Rryma dhe tensioni. Llojet dhe rregullat

Kushtet për shfaqjen e rrymës

Shkenca moderne ka krijuar teori për të shpjeguar proceset natyrore. Shumë procese bazohen në një nga modelet e strukturës atomike, të ashtuquajturat model planetar. Sipas këtij modeli, një atom përbëhet nga një bërthamë e ngarkuar pozitivisht dhe një re e ngarkuar negativisht e elektroneve që rrethojnë bërthamën. Substancat e ndryshme të përbëra nga atome janë kryesisht të qëndrueshme dhe të pandryshuara në vetitë e tyre në kushte konstante. mjedisi. Por në natyrë ka procese që mund të ndryshojnë gjendjen e qëndrueshme të substancave dhe të shkaktojnë në këto substanca një fenomen të quajtur rrymë elektrike.

Një proces i tillë themelor për natyrën është fërkimi. Shumë njerëz e dinë se nëse i krihni flokët me një krehër të bërë nga disa lloje plastike, ose vishni rroba të bëra nga disa lloje pëlhurash, ndodh një efekt ngjitës. Flokët tërhiqen dhe ngjiten në krehër dhe e njëjta gjë ndodh me rrobat. Ky efekt shpjegohet nga fërkimi, i cili prish qëndrueshmërinë e materialit ose pëlhurës së krehës. Reja elektronike mund të zhvendoset në lidhje me bërthamën ose të shkatërrohet pjesërisht. Dhe si rezultat, substanca fiton një ngarkesë elektrike, shenja e së cilës përcaktohet nga struktura e kësaj substance. Ngarkesa elektrike që rezulton nga fërkimi quhet elektrostatike.

Rezultati është një palë substanca të ngarkuara. Çdo substancë ka një potencial të caktuar elektrik. Hapësira ndërmjet dy substancave të ngarkuara ndikohet nga një fushë elektrike, në këtë rast elektrostatike. Efikasiteti fushë elektrostatike varet nga vlerat e mundshme dhe përcaktohet si diferencë ose tension potencial.

• Kur lind tensioni, një lëvizje e drejtuar e grimcave të ngarkuara të substancave shfaqet në hapësirën midis potencialeve - një rrymë elektrike.

Ku rrjedh rryma elektrike?

Në këtë rast, potencialet do të ulen nëse fërkimi ndalet. Dhe, në fund, potencialet do të zhduken dhe substancat do të rifitojnë stabilitetin.

Por nëse procesi i formimit të potencialeve dhe tensionit vazhdon në drejtim të rritjes së tyre, rryma do të rritet edhe sipas vetive të substancave që mbushin hapësirën midis potencialeve. Shumica demonstrim i qartë një proces i tillë është rrufeja. Fërkimi i rrjedhave të ajrit lart dhe poshtë kundër njëri-tjetrit çon në shfaqjen e tensionit të madh. Si rezultat, një potencial formohet nga rrymat lart në qiell, dhe tjetri nga rrjedhjet poshtë në tokë. Dhe, në fund, për shkak të vetive të ajrit, shfaqet një rrymë elektrike në formën e vetëtimës.

• Arsyeja e parë e paraqitjes rrymë elektrikeështë tension.
• Arsyeja e dytë e shfaqjes së rrymës elektrike është hapësira në të cilën vepron voltazhi - madhësia e tij dhe me çfarë është e mbushur.

Tensioni nuk vjen vetëm nga fërkimi. Proceset e tjera fizike dhe kimike që prishin ekuilibrin e atomeve të një substance gjithashtu çojnë në shfaqjen e tensionit. Tensioni lind vetëm si rezultat i ndërveprimit ose

• një substancë me një substancë tjetër;
• një ose më shumë substanca me fushë ose rrezatim.

Tensioni mund të vijë nga:

• një reaksion kimik që ndodh në një substancë, si në të gjitha bateritë dhe akumulatorët, si dhe në të gjitha gjallesat;
• rrezatimi elektromagnetik, si p.sh me energji diellore dhe gjeneratorë elektrikë termikë;
• fushë elektromagnetike, si në të gjitha dinamet.

Rryma elektrike ka një natyrë që korrespondon me substancën në të cilën rrjedh. Prandaj ndryshon:

• në metale;

• në lëngje dhe gazra;

• në gjysmëpërçues

Në metale, rryma elektrike përbëhet vetëm nga elektrone, në lëngje dhe gazra - nga jone, në gjysmëpërçues - nga elektrone dhe "vrima".

Rryma direkte dhe alternative

Tensioni në lidhje me potencialet e tij, shenjat e të cilit mbeten të pandryshuara, mund të ndryshojnë vetëm në madhësi.

• Në këtë rast, shfaqet një rrymë elektrike konstante ose pulsuese.

Rryma elektrike varet nga kohëzgjatja e këtij ndryshimi dhe nga vetitë e hapësirës së mbushur me materie ndërmjet potencialeve.

• Por nëse shenjat e potencialeve ndryshojnë dhe kjo çon në ndryshimin e drejtimit të rrymës, quhet alternuar, siç është tensioni që e përcakton atë.

Jeta dhe Rryma Elektrike

Për vlerësimet sasiore dhe cilësore të rrymës elektrike në shkenca moderne dhe teknologjisë, përdoren ligje dhe sasi të caktuara. Ligjet bazë janë:

• ligji i Kulombit;
• Ligji i Ohmit.

Charles Coulomb në vitet 80 të shekullit të 18-të përcaktoi pamjen e tensionit, dhe Georg Ohm në vitet 20 të shekullit të 19-të përcaktoi pamjen e rrymës elektrike.

Në natyrë dhe në qytetërimin njerëzor, ai përdoret kryesisht si bartës i energjisë dhe informacionit, dhe tema e studimit dhe përdorimit të tij është po aq e madhe sa vetë jeta. Për shembull, hulumtimi ka treguar se të gjithë organizmat e gjallë jetojnë sepse muskujt e zemrës tkurren nën ndikimin e impulseve të rrymës elektrike të krijuara në trup. Të gjithë muskujt e tjerë punojnë në mënyrë të ngjashme. Kur një qelizë ndahet, ajo përdor informacionin e bazuar në rrymën elektrike në frekuenca jashtëzakonisht të larta. Lista e fakteve të tilla me sqarime mund të vazhdohet gjatë gjithë librit.

