagrijava vodiče (fenomen nije opažen u supravodičima);
mijenja kemijski sastav vodiča (ta je pojava prvenstveno karakteristična za elektrolite);
stvara magnetsko polje (očituje se u svim vodičima bez iznimke).

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

Struje se dijele na istosmjerne i izmjenične. Postoje i razne vrste izmjenične struje. Pri definiranju vrsta struje izostavlja se riječ "električna".

D.C- struja, čiji se smjer i veličina ne mijenjaju s vremenom. Može pulsirati, kao što je ispravljena varijabla koja je jednosmjerna.
Naizmjenična struja je električna struja koja se mijenja s vremenom. Izmjenična struja je svaka struja koja nije istosmjerna.
Periodična struja- električna struja, čije se trenutne vrijednosti ponavljaju u pravilnim intervalima u nepromijenjenom nizu.
Sinusoidalna struja- periodična električna struja, koja je sinusna funkcija vremena. Među izmjeničnim strujama glavna je struja čija vrijednost varira prema sinusoidnom zakonu. Bilo koja periodična nesinusoidalna struja može se prikazati kao kombinacija sinusoidnih harmoničkih komponenti (harmonika) s odgovarajućim amplitudama, frekvencijama i početnim fazama. U tom se slučaju elektrostatski potencijal svakog kraja vodiča mijenja u odnosu na potencijal drugog kraja vodiča naizmjenično od pozitivnog do negativnog i obrnuto, prolazeći kroz sve međupotencijale (uključujući nulti potencijal). Kao rezultat toga, nastaje struja koja neprestano mijenja smjer: kada se kreće u jednom smjeru, povećava se, dostižući maksimum, koji se naziva vrijednost amplitude, zatim se smanjuje, u nekom trenutku postaje nula, zatim se ponovno povećava, ali u drugom smjeru i također dosegne maksimalnu vrijednost, pada da bi zatim ponovno prošao kroz nulu, nakon čega se ciklus svih promjena nastavlja.
Kvazistacionarna struja- relativno sporo promjenjiva izmjenična struja, za čije trenutne vrijednosti su zakoni istosmjernih struja zadovoljeni s dovoljnom točnošću. Ti zakoni su Ohmov zakon, Kirchhoffova pravila i drugi. Kvazistacionarna struja, kao i istosmjerna struja, ima istu jakost struje u svim dijelovima nerazgranatog kruga. Pri proračunu kvazistacionarnih strujnih krugova zbog pojavljivanja e. d.s. indukcije kapaciteta i induktiviteta uzimaju se u obzir kao skupni parametri. Kvazistacionarne su obične industrijske struje, osim struja u dalekovodima, kod kojih uvjet kvazistacionarnosti duž voda nije zadovoljen.
struja visoke frekvencije- izmjeničnu struju, (počevši od frekvencije od približno desetaka kHz), za koju takve pojave postaju značajne, koje su ili korisne, određujući njezinu uporabu, ili štetne, protiv kojih se poduzimaju potrebne mjere, kao što su zračenje elektromagnetskih valova i učinak kože. Osim toga, ako valna duljina zračenja izmjenične struje postane usporediva s dimenzijama elemenata električnog kruga, tada se krši uvjet kvazistacionarnosti, što zahtijeva posebne pristupe proračunu i dizajnu takvih krugova.
Valovita struja je periodična električna struja čija je prosječna vrijednost tijekom 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 magnetski tok koji kroz njega prodire, stoga su vrtložne struje indukcijske struje. Što se brže mijenja magnetski tok, to su jače vrtložne struje. Vrtložne struje ne teku određenim stazama u žicama, već, zatvarajući se u vodič, tvore konture poput vrtloga.

Karakteristike

Povijesno je prihvaćeno da se """smjer struje""" poklapa sa smjerom kretanja pozitivnih naboja u vodiču. U tom slučaju, ako su jedini nositelji struje negativno nabijene čestice (npr. elektroni u metalu), tada je smjer struje suprotan smjeru gibanja nabijenih čestica.

