Mi az elektromos áram? Az elektromosság természete. Elektromos áram: főbb jellemzői és létezésének feltételei

(elektronlyuk vezetőképesség). Néha az elektromos áramot eltolási áramnak is nevezik, amely az elektromos tér időbeli változásából ered.

Az elektromos áramnak a következő megnyilvánulásai vannak:

Enciklopédiai YouTube

1 / 5

✪ ELEKTROMOS ÁRAM 8. FIZIKA osztály

✪ Elektromos áram

✪ #9 Elektromos áram és elektronok

✪ Mi az elektromos áram [Ham Radio TV 2]

✪ MI LESZ ÁRAMÜTÉS HA

Feliratok

Osztályozás

Ha töltött részecskék mozognak a makroszkopikus testekben egy adott közeghez képest, akkor az ilyen áramot elektromosnak nevezzük vezetési áram. Ha makroszkopikus töltött testek mozognak (például töltött esőcseppek), akkor ezt az áramot nevezzük konvekció .

Vannak egyen- és váltakozó áramok, valamint mindenféle váltakozó áram. Ilyen kifejezésekben az "elektromos" szót gyakran kihagyják.

DC áram - áram, amelynek iránya és nagysága nem változik az időben.

Légörvény

Az örvényáramok (Foucault-áramok) „egy masszív vezetőben lévő zárt elektromos áramok, amelyek akkor keletkeznek, amikor a behatoló mágneses fluxus megváltozik”, ezért az örvényáramok indukciós áramok. Minél gyorsabban változik a mágneses fluxus, annál erősebbek az örvényáramok. Az örvényáramok a vezetékekben nem bizonyos pályákon áramlanak, hanem a vezetőben zárva örvényszerű kontúrokat képeznek.

Az örvényáramok megléte bőreffektushoz vezet, vagyis ahhoz, hogy a váltakozó elektromos áram és a mágneses fluxus főleg a vezető felületi rétegében terjed. A vezetők örvényáramú melegítése energiaveszteséghez vezet, különösen az AC tekercsek magjaiban. Az örvényáramok okozta energiaveszteségek csökkentésére a váltakozó áramú mágneses áramkörök különálló, egymástól elszigetelt, az örvényáramok irányára merőleges lemezekre való felosztását alkalmazzák, ami korlátozza az örvényáramok lehetséges kontúrjait, és nagymértékben csökkenti a nagyságát. ezekből az áramlatokból. Nagyon magas frekvenciákon a ferromágnesek helyett mágneses áramkörökhöz magnetodielektrikumokat használnak, amelyekben a nagyon nagy ellenállás miatt gyakorlatilag nem fordulnak elő örvényáramok.

Jellemzők

Ez történelmileg elfogadott jelenlegi iránya egybeesik a vezetőben lévő pozitív töltések mozgási irányával. Ebben az esetben, ha az egyetlen áramhordozó negatív töltésű részecskék (például elektronok egy fémben), akkor az áram iránya ellentétes a töltött részecskék mozgási irányával. .

Elektronok sodródási sebessége

A sugárzás ellenállását a vezető körül kialakuló elektromágneses hullámok okozzák. Ez az ellenállás összetett függésben van a vezető alakjától és méretétől, a kibocsátott hullám hullámhosszától. Egyetlen egyenes vonalú vezetőre, amelyben mindenhol azonos irányú és erősségű áram van, és amelynek L hossza sokkal kisebb, mint az általa kibocsátott elektromágneses hullám hossza. λ (\displaystyle \lambda), az ellenállás hullámhossztól és vezetőtől való függése viszonylag egyszerű:

R = 3200 (L λ) (\displaystyle R=3200\left((\frac (L)(\lambda ))\right))

A leggyakrabban használt elektromos áram 50-es szabványos frekvenciával Hz körülbelül 6 ezer kilométer hosszú hullámnak felel meg, ezért a sugárzási teljesítmény általában elhanyagolhatóan kicsi a hőveszteségi teljesítményhez képest. Az áram frekvenciájának növekedésével azonban a kibocsátott hullám hossza csökken, és ennek megfelelően nő a sugárzási teljesítmény. Az érzékelhető energia kisugárzására képes vezetőt antennának nevezzük.

Frekvencia

A frekvencia olyan váltakozó áramra utal, amely időszakosan változtatja az erősséget és/vagy irányt. Ide tartozik a leggyakrabban használt áram is, amely szinuszos törvény szerint változik.

A váltakozó áram periódusa az a legrövidebb időtartam (másodpercben kifejezve), amely után az áram (és a feszültség) változásai megismétlődnek. Az áram által teljesített periódusok számát egységnyi idő alatt frekvenciának nevezzük. A frekvenciát hertzben mérik, egy hertz (Hz) másodpercenként egy ciklusnak felel meg.

Előfeszítő áram

Néha a kényelem kedvéért bevezetik az eltolási áram fogalmát. A Maxwell-egyenletekben az elmozdulási áram egyenlő mértékben van jelen a töltések mozgásából származó árammal. A mágneses tér intenzitása a teljes elektromos áramtól függ, amely egyenlő a vezetési áram és az eltolási áram összegével. Definíció szerint az előfeszítési áramsűrűség j D → (\displaystyle (\vec (j_(D))))- az elektromos tér változási sebességével arányos vektormennyiség E → (\displaystyle (\vec (E))) időben:

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

Az a tény, hogy az elektromos tér változásával, valamint az áram áramlásával mágneses mező keletkezik, amely ezt a két folyamatot hasonlítja egymáshoz. Ezenkívül az elektromos tér változása általában energiaátadással jár együtt. Például egy kondenzátor töltésénél és kisütésénél annak ellenére, hogy a töltött részecskék nem mozognak a lemezei között, átfolyó elmozduló áramról beszélnek, amely némi energiát hordoz, és sajátos módon lezárja az elektromos áramkört. Előfeszítő áram I D (\displaystyle I_(D)) a kondenzátorban a következő képlet határozza meg:

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))),

ahol Q (\displaystyle Q)- töltés a kondenzátorlapokon, U (\displaystyle U)- potenciálkülönbség a lemezek között, C (\displaystyle C) a kondenzátor kapacitása.

Az elmozduló áram nem elektromos áram, mert nincs összefüggésben az elektromos töltés mozgásával.

A vezetők fő típusai

A dielektrikumoktól eltérően a vezetők kompenzálatlan töltések szabad hordozóit tartalmazzák, amelyek egy erő, általában az elektromos potenciálkülönbség hatására mozgásba lendülnek és elektromos áramot hoznak létre. Az áram-feszültség karakterisztika (az áramerősség feszültségfüggősége) a vezető legfontosabb jellemzője. A fémes vezetők és elektrolitok esetében a legegyszerűbb formája van: az áramerősség egyenesen arányos a feszültséggel (Ohm törvénye).

Fémek - itt az áramhordozók a vezetési elektronok, amelyeket általában elektrongáznak tekintenek, jól mutatva a degenerált gáz kvantumtulajdonságait.

A plazma ionizált gáz. Az elektromos töltést ionok (pozitív és negatív) és szabad elektronok hordozzák, amelyek sugárzás (ultraibolya, röntgen és mások) és (vagy) melegítés hatására képződnek.

Elektrolitok - "folyékony vagy szilárd anyagok és rendszerek, amelyekben az ionok bármilyen észrevehető koncentrációban jelen vannak, elektromos áram áthaladását okozva." Az elektrolitikus disszociáció során ionok keletkeznek. Melegítéskor az elektrolitok ellenállása csökken az ionokra bomló molekulák számának növekedése miatt. Az elektroliton áthaladó áram következtében az ionok közelednek az elektródákhoz, és semlegesítve leülepednek rájuk. Az elektrolízis Faraday törvényei meghatározzák az elektródákon felszabaduló anyag tömegét.

A vákuumban az elektronok elektromos árama is van, amelyet a katódsugaras eszközökben használnak.

Elektromos áramok a természetben

Az elektromos áramot különböző összetettségű és típusú jelek hordozójaként használják különböző területeken (telefon, rádió, vezérlőpult, ajtózár gomb stb.).

