वर्तमान आणि व्होल्टेज. प्रकार आणि नियम

वर्तमान दिसण्यासाठी अटी

आधुनिक विज्ञानाने नैसर्गिक प्रक्रिया स्पष्ट करण्यासाठी सिद्धांत तयार केले आहेत. अनेक प्रक्रिया अणु संरचनेच्या मॉडेलपैकी एकावर आधारित असतात, ज्याला तथाकथित केले जाते ग्रहांचे मॉडेल. या मॉडेलनुसार, अणूमध्ये पॉझिटिव्ह चार्ज असलेले न्यूक्लियस आणि न्यूक्लियसच्या सभोवतालच्या इलेक्ट्रॉनचा नकारात्मक चार्ज केलेला ढग असतो. अणूंचा समावेश असलेले विविध पदार्थ बहुतेक स्थिर असतात आणि स्थिर परिस्थितीत त्यांच्या गुणधर्मांमध्ये अपरिवर्तित असतात. वातावरण. परंतु निसर्गात अशा प्रक्रिया आहेत ज्यामुळे पदार्थांची स्थिर स्थिती बदलू शकते आणि या पदार्थांमध्ये विद्युत प्रवाह नावाची घटना घडते.

निसर्गासाठी अशी मूलभूत प्रक्रिया म्हणजे घर्षण. बऱ्याच लोकांना माहित आहे की जर तुम्ही विशिष्ट प्रकारच्या प्लास्टिकच्या कंगव्याने तुमचे केस विंचरले किंवा विशिष्ट प्रकारच्या फॅब्रिकचे कपडे घातले तर एक चिकट परिणाम होतो. केस आकर्षित होतात आणि कंगव्याला चिकटतात आणि कपड्यांबाबतही असेच घडते. हा प्रभाव घर्षणाने स्पष्ट केला आहे, ज्यामुळे कंघी सामग्री किंवा फॅब्रिकची स्थिरता व्यत्यय आणते. इलेक्ट्रॉन क्लाउड न्यूक्लियसच्या सापेक्ष बदलू शकतो किंवा अंशतः नष्ट होऊ शकतो. आणि परिणामी, पदार्थ इलेक्ट्रिक चार्ज घेतो, ज्याचे चिन्ह या पदार्थाच्या संरचनेद्वारे निर्धारित केले जाते. घर्षणामुळे निर्माण होणाऱ्या विद्युत शुल्काला इलेक्ट्रोस्टॅटिक म्हणतात.

परिणाम चार्ज केलेल्या पदार्थांची जोडी आहे. प्रत्येक पदार्थाची विशिष्ट विद्युत क्षमता असते. दोन चार्ज केलेल्या पदार्थांमधील जागा विद्युत द्वारे प्रभावित होते, या प्रकरणात इलेक्ट्रोस्टॅटिक, फील्ड. कार्यक्षमता इलेक्ट्रोस्टॅटिक फील्डसंभाव्य मूल्यांवर अवलंबून असते आणि संभाव्य फरक किंवा व्होल्टेज म्हणून परिभाषित केले जाते.

• जेव्हा व्होल्टेज उद्भवते, तेव्हा पदार्थांच्या चार्ज केलेल्या कणांची निर्देशित हालचाल पोटेंशिअल्समधील जागेत दिसून येते - एक विद्युत प्रवाह.

विद्युत प्रवाह कोठे वाहतो?

या प्रकरणात, घर्षण थांबल्यास संभाव्यता कमी होईल. आणि, शेवटी, संभाव्यता नाहीशी होईल, आणि पदार्थ पुन्हा स्थिरता प्राप्त करतील.

परंतु पोटेंशिअल आणि व्होल्टेज तयार होण्याची प्रक्रिया त्यांच्या वाढीच्या दिशेने चालू राहिल्यास, पोटेंशियलमधील जागा भरणाऱ्या पदार्थांच्या गुणधर्मांनुसार विद्युत प्रवाह देखील वाढेल. बहुतेक स्पष्ट प्रात्यक्षिकअशी प्रक्रिया म्हणजे वीज. वरच्या आणि खालच्या दिशेने वाहणाऱ्या हवेच्या घर्षणामुळे प्रचंड तणाव निर्माण होतो. परिणामी, एक क्षमता आकाशातील अद्ययावत ड्राफ्टद्वारे तयार होते आणि दुसरी जमिनीतील डाउनड्राफ्टद्वारे. आणि, शेवटी, हवेच्या गुणधर्मांमुळे, विजेच्या रूपात विद्युत प्रवाह दिसून येतो.

• देखावा प्रथम कारण विद्युतप्रवाहतणाव आहे.
• विद्युत प्रवाह दिसण्याचे दुसरे कारण म्हणजे व्होल्टेज ज्या जागेत चालते - त्याचे आकार आणि ते कशाने भरलेले आहे.

तणाव फक्त घर्षणातून येत नाही. पदार्थाच्या अणूंचा समतोल बिघडवणाऱ्या इतर भौतिक आणि रासायनिक प्रक्रियांमुळेही तणाव निर्माण होतो. तणाव केवळ परस्परसंवादाच्या परिणामी उद्भवतो किंवा

• एक पदार्थ दुसर्या पदार्थासह;
• फील्ड किंवा रेडिएशनसह एक किंवा अधिक पदार्थ.

व्होल्टेज येऊ शकते:

• पदार्थामध्ये उद्भवणारी रासायनिक प्रतिक्रिया, जसे की सर्व बॅटरी आणि संचयकांमध्ये तसेच सर्व सजीवांमध्ये;
• इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक रेडिएशन, जसे की इन सौर उर्जाआणि थर्मल इलेक्ट्रिक जनरेटर;
• इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक फील्ड, जसे की सर्व डायनॅमोमध्ये.

विद्युत प्रवाहाचे स्वरूप ज्या पदार्थात वाहते त्याच्याशी संबंधित असते. म्हणून ते वेगळे आहे:

• धातू मध्ये;

• द्रव आणि वायूंमध्ये;

• अर्धसंवाहक मध्ये

धातूंमध्ये, विद्युत प्रवाहात फक्त इलेक्ट्रॉन, द्रव आणि वायू – आयन, अर्धसंवाहक – इलेक्ट्रॉन आणि “छिद्र” असतात.

थेट आणि पर्यायी प्रवाह

त्याच्या संभाव्यतेशी संबंधित व्होल्टेज, ज्याची चिन्हे अपरिवर्तित राहतात, केवळ परिमाणात बदलू शकतात.

• या प्रकरणात, एक स्थिर किंवा स्पंदित विद्युत प्रवाह दिसून येतो.

विद्युत प्रवाह या बदलाच्या कालावधीवर आणि संभाव्यतेमधील पदार्थांनी भरलेल्या जागेच्या गुणधर्मांवर अवलंबून असतो.

• परंतु जर संभाव्यतेची चिन्हे बदलली आणि यामुळे विद्युत् प्रवाहाच्या दिशेने बदल झाला, तर त्याला पर्यायी म्हणतात, जसे की व्होल्टेज हे निर्धारित करते.

जीवन आणि विद्युत प्रवाह

मध्ये विद्युत प्रवाहाच्या परिमाणात्मक आणि गुणात्मक मूल्यांकनासाठी आधुनिक विज्ञानआणि तंत्रज्ञान, काही कायदे आणि प्रमाण वापरले जातात. मूलभूत कायदे आहेत:

• कुलॉम्बचा कायदा;
• ओमचा कायदा.

18 व्या शतकाच्या 80 च्या दशकात चार्ल्स कुलॉम्बने व्होल्टेजचे स्वरूप निश्चित केले आणि 19 व्या शतकाच्या 20 च्या दशकात जॉर्ज ओमने विद्युत प्रवाहाचे स्वरूप निश्चित केले.

निसर्ग आणि मानवी सभ्यतेमध्ये, ते प्रामुख्याने ऊर्जा आणि माहितीचे वाहक म्हणून वापरले जाते आणि त्याचा अभ्यास आणि वापराचा विषय जीवनाप्रमाणेच विशाल आहे. उदाहरणार्थ, अभ्यासातून असे दिसून आले आहे की सर्व सजीव जीव जगतात कारण हृदयाचे स्नायू शरीरात निर्माण होणाऱ्या विद्युत प्रवाहाच्या नाडीच्या प्रभावाखाली आकुंचन पावतात. इतर सर्व स्नायू समान कार्य करतात. जेव्हा सेल विभाजित होतो, तेव्हा ते अत्यंत उच्च फ्रिक्वेन्सीवर विद्युत प्रवाहावर आधारित माहिती वापरते. स्पष्टीकरणांसह अशा तथ्यांची यादी संपूर्ण पुस्तकात चालू ठेवली जाऊ शकते.