Driftova brzina elektrona

Brzina driftiranja usmjerenog gibanja čestica u vodičima uzrokovana vanjskim poljem ovisi o materijalu vodiča, masi i naboju čestica, temperaturi okoline, primijenjenoj razlici potencijala i mnogo je manja od brzine svjetlosti. . U 1 sekundi elektroni u vodiču pomaknu se uređenim pomakom za manje od 0,1 mm. Unatoč tome, brzina širenja stvarne električne struje jednaka je brzini svjetlosti (brzina širenja fronte elektromagnetskog vala). Odnosno, mjesto gdje elektroni mijenjaju brzinu kretanja nakon promjene napona pomiče se brzinom širenja elektromagnetskih oscilacija.

Jakost i gustoća struje

Električna struja ima kvantitativne karakteristike: skalarne - jakost struje, i vektorske - gustoću struje.

Jakost struje a je fizikalna veličina jednaka omjeru količine naboja

Nestao neko vrijeme

kroz presjek vodiča, na vrijednost ovog vremenskog intervala.

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

Prema Ohmovom zakonu struja

u odsječku strujnog kruga izravno je proporcionalan električnom naponu

Primijenjen na ovaj dio kruga i obrnuto je proporcionalan njegovom otporu

Ako električna struja u dionici strujnog kruga nije konstantna, tada se napon i jakost struje stalno mijenjaju, dok su za običnu izmjeničnu struju prosječne vrijednosti napona i jakosti struje jednake nuli. Međutim, prosječna snaga oslobođene topline u ovom slučaju nije jednaka nuli.

Stoga se koriste sljedeći pojmovi:

trenutni napon i struja, odnosno koji djeluju u određenom trenutku vremena.
vršni napon i struja, odnosno maksimalne apsolutne vrijednosti
efektivni (efektivni) napon i jakost struje određeni su toplinskim učinkom struje, odnosno imaju iste vrijednosti koje imaju za istosmjernu struju s istim toplinskim učinkom.

gustoća struje- vektor, čija je apsolutna vrijednost jednaka omjeru jakosti struje koja teče kroz određeni dio vodiča, okomito na smjer struje, na područje ovog odjeljka i smjer vektor se poklapa sa smjerom gibanja pozitivnih naboja koji tvore struju.

Prema Ohmovom zakonu u diferencijalnom obliku, gustoća struje u mediju

proporcionalna jakosti električnog polja

i vodljivosti medija

Vlast

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

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

Općenito, većina rada koji obavi električna struja oslobađa se kao toplina. Snaga gubitka topline je vrijednost jednaka količini topline oslobođene u jedinici vremena. Prema Joule-Lenzovom zakonu, snaga gubitka topline u vodiču proporcionalna je jakosti struje koja teče i primijenjenom naponu:

Snaga se mjeri u vatima.

U kontinuiranom mediju volumenski gubitak snage

određena je skalarnim umnoškom vektora gustoće struje

i vektor jakosti električnog polja

u ovom trenutku:

Volumetrijska snaga se mjeri u vatima po kubnom metru.

Ovisnost otpora o valnoj duljini i vodiču je relativno jednostavna:

Najviše korištena električna struja standardne frekvencije od 50 "Hz" odgovara valnoj duljini od oko 6 tisuća kilometara, zbog čega je snaga zračenja obično zanemarivo mala u odnosu na snagu toplinskih gubitaka. Međutim, s povećanjem frekvencije struje smanjuje se duljina emitiranog vala, a sukladno tome se povećava i snaga zračenja. Provodnik koji može emitirati znatnu energiju naziva se antena.

Frekvencija

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

Prednaponska struja

Vektorska veličina proporcionalna brzini promjene električnog polja

na vrijeme:

Činjenica je da pri promjeni električnog polja, kao i pri protjecanju struje, nastaje magnetsko polje, što ova dva procesa čini sličnima jedan drugome. Osim toga, promjenu električnog polja obično prati prijenos energije. Na primjer, kod punjenja i pražnjenja kondenzatora, unatoč činjenici da nema kretanja nabijenih čestica između njegovih ploča, govore o struji pomaka koja teče kroz njega, nosi određenu energiju i zatvara električni krug na neobičan način. Prednaponska struja

u kondenzatoru određuje se 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 vodiča

Metali - ovdje su nositelji struje vodljivi elektroni, koji se obično smatraju elektronskim plinom, što jasno pokazuje kvantna svojstva degeneriranog plina.