Shumë zbulime në lidhje me rrymën elektrike tashmë janë bërë dhe shumë më tepër mbetet për t'u bërë. Prandaj, me ardhjen e mjeteve të reja kërkimore, shfaqen ligje, materiale dhe rezultate të tjera të reja përdorim praktik të këtij fenomeni.

Rryma elektrike

Para së gjithash, ia vlen të zbuloni se çfarë është rryma elektrike. Rryma elektrike është lëvizja e urdhëruar e grimcave të ngarkuara në një përcjellës. Që të ndodhë, së pari duhet të krijoni fushë elektrike, nën ndikimin e të cilit grimcat e ngarkuara të lartpërmendura do të fillojnë të lëvizin.

Njohuritë e para për energjinë elektrike, shumë shekuj më parë, lidheshin me “ngarkesat” elektrike të prodhuara nga fërkimi. Tashmë në kohët e lashta, njerëzit e dinin se qelibar, i fërkuar me lesh, fitoi aftësinë për të tërhequr objekte të lehta. Por vetëm në fundi i XVI shekulli doktor anglez Gilbert e studioi këtë fenomen në detaje dhe zbuloi se shumë substanca të tjera kishin saktësisht të njëjtat veti. Trupat që, si qelibar, pas fërkimit, mund të tërheqin objekte të lehta, ai i quajti të elektrizuar. Kjo fjalë rrjedh nga elektroni grek - "qelibar". Aktualisht, ne themi se trupat në këtë gjendje kanë ngarkesa elektrike dhe vetë trupat quhen "të ngarkuar".

Ngarkesat elektrike lindin gjithmonë kur substanca të ndryshme vijnë në kontakt të ngushtë. Nëse trupat janë të ngurtë, atëherë kontakti i tyre i ngushtë parandalohet nga zgjatjet mikroskopike dhe parregullsitë që janë të pranishme në sipërfaqen e tyre. Duke i shtrydhur trupat e tillë dhe duke i fërkuar me njëri-tjetrin, ne bashkojmë sipërfaqet e tyre, të cilat pa presion do të prekeshin vetëm në disa pika. Në disa trupa, ngarkesat elektrike mund të lëvizin lirshëm ndërmjet pjesëve të ndryshme, por në të tjera kjo është e pamundur. Në rastin e parë, trupat quhen "përçues", dhe në të dytën - "dielektrikë, ose izolues". Përçuesit janë të gjitha metalet, tretësirat ujore të kripërave dhe acideve, etj. Shembuj të izolatorëve janë qelibar, kuarci, eboniti dhe të gjithë gazrat që gjenden në kushte normale.

Sidoqoftë, duhet të theksohet se ndarja e trupave në përçues dhe dielektrikë është shumë arbitrare. Të gjitha substancat përçojnë energji elektrike në një masë më të madhe ose më të vogël. Ngarkesat elektrike janë pozitive dhe negative. Kjo lloj rryme nuk do të zgjasë shumë, sepse trupi i elektrizuar do të mbarojë. Për ekzistencën e vazhdueshme të një rryme elektrike në një përcjellës, është e nevojshme të ruhet një fushë elektrike. Për këto qëllime, përdoren burime të rrymës elektrike. Rasti më i thjeshtë i shfaqjes së rrymës elektrike është kur njëri skaj i telit lidhet me një trup të elektrizuar, dhe tjetri me tokën.

Qarqet elektrike që furnizonin me rrymë llambat dhe motorët elektrikë nuk u shfaqën deri në shpikjen e baterive, e cila daton rreth vitit 1800. Pas kësaj, zhvillimi i doktrinës së energjisë elektrike shkoi aq shpejt sa në më pak se një shekull ajo u bë jo vetëm një pjesë e fizikës, por formoi bazën e një qytetërimi të ri elektrik.

Sasitë bazë të rrymës elektrike

Sasia e energjisë elektrike dhe rryma. Efektet e rrymës elektrike mund të jenë të forta ose të dobëta. Fuqia e rrymës elektrike varet nga sasia e ngarkesës që rrjedh nëpër qark në një njësi të caktuar kohe. Sa më shumë elektrone të lëvizin nga një pol i burimit në tjetrin, aq më i madh është ngarkesa totale e transferuar nga elektronet. Kjo ngarkesë neto quhet sasia e energjisë elektrike që kalon nëpër një përcjellës.

Në veçanti, efekti kimik i rrymës elektrike varet nga sasia e energjisë elektrike, d.m.th., sa më e madhe ngarkesa e kaluar përmes tretësirës së elektrolitit, aq më shumë substancë do të depozitohet në katodë dhe anodë. Në këtë drejtim, sasia e energjisë elektrike mund të llogaritet duke peshuar masën e substancës së depozituar në elektrodë dhe duke ditur masën dhe ngarkesën e një joni të kësaj lënde.

Forca aktuale është një sasi që është e barabartë me raportin ngarkesë elektrike, duke kaluar nëpër prerje tërthore të përcjellësit, deri në kohën e rrjedhjes së tij. Njësia e ngarkesës është kulomb (C), koha matet në sekonda (s). Në këtë rast, njësia e rrymës shprehet në C/s. Kjo njësi quhet amper (A). Për të matur rrymën në një qark, përdoret një pajisje matës elektrike e quajtur ampermetër. Për përfshirje në qark, ampermetri është i pajisur me dy terminale. Është i lidhur në seri me qarkun.