विद्युत प्रवाहाशी संबंधित अनेक शोध यापूर्वीच लावले गेले आहेत आणि अजून बरेच काही करायचे आहे. म्हणून, नवीन संशोधन साधनांच्या आगमनाने, नवीन कायदे, साहित्य आणि इतर परिणाम दिसून येतात व्यावहारिक वापरया घटनेचे.

वीज

सर्व प्रथम, विद्युत प्रवाह काय आहे हे शोधणे योग्य आहे. विद्युत प्रवाह म्हणजे कंडक्टरमध्ये चार्ज केलेल्या कणांची क्रमबद्ध हालचाल होय. ते होण्यासाठी, आपण प्रथम तयार करणे आवश्यक आहे विद्युत क्षेत्र, ज्याच्या प्रभावाखाली वर नमूद केलेले चार्ज केलेले कण हलू लागतील.

विजेचे पहिले ज्ञान, अनेक शतकांपूर्वी, घर्षणातून निर्माण होणाऱ्या विद्युत "शुल्क" शी संबंधित. आधीच प्राचीन काळी, लोकांना माहित होते की लोकर चोळलेल्या एम्बरने हलकी वस्तू आकर्षित करण्याची क्षमता प्राप्त केली. पण फक्त मध्ये उशीरा XVIशतक इंग्रजी डॉक्टरगिल्बर्टने या घटनेचा तपशीलवार अभ्यास केला आणि असे आढळले की इतर अनेक पदार्थांमध्ये अगदी समान गुणधर्म आहेत. एम्बरसारखे शरीर, घासल्यानंतर, हलक्या वस्तूंना आकर्षित करू शकतात, त्याला त्यांनी विद्युतीकृत म्हटले. हा शब्द ग्रीक इलेक्ट्रॉन - "अंबर" वरून आला आहे. सध्या, आम्ही म्हणतो की या राज्यातील शरीरांवर विद्युत शुल्क असते आणि शरीरांना स्वतःला "चार्ज केलेले" म्हटले जाते.

जेव्हा भिन्न पदार्थ जवळच्या संपर्कात येतात तेव्हा विद्युत शुल्क नेहमीच उद्भवते. जर शरीरे घन आहेत, तर त्यांच्या पृष्ठभागावर उपस्थित असलेल्या सूक्ष्म प्रोट्र्यूशन्स आणि अनियमिततेमुळे त्यांचा जवळचा संपर्क रोखला जातो. अशा शरीरांना पिळून आणि एकमेकांवर घासून, आम्ही त्यांचे पृष्ठभाग एकत्र आणतो, जे दबावाशिवाय फक्त काही बिंदूंना स्पर्श करतात. काही शरीरात, विद्युत शुल्क वेगवेगळ्या भागांमध्ये मुक्तपणे फिरू शकते, परंतु इतरांमध्ये हे अशक्य आहे. पहिल्या प्रकरणात, शरीरांना "कंडक्टर" म्हणतात, आणि दुसऱ्यामध्ये - "डायलेक्ट्रिक्स किंवा इन्सुलेटर". कंडक्टर हे सर्व धातू, क्षार आणि आम्लांचे जलीय द्रावण इ. इन्सुलेटरची उदाहरणे म्हणजे अंबर, क्वार्ट्ज, इबोनाइट आणि सामान्य परिस्थितीत आढळणारे सर्व वायू.

तथापि, हे लक्षात घेतले पाहिजे की कंडक्टर आणि डायलेक्ट्रिक्समध्ये शरीराचे विभाजन खूप अनियंत्रित आहे. सर्व पदार्थ कमी किंवा जास्त प्रमाणात वीज चालवतात. विद्युत शुल्क सकारात्मक आणि नकारात्मक आहेत. अशा प्रकारचा विद्युतप्रवाह जास्त काळ टिकणार नाही, कारण विद्युतीकृत शरीराचा चार्ज संपेल. कंडक्टरमध्ये विद्युत प्रवाह चालू राहण्यासाठी, विद्युत क्षेत्र राखणे आवश्यक आहे. या हेतूंसाठी, विद्युत प्रवाह स्रोत वापरले जातात. विद्युत प्रवाहाच्या घटनेची सर्वात सोपी घटना म्हणजे जेव्हा वायरचे एक टोक विद्युतीकृत शरीराशी जोडलेले असते आणि दुसरे जमिनीवर असते.

लाइट बल्ब आणि इलेक्ट्रिक मोटर्सना विद्युत प्रवाह पुरवठा करणारे इलेक्ट्रिकल सर्किट्स 1800 च्या सुमारास बॅटरीचा शोध लागेपर्यंत दिसून आले नाहीत. यानंतर, विजेच्या सिद्धांताचा विकास इतका झपाट्याने झाला की एका शतकापेक्षा कमी कालावधीत तो केवळ भौतिकशास्त्राचा भाग बनला नाही तर नवीन विद्युतीय सभ्यतेचा आधार बनला.

विद्युत प्रवाहाचे मूलभूत प्रमाण

वीज आणि करंटचे प्रमाण. विद्युत प्रवाहाचे परिणाम मजबूत किंवा कमकुवत असू शकतात. विद्युत प्रवाहाची ताकद ही सर्किटमधून ठराविक वेळेत किती चार्ज होते यावर अवलंबून असते. स्त्रोताच्या एका ध्रुवापासून दुस-या ध्रुवावर जितके जास्त इलेक्ट्रॉन हलवले जातील तितके इलेक्ट्रॉन्सद्वारे हस्तांतरित होणारे एकूण चार्ज जास्त. या निव्वळ शुल्काला कंडक्टरमधून जाणाऱ्या विजेचे प्रमाण असे म्हणतात.

विशेषतः, विद्युत प्रवाहाचा रासायनिक प्रभाव विजेच्या प्रमाणावर अवलंबून असतो, म्हणजे, इलेक्ट्रोलाइट सोल्यूशनमधून जितका जास्त चार्ज जातो, तितका जास्त पदार्थ कॅथोड आणि एनोडवर जमा केला जाईल. या संदर्भात, इलेक्ट्रोडवर जमा केलेल्या पदार्थाच्या वस्तुमानाचे वजन करून आणि या पदार्थाच्या एका आयनचे वस्तुमान आणि चार्ज जाणून घेऊन विजेचे प्रमाण मोजले जाऊ शकते.

वर्तमान सामर्थ्य हे प्रमाण समान आहे इलेक्ट्रिक चार्ज, कंडक्टरच्या क्रॉस-सेक्शनमधून, त्याच्या प्रवाहाच्या वेळेपर्यंत. शुल्काचे एकक कूलॉम्ब (सी) आहे, वेळ सेकंद (से) मध्ये मोजला जातो. या प्रकरणात, प्रवाहाचे एकक C/s मध्ये व्यक्त केले जाते. या युनिटला अँपिअर (ए) म्हणतात. सर्किटमधील विद्युत् प्रवाह मोजण्यासाठी, ॲमीटर नावाचे विद्युतीय मापन यंत्र वापरले जाते. सर्किटमध्ये समाविष्ट करण्यासाठी, ammeter दोन टर्मिनल्ससह सुसज्ज आहे. हे सर्किटशी मालिकेत जोडलेले आहे.

इलेक्ट्रिकल व्होल्टेज. आम्हाला आधीच माहित आहे की विद्युत प्रवाह म्हणजे चार्ज केलेल्या कणांची क्रमबद्ध हालचाल - इलेक्ट्रॉन. ही चळवळ इलेक्ट्रिक फील्ड वापरून तयार केली जाते, जी विशिष्ट प्रमाणात कार्य करते. या घटनेला विद्युत प्रवाहाचे कार्य म्हणतात. 1 s मध्ये इलेक्ट्रिकल सर्किटद्वारे अधिक चार्ज हलविण्यासाठी, विद्युत क्षेत्राने अधिक कार्य करणे आवश्यक आहे. यावर आधारित, असे दिसून आले की विद्युत प्रवाहाचे कार्य विद्युत् प्रवाहाच्या सामर्थ्यावर अवलंबून असले पाहिजे. परंतु आणखी एक मूल्य आहे ज्यावर वर्तमान कार्य अवलंबून आहे. या प्रमाणाला व्होल्टेज म्हणतात.