Elektroliti su tekuće ili krute tvari i sustavi u kojima su ioni prisutni u bilo kojoj zamjetnoj koncentraciji, uzrokujući prolazak električne struje. Ioni nastaju u procesu elektrolitičke disocijacije. Zagrijavanjem se otpor elektrolita 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. Faradayevi zakoni elektrolize određuju masu tvari 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 elektricitet koji se nalazi u zraku. Benjamin Franklin prvi je put pokazao prisutnost elektriciteta u zraku i objasnio uzrok gromova i munja.

Naknadno je utvrđeno, da se elektricitet nakuplja kondenzacijom para u gornjoj atmosferi, te su naznačeni zakoni, kojima se atmosferski elektricitet pridržava:

kod vedrog neba, kao i kod oblačnog neba, elektricitet atmosfere je uvijek pozitivan, ako na nekoj udaljenosti od točke promatranja ne pada kiša, tuča ili snijeg;
napon elektriciteta oblaka postaje dovoljno jak da ga oslobodi iz okoline tek kada se para oblaka kondenzira u kišne kapi, o čemu svjedoči činjenica da na mjestu promatranja nema izboja munje bez kiše, snijega ili tuče, isključujući povratni udar munje;
atmosferski elektricitet raste s povećanjem vlažnosti zraka i doseže maksimum kada pada kiša, tuča i snijeg;
mjesto gdje pada kiša je rezervoar pozitivnog elektriciteta, okružen pojasom negativnog elektriciteta, koji je, pak, zatvoren u pojasu pozitivnog. Na granicama ovih pojaseva naprezanje je ravno nuli.

Kretanje iona pod djelovanjem sila električnog polja stvara vertikalnu vodljivu struju u atmosferi prosječne gustoće jednake oko (2÷3)·10 −12 A/m².

Ukupna struja koja teče cijelom površinom Zemlje je približno 1800 A.

Munja je prirodno iskričavo električno pražnjenje. Utvrđena je električna priroda aurore. Vatre svetog Elma prirodno su koronsko električno pražnjenje.

Biostruje - kretanje iona i elektrona ima vrlo značajnu ulogu u svim životnim procesima. Biopotencijal stvoren u ovom slučaju postoji kako na intracelularnoj razini tako iu pojedinim dijelovima tijela i organa. Prijenos živčanih impulsa događa se uz pomoć elektrokemijskih signala. Neke životinje (električne zrake, električna jegulja) mogu akumulirati potencijal od nekoliko stotina volti i koristiti ga za samoobranu.

Primjena

Proučavajući električnu struju, otkrivena su mnoga njena svojstva, što joj je omogućilo pronalazak praktične primjene u raznim područjima ljudske djelatnosti, pa čak i stvaranje novih 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, u industrijskoj sferi nastao je novi pojam - elektroprivreda.

Električna struja se koristi kao prijenosnik signala različite složenosti i vrste u različitim područjima (telefon, radio, upravljačka ploča, tipka za zaključavanje vrata i tako dalje).

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

Korištenje električne struje kao prijenosnika energije

dobivanje mehaničke energije u raznim elektromotorima,
dobivanje toplinske energije u uređajima za grijanje, električnim pećima, tijekom elektrozavarivanja,
dobivanje svjetlosne energije u uređajima za rasvjetu i signalizaciju,
pobuđivanje elektromagnetskih oscilacija visoke frekvencije, ultravisoke frekvencije i radio valova,
prijem zvuka,
dobivanje raznih tvari elektrolizom, punjenje električnih baterija. Ovdje se elektromagnetska energija pretvara u kemijsku energiju.
stvaranje magnetskog polja (kod elektromagneta).