Tensioni elektrik. Ne tashmë e dimë se rryma elektrike është lëvizja e urdhëruar e grimcave të ngarkuara - elektroneve. Kjo lëvizje krijohet duke përdorur një fushë elektrike, e cila kryen një sasi të caktuar pune. Ky fenomen quhet puna e rrymës elektrike. Për të lëvizur më shumë ngarkesë përmes një qarku elektrik në 1 s, fusha elektrike duhet të bëjë më shumë punë. Bazuar në këtë, rezulton se puna e rrymës elektrike duhet të varet nga forca e rrymës. Por ka një vlerë më shumë nga e cila varet puna e rrymës. Kjo sasi quhet tension.

Tensioni është raporti i punës së bërë nga rryma në një seksion të caktuar të një qarku elektrik me ngarkesën që rrjedh nëpër të njëjtin seksion të qarkut. Puna aktuale matet në xhaul (J), ngarkesa - në kulonë (C). Në këtë drejtim, njësia matëse e tensionit do të bëhet 1 J/C. Kjo njësi quhej volt (V).

Në mënyrë që tensioni të lindë në një qark elektrik, nevojitet një burim rrymë. Kur qarku është i hapur, voltazhi është i pranishëm vetëm në terminalet e burimit aktual. Nëse ky burim i rrymës përfshihet në qark, tensioni do të lindë gjithashtu në seksione individuale të qarkut. Në këtë drejtim, një rrymë do të shfaqet në qark. Kjo do të thotë, mund të themi shkurtimisht si vijon: nëse nuk ka tension në qark, nuk ka rrymë. Për të matur tensionin, përdoret një instrument matës elektrik i quajtur voltmetër. tek e tija pamjen i ngjan ampermetrit të përmendur më parë, me ndryshimin e vetëm që shkronja V shkruhet në shkallën e voltmetrit (në vend të A në ampermetrin). Voltmetri ka dy terminale, me ndihmën e të cilave lidhet paralelisht me qarkun elektrik.

Rezistenca elektrike. Pas lidhjes së të gjitha llojeve të përçuesve dhe një ampermetri në qarkun elektrik, mund të vëreni se kur përdorni përçues të ndryshëm, ampermetri jep lexime të ndryshme, d.m.th., në këtë rast, forca aktuale e disponueshme në qarkun elektrik është e ndryshme. Ky fenomen mund të shpjegohet me faktin se përçues të ndryshëm kanë rezistencë të ndryshme elektrike, që është një sasi fizike. U emërua Ohm për nder të fizikanit gjerman. Si rregull, në fizikë përdoren njësi më të mëdha: kilo-ohm, mega-ohm, etj. Rezistenca e një përcjellësi zakonisht shënohet me shkronjën R, gjatësia e përcjellësit është L dhe sipërfaqja e prerjes është S. Në këtë rast, rezistenca mund të shkruhet si formulë:

ku koeficienti p quhet rezistencë. Ky koeficient shpreh rezistencën e një përcjellësi 1 m të gjatë me sipërfaqe tërthore të barabartë me 1 m2. Rezistenca shprehet në Ohm x m Meqenëse telat, si rregull, kanë një seksion kryq mjaft të vogël, zona e tyre zakonisht shprehet në milimetra katrorë. Në këtë rast, njësia e rezistencës do të jetë Ohm x mm2/m. Në tabelën e mëposhtme. 1 tregon rezistencën e disa materialeve.

Sipas tabelës. 1 bëhet e qartë se bakri ka rezistencën elektrike më të ulët, dhe aliazhi i metalit ka më të lartë. Përveç kësaj, dielektrikët (izoluesit) kanë rezistencë të lartë.

Kapaciteti elektrik. Ne tashmë e dimë se dy përçues të izoluar nga njëri-tjetri mund të grumbullojnë ngarkesa elektrike. Ky fenomen karakterizohet nga një sasi fizike e quajtur kapaciteti elektrik. Kapaciteti elektrik i dy përcjellësve nuk është gjë tjetër veçse raporti i ngarkesës së njërit prej tyre me ndryshimin potencial midis këtij përcjellësi dhe atij fqinj. Sa më i ulët të jetë voltazhi kur përcjellësit marrin një ngarkesë, aq më i madh është kapaciteti i tyre. Njësia e kapacitetit elektrik është faradi (F). Në praktikë, përdoren fraksione të kësaj njësie: mikrofarad (μF) dhe pikofarad (pF).

Yandex.DirectTë gjitha reklamatApartamente me qera ditore Kazan! Apartamente nga 1000 rubla. çdo ditë. Mini-hotele. Dokumentet e raportimit16.forguest.ru Apartamente me qera ditore ne Kazan Apartamente komode në të gjitha rrethet e Kazanit. Apartament i shpejtë me qira ditore.fatyr.ru Shfletuesi i ri Yandex.Browser! Faqeshënues të përshtatshëm dhe mbrojtje e besueshme. Një shfletues për shfletim të këndshëm në internet!browser.yandex.ru 0+

Nëse merrni dy përcjellës të izoluar nga njëri-tjetri dhe i vendosni në një distancë të shkurtër nga njëri-tjetri, do të merrni një kondensator. Kapaciteti i një kondensatori varet nga trashësia e pllakave të tij dhe trashësia e dielektrikut dhe përshkueshmëria e tij. Duke zvogëluar trashësinë e dielektrikut midis pllakave të kondensatorit, kapaciteti i këtij të fundit mund të rritet ndjeshëm. Në të gjithë kondensatorët, përveç kapacitetit të tyre, duhet të tregohet edhe tensioni për të cilin janë projektuar këto pajisje.

Puna dhe fuqia e rrymës elektrike. Nga sa më sipër është e qartë se rryma elektrike bën disa punë. Kur lidhni motorët elektrikë, rryma elektrike bën të funksionojnë të gjitha llojet e pajisjeve, lëviz trenat përgjatë shinave, ndriçon rrugët, ngroh shtëpinë dhe gjithashtu prodhon një efekt kimik, d.m.th., lejon elektrolizën, etj. Mund të themi se puna e bërë nga rryma në një seksion të caktuar të qarkut është e barabartë me rrymën e produktit, tensionin dhe kohën gjatë së cilës është kryer puna. Puna matet në xhaul, voltazhi në volt, rryma në amper, koha në sekonda. Në këtë drejtim, 1 J = 1B x 1A x 1s. Nga kjo rezulton se për të matur punën e rrymës elektrike, duhet të përdoren tre instrumente njëherësh: një ampermetër, një voltmetër dhe një orë. Por kjo është e rëndë dhe joefektive. Prandaj, zakonisht matet puna e rrymës elektrike njehsorët elektrikë. Kjo pajisje përmban të gjitha pajisjet e mësipërme.