व्होल्टेज म्हणजे विद्युत् सर्किटच्या विशिष्ट विभागात विद्युत् प्रवाहाद्वारे सर्किटच्या त्याच विभागातून वाहणाऱ्या चार्जचे गुणोत्तर. वर्तमान कार्य जूल (जे), चार्ज - कुलॉम्ब्स (सी) मध्ये मोजले जाते. या संदर्भात, व्होल्टेज मोजण्याचे एकक 1 J/C होईल. या युनिटला व्होल्ट (V) म्हणतात.

इलेक्ट्रिकल सर्किटमध्ये व्होल्टेज निर्माण होण्यासाठी, वर्तमान स्रोत आवश्यक आहे. जेव्हा सर्किट उघडे असते तेव्हा व्होल्टेज फक्त वर्तमान स्त्रोताच्या टर्मिनल्सवर असते. जर हा वर्तमान स्त्रोत सर्किटमध्ये समाविष्ट केला असेल तर, सर्किटच्या वैयक्तिक विभागांमध्ये व्होल्टेज देखील उद्भवेल. या संदर्भात, सर्किटमध्ये एक करंट दिसेल. म्हणजेच, आपण थोडक्यात पुढील गोष्टी सांगू शकतो: जर सर्किटमध्ये व्होल्टेज नसेल तर विद्युत प्रवाह नसेल. व्होल्टेज मोजण्यासाठी, व्होल्टमीटर नावाचे इलेक्ट्रिकल मापन यंत्र वापरले जाते. त्याच्या देखावाहे आधी नमूद केलेल्या अँमीटरसारखे दिसते, फक्त फरक एवढाच आहे की व्होल्टमीटर स्केलवर V अक्षर लिहिलेले आहे (ॲममीटरवर A ऐवजी). व्होल्टमीटरमध्ये दोन टर्मिनल असतात, ज्याच्या मदतीने ते इलेक्ट्रिकल सर्किटला समांतर जोडलेले असते.

विद्युत प्रतिकार. विविध कंडक्टर आणि ॲमीटरला इलेक्ट्रिकल सर्किटशी जोडल्यानंतर, तुम्ही लक्षात घेऊ शकता की भिन्न कंडक्टर वापरताना, ॲमीटर वेगवेगळे रीडिंग देते, म्हणजेच या प्रकरणात, इलेक्ट्रिकल सर्किटमध्ये उपलब्ध वर्तमान ताकद भिन्न आहे. या घटनेचे स्पष्टीकरण या वस्तुस्थितीद्वारे केले जाऊ शकते की भिन्न कंडक्टरमध्ये भिन्न विद्युत प्रतिकार असतो, जे एक भौतिक प्रमाण आहे. जर्मन भौतिकशास्त्रज्ञाच्या सन्मानार्थ त्याचे नाव ओम ठेवण्यात आले. नियमानुसार, भौतिकशास्त्रात मोठ्या युनिट्सचा वापर केला जातो: किलो-ओम, मेगा-ओम, इ. कंडक्टरचा प्रतिकार सामान्यतः R अक्षराने दर्शविला जातो, कंडक्टरची लांबी L असते आणि क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र एस असते. या प्रकरणात, प्रतिकार एक सूत्र म्हणून लिहिले जाऊ शकते:

जेथे p गुणांकाला प्रतिरोधकता म्हणतात. हा गुणांक 1 मीटर लांबीच्या वाहकाचा प्रतिकार 1 मीटर 2 च्या क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्रासह व्यक्त करतो. रेझिस्टिव्हिटी ओहम x m मध्ये व्यक्त केली जाते कारण वायर्समध्ये, एक नियम म्हणून, अगदी लहान क्रॉस-सेक्शन असते, त्यांचे क्षेत्र सामान्यतः व्यक्त केले जाते चौरस मिलिमीटर. या प्रकरणात, प्रतिरोधकतेचे एकक Ohm x mm2/m असेल. खालील तक्त्यामध्ये. आकृती 1 काही सामग्रीची प्रतिरोधकता दर्शविते.

टेबलनुसार. 1 हे स्पष्ट होते की तांब्यामध्ये सर्वात कमी विद्युत प्रतिरोधकता आहे आणि धातूच्या मिश्रधातूमध्ये सर्वात जास्त आहे. याव्यतिरिक्त, डायलेक्ट्रिक्स (इन्सुलेटर) मध्ये उच्च प्रतिरोधकता असते.

विद्युत क्षमता. आम्हाला आधीच माहित आहे की एकमेकांपासून वेगळे केलेले दोन कंडक्टर विद्युत शुल्क जमा करू शकतात. ही घटना इलेक्ट्रिकल कॅपेसिटन्स नावाच्या भौतिक प्रमाणाद्वारे दर्शविली जाते. दोन कंडक्टरची विद्युत क्षमता त्यांपैकी एकाच्या चार्ज आणि या कंडक्टरमधील संभाव्य फरकाच्या गुणोत्तरापेक्षा अधिक काही नाही. कंडक्टरला चार्ज मिळाल्यावर व्होल्टेज जितका कमी असेल तितकी त्यांची क्षमता जास्त असेल. इलेक्ट्रिकल कॅपेसिटन्सचे एकक फॅराड (एफ) आहे. सराव मध्ये, या युनिटचे अपूर्णांक वापरले जातात: मायक्रोफॅराड (μF) आणि पिकोफाराड (पीएफ).

Yandex.Direct सर्व जाहिरातीदैनिक भाड्याने अपार्टमेंट कझान! 1000 घासणे पासून अपार्टमेंट. दररोज मिनी हॉटेल्स. अहवाल दस्तऐवज16.forguest.ru कझान मध्ये दररोज भाड्याने अपार्टमेंटकाझानच्या सर्व जिल्ह्यांमध्ये आरामदायक अपार्टमेंट. द्रुत दैनिक अपार्टमेंट rental.fatyr.ru नवीन Yandex.Browser!सोयीस्कर बुकमार्क आणि विश्वसनीय संरक्षण. इंटरनेटवर आनंददायी ब्राउझिंगसाठी ब्राउझर!browser.yandex.ru 0+

जर तुम्ही दोन कंडक्टर एकमेकांपासून वेगळे केले आणि त्यांना एकमेकांपासून थोड्या अंतरावर ठेवले तर तुम्हाला कॅपेसिटर मिळेल. कॅपेसिटरची कॅपेसिटन्स त्याच्या प्लेट्सची जाडी आणि डायलेक्ट्रिकची जाडी आणि त्याची पारगम्यता यावर अवलंबून असते. कॅपेसिटरच्या प्लेट्समधील डायलेक्ट्रिकची जाडी कमी करून, नंतरचे कॅपेसिटन्स लक्षणीयरीत्या वाढवता येते. सर्व कॅपेसिटरवर, त्यांच्या क्षमतेव्यतिरिक्त, ज्या व्होल्टेजसाठी ही उपकरणे डिझाइन केली आहेत ते सूचित केले जाणे आवश्यक आहे.

विद्युत प्रवाहाचे कार्य आणि शक्ती. वरीलवरून हे स्पष्ट होते की विद्युत प्रवाह काही कार्य करते. इलेक्ट्रिक मोटर्स जोडताना, विद्युत प्रवाह सर्व प्रकारची उपकरणे चालवतो, रेल्वेगाड्या रुळांवर हलवतो, रस्त्यावर प्रकाश टाकतो, घर गरम करतो आणि रासायनिक प्रभाव देखील निर्माण करतो, म्हणजे इलेक्ट्रोलिसिस इ. इ. काम पूर्ण झाले असे आपण म्हणू शकतो. सर्किटच्या एका विशिष्ट विभागावरील विद्युत् प्रवाह हे उत्पादन करंट, व्होल्टेज आणि वेळेच्या बरोबरीचे आहे ज्या दरम्यान कार्य केले गेले. कार्य जूलमध्ये मोजले जाते, व्होल्टेज व्होल्टमध्ये, विद्युत प्रवाह अँपिअरमध्ये, वेळ सेकंदात मोजला जातो. या संदर्भात, 1 J = 1B x 1A x 1s. यावरून असे दिसून येते की विद्युत प्रवाहाचे कार्य मोजण्यासाठी, एकाच वेळी तीन उपकरणे वापरली पाहिजेत: एक अँमीटर, एक व्होल्टमीटर आणि एक घड्याळ. पण हे त्रासदायक आणि कुचकामी आहे. म्हणून, सामान्यतः, विद्युत प्रवाहाचे कार्य मोजले जाते विद्युत मीटर. या उपकरणात वरील सर्व उपकरणे आहेत.