Primjena električne struje u medicini

dijagnostika - biostruje zdravih i bolesnih organa su različite, a moguće je utvrditi bolest, uzroke i propisati liječenje. Grana fiziologije koja proučava električne pojave u tijelu naziva se elektrofiziologija.
- Elektroencefalografija je metoda proučavanja funkcionalnog stanja mozga.
- Elektrokardiografija je tehnika snimanja i proučavanja električnih polja tijekom rada srca.
- Elektrogastrografija je metoda proučavanja motoričke aktivnosti želuca.
- Elektromiografija je metoda proučavanja bioelektričnih potencijala koji se javljaju u skeletnim mišićima.
Liječenje i reanimacija: električna stimulacija pojedinih područja mozga; liječenje Parkinsonove bolesti i epilepsije, također za elektroforezu. Pacemaker koji stimulira 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:

toplinska (opekline, zagrijavanje i oštećenje krvnih žila);
elektrolitički (razgradnja krvi, kršenje fizikalno-kemijskog sastava);
biološki (iritacija i ekscitacija tjelesnih tkiva, konvulzije)
mehanički (pucanje krvnih žila pod djelovanjem tlaka pare dobivenog zagrijavanjem uz protok krvi)

Glavni čimbenik koji određuje ishod strujnog udara je količina struje koja prolazi kroz ljudsko tijelo. Prema sigurnosnim mjerama, električna struja je klasificirana na sljedeći način:

"sigurna" je struja čiji dugi prolaz kroz ljudsko tijelo ne šteti i ne izaziva nikakve osjete, njena vrijednost ne prelazi 50 μA (izmjenična struja 50 Hz) i 100 μA istosmjerna struja;
"Minimalna osjetna"" izmjenična struja je oko 0,6-1,5 mA (izmjenična struja 50 Hz) i 5-7 mA istosmjerna struja;
prag "nepropuštanja" je minimalna struja takve sile pri kojoj čovjek više nije u stanju naporom volje otrgnuti ruke od dijela kroz koji teče struja. Za izmjeničnu struju, to je oko 10-15 mA, za istosmjernu struju - 50-80 mA;
"Prag fibrilacije" odnosi se na izmjeničnu struju (50 Hz) od oko 100 mA i 300 mA DC za koju je više od 0,5 s vjerojatno da će izazvati fibrilaciju srčanog mišića. Ovaj prag se istovremeno smatra uvjetno smrtonosnim za ljude.

U Rusiji, u skladu s Pravilima za tehnički rad električnih instalacija potrošača (Naredba Ministarstva energetike Ruske Federacije od 13. siječnja 2003. br. 6 „O odobrenju Pravila za tehnički rad električnih instalacija potrošači”) i Pravila zaštite na radu tijekom rada električnih instalacija (Naredba Ministarstva energetike Ruske Federacije od 27. prosinca 2000. N 163 „O odobrenju Međusektorskih pravila zaštite na radu (Sigurnosna pravila) za rad elektroinstalacija”), utvrđeno je 5 kvalifikacijskih skupina za elektrosigurnost ovisno o stručnoj spremi i radnom stažu zaposlenika te naponu električnih instalacija.

Bilješke

Baumgart K. K., Električna struja.
KAO. Kasatkin. Elektrotehnika.
JUG. Sindeev. Elektrotehnika s elektroničkim elementima.

Što se zove jakost struje? Ovo se pitanje pojavilo više od jednom ili dva puta u procesu rasprave o raznim temama. Stoga smo se njime odlučili detaljnije pozabaviti te ćemo ga nastojati učiniti što dostupnijim bez ogromnog broja formula i nerazumljivih pojmova.

Dakle, što se zove električna struja? Ovo je usmjereni tok nabijenih čestica. Ali što su te čestice, zašto se odjednom kreću i gdje? Ovo nije baš jasno. Dakle, pogledajmo ovo pitanje detaljnije.

Počnimo s pitanjem o nabijenim česticama, koje su zapravo nositelji električne struje. Oni su različiti u različitim tvarima. Na primjer, što je električna struja u metalima? Ovo su elektroni. U plinovima, elektronima i ionima; u poluvodičima - rupe; a kod elektrolita to su kationi i anioni.

Te čestice imaju određeni naboj. Može biti pozitivan ili negativan. Definicija pozitivnog i negativnog naboja dana je uvjetno. Čestice s istim nabojem se odbijaju, dok se čestice sa suprotnim nabojem privlače.