Fuqia e rrymës elektrike është e barabartë me raportin e punës së rrymës me kohën gjatë së cilës është kryer. Fuqia përcaktohet me shkronjën "P" dhe shprehet në vat (W). Në praktikë përdoren kilovat, megavat, hektovat, etj. Për të matur fuqinë e qarkut, duhet të merrni një vatmetër. Inxhinierët elektrikë e shprehin punën e rrymës në kilovat-orë (kWh).

Ligjet themelore të rrymës elektrike

Ligji i Ohmit. Tensioni dhe rryma konsiderohen karakteristikat më të dobishme të qarqeve elektrike. Një nga veçoritë kryesore të përdorimit të energjisë elektrike është transportimi i shpejtë i energjisë nga një vend në tjetrin dhe transferimi i saj te konsumatori në formën e kërkuar. Produkti i diferencës së potencialit dhe rrymës jep fuqi, d.m.th., sasinë e energjisë së lëshuar në qark për njësi të kohës. Siç u përmend më lart, për të matur fuqinë në një qark elektrik, do të nevojiteshin 3 pajisje. A është e mundur të kalosh vetëm me një dhe të llogarisësh fuqinë nga leximet e tij dhe disa karakteristika të qarkut, siç është rezistenca e tij? Shumë njerëzve u pëlqeu kjo ide dhe e panë të frytshme.

Pra, cila është rezistenca e një teli ose qarku në tërësi? A ka tela një të ngjashme tubacionet e ujit apo tubat e një sistemi vakum, një veti konstante që mund të quhet rezistencë? Për shembull, në tubacione, raporti i diferencës së presionit që prodhon rrjedhën e ndarë me shpejtësinë e rrjedhës është zakonisht një karakteristikë konstante e tubit. Në mënyrë të ngjashme, rrjedha e nxehtësisë në një tel rregullohet nga një marrëdhënie e thjeshtë që përfshin ndryshimin e temperaturës, zonën e seksionit tërthor të telit dhe gjatësinë e tij. Zbulimi i një marrëdhënieje të tillë për qarqet elektrike ishte rezultat i një kërkimi të suksesshëm.

Në vitet 1820, mësuesi gjerman i shkollës Georg Ohm ishte i pari që filloi të kërkonte lidhjen e mësipërme. Para së gjithash, ai u përpoq për famë dhe famë, gjë që do t'i lejonte atij të jepte mësim në universitet. Kjo është arsyeja pse ai zgjodhi një fushë kërkimi që premtoi avantazhe të veçanta.

Om ishte djali i një mekaniku, ndaj dinte të vizatonte tela metalike me trashësi të ndryshme, të cilat i duheshin për eksperimente. Meqenëse ishte e pamundur të blinte tel të përshtatshëm në ato ditë, Om e bëri vetë. Gjatë eksperimenteve të tij, ai provoi gjatësi të ndryshme, trashësi të ndryshme, metale të ndryshme dhe madje edhe temperatura të ndryshme. Ai i ndryshoi të gjithë këta faktorë një nga një. Në kohën e Ohm-it, bateritë ishin ende të dobëta dhe prodhonin rrymë të paqëndrueshme. Në këtë drejtim, studiuesi përdori një termoelement si gjenerator, kryqëzimi i nxehtë i të cilit u vendos në një flakë. Përveç kësaj, ai përdori një ampermetër të papërpunuar magnetik dhe mati diferencat potenciale (Ohm i quajti "tensione") duke ndryshuar temperaturën ose numrin e kryqëzimeve termike.

Studimi i qarqeve elektrike sapo ka filluar të zhvillohet. Pasi u shpikën bateritë rreth vitit 1800, ajo filloi të zhvillohej shumë më shpejt. U projektuan dhe u prodhuan pajisje të ndryshme (shpesh me dorë), u zbuluan ligje të reja, u shfaqën koncepte dhe terma etj. E gjithë kjo çoi në një kuptim më të thellë të fenomeneve dhe faktorëve elektrikë.

Përditësimi i njohurive për energjinë elektrike, nga njëra anë, u bë arsyeja e shfaqjes së një fushe të re të fizikës, nga ana tjetër, ishte baza për zhvillimin e shpejtë të inxhinierisë elektrike, d.m.th., bateritë, gjeneratorët, sistemet e furnizimit me energji elektrike për ndriçim. dhe u shpikën ngasja elektrike, furrat elektrike, motorët elektrikë, etj., të tjera.

Zbulimet e Ohm ishin rëndësi të madhe si për zhvillimin e studimit të energjisë elektrike ashtu edhe për zhvillimin e elektroteknikës së aplikuar. Ata bënë të mundur parashikimin e lehtë të vetive të qarqeve elektrike për rrymën e drejtpërdrejtë, dhe më pas për rrymën alternative. Në 1826, Ohm botoi një libër në të cilin ai përshkruan përfundimet teorike dhe rezultatet eksperimentale. Por shpresat e tij nuk u justifikuan, libri u prit me tallje. Kjo ndodhi sepse metoda e eksperimentimit të papërpunuar dukej jo tërheqëse në një epokë kur shumë ishin të interesuar për filozofinë.

Ai nuk kishte zgjidhje tjetër veçse të linte detyrën e mësuesit. Ai nuk arriti një takim në universitet për të njëjtën arsye. Për 6 vjet, shkencëtari jetoi në varfëri, pa besim në të ardhmen, duke përjetuar një ndjenjë zhgënjimi të hidhur.

Por gradualisht veprat e tij fituan famë, së pari jashtë Gjermanisë. Om ishte i respektuar jashtë vendit dhe përfitoi nga kërkimet e tij. Në këtë drejtim, bashkatdhetarët e tij u detyruan ta njohin atë në vendlindje. Në vitin 1849 ai mori gradën profesor në Universitetin e Mynihut.