विद्युत प्रवाहाची शक्ती ही विद्युत प्रवाहाच्या कार्याच्या गुणोत्तराप्रमाणे असते ज्या दरम्यान ते केले जाते. पॉवर "पी" अक्षराद्वारे नियुक्त केले जाते आणि वॅट्स (डब्ल्यू) मध्ये व्यक्त केले जाते. प्रॅक्टिसमध्ये, सर्किटची शक्ती मोजण्यासाठी किलोवॅट, मेगावाट, हेक्टोवॅट्स इत्यादी वापरले जातात. विद्युत अभियंते विद्युत प्रवाहाचे कार्य किलोवॅट-तास (kWh) मध्ये व्यक्त करतात.

विद्युत प्रवाहाचे मूलभूत नियम

ओमचा कायदा. व्होल्टेज आणि करंट ही इलेक्ट्रिकल सर्किट्सची सर्वात उपयुक्त वैशिष्ट्ये मानली जातात. विजेच्या वापराच्या मुख्य वैशिष्ट्यांपैकी एक म्हणजे एका ठिकाणाहून दुस-या ठिकाणी ऊर्जेची जलद वाहतूक आणि ग्राहकांना आवश्यक स्वरूपात हस्तांतरित करणे. संभाव्य फरक आणि विद्युत् प्रवाहाचे उत्पादन शक्ती देते, म्हणजे, सर्किटमध्ये प्रति युनिट वेळेत दिलेली ऊर्जा. वर नमूद केल्याप्रमाणे, इलेक्ट्रिकल सर्किटमधील शक्ती मोजण्यासाठी, 3 उपकरणांची आवश्यकता असेल. फक्त एकाद्वारे मिळवणे आणि त्याच्या रीडिंगमधून शक्तीची गणना करणे आणि सर्किटचे काही वैशिष्ट्य, जसे की त्याचा प्रतिकार करणे शक्य आहे का? अनेकांना ही कल्पना आवडली आणि ती फलदायी ठरली.

तर संपूर्णपणे वायर किंवा सर्किटचा प्रतिकार किती आहे? वायर एक समान आहे का पाणी पाईप्सकिंवा व्हॅक्यूम सिस्टमचे पाईप्स, एक स्थिर गुणधर्म ज्याला प्रतिकार म्हणता येईल? उदाहरणार्थ, पाईप्समध्ये, प्रवाह दराने विभाजित केलेल्या दाब फरक उत्पादक प्रवाहाचे गुणोत्तर हे पाईपचे स्थिर वैशिष्ट्य असते. त्याचप्रमाणे, वायरमधील उष्णतेचा प्रवाह तापमानातील फरक, वायरचे क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र आणि त्याची लांबी यांचा समावेश असलेल्या साध्या संबंधाने नियंत्रित केला जातो. साठी अशा नात्याचा शोध इलेक्ट्रिकल सर्किट्सयशस्वी शोधाचा परिणाम होता.

1820 मध्ये, जर्मन शाळेतील शिक्षक जॉर्ज ओम यांनी वरील संबंध शोधण्यास सुरुवात केली. सर्वप्रथम, त्याने प्रसिद्धी आणि प्रसिद्धीसाठी प्रयत्नांची पराकाष्ठा केली, ज्यामुळे त्याला विद्यापीठात शिकवता येईल. म्हणूनच त्याने संशोधनाचे क्षेत्र निवडले ज्याने विशेष फायदे देण्याचे वचन दिले.

ओम हा एका मेकॅनिकचा मुलगा होता, त्यामुळे त्याला वेगवेगळ्या जाडीची धातूची तार कशी काढायची हे त्याला माहीत होते, जे त्याला प्रयोगांसाठी आवश्यक होते. त्या काळात योग्य वायर विकत घेणे अशक्य असल्याने ओमने ती स्वतः बनवली. त्याच्या प्रयोगांदरम्यान, त्याने भिन्न लांबी, भिन्न जाडी, भिन्न धातू आणि भिन्न तापमान देखील वापरून पाहिले. या सर्व घटकांमध्ये त्यांनी एक-एक बदल केला. ओमच्या काळात, बॅटरी अजूनही कमकुवत होत्या आणि विसंगत विद्युत प्रवाह तयार करत होते. या संदर्भात, संशोधकाने थर्मोकूपलचा जनरेटर म्हणून वापर केला, ज्याचा गरम जंक्शन ज्वालामध्ये ठेवला होता. याव्यतिरिक्त, त्याने क्रूड मॅग्नेटिक ॲमीटर वापरला आणि तापमान किंवा थर्मल जंक्शनची संख्या बदलून संभाव्य फरक (ओहम त्यांना "व्होल्टेज" म्हणतात) मोजले.

इलेक्ट्रिकल सर्किट्सचा अभ्यास नुकताच विकसित होऊ लागला आहे. 1800 च्या सुमारास बॅटरीचा शोध लागल्यानंतर, ती खूप वेगाने विकसित होऊ लागली. विविध उपकरणांची रचना आणि निर्मिती केली गेली (बऱ्याचदा हाताने), नवीन कायदे शोधले गेले, संकल्पना आणि अटी दिसू लागल्या, इ. या सर्वांमुळे विद्युत घटना आणि घटकांचे सखोल आकलन झाले.

विजेबद्दलचे ज्ञान अद्ययावत करणे, एकीकडे, भौतिकशास्त्राच्या नवीन क्षेत्राच्या उदयाचे कारण बनले, तर दुसरीकडे, विद्युत अभियांत्रिकीच्या जलद विकासाचा आधार होता, म्हणजे बॅटरी, जनरेटर, प्रकाशासाठी वीजपुरवठा प्रणाली. आणि इलेक्ट्रिक ड्राइव्ह, इलेक्ट्रिक फर्नेस, इलेक्ट्रिक मोटर्स इत्यादींचा शोध लावला गेला, इतर.

ओमचे शोध होते महान मूल्यविजेच्या अभ्यासाच्या विकासासाठी आणि लागू विद्युत अभियांत्रिकीच्या विकासासाठी. त्यांनी थेट करंटसाठी इलेक्ट्रिकल सर्किट्सच्या गुणधर्मांचा सहज अंदाज लावणे शक्य केले आणि त्यानंतर पर्यायी प्रवाहासाठी. 1826 मध्ये, ओमने एक पुस्तक प्रकाशित केले ज्यामध्ये त्यांनी सैद्धांतिक निष्कर्ष आणि प्रायोगिक परिणामांची रूपरेषा दिली. पण त्याची आशा रास्त नव्हती; हे घडले कारण ज्या काळात अनेकांना तत्त्वज्ञानात रस होता त्या काळात क्रूड प्रयोगाची पद्धत अप्रूप वाटली.

अध्यापनाचे पद सोडण्याशिवाय त्याला पर्याय नव्हता. त्याच कारणास्तव त्याला विद्यापीठात नियुक्ती मिळाली नाही. 6 वर्षे, शास्त्रज्ञ दारिद्र्यात जगले, भविष्यात आत्मविश्वास न बाळगता, कटु निराशेची भावना अनुभवली.

पण हळूहळू त्याच्या कामांना जर्मनीबाहेर प्रसिद्धी मिळाली. ओमला परदेशात मान मिळाला आणि त्याच्या संशोधनाचा फायदा झाला. या संदर्भात, त्याच्या देशबांधवांनी त्याला त्याच्या जन्मभूमीत ओळखण्यास भाग पाडले. १८४९ मध्ये त्यांना म्युनिक विद्यापीठात प्राध्यापकी मिळाली.