Na temelju toga ispada logično da će se kretanje dogoditi od pozitivnog pola prema negativnom. I što je više nabijenih čestica na jednom nabijenom polu, to će se više njih pomaknuti na pol s drugim predznakom.
Ali sve je to duboka teorija, pa uzmimo konkretan primjer. Recimo da imamo utičnicu na koju nema spojenih uređaja. Ima li tamo struje?
Da bismo odgovorili na ovo pitanje, moramo znati što su napon i struja. Da bi bilo jasnije, pogledajmo ovo na primjeru cijevi s vodom. Pojednostavljeno rečeno, cijev je naša žica. Presjek ove cijevi je napon električne mreže, a protok je naša električna struja.
Vraćamo se u naš outlet. Ako povučemo analogiju s cijevi, tada je utičnica bez priključenih električnih uređaja cijev zatvorena ventilom. Odnosno, nema struje.

Ali tu postoji napetost. A ako je u cijevi, kako bi se pojavio protok, potrebno otvoriti ventil, tada je za stvaranje električne struje u vodiču potrebno spojiti opterećenje. To se može učiniti uključivanjem utikača u utičnicu.
Naravno, radi se o vrlo pojednostavljenom prikazu pitanja, a neki stručnjaci će mi zamjeriti i ukazati na netočnosti. Ali daje ideju o tome što se zove električna struja.

Istosmjerna i izmjenična struja

Sljedeće pitanje koje predlažemo razumjeti je: što je izmjenična struja i istosmjerna struja. Uostalom, mnogi ne razumiju sasvim ispravno ove koncepte.

Konstantna struja je struja koja ne mijenja svoju veličinu i smjer tijekom vremena. Vrlo često se pulsirajuća struja također naziva konstantom, ali razgovarajmo o svemu redom.

Istosmjernu struju karakterizira činjenica da se isti broj električnih naboja neprestano izmjenjuje u istom smjeru. Smjer je od jednog do drugog pola.
Ispada da vodič uvijek ima ili pozitivan ili negativan naboj. I s vremenom je nepromijenjen.

Bilješka! Pri određivanju 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, tada se smatra da je njezin smjer suprotan gibanju čestica.

Ali pod konceptom istosmjerne struje često se naziva takozvana pulsirajuća struja. Razlikuje se od konstante samo po tome što joj se vrijednost mijenja tijekom vremena, ali istovremeno ne mijenja predznak.
Recimo da imamo struju od 5A. Za istosmjernu struju, ova će vrijednost biti nepromijenjena tijekom cijelog vremenskog razdoblja. Za pulsirajuću struju, u jednom vremenskom razdoblju to će biti 5, u drugom 4, au trećem 4,5. Ali u isto vrijeme, ni u kojem slučaju ne pada ispod nule i ne mijenja svoj znak.

Ova valovita struja vrlo je česta pri pretvaranju izmjenične struje u istosmjernu. Upravo ovu pulsirajuću struju proizvodi vaš pretvarač ili diodni most u elektronici.
Jedna od glavnih prednosti istosmjerne struje je da se može pohraniti. To možete učiniti vlastitim rukama, pomoću baterija ili kondenzatora.

Naizmjenična struja

Da bismo razumjeli što je izmjenična struja, moramo zamisliti sinusoidu. Upravo ova ravna krivulja najbolje karakterizira promjenu istosmjerne struje i predstavlja standard.

	Poput sinusnog vala, izmjenična struja mijenja svoj polaritet pri konstantnoj frekvenciji. U jednom vremenskom razdoblju je pozitivan, au drugom negativno.
	Stoga, izravno u vodiču kretanja, nema nositelja naboja, kao takvih. Da biste to razumjeli, zamislite val koji se razbija o obalu. Kreće se u jednom, a zatim u suprotnom smjeru. Kao rezultat toga, čini se da se voda kreće, ali ostaje na mjestu.
	Na temelju toga, za izmjeničnu struju, njezina brzina promjene polariteta postaje vrlo važan čimbenik. Taj se faktor naziva frekvencija. Što je ova frekvencija viša, to se češće mijenja polaritet izmjenične struje u sekundi. U našoj zemlji postoji standard za ovu vrijednost - to je 50Hz. To jest, izmjenična struja mijenja svoju vrijednost od krajnje pozitivne do krajnje negativne 50 puta u sekundi.
	Ali ne postoji samo izmjenična struja s frekvencijom od 50 Hz. Mnoga oprema radi na izmjeničnu struju različitih frekvencija. Uostalom, promjenom frekvencije izmjenične struje možete promijeniti brzinu vrtnje motora. Također možete dobiti veće stope obrade podataka - kao u vašim računalnim čipsetovima, i mnogo više.