Ohm zbuloi një ligj të thjeshtë që vendos marrëdhënien midis rrymës dhe tensionit për një copë teli (për një pjesë të një qarku, për të gjithë qarkun). Përveç kësaj, ai përpiloi rregulla që ju lejojnë të përcaktoni se çfarë do të ndryshojë nëse merrni një tel me madhësi të ndryshme. Ligji i Ohmit është formuluar si më poshtë: forca aktuale në një seksion të qarkut është drejtpërdrejt proporcionale me tensionin në këtë seksion dhe në përpjesëtim të zhdrejtë me rezistencën e seksionit.

Ligji Joule-Lenz. Rryma elektrike në çdo pjesë të qarkut kryen disa punë. Për shembull, le të marrim çdo seksion të qarkut midis skajeve të të cilit ka një tension (U). Sipas përcaktimit të tensionit elektrik, puna e bërë kur lëviz një njësi ngarkese midis dy pikave është e barabartë me U. Nëse forca e rrymës në një seksion të caktuar të qarkut është e barabartë me i, atëherë në kohën t ngarkesa do të kalojë, dhe prandaj puna e rrymës elektrike në këtë seksion do të jetë:

Kjo shprehje vlen për rrymën e drejtpërdrejtë në çdo rast, për çdo seksion të qarkut, i cili mund të përmbajë përçues, motorë elektrikë, etj. Fuqia aktuale, pra puna për njësi të kohës, është e barabartë me:

Kjo formulë përdoret në sistemin SI për të përcaktuar njësinë e tensionit.

Le të supozojmë se seksioni i qarkut është një përcjellës i palëvizshëm. Në këtë rast, e gjithë puna do të kthehet në nxehtësi, e cila do të lëshohet në këtë përcjellës. Nëse përcjellësi është homogjen dhe i bindet ligjit të Ohmit (ky përfshin të gjitha metalet dhe elektrolitet), atëherë:

ku r është rezistenca e përcjellësit. Në këtë rast:

Ky ligj u konkludua për herë të parë eksperimentalisht nga E. Lenz dhe, pavarësisht nga ai, nga Joule.

Duhet të theksohet se përçuesit e ngrohjes kanë aplikime të shumta në teknologji. Më të zakonshmet dhe më të rëndësishmet në mesin e tyre janë llambat inkandeshente.

Ligji i induksionit elektromagnetik. Në gjysmën e parë të shekullit të 19-të, fizikani anglez M. Faraday zbuloi fenomenin e induksionit magnetik. Ky fakt, pasi u bë pronë e shumë studiuesve, i dha një shtysë të fuqishme zhvillimit të inxhinierisë elektrike dhe radio.

Gjatë eksperimenteve, Faraday zbuloi se kur numri i linjave të induksionit magnetik që depërtojnë në një sipërfaqe të kufizuar nga një lak i mbyllur ndryshon, një rrymë elektrike lind në të. Kjo është baza e ndoshta ligjit më të rëndësishëm të fizikës - ligjit të induksionit elektromagnetik. Rryma që ndodh në qark quhet induksion. Për shkak të faktit se një rrymë elektrike lind në një qark vetëm kur ngarkesat e lira ekspozohen ndaj forcave të jashtme, atëherë me një fluks magnetik të ndryshueshëm që kalon përgjatë sipërfaqes së një qarku të mbyllur, të njëjtat forca të jashtme shfaqen në të. Veprimi i forcave të jashtme në fizikë quhet forca elektromotore ose emf i induktuar.

Induksioni elektromagnetik shfaqet edhe në përçuesit e hapur. Në rastin kur një përcjellës kalon magnetike linjat e energjisë, tensioni lind në skajet e tij. Arsyeja për shfaqjen e një tensioni të tillë është emf i induktuar. Nëse fluksi magnetik që kalon nëpër një lak të mbyllur nuk ndryshon, rryma e induktuar nuk shfaqet.

Duke përdorur konceptin e "emf induksioni", mund të flasim për ligjin e induksionit elektromagnetik, d.m.th., emf i induksionit në një lak të mbyllur është i barabartë në madhësi me shkallën e ndryshimit të fluksit magnetik përmes sipërfaqes së kufizuar nga lak.

Rregulli i Lenz-it. Siç e dimë tashmë, një rrymë e induktuar lind në një përcjellës. Në varësi të kushteve të paraqitjes së saj, ajo ka një drejtim të ndryshëm. Me këtë rast, fizikani rus Lenz formuloi rregullin e mëposhtëm: rryma e induktuar që lind në një qark të mbyllur ka gjithmonë një drejtim të tillë që fusha magnetike që krijon nuk jep fluksi magnetik ndryshim. E gjithë kjo shkakton shfaqjen e një rryme induksioni.

Rryma e induksionit, si çdo tjetër, ka energji. Kjo do të thotë se nëse ndodh një rrymë induksioni, energji elektrike. Sipas ligjit të ruajtjes dhe transformimit të energjisë, energjia e lartpërmendur mund të lindë vetëm për shkak të sasisë së energjisë së një lloji tjetër të energjisë. Kështu, rregulli i Lenz-it korrespondon plotësisht me ligjin e ruajtjes dhe transformimit të energjisë.

Përveç induksionit, në spirale mund të shfaqet i ashtuquajturi vetë-induksion. Thelbi i saj është si më poshtë. Nëse një rrymë lind në spirale ose forca e saj ndryshon, shfaqet një fushë magnetike që ndryshon. Dhe nëse fluksi magnetik që kalon përmes spirales ndryshon, atëherë në të shfaqet një forcë elektromotore, e cila quhet Emf i vetë-induktuar.

Sipas rregullit të Lenz-it, emf vetë-induktiv kur mbyllet një qark ndërhyn në fuqinë aktuale dhe e pengon atë të rritet. Kur qarku është i fikur, emf vetë-induktiv zvogëlon fuqinë aktuale. Në rastin kur forca aktuale në spirale arrin një vlerë të caktuar, fusha magnetike ndalon së ndryshuari dhe emf i vetë-induksionit bëhet zero.