ओहमने वायरच्या तुकड्यासाठी (सर्किटच्या भागासाठी, संपूर्ण सर्किटसाठी) विद्युत् प्रवाह आणि व्होल्टेज यांच्यातील संबंध स्थापित करणारा एक साधा नियम शोधला. याव्यतिरिक्त, त्याने नियम संकलित केले जे आपल्याला हे निर्धारित करण्यास अनुमती देतात की आपण भिन्न आकाराची वायर घेतल्यास काय बदलेल. ओमचा नियम खालीलप्रमाणे तयार केला आहे: सर्किटच्या एका विभागातील वर्तमान ताकद या विभागातील व्होल्टेजच्या थेट प्रमाणात आणि विभागाच्या प्रतिकाराच्या व्यस्त प्रमाणात असते.

जौल-लेन्झ कायदा. सर्किटच्या कोणत्याही भागात विद्युत प्रवाह काही काम करतो. उदाहरणार्थ, सर्किटचा कोणताही विभाग घेऊ ज्याच्या टोकांमध्ये व्होल्टेज (U) आहे. इलेक्ट्रिक व्होल्टेजच्या व्याख्येनुसार, चार्जचे एकक दोन बिंदूंमध्ये हलवताना केलेले कार्य U च्या बरोबरीचे असते. जर सर्किटच्या दिलेल्या विभागातील वर्तमान ताकद i च्या बरोबरीने असेल, तर वेळेनुसार चार्ज पास होईल आणि म्हणून या विभागातील विद्युत प्रवाहाचे कार्य असे असेल:

ही अभिव्यक्ती कोणत्याही परिस्थितीत थेट प्रवाहासाठी वैध आहे, सर्किटच्या कोणत्याही विभागासाठी, ज्यामध्ये कंडक्टर, इलेक्ट्रिक मोटर्स इत्यादी असू शकतात. वर्तमान शक्ती, म्हणजे प्रति युनिट वेळेचे काम, समान आहे:

हे सूत्र एसआय प्रणालीमध्ये व्होल्टेजचे एकक निश्चित करण्यासाठी वापरले जाते.

आपण असे गृहीत धरू की सर्किटचा विभाग एक स्थिर कंडक्टर आहे. या प्रकरणात, सर्व काम उष्णतेमध्ये चालू होईल, जे या कंडक्टरमध्ये सोडले जाईल. जर कंडक्टर एकसंध असेल आणि ओमच्या नियमाचे पालन करत असेल (यामध्ये सर्व धातू आणि इलेक्ट्रोलाइट्स समाविष्ट आहेत), तर:

जेथे r हा कंडक्टर रेझिस्टन्स आहे. या प्रकरणात:

हा कायदा प्रथम प्रायोगिकपणे E. Lenz आणि त्याच्यापासून स्वतंत्रपणे, Joule यांनी काढला होता.

हे नोंद घ्यावे की हीटिंग कंडक्टरमध्ये तंत्रज्ञानामध्ये असंख्य अनुप्रयोग आहेत. त्यापैकी सर्वात सामान्य आणि महत्त्वाचे म्हणजे इनॅन्डेन्सेंट लाइटिंग दिवे.

इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक इंडक्शनचा कायदा. 19व्या शतकाच्या पूर्वार्धात, इंग्लिश भौतिकशास्त्रज्ञ एम. फॅराडे यांनी चुंबकीय प्रेरणाची घटना शोधून काढली. ही वस्तुस्थिती, अनेक संशोधकांची मालमत्ता बनून, इलेक्ट्रिकल आणि रेडिओ अभियांत्रिकीच्या विकासास एक शक्तिशाली प्रेरणा दिली.

प्रयोगांदरम्यान, फॅराडे यांना असे आढळून आले की जेव्हा बंद समोच्चने बांधलेल्या पृष्ठभागावर प्रवेश करणाऱ्या चुंबकीय प्रेरण रेषांची संख्या बदलते तेव्हा त्यामध्ये विद्युत प्रवाह निर्माण होतो. हा भौतिकशास्त्राच्या कदाचित सर्वात महत्त्वाच्या नियमाचा आधार आहे - इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक इंडक्शनचा नियम. सर्किटमध्ये उद्भवणाऱ्या विद्युत् प्रवाहाला इंडक्शन म्हणतात. सर्किटमध्ये विद्युत प्रवाह तेव्हाच उद्भवतो जेव्हा मुक्त शुल्क बाह्य शक्तींच्या संपर्कात येते, नंतर बंद सर्किटच्या पृष्ठभागावर बदलत्या चुंबकीय प्रवाहासह, त्याच बाह्य शक्ती त्यामध्ये दिसतात. भौतिकशास्त्रातील बाह्य शक्तींच्या क्रियेला इलेक्ट्रोमोटिव्ह फोर्स किंवा प्रेरित ईएमएफ म्हणतात.

इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक प्रेरण खुल्या कंडक्टरमध्ये देखील दिसून येते. अशा परिस्थितीत जेव्हा कंडक्टर चुंबकीय ओलांडतो वीज ओळी, त्याच्या टोकाला तणाव निर्माण होतो. अशा व्होल्टेज दिसण्याचे कारण प्रेरित ईएमएफ आहे. बंद लूपमधून जाणारा चुंबकीय प्रवाह बदलत नसल्यास, प्रेरित विद्युत् प्रवाहदिसत नाही.

"इंडक्शन ईएमएफ" या संकल्पनेचा वापर करून, आपण इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक इंडक्शनच्या कायद्याबद्दल बोलू शकतो, म्हणजे बंद लूपमधील इंडक्शन ईएमएफ लूपने बांधलेल्या पृष्ठभागाद्वारे चुंबकीय प्रवाहाच्या बदलाच्या दराच्या परिमाणात समान आहे.

लेन्झचा नियम. आपल्याला आधीच माहित आहे की, कंडक्टरमध्ये एक प्रेरित प्रवाह उद्भवतो. त्याच्या देखाव्याच्या परिस्थितीनुसार, त्याची दिशा वेगळी आहे. या प्रसंगी, रशियन भौतिकशास्त्रज्ञ लेन्झ यांनी खालील नियम तयार केला: बंद सर्किटमध्ये उद्भवणाऱ्या प्रेरित विद्युत् प्रवाहाला नेहमीच अशी दिशा असते की ते निर्माण केलेले चुंबकीय क्षेत्र देत नाही. चुंबकीय प्रवाहबदल हे सर्व इंडक्शन करंटच्या घटनेस कारणीभूत ठरते.

प्रेरण प्रवाह, इतर कोणत्याही प्रमाणे, ऊर्जा आहे. याचा अर्थ असा की जर इंडक्शन करंट आला तर, विद्युत ऊर्जा. उर्जेच्या संवर्धन आणि परिवर्तनाच्या नियमानुसार, वर नमूद केलेली उर्जा फक्त इतर प्रकारच्या उर्जेच्या उर्जेच्या प्रमाणात उद्भवू शकते. अशा प्रकारे, लेन्झचा नियम ऊर्जा संरक्षण आणि परिवर्तनाच्या कायद्याशी पूर्णपणे जुळतो.

प्रेरण व्यतिरिक्त, तथाकथित स्व-प्रेरण कॉइलमध्ये दिसू शकतात. त्याचे सार खालीलप्रमाणे आहे. कॉइलमध्ये विद्युतप्रवाह निर्माण झाल्यास किंवा त्याची ताकद बदलल्यास, बदलणारे चुंबकीय क्षेत्र दिसून येते. आणि जर कॉइलमधून जाणारा चुंबकीय प्रवाह बदलला तर त्यात एक इलेक्ट्रोमोटिव्ह फोर्स दिसून येतो, ज्याला म्हणतात. स्वयं-प्रेरित emf.

लेन्झच्या नियमानुसार, सर्किट बंद करताना सेल्फ-इंडक्टिव्ह ईएमएफ सध्याच्या ताकदीत व्यत्यय आणतो आणि त्याला वाढण्यापासून प्रतिबंधित करतो. जेव्हा सर्किट बंद होते, तेव्हा स्वयं-प्रेरणात्मक ईएमएफ वर्तमान ताकद कमी करते. जेव्हा कॉइलमधील वर्तमान ताकद एका विशिष्ट मूल्यापर्यंत पोहोचते तेव्हा चुंबकीय क्षेत्र बदलणे थांबते आणि सेल्फ-इंडक्शन ईएमएफ शून्य होते.