Bilješka! Na primjeru obične žarulje možete jasno vidjeti što su izmjenična i istosmjerna struja. To je posebno vidljivo na nekvalitetnim diodnim žaruljama, ali ako bolje pogledate, to možete vidjeti i na običnoj žarulji sa žarnom niti. Kod rada na istosmjernu struju gore postojanim svjetlom, a kod rada na izmjeničnu struju lagano trepere.

Što je snaga i gustoća struje?

Pa, saznali smo što je istosmjerna, a što izmjenična struja. Ali vjerojatno još uvijek imate puno pitanja. Pokušat ćemo ih razmotriti u ovom odjeljku našeg članka.

Iz ovog videa možete saznati više o tome što je moć.

A prvo od tih pitanja bit će: koliki je napon električne struje? Napon je potencijalna razlika između dvije točke.

Odmah se postavlja pitanje koliki je potencijal? Sad će mi profesionalci opet zamjeriti, ali recimo to ovako: radi se o višku nabijenih čestica. To jest, postoji jedna točka u kojoj postoji višak nabijenih čestica - i postoji druga točka u kojoj je tih nabijenih čestica više ili manje. Ta se razlika naziva naponom. Mjeri se u voltima (V).

Uzmimo za primjer običnu utičnicu. Svi vjerojatno 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 pojma napona kako bismo razumjeli što je snaga električne struje. Iako sa stručne strane ova izjava nije posve točna. Električna struja nema snagu, već je njezina izvedenica.

Da bismo razumjeli ovu točku, vratimo se našoj analogiji s vodovodnom cijevi. Kao što se sjećate, 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 uz jednake presjeke, odnosno napone, što je jače strujanje, odnosno električna struja, to će se veći protok vode kretati kroz cijev. Sukladno 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 s električnom strujom nije sve tako. Kroz bilo koji vodič, teoretski možemo prenijeti bilo koju struju. Ali u praksi će vodič malog presjeka pri visokoj gustoći struje jednostavno izgorjeti.

U tom smislu, moramo razumjeti što je gustoća struje. Grubo govoreći, to je broj elektrona koji se kreću kroz određeni dio vodiča po jedinici vremena.
Ovaj broj bi trebao biti optimalan. Uostalom, ako uzmemo vodič velikog presjeka, a kroz njega pustimo malu struju, onda će cijena takve električne instalacije biti visoka. Istodobno, ako uzmemo vodič malog presjeka, tada će se zbog velike gustoće struje pregrijati i brzo izgorjeti.
U tom smislu, PUE ima odgovarajući odjeljak koji vam omogućuje odabir vodiča na temelju ekonomske gustoće struje.

Ali vratimo se konceptu trenutne moći? Kao što smo razumjeli našom analogijom, s istim dijelom cijevi, prenesena snaga ovisi samo o trenutnoj snazi. Ali ako se poveća presjek naše cijevi, odnosno poveća napon, u ovom slučaju, pri istim vrijednostima brzine protoka, prenosit će se potpuno različite količine vode. Isto je i u elektrotehnici.

Što je veći napon, to je manja struja potrebna za prijenos iste snage. Zato se visokonaponski vodovi koriste za prijenos velike snage na velike udaljenosti.

Uostalom, linija s presjekom žice od 120 mm 2 za napon od 330 kV može prenijeti mnogo puta veću snagu u usporedbi s linijom istog presjeka, ali s naponom od 35 kV. Iako ono što se zove trenutna snaga, oni će biti isti.