Egyes esetekben nemkívánatos elektromos áramok jelennek meg, például szórt áramok vagy rövidzárlati áramok.

Az elektromos áram felhasználása energiahordozóként

mechanikai energia beszerzése különböző villanymotorokban,
hőenergia kinyerése fűtőberendezésekben, elektromos kemencékben, elektromos hegesztés során,
fényenergia beszerzése világító- és jelzőberendezésekben,
nagyfrekvenciás, ultramagas frekvenciájú és rádióhullámok elektromágneses oszcillációinak gerjesztése,
hang vétele,
különböző anyagok kinyerése elektrolízissel, elektromos akkumulátorok töltése. Itt alakul át az elektromágneses energia kémiai energiává.
mágneses mező létrehozása (elektromágnesekben).

Az elektromos áram alkalmazása az orvostudományban

diagnosztika - az egészséges és a beteg szervek bioáramoi eltérőek, miközben meg lehet határozni a betegséget, annak okait és előírni a kezelést. Az élettannak azt az ágát, amely a test elektromos jelenségeit vizsgálja, elektrofiziológiának nevezik.
- Az elektroencephalográfia az agy funkcionális állapotának tanulmányozására szolgáló módszer.
- Az elektrokardiográfia az elektromos mezők rögzítésére és tanulmányozására szolgáló technika a szív munkája során.
- Az elektrogasztrográfia egy módszer a gyomor motoros aktivitásának tanulmányozására.
- Az elektromiográfia egy módszer a vázizmokban előforduló bioelektromos potenciálok tanulmányozására.
Kezelés és újraélesztés: az agy egyes területeinek elektromos stimulációja; Parkinson-kór és epilepszia kezelésére, elektroforézisre is. A szívizmot impulzusárammal stimuláló pacemakert bradycardia és egyéb szívritmuszavarok esetén használnak.

elektromos biztonság

Tartalmazza a jogi, társadalmi-gazdasági, szervezési és műszaki, egészségügyi és higiéniai, orvosi és megelőző, rehabilitációs és egyéb intézkedéseket. Az elektromos biztonsági szabályokat jogi és műszaki dokumentumok, szabályozási és műszaki keretek szabályozzák. A villamos biztonság alapjainak ismerete kötelező az elektromos berendezéseket, elektromos berendezéseket szervizelõ személyzet számára. Az emberi test az elektromos áram vezetője. Az emberi ellenállás száraz és ép bőrrel 3 és 100 kOhm között van.

Az emberi vagy állati testen áthaladó áram a következő hatásokat váltja ki:

termikus (égések, melegítés és az erek károsodása);
elektrolitikus (vérbomlás, a fizikai-kémiai összetétel megsértése);
biológiai (testszövetek irritációja és gerjesztése, görcsök)
mechanikus (erek szakadása gőznyomás hatására, amelyet vérárammal való melegítéssel kapnak)

Az áramütés kimenetelét meghatározó fő tényező az emberi testen áthaladó áram mennyisége. A biztonságtechnika szerint az elektromos áramot a következőképpen osztályozzák:

biztonságos olyan áramot kell figyelembe venni, amelynek hosszú áthaladása az emberi testen nem károsítja és nem okoz semmilyen érzetet, értéke nem haladja meg az 50 μA-t (váltóáram 50 Hz) és a 100 μA egyenáramot;
minimálisan érzékelhető az emberi váltakozó áram körülbelül 0,6-1,5 mA (váltakozó áram 50 Hz) és 5-7 mA egyenáram;
küszöb könyörtelen Az ilyen erő minimális áramának nevezik, amelynél az ember már nem képes akaraterőre emelni a kezét az áramot szállító részről. Váltakozó áram esetén ez körülbelül 10-15 mA, egyenáram esetén - 50-80 mA;
fibrillációs küszöb körülbelül 100 mA-es és 300 mA-es egyenáramú váltakozó áramnak (50 Hz) nevezzük, amelynek hatása 0,5 s-nál hosszabb, és nagy valószínűséggel szívizom fibrillációt okoz. Ez a küszöb egyidejűleg feltételesen halálosnak tekinthető az emberek számára.

Oroszországban a fogyasztók elektromos berendezéseinek műszaki üzemeltetésére vonatkozó szabályokkal és az elektromos berendezések üzemeltetése során alkalmazott munkavédelmi szabályokkal összhangban 5 elektromos biztonsággal kapcsolatos képesítési csoportot hoztak létre, a munkavállaló képzettségétől és tapasztalatától függően, valamint az elektromos berendezések feszültsége.

Mit tudunk ma valójában az elektromosságról? A modern nézetek szerint sok, de ha részletesebben belemélyedünk ennek a kérdésnek a lényegébe, akkor kiderül, hogy az emberiség széles körben használja az elektromosságot anélkül, hogy megértené ennek a fontos fizikai jelenségnek a valódi természetét.

Jelen cikk célja nem az elektromos jelenségek területén elért tudományos és műszaki alkalmazott kutatási eredmények megcáfolása, amelyek széles körben hasznosulnak a modern társadalom mindennapi életében és iparában. De az emberiség folyamatosan szembesül számos jelenséggel és paradoxonnal, amelyek nem illeszkednek az elektromos jelenségekkel kapcsolatos modern elméleti elképzelések keretébe - ez azt jelzi, hogy hiányzik a jelenség fizikája teljes megértése.

Ma a tudomány is ismeri azokat a tényeket, amikor úgy tűnik, hogy a vizsgált anyagok és anyagok anomális vezetőképességet mutatnak ( ) .

Az olyan jelenségnek, mint az anyagok szupravezető képességének, szintén nincs teljesen kielégítő elmélete jelenleg. Csak egy feltételezés létezik, hogy a szupravezetés az kvantumjelenség , amelyet a kvantummechanika vizsgál. A kvantummechanika alapegyenleteinek alapos tanulmányozása: a Schrödinger-egyenlet, a von Neumann-egyenlet, a Lindblad-egyenlet, a Heisenberg-egyenlet és a Pauli-egyenlet, akkor nyilvánvalóvá válik ezek következetlensége. A helyzet az, hogy a Schrödinger-egyenlet nem származtatott, hanem a klasszikus optikával analógiával, a kísérleti adatok általánosítása alapján feltételezhető. A Pauli-egyenlet egy 1/2-es spinnel rendelkező töltött részecske (például egy elektron) mozgását írja le külső elektromágneses térben, de a spin fogalma nincs összefüggésben az elemi részecske valós forgásával, és azt is feltételezik. a spinhez képest, hogy van olyan állapottere, amely semmilyen módon nem kapcsolódik egy elemi részecskék közönséges térben való mozgásához.

Anastasia Novykh "Ezoosmos" könyvében említést tesz a kvantumelmélet kudarca: "De az atom szerkezetének kvantummechanikai elmélete, amely az atomot olyan mikrorészecskék rendszerének tekinti, amelyek nem engedelmeskednek a klasszikus törvényeknek. mechanika, abszolút lényegtelen . Első pillantásra Heisenberg német fizikus és Schrödinger osztrák fizikus érvei meggyőzőnek tűnnek az emberek számára, de ha mindezt más szemszögből nézzük, akkor következtetéseik csak részben helytállóak, és általában mindkettő teljesen téves. . A helyzet az, hogy az első részecskeként, a másik hullámként írta le az elektront. Egyébként a hullám-részecske kettősség elve sem releváns, mivel nem fedi fel a részecske hullámmá alakulását és fordítva. Vagyis a tanult uraktól szereznek valami szűkösséget. Valójában minden nagyon egyszerű. Általában azt akarom mondani, hogy a jövő fizikája nagyon egyszerű és érthető. A legfontosabb, hogy a jövőig élj. Ami az elektront illeti, csak két esetben válik hullámmá. Az első az, amikor a külső töltés elveszik, vagyis amikor az elektron nem lép kölcsönhatásba más anyagi tárgyakkal, mondjuk ugyanazzal az atommal. A második preozmikus állapotban van, vagyis amikor a belső potenciálja csökken.