Kjo është lëvizja e urdhëruar e grimcave të caktuara të ngarkuara. Për të përdorur me kompetencë potencialin e plotë të energjisë elektrike, është e nevojshme të kuptohen qartë të gjitha parimet e strukturës dhe funksionimit të rrymës elektrike. Pra, le të kuptojmë se çfarë është puna dhe fuqia aktuale.

Nga vjen madje rryma elektrike?

Pavarësisht nga thjeshtësia e dukshme e pyetjes, pak janë në gjendje t'i japin një përgjigje të kuptueshme asaj. Sigurisht, këto ditë, kur teknologjia po zhvillohet me një shpejtësi të jashtëzakonshme, njerëzit nuk mendojnë shumë për gjëra të tilla themelore si parimi i funksionimit të rrymës elektrike. Nga vjen energjia elektrike? Me siguri shumë do të përgjigjen: "Epo, natyrisht, nga priza", ose thjesht do të mbledhin supet. Ndërkohë, është shumë e rëndësishme të kuptojmë se si funksionon rryma. Kjo duhet të dihet jo vetëm për shkencëtarët, por edhe për njerëzit që nuk janë aspak të lidhur me botën e shkencës, për zhvillimin e tyre të përgjithshëm të larmishëm. Por jo të gjithë mund të përdorin me kompetencë parimin e funksionimit të rrymës.

Pra, së pari duhet të kuptoni se energjia elektrike nuk shfaqet nga hiçi: ajo prodhohet nga gjeneratorë të veçantë që ndodhen në termocentrale të ndryshme. Falë rrotullimit të fletëve të turbinës, avulli i prodhuar nga ngrohja e ujit me qymyr ose vaj prodhon energji, e cila më pas shndërrohet në energji elektrike me ndihmën e një gjeneratori. Dizajni i gjeneratorit është shumë i thjeshtë: në qendër të pajisjes ka një magnet të madh dhe shumë të fortë, i cili detyron ngarkesat elektrike të lëvizin përgjatë telave të bakrit.

Si arrin rryma elektrike në shtëpitë tona?

Pasi të jetë gjeneruar një sasi e caktuar rryme elektrike duke përdorur energji (termike ose bërthamore), ajo mund t'u furnizohet njerëzve. Ky furnizim me energji elektrike funksionon si më poshtë: që energjia elektrike të arrijë me sukses në të gjitha banesat dhe bizneset, duhet të jetë “shtytje”. Dhe për këtë do t'ju duhet të rrisni forcën që do ta bëjë këtë. Quhet tension i rrymës elektrike. Parimi i funksionimit është si më poshtë: rryma kalon përmes një transformatori, i cili rrit tensionin e tij. Më pas, rryma elektrike rrjedh përmes kabllove të instaluara thellë nën tokë ose në një lartësi (sepse tensioni ndonjëherë arrin 10,000 Volt, gjë që është vdekjeprurëse për njerëzit). Kur rryma të arrijë destinacionin e saj, ajo duhet të kalojë përsëri përmes transformatorit, i cili tani do të zvogëlojë tensionin e tij. Pastaj kalon përmes telave në centralet e instaluara në ndërtesa banimi ose ndërtesa të tjera.

Energjia elektrike e bartur përmes telave mund të përdoret falë një sistemi prizash, që lidhin pajisjet shtëpiake me to. Në mure ka tela shtesë nëpër të cilët rrjedh rryma elektrike, dhe falë kësaj funksionon ndriçimi dhe të gjitha pajisjet në shtëpi.

Çfarë është puna aktuale?

Energjia e bartur nga një rrymë elektrike shndërrohet me kalimin e kohës në dritë ose nxehtësi. Për shembull, kur ndezim një llambë, lloji elektrik energjia kthehet në dritë.

E thënë me një gjuhë të thjeshtë, puna e rrymës është veprimi që prodhoi vetë energjia elektrike. Për më tepër, mund të llogaritet shumë lehtë duke përdorur formulën. Bazuar në ligjin e ruajtjes së energjisë, mund të konkludojmë se energjia elektrike nuk ka humbur, ajo është transferuar plotësisht ose pjesërisht në një formë tjetër, duke lëshuar një sasi të caktuar nxehtësie. Kjo nxehtësi është puna e bërë nga rryma kur kalon përmes përcjellësit dhe e ngroh atë (ndodh shkëmbimi i nxehtësisë). Kështu duket formula Joule-Lenz: A = Q = U*I*t (puna është e barabartë me sasinë e nxehtësisë ose produktin e fuqisë aktuale dhe kohën gjatë së cilës ajo rrjedh nëpër përcjellës).

Çfarë do të thotë rryma direkte?

Rryma elektrike është e dy llojeve: alternative dhe e drejtpërdrejtë. Ato ndryshojnë në atë që kjo e fundit nuk e ndryshon drejtimin e saj, ka dy kapëse (pozitive "+" dhe negative "-") dhe gjithmonë fillon lëvizjen e saj nga "+". Dhe rryma alternative ka dy terminale - faza dhe zero. Është pikërisht për shkak të pranisë së një faze në fund të përcjellësit që quhet edhe njëfazor.

Parimet e projektimit të rrymës elektrike njëfazore alternative dhe direkte janë krejtësisht të ndryshme: ndryshe nga konstante, rryma alternative ndryshon si drejtimin e tij (duke formuar një rrjedhë nga faza në zero dhe nga zero në fazë) dhe madhësinë e tij. Kështu, për shembull, AC ndryshon periodikisht vlerën e ngarkesës së saj. Rezulton se në një frekuencë prej 50 Hz (50 dridhje për sekondë), elektronet ndryshojnë drejtimin e lëvizjes së tyre saktësisht 100 herë.

Ku përdoret DC?