Metode prijenosa električne struje

Što je struja i napon, shvatili smo. 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 izmjenična struja. Češći je jer ga je lakše ožičiti. Činjenica je da je dosta 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 izmjeničnoj struji.

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

Baterije su najčešći način skladištenja električne energije. Imaju posebna kemijska svojstva koja im omogućuju nakupljanje, a zatim, ako je potrebno, ispuštanje istosmjerne struje.
Svaka baterija ima strogo ograničenu količinu pohranjene energije. Zove se kapacitet akumulatora, a dijelom je određen početnom strujom akumulatora.
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 fizikalnim i kemijskim svojstvima, baterije razlikuju po načinu otpuštanja akumulirane energije.

Neki mogu dati odmah i puno. Zbog toga se, naravno, brzo ispuštaju. A drugi dati dugo vremena, ali malo. Osim toga, važan aspekt baterije je sposobnost održavanja napona.
Činjenica je da, kako kaže uputa, za neke baterije, kako se kapacitet vraća, njihov napon također postupno opada. I druge baterije su u stanju dati gotovo cijeli kapacitet s istim naponom. Na temelju ovih osnovnih svojstava odabiru se ova skladišta električne energije.
Za prijenos istosmjerne struje u svim slučajevima koriste se dvije žice. Ovo je pozitivna i negativna žica. Crveno i plavo.

Naizmjenična struja

Ali s izmjeničnom strujom sve je mnogo kompliciranije. Može se prenositi preko jedne, dvije, tri ili četiri žice. Da bismo to objasnili, moramo se pozabaviti pitanjem: što je trofazna struja?

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

Da bismo to razumjeli, sjetimo se naše sinusoide koja je model za opisivanje izmjenične struje i po čijim se zakonima ona mijenja. Uzmimo tri faze - "A", "B" i "C", i uzmimo određenu točku u vremenu. U ovoj točki, sinusni val "A" faze je u nultoj točki, sinusni val "B" faze je u krajnjoj pozitivnoj točki, a sinusni val "C" faze je u krajnjoj negativnoj točki.
Svaku sljedeću jedinicu vremena, izmjenična struja u tim fazama će se mijenjati, ali sinkrono. To jest, 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, opet će se promijeniti.

Kao rezultat toga, ispada da svaka od ovih faza ima svoj potencijal, koji se razlikuje od potencijala susjedne faze. Stoga između njih mora biti nešto što ne provodi struju.
Ova razlika potencijala između dvije faze naziva se linijski napon. Osim toga, imaju potencijalnu razliku u odnosu na zemlju - 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 temelju toga, ako nam treba napon od 220 V, tada možemo uzeti jednu faznu žicu i žicu koja je čvrsto spojena na zemlju. I dobivamo jednofaznu mrežu od 220 V. Ako trebamo mrežu od 380V onda možemo uzeti samo bilo koje 2 faze i spojiti nekakav grijač kao na videu.

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

Zaključak

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

Uostalom, pitanje električne struje prilično je opsežno i stvorena je cijela elektrotehnička znanost da ga razmatra. Ali stvarno se nadamo da smo uspjeli objasniti glavne aspekte ovog pitanja na pristupačnom jeziku, a sada vam električna struja neće biti nešto strašno i neshvatljivo.

Na današnjem susretu govorit ćemo o električnoj energiji koja je postala sastavni dio moderne civilizacije. Energetska industrija je napala svako područje naših života. A prisutnost kućanskih aparata koji koriste električnu struju u svakom domu toliko je prirodan i sastavni dio života da ga uzimamo zdravo za gotovo.

Dakle, pozornosti naših čitatelja nudimo osnovne informacije o električnoj struji.

Što je električna struja

Pod električnom strujom se misli usmjereno gibanje nabijenih čestica. Tvari koje sadrže dovoljnu količinu slobodnih naboja nazivaju se vodiči. A ukupnost svih uređaja koji su međusobno povezani žicama naziva se električni krug.

U svakodnevnom životu koristimo struju koja prolazi kroz metalne vodiče. Nositelji naboja u njima su slobodni elektroni.