Az emberi idegrendszer idegsejtjei által generált azonos elektromos impulzusok támogatják a szervezet aktív komplex és sokrétű működését. Érdekes megjegyezni, hogy a sejt akciós potenciálja (az élő sejt membránja mentén mozgó gerjesztési hullám a membránpotenciál rövid távú változása formájában az ingerelhető sejt kis területén) egy bizonyos tartományban (1. ábra).

Egy neuron akciós potenciáljának alsó határa -75 mV, ami nagyon közel áll az emberi vér redoxpotenciáljának értékéhez. Ha az akciós potenciál nullához viszonyított maximális és minimális értékét elemezzük, akkor nagyon közel van a kerekített százalékhoz. jelentése aranymetszet , azaz az intervallum felosztása 62%-hoz és 38%-hoz viszonyítva:

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

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

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

A modern tudomány által ismert összes anyag és anyag valamilyen mértékben vezeti az elektromosságot, mivel 13 fantom Po-részecskéből álló elektronokat tartalmaznak, amelyek viszont szeptoncsomók (“PRIMORDIAL ALLATRA PHYSICS”, 61. o.). A kérdés csak az elektromos áram feszültsége, amely szükséges az elektromos ellenállás leküzdéséhez.

Mivel az elektromos jelenségek szorosan kapcsolódnak az elektronhoz, a PRIMORDIAL ALLATRA PHYSICS jelentés a következő információkat tartalmazza erről a fontos elemi részecskéről: „Az elektron az atom szerves része, az anyag egyik fő szerkezeti eleme. Az elektronok alkotják az összes jelenleg ismert kémiai elem atomjának elektronhéját. Szinte minden elektromos jelenségben részt vesznek, amivel a tudósok ma már tisztában vannak. De hogy valójában mi is az elektromosság, azt a hivatalos tudomány még mindig nem tudja megmagyarázni, általános kifejezésekre korlátozva, hogy például "töltött testek vagy elektromos töltéshordozók részecskéinek létezéséből, mozgásából és kölcsönhatásából eredő jelenségek összessége". Ismeretes, hogy az elektromosság nem folyamatos áramlás, hanem átadásra kerül részletekben – diszkréten».

A modern elképzelések szerint: elektromosság - ez az elektromos töltések létezéséből, kölcsönhatásából és mozgásából adódó jelenségek összessége. De mi az elektromos töltés?

Elektromos töltés (az elektromosság mennyisége) egy fizikai skaláris mennyiség (olyan mennyiség, amelynek minden értéke egy valós számmal kifejezhető), amely meghatározza a testek azon képességét, hogy elektromágneses terek forrásai legyenek, és részt vegyenek az elektromágneses kölcsönhatásban. Az elektromos töltéseket pozitívra és negatívra osztják (ezt a választást a tudomány tisztán feltételesnek tekinti, és mindegyik töltéshez egy jól meghatározott előjel tartozik). Az azonos előjelű töltéssel töltött testek taszítják, az ellentétes töltésű testek pedig vonzzák. A töltött testek mozgásakor (makroszkópikus testek és mikroszkopikus töltésű részecskék is, amelyek elektromos áramot vezetnek a vezetőkben), mágneses tér keletkezik, és olyan jelenségek mennek végbe, amelyek lehetővé teszik az elektromosság és a mágnesesség (elektromágnesesség) kapcsolatának megállapítását.

Elektrodinamika az elektromágneses teret a legáltalánosabb esetben vizsgálja (vagyis az időfüggő változó mezőket veszik figyelembe) és annak kölcsönhatását az elektromos töltéssel rendelkező testekkel. A klasszikus elektrodinamika csak az elektromágneses tér folytonos tulajdonságait veszi figyelembe.

kvantumelektrodinamika olyan elektromágneses mezőket vizsgál, amelyek nem folytonos (diszkrét) tulajdonságokkal rendelkeznek, amelyek hordozói a mezőkvantumok - fotonok. Az elektromágneses sugárzás töltött részecskékkel való kölcsönhatását a kvantumelektrodinamika a fotonok részecskék általi abszorpciójának és kibocsátásának tekinti.

Érdemes elgondolkodni, hogy miért jelenik meg mágneses tér az árammal rendelkező vezető körül, vagy egy atom körül, amelynek pályája mentén az elektronok mozognak? A tény az, hogy " amit ma elektromosságnak neveznek, az valójában a szeptonmező egy speciális állapota , amelyek folyamataiban az elektron a legtöbb esetben egyenlő alapon vesz részt a többi további "komponensével" ” („PRIMER ALLATRA FIZIKA”, 90. o.) .

A mágneses tér toroid alakja pedig eredetének természetéből fakad. Ahogy a cikk írja: „Tekintettel az Univerzum fraktálmintázataira, valamint arra a tényre, hogy az anyagi világban a 6 dimenzión belüli szeptonmező az az alapvető, egységes mező, amelyen a modern tudomány által ismert összes kölcsönhatás alapul, vitatható, hogy mindegyik a Tóra formájú. Ez a kijelentés pedig különös tudományos érdeklődésre tarthat számot a modern kutatók számára.. Ezért az elektromágneses tér mindig tórusz formáját ölti, mint egy szepton tórusz.

Tekintsünk egy spirált, amelyen elektromos áram folyik, és pontosan hogyan jön létre az elektromágneses mező ( https://www.youtube.com/watch?v=0BgV-ST478M).

Rizs. 2. Téglalap alakú mágnes mezővonalai

Rizs. 3. Egy spirál térvonalai árammal

Rizs. 4. A spirál egyes szakaszainak erővonalai

Rizs. 5. Analógia a spirál erővonalai és az atomok orbitális elektronjai között

Rizs. 6. Egy spirál és egy atom külön töredéke erővonalakkal

KÖVETKEZTETÉS: az emberiségnek még meg kell tanulnia az elektromosság rejtélyes jelenségének titkait.

Petr Totov

Kulcsszavak:ŐS ALLATRA FIZIKA, elektromos áram, elektromosság, az elektromosság természete, elektromos töltés, elektromágneses tér, kvantummechanika, elektron.

Irodalom:

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

Az ALLATRA Nemzetközi Közmozgalom nemzetközi tudóscsoportjának "PRIMORDIAL ALLATRA PHYSICS" jelentése, szerk. Anastasia Novykh, 2015;

Részecskék, elektromos töltéshordozók irányított (rendezett) mozgása elektromágneses térben.

Mi az elektromos áram a különböző anyagokban? Vegyük a mozgó részecskéket:

fémekben - elektronok,
elektrolitokban - ionok (kationok és anionok),
gázokban - ionokban és elektronokban,
vákuumban bizonyos körülmények között - elektronok,
félvezetőkben - lyukak (elektron-lyuk vezetőképesség).

Néha az elektromos áramot az elektromos tér időbeli változásából eredő elmozdulási áramnak is nevezik.

Az elektromos áram a következőképpen nyilvánul meg:

felmelegíti a vezetőket (a jelenség a szupravezetőknél nem figyelhető meg);
megváltoztatja a vezető kémiai összetételét (ez a jelenség elsősorban az elektrolitokra jellemző);
mágneses teret hoz létre (kivétel nélkül minden vezetőben megnyilvánul).

Ha töltött részecskék mozognak a makroszkopikus testek belsejében egy adott közeghez képest, akkor az ilyen áramot elektromos ""vezető áramnak" nevezik. Ha makroszkopikus töltött testek mozognak (például töltött esőcseppek), akkor ezt az áramot "konvekciónak" nevezik.

Az áramokat egyenáramra és váltakozóra osztják. Különféle váltakozó áramok is léteznek. Az áram típusainak meghatározásakor az "elektromos" szó kimarad.