Rryma elektrike e drejtpërdrejtë ka disa karakteristika. Për shkak të faktit se ajo rrjedh rreptësisht në një drejtim, është më e vështirë ta transformosh atë. Elementët e mëposhtëm mund të konsiderohen burime DC:

• bateri (alkaline dhe acid);
• bateri të zakonshme të përdorura në pajisje të vogla;
• dhe gjithashtu pajisje të ndryshme lloji i konvertuesve.

Operacioni DC

Cilat janë karakteristikat kryesore të tij? Kjo është puna dhe fuqia aktuale, dhe të dyja këto koncepte janë shumë të lidhura me njëri-tjetrin. Fuqia i referohet shpejtësisë së punës për njësi të kohës (për 1 s). Sipas ligjit Joule-Lenz, ne gjejmë se puna e bërë nga një rrymë elektrike e drejtpërdrejtë është e barabartë me produktin e fuqisë së vetë rrymës, tensionit dhe kohës gjatë së cilës është kryer puna e fushës elektrike për të transferuar ngarkesat. përgjatë dirigjentit.

Kjo është formula për gjetjen e punës së rrymës, duke marrë parasysh ligjin e Ohm-it për rezistencën në përcjellës: A = I 2 *R*t (puna është e barabartë me katrorin e rrymës shumëzuar me vlerën e rezistencës së përcjellësit dhe përsëri shumëzuar me kohën gjatë së cilës është kryer puna).

Metalet në gjendje e ngurtë, siç dihet, kanë një strukturë kristalore. Grimcat në kristale janë të rregulluara në një rend të caktuar, duke formuar një rrjetë hapësinore (kristalore).

Jonet pozitive janë të vendosura në nyjet e rrjetës kristalore metalike dhe elektronet e lira lëvizin në hapësirën ndërmjet tyre. Elektronet e lira nuk shoqërohen me bërthamat e atomeve të tyre (Fig. 53).

Oriz. 53. Rrjetë kristalore metalike

Vlera absolute e ngarkesës negative të të gjithë elektroneve të lira është e barabartë me ngarkesë pozitive të gjithë jonet e rrjetës. Prandaj në kushte normale metali është elektrikisht neutral. Elektronet e lira lëvizin rastësisht në të. Por nëse një fushë elektrike krijohet në një metal, atëherë elektronet e lira do të fillojnë të lëvizin në drejtim nën ndikimin e forcave elektrike. Do të ndodhë një rrymë elektrike. Në këtë rast, lëvizja e rastësishme e elektroneve ruhet, ashtu siç ruhet lëvizja e rastësishme në një tufë mizash kur, nën ndikimin e erës, lëviz në një drejtim.

Pra, rryma elektrike në metale është lëvizja e urdhëruar e elektroneve të lira.

Mandelstam Leonid Isaakovich (1879-1944)
Fizikan, akademik rus. Ai dha një kontribut të rëndësishëm në zhvillimin e radiofizikës dhe inxhinierisë radio.

Papaleksi Nikolai Dmitrievich (1880-1947)
Fizikan, akademik rus. Ai ishte i angazhuar në kërkime në fushën e inxhinierisë radio, radiofizikës dhe radioastronomisë.

Dëshmia se rryma në metale shkaktohet nga elektronet u dhanë nga eksperimentet e fizikantëve të vendit tonë Leonid Isaakovich Mandelstam dhe Nikolai Dmitrievich Papaleksi, si dhe fizikantëve amerikanë Balfour Stewart dhe Robert Tolman.

Shpejtësia e lëvizjes së vetë elektroneve në një përcjellës nën ndikimin e një fushe elektrike është e vogël - disa milimetra në sekondë, dhe ndonjëherë edhe më pak. Por, sapo lind një fushë elektrike në përcjellës, ajo përhapet në të gjithë gjatësinë e përcjellësit me një shpejtësi të jashtëzakonshme, afër shpejtësisë së dritës në vakum (300,000 km/s).

Njëkohësisht me përhapjen e fushës elektrike, të gjitha elektronet fillojnë të lëvizin në një drejtim përgjatë gjithë gjatësisë së përcjellësit. Kështu, për shembull, kur qarku është i mbyllur llambë elektrike Elektronet në bobinën e llambës gjithashtu fillojnë të lëvizin në mënyrë të rregullt.

Krahasimi i rrymës elektrike me rrjedhën e ujit në një tub uji dhe shpërndarja e fushës elektrike me shpërndarjen e presionit të ujit do të ndihmojë për ta kuptuar këtë. Kur uji ngrihet në një kullë uji, presioni (presioni) i ujit përhapet shumë shpejt në të gjithë sistemi hidraulik. Kur hapim rubinetin, uji tashmë është nën presion dhe menjëherë fillon të rrjedhë. Por uji që ishte në të rrjedh nga rubineti, dhe uji nga kulla do të arrijë në rubinet shumë më vonë, pasi lëvizja e ujit ndodh me një shpejtësi më të ulët se përhapja e presionit.

Kur flasim për shpejtësinë e përhapjes së rrymës elektrike në një përcjellës, nënkuptojmë shpejtësinë e përhapjes së fushës elektrike përgjatë përcjellësit.

Një sinjal elektrik i dërguar, për shembull, përgjatë telave nga Moska në Vladivostok (s = 8000 km), mbërrin atje për rreth 0,03 s.

Pyetje

1. Si mund ta shpjegojmë se në kushte normale një metal është elektrikisht neutral?
2. Çfarë ndodh me elektronet e një metali kur në të shfaqet një fushë elektrike?
3. Çfarë është rryma elektrike në metal?
4. Çfarë shpejtësie nënkuptojnë kur flasin për shpejtësinë e përhapjes së rrymës elektrike në një përcjellës?

Ushtrimi

Duke përdorur internetin, gjeni se sa shpejt lëvizin elektronet në metale. Krahasoni atë me shpejtësinë e dritës.