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

Kako se ovo događa

Protok elektrona u krugu može se usporediti s protokom vode koja pada s visoke razine na nižu razinu. Ulogu razine u električnim krugovima ima potencijal.

Da struja teče u strujnom krugu, mora se na njegovim krajevima održavati konstantna razlika potencijala, tj. napon.

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

Uslijed primijenjenog napona u krugu se uspostavlja električno polje koje elektronima daje usmjereno gibanje. Što je veći napon, to je jače električno polje, a time i intenzitet toka elektrona koji se smjerno kreću.

Brzina širenja električne struje jednaka je brzini uspostavljanja električnog polja u strujnom krugu, tj. 300 000 km/s, ali brzina elektrona doseže jedva nekoliko mm u sekundi.

Općenito je prihvaćeno da struja teče od točke s velikim potencijalom, tj. od (+) do točke s nižim potencijalom, tj. do (-). Napon u strujnom krugu održava se pomoću izvora struje, poput baterije. Znak (+) na njegovom kraju označava manjak elektrona, znak (-) njihov višak, jer su elektroni nositelji upravo negativnog naboja. Čim se strujni krug s izvorom struje zatvori, elektroni jure s mjesta gdje su u višku prema pozitivnom polu izvora struje. Njihov put prolazi kroz žice, potrošače, mjerne instrumente i druge elemente strujnog kruga.

Imajte na umu da je smjer struje suprotan smjeru elektrona.

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

Neke veličine koje karakteriziraju električnu struju

Snaga struje. Električni naboj koji prolazi kroz presjek vodiča u 1 sekundi naziva se jakost struje. Za njegovu oznaku koristi se slovo I, mjereno u amperima (A).

Otpornost. Sljedeća vrijednost koje treba biti svjestan je otpor. Nastaje zbog sudara usmjerenih elektrona s ionima kristalne rešetke. Kao rezultat takvih sudara, elektroni prenose dio svoje kinetičke energije ionima. Kao rezultat toga, vodič se zagrijava, a struja se smanjuje. Otpor se označava slovom R i mjeri se u omima (Ohm).

Otpor metalnog vodiča je to veći što je vodič duži i što mu je površina presjeka manja. Uz jednaku duljinu i promjer žice najmanji otpor imaju vodiči od srebra, bakra, zlata i aluminija. Iz očitih razloga u praksi se koriste aluminijske i bakrene žice.

Vlast. 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).

Istosmjerna i izmjenična struja

Struja koju daju razne baterije i akumulatori je konstantna. To znači da se jakost struje u takvom strujnom krugu može mijenjati samo po veličini mijenjanjem njezina otpora na različite načine, a njezin smjer ostaje nepromijenjen.

Ali većina kućanskih aparata troši izmjeničnu struju, tj. struja, čija se veličina i smjer neprestano mijenjaju prema određenom zakonu.

Proizvodi se u elektranama, a zatim se visokonaponskim dalekovodima prenosi do naših domova i poslovnih prostora.

U većini zemalja frekvencija preokreta struje je 50 Hz, tj. javlja se 50 puta u sekundi. U tom slučaju, svaki put kad se jakost struje postupno povećava, doseže maksimum, 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 izmjeničnu struju frekvencije 60 Hz, a ostatak - 50 Hz.

Oprez - struja

Električni udari mogu biti uzrokovani korištenjem električnih uređaja i od udara groma jer Ljudsko tijelo je dobar vodič struje.Često se električne ozljede zadobive gaženjem žice koja leži na tlu ili odgurivanjem visećih električnih žica rukama.

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

Izmjenična struja je još opasnija, jer ima jače djelovanje na čovjeka. Ovaj naš prijatelj i pomagač u nizu slučajeva pretvara se u nemilosrdnog neprijatelja, uzrokujući poremećaj disanja i rada srca, sve do njegovog potpunog zaustavljanja. Ostavlja strašne tragove na tijelu u obliku teških opeklina.

Kako pomoći žrtvi? Prije svega, isključite izvor štete. 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. Najopasniji od njih je morska jegulja.

Ne plivajte do njega na udaljenosti manjoj od 3 metra. Njegov udarac nije smrtonosan, ali se može izgubiti svijest.

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