D.C- áram, amelynek iránya és nagysága nem változik az időben. Lehet lüktető, például egy egyirányú egyenirányított változó.
Váltakozó áram egy elektromos áram, amely idővel változik. Váltakozó áram minden olyan áram, amely nem közvetlen.
Periodikus áram- elektromos áram, amelynek pillanatnyi értékei rendszeres időközönként változatlan sorrendben ismétlődnek.
Szinuszos áram- periodikus elektromos áram, amely az idő szinuszos függvénye. A váltakozó áramok közül a fő az áram, amelynek értéke szinuszos törvény szerint változik. Bármely periodikus nem szinuszos áram ábrázolható szinuszos harmonikus komponensek (harmonikusok) kombinációjaként a megfelelő amplitúdókkal, frekvenciákkal és kezdeti fázisokkal. Ebben az esetben a vezető mindkét végének elektrosztatikus potenciálja a vezető másik végének potenciáljához képest felváltva pozitívról negatívra és fordítva változik, miközben áthalad az összes közbenső potenciálon (beleértve a nulla potenciált is). Ennek eredményeként olyan áram keletkezik, amely folyamatosan változtatja az irányt: az egyik irányba haladva növekszik, eléri a maximumot, az úgynevezett amplitúdó értéket, majd csökken, egy ponton nullává válik, majd ismét nő, de a másik irányba és szintén eléri a maximális értéket, leesik, hogy aztán ismét átmenjen a nullán, majd az összes változás ciklusa folytatódik.
Kvázi-stacionárius áram- viszonylag lassan változó váltóáram, amelynek pillanatnyi értékeinél kellő pontossággal kielégítik az egyenáram törvényei. Ezek a törvények Ohm törvénye, Kirchhoff szabályai és mások. A kvázi-stacionárius áram, valamint az egyenáram egy elágazás nélküli áramkör minden szakaszában azonos áramerősséggel rendelkezik. A kvázi-stacionárius áramkörök számításakor a kialakuló e. d.s. a kapacitás és az induktivitás indukcióit összesített paraméterként veszik figyelembe. Kvázi-stacionáriusnak nevezzük a közönséges ipari áramokat, kivéve a távolsági távvezetékek áramait, amelyeknél a vonal mentén a kvázi-stacionaritás feltétele nem teljesül.
nagyfrekvenciás áram- váltóáram, (körülbelül több tíz kHz-es frekvenciától kezdve), amelyre olyan jelenségek válnak jelentőssé, amelyek vagy hasznosak, meghatározzák a felhasználását, vagy károsak, amelyek ellen a szükséges intézkedéseket megteszik, mint például az elektromágneses hullámsugárzás és a bőrhatás. Ezenkívül, ha a váltakozó áramú sugárzás hullámhossza összehasonlíthatóvá válik az elektromos áramkör elemeinek méreteivel, akkor a kvázi-stacionaritás feltétele sérül, ami speciális megközelítést igényel az ilyen áramkörök kiszámításához és tervezéséhez.
Hullámos áram egy periodikus elektromos áram, amelynek átlagos értéke a periódus alatt nullától eltérő.
Egyirányú áram olyan elektromos áram, amely nem változtatja meg irányát.

Légörvény

Az örvényáramok (vagy Foucault-áramok) egy masszív vezetőben lévő zárt elektromos áramok, amelyek a behatoló mágneses fluxus megváltozásakor keletkeznek, ezért az örvényáramok indukciós áramok. Minél gyorsabban változik a mágneses fluxus, annál erősebbek az örvényáramok. Az örvényáramok a vezetékekben nem bizonyos pályákon áramlanak, hanem a vezetőben zárva örvényszerű kontúrokat képeznek.

Jellemzők

Történelmileg elfogadott, hogy az áram """ iránya egybeesik a vezetőben lévő pozitív töltések mozgási irányával. Ebben az esetben, ha az egyetlen áramhordozó negatív töltésű részecskék (például elektronok egy fémben), akkor az áram iránya ellentétes a töltött részecskék mozgási irányával.

Elektronok sodródási sebessége

A vezetőben lévő részecskék külső tér által okozott irányított mozgásának sodródási sebessége függ a vezető anyagától, a részecskék tömegétől és töltésétől, a környezeti hőmérséklettől, az alkalmazott potenciálkülönbségtől, és jóval kisebb, mint a fénysebesség. . 1 másodperc alatt a vezetőben lévő elektronok rendezett mozgással kevesebb, mint 0,1 mm-t mozognak. Ennek ellenére a tényleges elektromos áram terjedési sebessége megegyezik a fény sebességével (az elektromágneses hullámfront terjedési sebességével). Vagyis az a hely, ahol az elektronok mozgási sebességét feszültségváltozás után megváltoztatják, az elektromágneses rezgések terjedési sebességével mozog.

Erősség és áramsűrűség

Az elektromos áramnak kvantitatív jellemzői vannak: skalár - áramerősség és vektor - áramsűrűség.

Erősségi áram a a töltésmennyiség arányával egyenlő fizikai mennyiség

Eltűnt egy időre

a vezető keresztmetszetén keresztül ennek az időintervallumnak az értékére.

Az áramerősséget SI-ben amperben mérik (nemzetközi és orosz jelölés: A).

Ohm törvénye szerint az áram

az áramköri szakaszban egyenesen arányos az elektromos feszültséggel

Az áramkör ezen szakaszára vonatkozik, és fordítottan arányos az ellenállásával

Ha az áramköri szakaszban az elektromos áram nem állandó, akkor a feszültség és az áramerősség folyamatosan változik, míg a normál váltakozó áramnál a feszültség és az áramerősség átlagos értéke nulla. A felszabaduló hő átlagos teljesítménye azonban ebben az esetben nem egyenlő nullával.

Ezért a következő kifejezéseket használják:

pillanatnyi feszültség és áramerősség, vagyis egy adott időpillanatban ható.
csúcsfeszültség és áramerősség, vagyis a maximális abszolút értékek
Az effektív (effektív) feszültséget és az áramerősséget az áram hőhatása határozza meg, vagyis ugyanazok az értékek, mint az azonos hőhatású egyenáramnál.

pillanatnyi sűrűség- egy vektor, amelynek abszolút értéke megegyezik a vezető bizonyos szakaszán átfolyó áram erősségének arányával, amely merőleges az áram irányára, ennek a szakasznak a területéhez és a vezeték irányához a vektor egybeesik az áramot alkotó pozitív töltések mozgási irányával.

Ohm törvénye szerint differenciális formában az áramsűrűség a közegben

arányos az elektromos térerősséggel

és a közeg vezetőképessége

Erő

A vezetőben lévő áram jelenlétében az ellenállási erők ellen dolgozik. Bármely vezető elektromos ellenállása két összetevőből áll:

aktív ellenállás - ellenállás a hőtermeléssel szemben;
reaktancia - ellenállás az energia elektromos vagy mágneses mezőbe történő átvitele miatt (és fordítva).

Általában az elektromos áram által végzett munka nagy része hőként szabadul fel. A hőveszteség teljesítménye az egységnyi idő alatt felszabaduló hőmennyiséggel egyenlő. A Joule-Lenz törvény szerint a vezető hővesztesége arányos az átfolyó áram erősségével és az alkalmazott feszültséggel:

A teljesítményt wattban mérik.

Folyamatos közegben a térfogati teljesítményveszteség

az áramsűrűségvektor skaláris szorzata határozza meg

és elektromos térerősség vektor

ezen a ponton:

A térfogati teljesítményt watt per köbméterben mérik.

Az ellenállás hullámhossztól és vezetőtől való függése viszonylag egyszerű:

A leggyakrabban használt 50 "Hz" szabványos frekvenciájú elektromos áram körülbelül 6 ezer kilométeres hullámhossznak felel meg, ezért a sugárzási teljesítmény általában elhanyagolhatóan kicsi a hőveszteséghez képest. Az áram frekvenciájának növekedésével azonban a kibocsátott hullám hossza csökken, és ennek megfelelően nő a sugárzási teljesítmény. Az érzékelhető energia kisugárzására képes vezetőt antennának nevezzük.

Frekvencia

Előfeszítő áram

Az elektromos tér változási sebességével arányos vektormennyiség

időben:

Az a tény, hogy amikor az elektromos tér megváltozik, valamint az áram folyik, akkor mágneses mező keletkezik, ami ezt a két folyamatot hasonlítja egymáshoz. Ezenkívül az elektromos tér változása általában energiaátadással jár együtt. Például egy kondenzátor töltésénél és kisütésénél annak ellenére, hogy a töltött részecskék nem mozognak a lemezei között, átfolyó elmozduló áramról beszélnek, amely némi energiát hordoz, és sajátos módon lezárja az elektromos áramkört. Előfeszítő áram

a kondenzátorban a következő képlet határozza meg:

A kondenzátorlapok töltése,

Elektromos feszültség a lemezek között,

A kondenzátor elektromos kapacitása.