विशिष्ट चार्ज केलेल्या कणांची ही क्रमबद्ध हालचाल आहे. विजेची पूर्ण क्षमता सक्षमपणे वापरण्यासाठी, विद्युत प्रवाहाच्या संरचनेची आणि ऑपरेशनची सर्व तत्त्वे स्पष्टपणे समजून घेणे आवश्यक आहे. तर, कार्य आणि वर्तमान शक्ती काय आहे ते शोधूया.

विद्युत प्रवाह कोठून येतो?

प्रश्नाची स्पष्ट साधेपणा असूनही, काही लोक त्यास सुगम उत्तर देण्यास सक्षम आहेत. अर्थात, आजकाल, जेव्हा तंत्रज्ञान अविश्वसनीय वेगाने विकसित होत आहे, तेव्हा लोक विद्युत प्रवाहाच्या ऑपरेशनच्या तत्त्वासारख्या मूलभूत गोष्टींबद्दल फारसा विचार करत नाहीत. वीज कुठून येते? निश्चितच बरेच लोक उत्तर देतील, "ठीक आहे, नक्कीच, सॉकेटच्या बाहेर," किंवा फक्त त्यांचे खांदे सरकवतील. दरम्यान, वर्तमान कसे कार्य करते हे समजून घेणे फार महत्वाचे आहे. हे केवळ शास्त्रज्ञांनाच नाही तर विज्ञानाच्या जगाशी कोणत्याही प्रकारे जोडलेले नसलेल्या लोकांनाही त्यांच्या सर्वांगीण वैविध्यपूर्ण विकासासाठी माहित असले पाहिजे. परंतु प्रत्येकजण सक्षमपणे वर्तमान ऑपरेटिंग तत्त्व वापरू शकत नाही.

म्हणून, प्रथम आपण हे समजून घेतले पाहिजे की वीज कोठेही दिसत नाही: ती विविध पॉवर प्लांट्समध्ये असलेल्या विशेष जनरेटरद्वारे तयार केली जाते. टर्बाइन ब्लेडच्या रोटेशनबद्दल धन्यवाद, कोळसा किंवा तेलाने पाणी गरम करून तयार होणारी वाफे ऊर्जा निर्माण करते, जी नंतर जनरेटरच्या मदतीने विजेमध्ये रूपांतरित होते. जनरेटरची रचना अगदी सोपी आहे: यंत्राच्या मध्यभागी एक प्रचंड आणि अतिशय मजबूत चुंबक आहे, जो विद्युत शुल्कांना तांब्याच्या तारांच्या बाजूने जाण्यास भाग पाडतो.

विद्युत प्रवाह आपल्या घरापर्यंत कसा पोहोचतो?

उर्जा (औष्णिक किंवा विभक्त) वापरून ठराविक प्रमाणात विद्युत प्रवाह निर्माण केल्यानंतर, तो लोकांना पुरवला जाऊ शकतो. विजेचा हा पुरवठा खालीलप्रमाणे कार्य करतो: वीज सर्व अपार्टमेंट आणि व्यवसायांपर्यंत यशस्वीपणे पोहोचण्यासाठी, ती "पुश" करणे आवश्यक आहे. आणि यासाठी तुम्हाला शक्ती वाढवावी लागेल जी हे करेल. त्याला विद्युत प्रवाह व्होल्टेज म्हणतात. ऑपरेशनचे सिद्धांत खालीलप्रमाणे आहे: विद्युत प्रवाह ट्रान्सफॉर्मरमधून जातो, ज्यामुळे त्याचे व्होल्टेज वाढते. पुढे, जमिनीखाली किंवा उंचीवर स्थापित केलेल्या केबल्समधून विद्युत प्रवाह वाहतो (कारण व्होल्टेज कधीकधी 10,000 व्होल्टपर्यंत पोहोचतो, जे मानवांसाठी घातक आहे). जेव्हा विद्युतप्रवाह त्याच्या गंतव्यस्थानावर पोहोचतो, तेव्हा ते पुन्हा ट्रान्सफॉर्मरमधून जाणे आवश्यक आहे, जे आता त्याचे व्होल्टेज कमी करेल. नंतर ते वायर्समधून स्थापित स्विचबोर्डमध्ये जाते अपार्टमेंट इमारतीकिंवा इतर इमारती.

तारांमधून वाहून जाणारी वीज सॉकेट्सच्या प्रणालीमुळे वापरली जाऊ शकते, त्यांना घरगुती उपकरणे जोडतात. भिंतींमध्ये अतिरिक्त तारा आहेत ज्याद्वारे विद्युत प्रवाह वाहतो आणि यामुळे प्रकाश आणि घरातील सर्व उपकरणे कार्य करतात.

सध्याचे काम काय आहे?

विद्युत प्रवाहाद्वारे वाहून नेलेली ऊर्जा कालांतराने प्रकाशात किंवा उष्णतेमध्ये रूपांतरित होते. उदाहरणार्थ, जेव्हा आपण दिवा चालू करतो, विद्युत दृश्यऊर्जा प्रकाशात बदलते.

सोप्या भाषेत सांगायचे तर, विद्युत् प्रवाहाचे कार्य म्हणजे वीज स्वतःच निर्माण करणारी क्रिया. शिवाय, हे सूत्र वापरून अगदी सहजपणे मोजले जाऊ शकते. उर्जेच्या संवर्धनाच्या कायद्याच्या आधारे, आम्ही असा निष्कर्ष काढू शकतो की विद्युत उर्जा गमावली नाही, ती पूर्णपणे किंवा अंशतः दुसर्या स्वरूपात हस्तांतरित झाली आहे, विशिष्ट प्रमाणात उष्णता देते. ही उष्णता म्हणजे विद्युत प्रवाह जेव्हा कंडक्टरमधून जाते आणि ते गरम करते (उष्णतेची देवाणघेवाण होते) द्वारे केले जाते. जौल-लेन्झ सूत्र असे दिसते: A = Q = U*I*t (कार्य हे उष्णतेचे प्रमाण किंवा वर्तमान शक्तीचे उत्पादन आणि कंडक्टरमधून वाहते तेव्हाच्या वेळेइतके असते).

थेट प्रवाह म्हणजे काय?

विद्युत प्रवाह दोन प्रकारचे असतात: पर्यायी आणि थेट. ते भिन्न आहेत की नंतरचे त्याची दिशा बदलत नाही, त्यात दोन क्लॅम्प आहेत (सकारात्मक “+” आणि नकारात्मक “-”) आणि नेहमीच त्याची हालचाल “+” पासून सुरू होते. आणि अल्टरनेटिंग करंटमध्ये दोन टर्मिनल असतात - फेज आणि शून्य. कंडक्टरच्या शेवटी एक फेज असल्यामुळे त्याला सिंगल-फेज देखील म्हणतात.

सिंगल-फेज अल्टरनेटिंग आणि डायरेक्ट इलेक्ट्रिक करंटच्या रचनेची तत्त्वे पूर्णपणे भिन्न आहेत: स्थिरतेच्या विपरीत, पर्यायी प्रवाह त्याच्या दिशा बदलतो (फेजपासून शून्याकडे आणि शून्यातून टप्प्याच्या दिशेने प्रवाह तयार करतो) आणि त्याचे परिमाण. उदाहरणार्थ, पर्यायी प्रवाहवेळोवेळी त्याच्या शुल्काचे मूल्य बदलते. असे दिसून आले की 50 Hz (50 कंपन प्रति सेकंद) च्या वारंवारतेवर, इलेक्ट्रॉन त्यांच्या हालचालीची दिशा अगदी 100 वेळा बदलतात.

डीसी कुठे वापरला जातो?

थेट विद्युत प्रवाहाची काही वैशिष्ट्ये आहेत. ते एका दिशेने काटेकोरपणे वाहते या वस्तुस्थितीमुळे, त्याचे रूपांतर करणे अधिक कठीण आहे. खालील घटक डीसी स्त्रोत मानले जाऊ शकतात:

• बॅटरी (अल्कधर्मी आणि आम्ल दोन्ही);
• लहान उपकरणांमध्ये वापरल्या जाणाऱ्या सामान्य बॅटरी;
• आणि विविध उपकरणेकन्व्हर्टरचे प्रकार.