Zbulimet e para në lidhje me punën e energjisë elektrike filluan në shekullin e VII para Krishtit. filozof Greqia e lashtë Thales i Miletit zbuloi se kur qelibar fërkohet në lesh, më pas është në gjendje të tërheqë objekte të lehta. "Elektriciteti" përkthehet nga greqishtja si "qelibar". Në 1820, André-Marie Ampère vendosi ligjin e rrymës direkte. Më pas, madhësia e rrymës, ose ajo në të cilën matet rryma elektrike, filloi të shënohej në amper.

Kuptimi i termit

Koncepti i rrymës elektrike mund të gjendet në çdo libër shkollor të fizikës. Rryma elektrike- kjo është lëvizja e urdhëruar e grimcave të ngarkuara elektrike në një drejtim. Për të kuptuar për njeriun e zakonshëm se çfarë është rryma elektrike, duhet të përdorni fjalorin e një elektricisti. Në të, termi qëndron për lëvizjen e elektroneve përmes një përcjellësi ose joneve përmes një elektroliti.

Në varësi të lëvizjes së elektroneve ose joneve brenda një përcjellësi, dallohen këto: Llojet e rrymave:

• konstante;
• variabël;
• periodike ose pulsuese.

Madhësitë bazë të matjes

Forca e rrymës elektrike- treguesi kryesor që përdorin elektricistët në punën e tyre. Fuqia e rrymës elektrike varet nga sasia e ngarkesës që rrjedh nëpër qarkun elektrik për një periudhë të caktuar kohe. Si më shumë elektronet rrjedhin nga një fillim i burimit deri në fund, aq më e madhe do të jetë ngarkesa e transferuar nga elektronet.

Një sasi që matet me raportin e ngarkesës elektrike që rrjedh nëpër prerjen tërthore të grimcave në një përcjellës me kohën e kalimit të tij. Ngarkesa matet në kulonë, koha matet në sekonda dhe një njësi e rrjedhës elektrike përcaktohet nga raporti i ngarkesës me kohën (kulomb në sekondë) ose amper. Përcaktimi i rrymës elektrike (forca e saj) ndodh duke lidhur në mënyrë sekuenciale dy terminale në qarkun elektrik.

Kur vepron një rrymë elektrike, lëvizja e grimcave të ngarkuara realizohet duke përdorur një fushë elektrike dhe varet nga forca e lëvizjes së elektroneve. Vlera nga e cila varet puna e një rryme elektrike quhet tension dhe përcaktohet nga raporti i punës së rrymës në një pjesë të caktuar të qarkut dhe ngarkesës që kalon në të njëjtën pjesë. Njësia e matjes së volteve matet me një voltmetër kur dy terminale të pajisjes lidhen paralelisht me një qark.

Madhësia rezistenca elektrike ka një varësi të drejtpërdrejtë nga lloji i përcjellësit të përdorur, gjatësia dhe seksioni i tij. Ajo matet në ohmë.

Fuqia përcaktohet nga raporti i punës së bërë nga lëvizja e rrymave me kohën kur ka ndodhur kjo punë. Fuqia matet në vat.

Të tillë sasi fizike, si kapacitet, përcaktohet nga raporti i ngarkesës së një përcjellësi me ndryshimin potencial midis të njëjtit përcjellës dhe atij fqinj. Sa më i ulët të jetë voltazhi kur përcjellësit marrin një ngarkesë elektrike, aq më i madh është kapaciteti i tyre. Ajo matet me farade.

Sasia e punës së bërë nga energjia elektrike në një interval të caktuar në zinxhir gjendet duke përdorur produktin e rrymës, tensionit dhe periudhës kohore gjatë së cilës është kryer puna. Kjo e fundit matet në joules. Funksionimi i rrymës elektrike përcaktohet duke përdorur një njehsor që lidh leximet e të gjitha sasive, përkatësisht tensionit, forcës dhe kohës.

Teknikat e Sigurisë Elektrike

Njohja e rregullave të sigurisë elektrike do të ndihmojë në parandalimin situatë emergjente dhe mbrojnë shëndetin dhe jetën e njeriut. Meqenëse elektriciteti tenton të ngrohë përcjellësin, ekziston gjithmonë mundësia e një situate të rrezikshme për shëndetin dhe jetën. Për të garantuar sigurinë në shtëpi duhet respektuar e mëposhtme e thjeshtë por rregulla të rëndësishme:

1. Izolimi i rrjetit duhet të jetë gjithmonë në gjendje të mirë për të shmangur mbingarkesat ose mundësinë e qarqeve të shkurtra.
2. Lagështia nuk duhet të bjerë në pajisjet elektrike, telat, panelet etj. Gjithashtu, një mjedis i lagësht provokon qarqe të shkurtra.
3. Sigurohuni që të tokëzoni të gjitha pajisjet elektrike.
4. Shmangni mbingarkimin e instalimeve elektrike pasi ekziston rreziku që telat të marrin zjarr.

Masat paraprake të sigurisë kur punoni me energji elektrike përfshijnë përdorimin e dorezave të gomuara, dorashkave, dyshekëve, pajisjeve të shkarkimit, pajisjeve të tokëzimit për zonat e punës, ndërprerësve ose siguresave me mbrojtje termike dhe rryme.

Elektricistë me eksperiencë, kur ka mundësi për goditje elektrike, punojnë me njërën dorë, ndërsa tjetrën në xhep. Në këtë mënyrë, qarku dorë më dorë ndërpritet në rast të prekjes së pavullnetshme të mburojës ose pajisjeve të tjera të tokëzuara. Nëse pajisja e lidhur me rrjetin merr flakë, shuani zjarrin ekskluzivisht me fikës pluhur ose dioksid karboni.

Aplikimi i rrymës elektrike

Rryma elektrike ka shumë veti që e lejojnë atë të përdoret pothuajse në të gjitha zonat veprimtaria njerëzore. Mënyrat e përdorimit të rrymës elektrike:

Energjia elektrike sot është më miqësore me mjedisin pamje e pastër energji. Në ekonominë moderne, zhvillimi i industrisë së energjisë elektrike ka rëndësi planetare. Në të ardhmen, nëse do të ketë mungesë të lëndëve të para, energjia elektrike do të zërë një pozitë udhëheqëse si një burim i pashtershëm energjie.