Az elmozduló áram nem elektromos áram, mert nincs összefüggésben az elektromos töltés mozgásával.

A vezetők fő típusai

Fémek - itt az áramhordozók a vezetési elektronok, amelyeket általában elektrongáznak tekintenek, jól mutatva a degenerált gáz kvantumtulajdonságait.

Az elektrolitok folyékony vagy szilárd anyagok és rendszerek, amelyekben az ionok bármilyen észrevehető koncentrációban jelen vannak, ami elektromos áram áthaladását okozza. Az elektrolitikus disszociáció során ionok keletkeznek. Melegítéskor az elektrolitok ellenállása csökken az ionokra bomló molekulák számának növekedése miatt. Az elektroliton áthaladó áram következtében az ionok közelednek az elektródákhoz, és semlegesítve leülepednek rájuk. Az elektrolízis Faraday törvényei meghatározzák az elektródákon felszabaduló anyag tömegét.

A vákuumban az elektronok elektromos árama is van, amelyet a katódsugaras eszközökben használnak.

Elektromos áramok a természetben

A légköri elektromosság a levegőben található elektromosság. Benjamin Franklin most először mutatta meg az elektromosság jelenlétét a levegőben, és elmagyarázta a mennydörgés és villámlás okát.

Később kiderült, hogy az elektromosság felhalmozódik a gőzök lecsapódásában a felső légkörben, és a következő törvényszerűségeket jelezték, hogy melyik légköri elektromosság következik be:

tiszta égboltnál, valamint felhős égnél a légkör elektromossága mindig pozitív, ha a megfigyelési ponttól bizonyos távolságra nem esik eső, jégeső vagy hó;
a felhők elektromosságának feszültsége csak akkor válik elég erőssé ahhoz, hogy a felhőgőzök esőcseppekké kondenzálva engedje ki azt a környezetből, amit az is bizonyít, hogy a megfigyelési helyen nincs eső, hó vagy jégeső nélküli villámkisülés. a visszatérő villámcsapás;
a légköri elektromosság a páratartalom növekedésével növekszik, és eső, jégeső és hóeséskor eléri a maximumot;
az a hely, ahol esik, a pozitív elektromosság tározója, amelyet egy negatív elektromosság öve vesz körül, amely viszont egy pozitív övbe van zárva. Ezeknek a szalagoknak a határain a feszültség nulla.

Az ionok mozgása elektromos térerők hatására függőleges vezetési áramot hoz létre a légkörben, amelynek átlagos sűrűsége körülbelül (2÷3)·10 −12 A/m².

A Föld teljes felületére áramló összáram körülbelül 1800 A.

A villámlás természetes szikrázó elektromos kisülés. Megállapították az aurorák elektromos természetét. A St. Elmo-tüzek természetes koronaelektromos kisülések.

Bioáramok - az ionok és elektronok mozgása nagyon jelentős szerepet játszik minden életfolyamatban. Az ebben az esetben létrejövő biopotenciál mind intracelluláris szinten, mind pedig a test egyes részein és a szervekben létezik. Az idegimpulzusok átvitele elektrokémiai jelek segítségével történik. Egyes állatok (elektromos sugarak, elektromos angolna) több száz voltos potenciált képesek felhalmozni, és ezt önvédelemre használják fel.

Alkalmazás

Az elektromos áram tanulmányozása során számos olyan tulajdonságát fedezték fel, amelyek lehetővé tették számára, hogy gyakorlati alkalmazásokat találjon az emberi tevékenység különböző területein, sőt olyan új területeket is létrehozhat, amelyek elektromos áram nélkül nem lennének lehetségesek. Miután az elektromos áram gyakorlati alkalmazásra talált, és abból az okból, hogy az elektromos áramot többféleképpen lehet megszerezni, az ipari szférában egy új koncepció jelent meg - a villamosenergia-ipar.

Az elektromos áramot különböző összetettségű és típusú jelek hordozójaként használják különböző területeken (telefon, rádió, vezérlőpult, ajtózár gomb stb.).

Egyes esetekben nemkívánatos elektromos áramok jelennek meg, például szórt áramok vagy rövidzárlati áramok.

Az elektromos áram felhasználása energiahordozóként

mechanikai energia beszerzése különböző villanymotorokban,
hőenergia kinyerése fűtőberendezésekben, elektromos kemencékben, elektromos hegesztés során,
fényenergia beszerzése világító- és jelzőberendezésekben,
nagyfrekvenciás, ultramagas frekvenciájú és rádióhullámok elektromágneses oszcillációinak gerjesztése,
hang vétele,
különböző anyagok kinyerése elektrolízissel, elektromos akkumulátorok töltése. Itt alakul át az elektromágneses energia kémiai energiává.
mágneses mező létrehozása (elektromágnesekben).

Az elektromos áram alkalmazása az orvostudományban

diagnosztika - az egészséges és a beteg szervek bioáramoi eltérőek, miközben meg lehet határozni a betegséget, annak okait és előírni a kezelést. Az élettannak azt az ágát, amely a test elektromos jelenségeit vizsgálja, elektrofiziológiának nevezik.
- Az elektroencephalográfia az agy funkcionális állapotának tanulmányozására szolgáló módszer.
- Az elektrokardiográfia az elektromos mezők rögzítésére és tanulmányozására szolgáló technika a szív munkája során.
- Az elektrogasztrográfia egy módszer a gyomor motoros aktivitásának tanulmányozására.
- Az elektromiográfia egy módszer a vázizmokban előforduló bioelektromos potenciálok tanulmányozására.
Kezelés és újraélesztés: az agy egyes területeinek elektromos stimulációja; Parkinson-kór és epilepszia kezelésére, elektroforézisre is. A szívizmot impulzusárammal stimuláló pacemakert bradycardia és egyéb szívritmuszavarok esetén használnak.

elektromos biztonság

Az emberi vagy állati testen áthaladó áram a következő hatásokat váltja ki:

termikus (égések, melegítés és az erek károsodása);
elektrolitikus (vérbomlás, a fizikai-kémiai összetétel megsértése);
biológiai (testszövetek irritációja és gerjesztése, görcsök)
mechanikus (erek szakadása gőznyomás hatására, amelyet vérárammal való melegítéssel kapnak)

Az áramütés kimenetelét meghatározó fő tényező az emberi testen áthaladó áram mennyisége. A biztonsági intézkedések szerint az elektromos áramot a következőképpen osztályozzák:

"biztonságos" az az áram, amelynek hosszú áthaladása az emberi testen nem károsítja és nem okoz semmilyen érzetet, értéke nem haladja meg az 50 μA-t (váltóáram 50 Hz) és a 100 μA egyenáramot;
A "minimálisan érzékelhető" váltakozó áram körülbelül 0,6-1,5 mA (váltakozó áram 50 Hz) és 5-7 mA egyenáram;
A „nem engedés” küszöbértéke az a minimális áramerősség, amelynél az ember már nem tudja akaraterőre emelni a kezét az áramot szállító részről. Váltakozó áram esetén ez körülbelül 10-15 mA, egyenáram esetén - 50-80 mA;
A „fibrillációs küszöb” körülbelül 100 mA-es váltakozóáramra (50 Hz) és 300 mA egyenáramra vonatkozik, amely több mint 0,5 s-nál nagyobb valószínűséggel szívizom fibrillációt okoz. Ez a küszöb egyidejűleg feltételesen halálosnak tekinthető az emberek számára.