डीसी ऑपरेशन

त्याची मुख्य वैशिष्ट्ये काय आहेत? हे कार्य आणि वर्तमान शक्ती आहे आणि या दोन्ही संकल्पना एकमेकांशी अगदी जवळून संबंधित आहेत. शक्ती प्रति युनिट वेळेच्या कामाच्या गतीचा संदर्भ देते (प्रति 1 से). जौल-लेन्झ कायद्यानुसार, आम्हाला असे आढळून आले की थेट विद्युत प्रवाहाद्वारे केलेले कार्य विद्युत् प्रवाहाच्या ताकद, व्होल्टेज आणि शुल्क हस्तांतरित करण्यासाठी विद्युत क्षेत्राचे कार्य ज्या कालावधीत केले गेले होते त्याच्या गुणानुरूप असते. कंडक्टर बाजूने.

प्रवाहाचे कार्य शोधण्याचे हे सूत्र आहे, कंडक्टरमधील प्रतिकारावरील ओहमचा नियम लक्षात घेऊन: A = I 2 *R*t (कार्य हे कंडक्टरच्या प्रतिकाराच्या मूल्याने गुणाकार केलेल्या विद्युत् प्रवाहाच्या वर्गाइतके असते आणि ज्या कालावधीत काम केले गेले त्या वेळेने पुन्हा गुणाकार).

मध्ये धातू घन स्थिती, म्हणून ओळखले जाते, एक क्रिस्टलीय रचना आहे. क्रिस्टल्समधील कण एका विशिष्ट क्रमाने व्यवस्थित केले जातात, एक अवकाशीय (स्फटिक) जाळी तयार करतात.

सकारात्मक आयन धातूच्या क्रिस्टल जाळीच्या नोड्सवर स्थित असतात आणि त्यांच्या दरम्यानच्या जागेत मुक्त इलेक्ट्रॉन फिरतात. मुक्त इलेक्ट्रॉन त्यांच्या अणूंच्या केंद्रकांशी संबंधित नाहीत (चित्र 53).

तांदूळ. 53. मेटल क्रिस्टल जाळी

सर्व मुक्त इलेक्ट्रॉनच्या ऋण शुल्काचे परिपूर्ण मूल्य समान आहे सकारात्मक शुल्कसर्व जाळीचे आयन. म्हणून, मध्ये सामान्य परिस्थितीधातू विद्युतदृष्ट्या तटस्थ आहे. त्यात मुक्त इलेक्ट्रॉन यादृच्छिकपणे फिरतात. परंतु जर एखाद्या धातूमध्ये विद्युत क्षेत्र तयार केले गेले तर मुक्त इलेक्ट्रॉन विद्युत शक्तींच्या प्रभावाखाली दिशानिर्देशित होऊ लागतील. विद्युत प्रवाह येईल. या प्रकरणात, इलेक्ट्रॉनची यादृच्छिक हालचाल जतन केली जाते, ज्याप्रमाणे मिडजेसच्या कळपाची यादृच्छिक हालचाल जतन केली जाते जेव्हा, वाऱ्याच्या प्रभावाखाली, ते एका दिशेने फिरते.

तर, धातूंमधील विद्युत प्रवाह म्हणजे मुक्त इलेक्ट्रॉनची क्रमबद्ध हालचाल होय.

मँडेलस्टॅम लिओनिड इसाकोविच (1879-1944)
रशियन भौतिकशास्त्रज्ञ, शिक्षणतज्ज्ञ. त्यांनी रेडिओफिजिक्स आणि रेडिओ अभियांत्रिकीच्या विकासात महत्त्वपूर्ण योगदान दिले.

पापलेक्सी निकोलाई दिमित्रीविच (1880-1947)
रशियन भौतिकशास्त्रज्ञ, शिक्षणतज्ज्ञ. ते रेडिओ अभियांत्रिकी, रेडिओ भौतिकशास्त्र आणि रेडिओ खगोलशास्त्र या क्षेत्रातील संशोधनात गुंतले होते.

धातूंमधील विद्युत् प्रवाह इलेक्ट्रॉनमुळे होतो याचा पुरावा आपल्या देशातील भौतिकशास्त्रज्ञ लिओनिड इसाकोविच मँडेलस्टॅम आणि निकोलाई दिमित्रीविच पापालेक्सी तसेच अमेरिकन भौतिकशास्त्रज्ञ बाल्फोर स्टीवर्ट आणि रॉबर्ट टोलमन यांच्या प्रयोगांद्वारे प्रदान केला गेला.

इलेक्ट्रिक फील्डच्या प्रभावाखाली कंडक्टरमध्ये स्वतः इलेक्ट्रॉनच्या हालचालीचा वेग कमी असतो - काही मिलीमीटर प्रति सेकंद आणि कधीकधी कमी. परंतु कंडक्टरमध्ये विद्युत क्षेत्र निर्माण होताच, ते निर्वात (300,000 किमी/से) प्रकाशाच्या वेगाच्या जवळ, प्रचंड वेगाने कंडक्टरच्या संपूर्ण लांबीवर पसरते.

विद्युत क्षेत्राच्या प्रसारासह, सर्व इलेक्ट्रॉन कंडक्टरच्या संपूर्ण लांबीसह एकाच दिशेने जाऊ लागतात. म्हणून, उदाहरणार्थ, जेव्हा सर्किट बंद होते विद्युत दिवादिव्याच्या कॉइलमधील इलेक्ट्रॉन्सही व्यवस्थित हलू लागतात.

पाण्याच्या पाईपमधील पाण्याच्या प्रवाहाशी विद्युत प्रवाह आणि विद्युत क्षेत्राचे वितरण पाण्याच्या दाबाच्या वितरणाशी तुलना केल्यास हे समजण्यास मदत होईल. जेव्हा पाणी पाण्याच्या टॉवरमध्ये वाढते तेव्हा पाण्याचा दाब (दाब) खूप लवकर पसरतो प्लंबिंग सिस्टम. जेव्हा आपण नळ उघडतो तेव्हा पाणी आधीच दाबाखाली असते आणि लगेच वाहू लागते. परंतु त्यात असलेले पाणी नळातून वाहते आणि टॉवरचे पाणी नळापर्यंत खूप नंतर पोहोचते, कारण पाण्याची हालचाल दाबाच्या प्रसारापेक्षा कमी वेगाने होते.

जेव्हा आपण कंडक्टरमध्ये विद्युत प्रवाहाच्या प्रसाराच्या गतीबद्दल बोलतो तेव्हा आपला अर्थ कंडक्टरच्या बाजूने विद्युत क्षेत्राच्या प्रसाराचा वेग असतो.

पाठवलेला विद्युत सिग्नल, उदाहरणार्थ, मॉस्को ते व्लादिवोस्तोक (s = 8000 किमी) तारांच्या बाजूने, अंदाजे 0.03 सेकंदात तेथे पोहोचतो.

प्रश्न

1. सामान्य परिस्थितीत धातू विद्युतदृष्ट्या तटस्थ आहे हे आपण कसे स्पष्ट करू शकतो?
2. जेव्हा धातूमध्ये विद्युत क्षेत्र दिसते तेव्हा त्याच्या इलेक्ट्रॉनचे काय होते?
3. धातूमध्ये विद्युत प्रवाह काय आहे?
4. जेव्हा ते कंडक्टरमध्ये विद्युत प्रवाहाच्या प्रसाराच्या गतीबद्दल बोलतात तेव्हा त्यांचा कोणता वेग आहे?

व्यायाम करा

इंटरनेट वापरून, धातूमध्ये इलेक्ट्रॉन किती वेगाने हलतात ते शोधा. त्याची प्रकाशाच्या गतीशी तुलना करा.

विजेच्या कामाशी संबंधित पहिले शोध इसवी सन पूर्व 7 व्या शतकात लागले. तत्वज्ञानी प्राचीन ग्रीसमिलेटसच्या थेल्सने शोधून काढले की जेव्हा अंबर लोकरवर घासले जाते तेव्हा ते नंतर हलक्या वजनाच्या वस्तूंना आकर्षित करण्यास सक्षम होते. "विद्युत" चे भाषांतर ग्रीकमधून "अंबर" असे केले जाते. 1820 मध्ये, आंद्रे-मेरी अँपेरे यांनी थेट प्रवाहाचा कायदा स्थापित केला. त्यानंतर, विद्युत् प्रवाहाची तीव्रता किंवा विद्युत प्रवाह ज्यामध्ये मोजला जातो ते अँपिअरमध्ये दर्शवले जाऊ लागले.