Oroszországban a fogyasztók elektromos berendezéseinek műszaki üzemeltetésére vonatkozó szabályokkal összhangban (Az Orosz Föderáció Energiaügyi Minisztériumának 2003. január 13-i 6. számú rendelete „A villamosenergia-berendezések műszaki üzemeltetésére vonatkozó szabályok jóváhagyásáról” fogyasztók) és a munkavédelmi szabályok az elektromos berendezések üzemeltetése során (az Orosz Föderáció Energiaügyi Minisztériumának 2000. december 27-i rendelete, N 163 „Az üzemeltetésre vonatkozó ágazatközi munkavédelmi szabályok (biztonsági szabályok) jóváhagyásáról Villamos szerelések”), a munkavállaló képzettségétől és szolgálati idejétől, valamint az elektromos berendezések feszültségétől függően 5 villamos biztonsági minősítési csoport került kialakításra.

Megjegyzések

Baumgart K. K., Elektromos áram.
MINT. Kasatkin. Villamosmérnök.
DÉLI. Sindeev. Elektrotechnika elektronikai elemekkel.

Mit nevezünk áramerősségnek? Ez a kérdés nem egyszer vagy kétszer merült fel a különféle kérdések megvitatása során. Ezért úgy döntöttünk, hogy részletesebben foglalkozunk vele, és megpróbáljuk a lehető legelérhetőbbé tenni, hatalmas számú képlet és érthetetlen kifejezés nélkül.

Tehát mit nevezünk elektromos áramnak? Ez töltött részecskék irányított árama. De mik ezek a részecskék, miért mozognak hirtelen, és hol? Ez nem egészen világos. Nézzük tehát ezt a kérdést részletesebben.

Kezdjük a töltött részecskék kérdésével, amelyek valójában elektromos áram hordozói. Különböző anyagokban különböznek egymástól. Például mi az elektromos áram a fémekben? Ezek elektronok. Gázokban, elektronokban és ionokban; félvezetőkben - lyukak; az elektrolitokban pedig kationok és anionok.

Ezek a részecskék bizonyos töltéssel rendelkeznek. Lehet pozitív vagy negatív. A pozitív és negatív töltés definíciója feltételesen adott. Az azonos töltésű részecskék taszítják egymást, míg az ellentétes töltésű részecskék vonzzák.

Ez alapján logikusnak tűnik, hogy a mozgás a pozitív pólustól a negatív felé történik. És minél több töltött részecske van egy töltött póluson, annál több kerül belőlük más előjelű pólusra.
De ez mind mély elmélet, ezért vegyünk egy konkrét példát. Tegyük fel, hogy van egy konnektorunk, amelyhez semmilyen eszköz nincs csatlakoztatva. Van ott áram?
A kérdés megválaszolásához tudnunk kell, mi a feszültség és az áram. Az érthetőség kedvéért nézzük meg ezt egy vízzel ellátott cső példáján. Egyszerűen fogalmazva, a cső a mi vezetékünk. Ennek a csőnek a keresztmetszete az elektromos hálózat feszültsége, az áramlási sebesség pedig az elektromos áramunk.
Visszatérünk az üzletünkbe. Ha egy csővel analógiát vonunk le, akkor a hozzá csatlakoztatott elektromos készülékek nélküli kimenet egy szeleppel lezárt cső. Vagyis nincs áram.

De van ott feszültség.És ha a csőben az áramlás megjelenéséhez ki kell nyitni a szelepet, akkor ahhoz, hogy elektromos áramot hozzon létre a vezetőben, csatlakoztatni kell a terhelést. Ezt úgy teheti meg, hogy bedugja a dugót a konnektorba.
Természetesen ez a kérdés nagyon leegyszerűsített bemutatása, és néhány szakember hibát talál bennem, és pontatlanságra mutat rá. De képet ad arról, hogy mit nevezünk elektromos áramnak.

Egyenáram és váltakozó áram

A következő kérdés, amelyet javasolunk megérteni: mi a váltóáram és egyenáram. Végül is sokan nem egészen pontosan értik ezeket a fogalmakat.

Az állandó áram olyan áram, amely nem változtatja meg nagyságát és irányát az idő múlásával. A pulzáló áramot gyakran állandónak is nevezik, de beszéljünk mindenről sorban.

Az egyenáramra jellemző, hogy állandóan ugyanannyi elektromos töltés helyettesíti egymást ugyanabban az irányban. Az irány az egyik pólustól a másikig.
Kiderül, hogy a vezetőnek mindig van pozitív vagy negatív töltése.És idővel változatlan.

Jegyzet! Az egyenáram irányának meghatározásakor következetlenségek adódhatnak. Ha az áramot pozitív töltésű részecskék mozgása hozza létre, akkor annak iránya megfelel a részecskék mozgásának. Ha az áramot negatív töltésű részecskék mozgása hozza létre, akkor annak irányát a részecskék mozgásával ellentétesnek tekintjük.

De az egyenáram fogalma alatt gyakran úgynevezett pulzáló áramnak nevezik. Csak abban különbözik az állandótól, hogy az értéke idővel változik, ugyanakkor előjelét nem változtatja.
Tegyük fel, hogy 5A áramunk van. Egyenáram esetén ez az érték a teljes időtartam alatt változatlan marad. Pulzáló áram esetén az egyik időtartamban 5, a másikban 4, a harmadikban 4,5 lesz. De ugyanakkor semmi esetre sem csökken nulla alá, és nem változtatja meg az előjelét.

Ez a hullámos áram nagyon gyakori az AC DC-vé alakításakor. Ezt a pulzáló áramot állítja elő az inverter vagy a diódahíd az elektronikában.
Az egyenáram egyik fő előnye, hogy tárolható. Ezt megteheti saját kezével, akkumulátorok vagy kondenzátorok használatával.

Váltakozó áram

Ahhoz, hogy megértsük, mi a váltakozó áram, el kell képzelnünk egy szinuszoidot. Ez a lapos görbe az, amely a legjobban jellemzi az egyenáram változását, és ez a szabvány.

	A szinuszos hullámhoz hasonlóan a váltakozó áram is állandó frekvencián változtatja a polaritását. Egyik időszakban pozitív, másik időszakban negatív.
	Ezért közvetlenül a mozgásvezetőben nincsenek töltéshordozók, mint olyanok. Ennek megértéséhez képzeljünk el egy hullámot, amely a parthoz csapódik. Egy irányba mozog, majd az ellenkező irányba. Ennek eredményeként a víz mozogni látszik, de a helyén marad.
	Ez alapján a váltakozó áramnál nagyon fontos tényezővé válik annak polaritásváltozási sebessége. Ezt a tényezőt frekvenciának nevezzük. Minél nagyobb ez a frekvencia, annál gyakrabban változik a váltakozó áram polaritása másodpercenként. Hazánkban erre az értékre van szabvány - ez 50 Hz. Vagyis a váltakozó áram extrém pozitívról extrém negatívra változtatja értékét másodpercenként 50-szer.
	De nem csak 50 Hz frekvenciájú váltakozó áram létezik. Sok berendezés különböző frekvenciájú váltakozó árammal működik. Végül is a váltakozó áram frekvenciájának megváltoztatásával megváltoztathatja a motorok forgási sebességét. Magasabb adatfeldolgozási sebességet is elérhet – mint például a számítógépes chipkészletekben, és még sok más.

Jegyzet! Egy közönséges izzó példáján jól látható, hogy mi a váltakozó és egyenáram. Ez különösen a rossz minőségű diódalámpákon látszik, de ha alaposan megnézzük, egy közönséges izzólámpán is láthatjuk. Egyenárammal üzemelve egyenletes fénnyel égnek, váltóáramú üzem esetén enyhén villognak.

Mi a teljesítmény és az áramsűrűség?

Nos, megtudtuk, mi az egyenáram és mi a váltóáram. De valószínűleg még mindig sok kérdésed van. Cikkünk ebben a részében megpróbáljuk ezeket figyelembe venni.

Ebből a videóból többet megtudhat arról, mi a hatalom.

És ezek közül az első kérdések a következők: mekkora az elektromos áram feszültsége? A feszültség két pont közötti potenciálkülönbség.

Rögtön felmerül a kérdés, hogy miben rejlik a lehetőség? Most megint hibát találnak bennem a szakemberek, de fogalmazzunk úgy: ez a töltött részecskék feleslege. Vagyis van egy pont, ahol a töltött részecskék feleslege van – és van egy második pont, ahol ezek a töltött részecskék vagy többé-kevésbé vannak. Ezt a különbséget feszültségnek nevezzük. Voltban (V) mérik.

Vegyünk példának egy közönséges aljzatot. Valószínűleg mindenki tudja, hogy a feszültsége 220 V. Két vezeték van az aljzatban, és a 220 V-os feszültség azt jelenti, hogy az egyik vezeték potenciálja nagyobb, mint a második vezeték potenciálja, csak ezeknél a 220 V-nál.
Meg kell értenünk a feszültség fogalmát, hogy megértsük, mi az elektromos áram teljesítménye. Bár szakmai szempontból ez az állítás nem teljesen igaz. Az elektromos áramnak nincs teljesítménye, hanem származéka.

Ennek megértéséhez térjünk vissza a vízcső-hasonlatunkhoz. Mint emlékszik, ennek a csőnek a keresztmetszete a feszültség, és a cső áramlási sebessége az áram. Tehát: a teljesítmény az a vízmennyiség, amely ezen a csövön keresztül áramlik.
Logikus azt feltételezni, hogy egyenlő keresztmetszetek, azaz feszültségek esetén minél erősebb az áramlás, vagyis az elektromos áram, annál nagyobb a vízáramlás a csövön keresztül. Ennek megfelelően minél több teljesítmény kerül át a fogyasztóra.
De ha a vízzel analóg módon szigorúan meghatározott mennyiségű vizet tudunk átvinni egy bizonyos szakaszú csövön keresztül, mivel a víz nem tömörül, akkor az elektromos árammal nem minden. Bármely vezetőn keresztül elméletileg bármilyen áramot továbbíthatunk. De a gyakorlatban egy kis keresztmetszetű, nagy áramsűrűségű vezető egyszerűen kiég.

Ebben a tekintetben meg kell értenünk, mi az áramsűrűség. Nagyjából ez azoknak az elektronoknak a száma, amelyek egységnyi idő alatt áthaladnak a vezető bizonyos szakaszán.
Ennek a számnak optimálisnak kell lennie. Hiszen ha nagy keresztmetszetű vezetőt veszünk, és kis áramot továbbítunk rajta, akkor egy ilyen villanyszerelés ára magas lesz. Ugyanakkor, ha egy kis keresztmetszetű vezetőt veszünk, akkor a nagy áramsűrűség miatt túlmelegszik és gyorsan kiég.
Ebben a tekintetben a PUE-nak van egy megfelelő része, amely lehetővé teszi a vezetők kiválasztását a gazdasági áramsűrűség alapján.

De térjünk vissza a jelenlegi hatalom fogalmához? Amint azt analógiánkkal megértettük, ugyanazon csőszakasz mellett az átvitt teljesítmény csak az áramerősségtől függ. De ha a csövünk keresztmetszete megnő, vagyis a feszültség nő, ebben az esetben az áramlási sebesség azonos értékei mellett teljesen különböző mennyiségű víz kerül továbbításra. Ugyanez igaz az elektromosságra is.

Minél nagyobb a feszültség, annál kisebb áramra van szükség ugyanazon teljesítmény átviteléhez. Ezért használják a nagyfeszültségű vezetékeket a nagy teljesítmény nagy távolságokra történő átvitelére.

Végül is egy 120 mm 2 vezeték-keresztmetszetű, 330 kV feszültségű vezeték többszörösen nagyobb teljesítményt képes továbbítani, mint egy azonos keresztmetszetű, de 35 kV feszültségű vezeték. Bár amit jelenlegi erősségnek neveznek, azok ugyanazok lesznek.

Az elektromos áram átvitelének módszerei

Megtudtuk, mi az áram és feszültség. Ideje kitalálni, hogyan kell elosztani az elektromos áramot. Ez lehetővé teszi, hogy a jövőben magabiztosabban kezelje az elektromos készülékeket.

Mint már említettük, az áramerősség változó és állandó lehet. Az iparban és az Ön aljzataiban váltakozó áramot használnak. Gyakoribb, mivel könnyebb a huzalozás. Az a tény, hogy az egyenfeszültség megváltoztatása meglehetősen nehéz és költséges, és a váltakozó feszültséget normál transzformátorokkal módosíthatja.

Jegyzet! Egyenáramú váltóáramú transzformátor nem működik. Mivel az általa használt tulajdonságok csak a váltakozó áramban rejlenek.

De ez egyáltalán nem jelenti azt, hogy sehol nem használnak egyenáramot. Van egy másik hasznos tulajdonsága, amely nem egy változóban rejlik. Felhalmozható és tárolható.
Ebben a tekintetben egyenáramot használnak minden hordozható elektromos készülékben, a vasúti közlekedésben, valamint egyes ipari létesítményekben, ahol a működőképesség fenntartása szükséges a teljes áramszünet után is.

Az akkumulátorok az elektromos energia tárolásának legáltalánosabb módja. Különleges kémiai tulajdonságokkal rendelkeznek, amelyek lehetővé teszik, hogy felhalmozódjanak, majd szükség esetén egyenáramot adnak le.
Minden akkumulátornak szigorúan korlátozott mennyiségű tárolt energiája van. Ezt az akkumulátor kapacitásának nevezik, és részben az akkumulátor indítóárama határozza meg.
Mekkora az akkumulátor indítóárama? Ez az az energiamennyiség, amelyet az akkumulátor a terhelés csatlakoztatásának legelső pillanatában képes leadni. A helyzet az, hogy a fizikai és kémiai tulajdonságoktól függően az akkumulátorok különböznek a felhalmozott energia felszabadításában.

Vannak, akik azonnal és sokat tudnak adni. Emiatt természetesen gyorsan lemerülnek. És a második ad sokáig, de egy kicsit. Ezenkívül az akkumulátor fontos szempontja a feszültség fenntartásának képessége.
A helyzet az, hogy az utasítások szerint egyes akkumulátorok esetében a kapacitás visszatérésével a feszültségük is fokozatosan csökken. Más akkumulátorok pedig szinte a teljes kapacitást képesek ugyanazzal a feszültséggel adni. Ezen alapvető tulajdonságok alapján választják ki ezeket a tárolóhelyeket a villamos energia számára.
Az egyenáramú átvitelhez minden esetben két vezetéket használnak. Ez egy pozitív és negatív vezeték. Piros és kék.

Váltakozó áram

De váltakozó árammal minden sokkal bonyolultabb. Egy, két, három vagy négy vezetéken továbbítható. Ennek magyarázatához meg kell foglalkoznunk a kérdéssel: mi az a háromfázisú áram?

A váltakozó áramot generátor állítja elő. Általában szinte mindegyik háromfázisú szerkezettel rendelkezik. Ez azt jelenti, hogy a generátornak három kimenete van, és ezek mindegyike olyan elektromos áramot állít elő, amely 120°-os szögben különbözik az előzőektől.

Ennek megértéséhez emlékezzünk a szinuszunkra, amely a váltakozó áram leírásának modellje, és amelynek törvényei szerint változik. Vegyünk három fázist – „A”, „B” és „C”, és vegyünk egy bizonyos időpontot. Ezen a ponton az "A" fázisú szinuszhullám a nulla ponton, a "B" fázisú szinuszhullám a szélsőségesen pozitív ponton, a "C" fázisú szinuszhullám a szélsőségesen negatív ponton van.
Minden következő időegységben a váltakozó áram ezekben a fázisokban változik, de szinkronban. Vagyis egy bizonyos idő elteltével az "A" fázisban negatív maximum lesz. A "B" fázisban nulla lesz, a "C" fázisban pedig pozitív maximum. És egy idő után újra megváltoznak.

Ennek eredményeként kiderül, hogy ezen fázisok mindegyikének megvan a maga potenciálja, amely különbözik a szomszédos fázis potenciáljától. Ezért kell lennie közöttük valaminek, ami nem vezet áramot.
Ezt a két fázis közötti potenciálkülönbséget vonali feszültségnek nevezzük. Ezenkívül potenciálkülönbségük van a földhöz képest - ezt a feszültséget fázisnak nevezik.
És így, ha a hálózati feszültség ezen fázisok között 380 V, akkor a fázisfeszültség 220 V. √3 értékkel tér el. Ez a szabály mindig minden feszültségre érvényes.