शब्दाचा अर्थ

विद्युत प्रवाहाची संकल्पना कोणत्याही भौतिकशास्त्राच्या पाठ्यपुस्तकात आढळू शकते. विद्युतप्रवाह- ही एका दिशेने विद्युत चार्ज केलेल्या कणांची क्रमबद्ध हालचाल आहे. विद्युत प्रवाह म्हणजे काय हे सामान्य माणसाला समजण्यासाठी तुम्ही इलेक्ट्रिशियनचा शब्दकोश वापरावा. त्यामध्ये, हा शब्द कंडक्टरद्वारे इलेक्ट्रॉनच्या हालचाली किंवा इलेक्ट्रोलाइटद्वारे आयनचा आहे.

कंडक्टरच्या आत इलेक्ट्रॉन किंवा आयनच्या हालचालीवर अवलंबून, खालील गोष्टी ओळखल्या जातात: प्रवाहांचे प्रकार:

• स्थिर;
• चल
• नियतकालिक किंवा pulsating.

मूलभूत मोजमाप प्रमाण

विद्युत प्रवाह शक्ती- मुख्य सूचक जे इलेक्ट्रिशियन त्यांच्या कामात वापरतात. विद्युत प्रवाहाची ताकद ठराविक कालावधीत इलेक्ट्रिकल सर्किटमधून वाहणाऱ्या चार्जच्या प्रमाणावर अवलंबून असते. कसे मोठ्या प्रमाणातइलेक्ट्रॉन स्त्रोताच्या एका सुरुवातीपासून शेवटपर्यंत वाहतात, इलेक्ट्रॉन्सद्वारे हस्तांतरित केलेले शुल्क अधिक असेल.

कंडक्टरमधील कणांच्या क्रॉस-सेक्शनमधून प्रवाहित होण्याच्या वेळेपर्यंत विद्युत चार्जच्या गुणोत्तराने मोजले जाणारे प्रमाण. चार्ज कौलॉम्बमध्ये मोजला जातो, वेळ सेकंदात मोजला जातो आणि विद्युत प्रवाहाचे एक युनिट चार्ज टू टाइम (कूलंब ते सेकंद) किंवा अँपिअरच्या गुणोत्तराने निर्धारित केले जाते. इलेक्ट्रिकल सर्किटमध्ये अनुक्रमे दोन टर्मिनल जोडून विद्युत प्रवाह (त्याची ताकद) निश्चित केली जाते.

जेव्हा विद्युत प्रवाह चालतो, तेव्हा चार्ज केलेल्या कणांची हालचाल विद्युत क्षेत्राचा वापर करून पूर्ण केली जाते आणि इलेक्ट्रॉन हालचालींच्या शक्तीवर अवलंबून असते. विद्युत प्रवाहाचे कार्य ज्या मूल्यावर अवलंबून असते त्याला व्होल्टेज असे म्हणतात आणि ते सर्किटच्या विशिष्ट भागामध्ये विद्युत प्रवाहाच्या कार्याच्या गुणोत्तराने आणि त्याच भागातून जाणारे शुल्क यावरून निर्धारित केले जाते. मापन व्होल्टचे एकक व्होल्टमीटरने मोजले जाते जेव्हा डिव्हाइसचे दोन टर्मिनल समांतर सर्किटशी जोडलेले असतात.

विशालता विद्युत प्रतिकारवापरलेल्या कंडक्टरचा प्रकार, त्याची लांबी आणि क्रॉस-सेक्शन यावर थेट अवलंबून असते. हे ओममध्ये मोजले जाते.

जेव्हा हे कार्य घडले तेव्हा विद्युत प्रवाहांच्या हालचालींद्वारे केलेल्या कामाच्या गुणोत्तरानुसार शक्ती निर्धारित केली जाते. शक्ती वॅट्समध्ये मोजली जाते.

अशा भौतिक प्रमाण, कॅपेसिटन्स म्हणून, एका कंडक्टरच्या चार्ज आणि समान कंडक्टर आणि शेजारीच्या संभाव्य फरकाच्या गुणोत्तरानुसार निर्धारित केले जाते. कंडक्टरला इलेक्ट्रिकल चार्ज मिळाल्यावर व्होल्टेज जितका कमी असेल तितकी त्यांची क्षमता जास्त असेल. हे फॅराड्समध्ये मोजले जाते.

साखळीतील ठराविक अंतराने विजेद्वारे केलेल्या कामाचे प्रमाण विद्युत् प्रवाह, व्होल्टेज आणि ज्या कालावधीत काम केले गेले त्या कालावधीचा वापर करून आढळते. नंतरचे जूलमध्ये मोजले जाते. विद्युत प्रवाहाचे ऑपरेशन मीटर वापरून निर्धारित केले जाते जे व्होल्टेज, बल आणि वेळ या सर्व परिमाणांचे रीडिंग जोडते.

विद्युत सुरक्षा तंत्र

विद्युत सुरक्षा नियमांचे ज्ञान रोखण्यात मदत करेल आपत्कालीन परिस्थितीआणि मानवी आरोग्य आणि जीवन संरक्षित करा. वीज कंडक्टर तापवते म्हणून, आरोग्य आणि जीवनासाठी धोकादायक परिस्थिती निर्माण होण्याची शक्यता नेहमीच असते. घरी सुरक्षितता सुनिश्चित करण्यासाठी पालन ​​करणे आवश्यक आहेखालील सोपे पण महत्वाचे नियम:

1. ओव्हरलोड्स किंवा शॉर्ट सर्किट्सची शक्यता टाळण्यासाठी नेटवर्क इन्सुलेशन नेहमी चांगल्या स्थितीत असणे आवश्यक आहे.
2. विद्युत उपकरणे, तारा, पॅनल्स इत्यादींवर ओलावा येऊ नये. तसेच दमट वातावरणामुळे शॉर्ट सर्किट होऊ शकते.
3. सर्व विद्युत उपकरणे ग्राउंड केल्याचे सुनिश्चित करा.
4. विजेच्या वायरिंगला ओव्हरलोड करणे टाळा कारण तारांना आग लागण्याचा धोका असतो.

विजेसोबत काम करताना सुरक्षेच्या खबरदारींमध्ये रबराइज्ड हातमोजे, मिटन्स, मॅट्स, डिस्चार्ज डिव्हाइसेस, कामाच्या क्षेत्रासाठी ग्राउंडिंग डिव्हाइसेस, सर्किट ब्रेकर किंवा थर्मल आणि वर्तमान संरक्षणासह फ्यूज यांचा समावेश होतो.

अनुभवी इलेक्ट्रिशियन, जेव्हा इलेक्ट्रिक शॉकची शक्यता असते तेव्हा एका हाताने काम करतात आणि दुसरा त्यांच्या खिशात असतो. अशा प्रकारे, ढाल किंवा इतर ग्राउंड उपकरणांना अनैच्छिक स्पर्श झाल्यास हात-टू-हँड सर्किटमध्ये व्यत्यय येतो. नेटवर्कशी जोडलेल्या उपकरणांना आग लागल्यास, आग केवळ पावडर किंवा कार्बन डायऑक्साइड विझवणाऱ्या यंत्रांनी विझवा.

विद्युत प्रवाहाचा वापर

विद्युत प्रवाहात अनेक गुणधर्म आहेत जे जवळजवळ सर्व क्षेत्रांमध्ये वापरण्याची परवानगी देतात मानवी क्रियाकलाप. विद्युत प्रवाह वापरण्याचे मार्ग:

आज वीज सर्वात पर्यावरणास अनुकूल आहे स्वच्छ देखावाऊर्जा आधुनिक अर्थव्यवस्थेत, विद्युत उर्जा उद्योगाचा विकास झाला आहे ग्रहांचे महत्त्व. भविष्यात, कच्च्या मालाची कमतरता असल्यास, उर्जेचा अक्षय स्त्रोत म्हणून वीज अग्रगण्य स्थान घेईल.