Ez alapján, ha 220V-os feszültségre van szükségünk, akkor vehetünk egy fázisvezetéket, és egy vezetéket, amely mereven van a földeléssel kapcsolatban. És kapunk egy egyfázisú 220 V-os hálózatot. Ha 380V-os hálózatra van szükségünk, akkor csak 2 fázist vehetünk fel és csatlakoztathatunk valamilyen fűtőberendezést, mint a videóban.

De a legtöbb esetben mindhárom fázist használják. Minden nagy teljesítményű fogyasztó háromfázisú hálózathoz csatlakozik.

Következtetés

Mi az indukciós áram, a kapacitív áram, az indítóáram, az üresjárati áram, a negatív sorrendű áramok, a szórt áramok és még sok más, egyszerűen nem tudjuk egy cikkben megvizsgálni.

Végül is az elektromos áram kérdése meglehetősen terjedelmes, és ennek figyelembevételére egy egész elektrotechnikai tudomány jött létre. De nagyon reméljük, hogy el tudtuk magyarázni ennek a kérdésnek a fő szempontjait egy elérhető nyelven, és most az elektromos áram nem lesz valami szörnyű és érthetetlen az Ön számára.

A mai találkozón az elektromosságról lesz szó, amely a modern civilizáció szerves részévé vált. Az energiaipar életünk minden területére behatolt. Az elektromos áramot használó háztartási gépek jelenléte pedig minden otthonban annyira természetes és az élet szerves része, hogy természetesnek vesszük.

Tehát olvasóink figyelmébe ajánljuk az elektromos árammal kapcsolatos alapvető információkat.

Mi az elektromos áram

Az elektromos áram alatt azt értjük töltött részecskék irányított mozgása. A megfelelő mennyiségű szabad töltést tartalmazó anyagokat vezetőknek nevezzük. És a vezetékekkel összekapcsolt összes eszköz összességét elektromos áramkörnek nevezzük.

A mindennapi életben fémvezetőkön áthaladó elektromosságot használunk. A töltéshordozók bennük szabad elektronok.

Általában véletlenszerűen rohannak az atomok között, de az elektromos mező egy bizonyos irányba kényszeríti őket.

Hogyan történik ez

Az elektronok áramlása egy áramkörben összehasonlítható a magas szintről alacsony szintre zuhanó víz áramlásával. Az elektromos áramkörökben a szint szerepét a potenciál játssza.

Ahhoz, hogy az áram folyjon az áramkörben, állandó potenciálkülönbséget kell tartani annak végein, pl. feszültség.

Általában U betűvel jelölik, és voltban (B) mérik.

Az alkalmazott feszültség hatására az áramkörben elektromos tér jön létre, amely irányított mozgást ad az elektronoknak. Minél nagyobb a feszültség, annál erősebb az elektromos tér, és ezáltal az irányítottan mozgó elektronok áramlásának intenzitása.

Az elektromos áram terjedési sebessége megegyezik azzal a sebességgel, amellyel az elektromos tér létrejön az áramkörben, azaz 300 000 km/s, de az elektronok sebessége alig éri el a másodpercenkénti néhány mm-t.

Általánosan elfogadott, hogy az áram egy nagy potenciállal rendelkező pontból, azaz a (+) pontból egy kisebb potenciálú pontba, azaz a (-) pontba folyik. Az áramkör feszültségét áramforrás, például akkumulátor tartja fenn. A végén lévő (+) jel az elektronok hiányát, a (-) jel azok feleslegét jelenti, mivel az elektronok pontosan negatív töltés hordozói. Amint az áramforrást tartalmazó áramkör bezárul, az elektronok a feleslegük helyéről az áramforrás pozitív pólusára rohannak. Útjuk vezetékeken, fogyasztókon, mérőműszereken és egyéb áramköri elemeken halad keresztül.

Figyeljük meg, hogy az áram iránya ellentétes az elektronok irányával.

Csak az áram irányát, a tudósok egyetértésével határozták meg, mielőtt a fémek áramának természetét meghatározták.

Néhány, az elektromos áramot jellemző mennyiség

Jelenlegi erősség. A vezető keresztmetszetén 1 másodperc alatt áthaladó elektromos töltést áramerősségnek nevezzük. Megjelölésére az I betűt használjuk, amperben (A) mérve.

Ellenállás. A következő érték, amellyel tisztában kell lenni, az ellenállás. Ez az irányítottan mozgó elektronok és a kristályrács ionjainak ütközése miatt keletkezik. Az ilyen ütközések következtében az elektronok mozgási energiájuk egy részét ionoknak adják át. Ennek eredményeként a vezető felmelegszik, és az áram csökken. Az ellenállást R betűvel jelöljük, és ohmban (Ohm) mérjük.

Minél nagyobb a fémvezető ellenállása, minél hosszabb a vezető és annál kisebb a keresztmetszete. Az azonos hosszúságú és átmérőjű vezetéknél az ezüstből, rézből, aranyból és alumíniumból készült vezetők rendelkeznek a legkisebb ellenállással. Nyilvánvaló okokból a gyakorlatban alumínium- és rézhuzalokat használnak.

Erő. Az elektromos áramkörök számításai során néha meg kell határozni az energiafogyasztást (P).

Ehhez az áramkörön átfolyó áramot meg kell szorozni a feszültséggel.

A teljesítmény mértékegysége a watt (W).

Egyenáram és váltakozó áram

A különféle elemek és akkumulátorok által adott áram állandó. Ez azt jelenti, hogy az áramerősség egy ilyen áramkörben csak úgy változtatható nagyságrendben, ha az ellenállását különféle módokon változtatjuk, miközben az iránya változatlan marad.

De a legtöbb háztartási készülék váltakozó áramot fogyaszt, azaz az áram, amelynek nagysága és iránya egy bizonyos törvény szerint folyamatosan változik.

Erőművekben állítják elő, majd nagyfeszültségű távvezetékeken keresztül szállítják otthonainkba és üzleteinkbe.

A legtöbb országban az áram megfordításának frekvenciája 50 Hz, azaz másodpercenként 50-szer fordul elő. Ebben az esetben minden alkalommal, amikor az áramerősség fokozatosan növekszik, eléri a maximumot, majd 0-ra csökken. Ezután ez a folyamat megismétlődik, de az áram ellentétes irányával.

Az Egyesült Államokban minden készülék 60 Hz-en működik. Érdekes helyzet alakult ki Japánban. Ott az ország egyharmada 60 Hz-es, a többi pedig 50 Hz-es váltakozó áramot használ.

Vigyázat - elektromosság

Áramütést elektromos készülékek használata és villámcsapás okozhat, mert Az emberi test jó áramvezető. Az elektromos sérüléseket gyakran úgy érik, hogy a földön heverő vezetékre lépnek, vagy kézzel eltoltatják a lelógó elektromos vezetékeket.

A 36 V feletti feszültség veszélyes az emberre. Ha csak 0,05 A áram halad át az emberi testen, az akaratlan izomösszehúzódást okozhat, ami nem teszi lehetővé a személynek, hogy önállóan elszakadjon a károsodás forrásától. A 0,1 A-es áram halálos.

A váltakozó áram még veszélyesebb, mert erősebben hat az emberre. Ez a barátunk és segítőnk számos esetben kíméletlen ellenséggé válik, légzési és szívműködési zavarokat okozva egészen a teljes leállásig. Szörnyű nyomokat hagy a testen súlyos égési sérülések formájában.

Hogyan lehet segíteni az áldozaton? Először is kapcsolja ki a károsodás forrását. És akkor gondoskodjon az elsősegélynyújtásról.

Az elektromossággal való ismerkedésünk a végéhez közeledik. Tegyünk néhány szót a tengeri életről az "elektromos fegyverekkel". Ezek bizonyos típusú halak, tengeri angolna és rája. A legveszélyesebb közülük a tengeri angolna.

Ne ússzon hozzá 3 méternél kisebb távolságra. Ütése nem végzetes, de eszméletét veszítheti.

Ha ez az üzenet hasznos volt számodra, szívesen látlak