Hvad er den rettede bevægelse af ladede partikler? For mange er dette et uforståeligt område, men faktisk er alt meget enkelt. Så når de taler om den rettede bevægelse af ladede partikler, mener de strøm. Lad os se nærmere på dets vigtigste karakteristika og formuleringer, samt overveje sikkerhedsproblemer, når vi arbejder med det.
Generelle oplysninger
Start med en definition. Ved elektrisk strøm menes altid den ordnede (styrede) bevægelse af ladede partikler, som udføres under påvirkning af et elektrisk felt. Hvilken slags genstande kan overvejes i dette tilfælde? Partikler betyder elektroner, ioner, protoner, huller. Det er også vigtigt at vide, hvad den nuværende styrke er. Dette er antallet af ladede partikler, der strømmer gennem lederens tværsnit pr. tidsenhed.
Fænomenets natur
Alle fysiske stoffer er opbygget af molekyler, der er dannet af atomer. De er heller ikke det endelige materiale, fordi de har grundstoffer (en kerne og elektroner, der kredser omkring den). Alle kemiske reaktioner er ledsaget af bevægelse af partikler. For eksempel vil nogle atomer med deltagelse af elektroner opleve deres mangel, mens andre vil opleve et overskud. I dette tilfælde har stofferne modsatte ladninger. Hvis deres kontakt opstår, vil elektronerne fra den ene have tendens til at gå til den anden.
En sådan fysisk natur af elementarpartikler forklarer essensen af elektrisk strøm. Denne retningsbestemte bevægelse af ladede partikler vil fortsætte, indtil værdierne udlignes. I dette tilfælde er reaktionen af ændringer en kæde. Med andre ord, i stedet for den forsvundne elektron, kommer en anden i stedet for. Partikler fra naboatomet bruges til erstatning. Men kæden slutter heller ikke der. En elektron kan også komme til det yderste atom, for eksempel fra den negative pol af kilden til den strømmende strøm.
Et eksempel på en sådan situation er et batteri. Fra den negative side af lederen bevæger elektronerne sig til kildens positive pol. Når alle partiklerne i den negativt inficerede komponent løber tør, stopper strømmen. I dette tilfælde siges batteriet at være dødt. Hvad er hastigheden af den rettede bevægelse af ladede partikler, der bevæger sig på denne måde? At besvare dette spørgsmål er ikke så let, som det kan se ud ved første øjekast.
Stressens rolle
Hvad bruges dette koncept til? Spænding er en karakteristik af et elektrisk felt, som er potentialforskellen mellem to punkter, der er inde i det. For mange kan dette virke forvirrende. Når det kommer til den rettede (ordnede) bevægelse af ladede partikler, så skal du forstå spændingen.
Lad os forestille os, at vi har en simpel dirigent. Dette kan være en ledning lavet af metal, såsom kobber eller aluminium. I vores tilfælde er dette ikke så vigtigt. Massen af en elektron er 9,10938215(45)×10-31kg. Det betyder, at det er ret materielt. Men ledermetallet er solidt. Hvordan kan elektroner så strømme igennem det?
Hvorfor kan der være aktuelle i metalprodukter
Lad os vende os til det grundlæggende i kemi, som hver af os havde mulighed for at lære i skolen. Hvis antallet af elektroner i stoffet er lig med antallet af protoner, så er grundstoffets neutralitet sikret. Baseret på Mendeleevs periodiske lov bestemmes det, hvilket stof der skal behandles. Det afhænger af antallet af protoner og neutroner. Det er umuligt at ignorere den store forskel mellem kernens masser og elektroner. Hvis de fjernes, vil atomets vægt forblive praktisk t alt uændret.
For eksempel er massen af en proton cirka 1836 større end værdien af en elektron. Men disse mikroskopiske partikler er meget vigtige, fordi de nemt kan forlade nogle atomer og slutte sig til andre. Samtidig fører et fald eller en stigning i deres antal tilat ændre ladningen af atomet. Hvis vi betragter et enkelt atom, vil dets antal elektroner altid være variabelt. De går konstant og kommer tilbage. Dette skyldes termisk bevægelse og energitab.
Kemisk specificitet af et fysisk fænomen
Når der er en rettet bevægelse af elektrisk ladede partikler, går atommassen så ikke tabt? Ændres dirigentens sammensætning? Dette er en meget vigtig misforståelse, som forvirrer mange. Svaret i dette tilfælde er kun negativt. Dette skyldes det faktum, at kemiske grundstoffer ikke bestemmes af deres atommasse, men af antallet af protoner, der er i kernen. Tilstedeværelsen eller fraværet af elektroner/neutroner spiller ikke en rolle i dette tilfælde. I praksis ser det sådan ud:
- Add eller subtraher elektroner. Det viser sig en ion.
- Tilføj eller subtraher neutroner. Det viser sig at være en isotop.
Det kemiske element ændrer sig ikke. Men med protoner er situationen anderledes. Hvis det kun er én, så har vi brint. To protoner - og vi taler om helium. De tre partikler er lithium. Etc. De, der er interesserede i fortsættelsen, kan se på det periodiske system. Husk: selvom en strøm føres gennem en leder tusind gange, vil dens kemiske sammensætning ikke ændre sig. Men måske ellers.
Elektrolytter og andre interessante punkter
Det særlige ved elektrolytter er, at det er deres kemiske sammensætning, der ændrer sig. Så under påvirkning af strøm,elektrolytelementer. Når deres potentiale er opbrugt, vil den rettede bevægelse af ladede partikler stoppe. Denne situation skyldes, at ladningsbærere i elektrolytter er ioner.
Derudover er der kemiske grundstoffer uden elektroner overhovedet. Et eksempel ville være:
- Atomisk kosmisk brint.
- Alle stoffer, der er i plasmatilstand.
- Gasser i den øvre atmosfære (ikke kun Jorden, men også andre planeter, hvor der er luftmasser).
- Indhold af acceleratorer og kollidere.
Det skal også bemærkes, at under påvirkning af en elektrisk strøm kan nogle kemikalier bogstaveligt t alt smuldre. Et velkendt eksempel er en sikring. Hvordan ser det ud på mikroniveau? De bevægelige elektroner skubber atomerne i deres vej. Hvis strømmen er meget stærk, så kan lederens krystalgitter ikke modstå og ødelægges, og stoffet smeltes.
Tilbage til hastighed
Tidligere blev dette punkt berørt overfladisk. Lad os nu se nærmere på det. Det skal bemærkes, at konceptet med hastigheden af rettet bevægelse af ladede partikler i form af en elektrisk strøm ikke eksisterer. Dette skyldes, at forskellige værdier hænger sammen. Så et elektrisk felt forplanter sig gennem en leder med en hastighed, der er tæt på lysets bevægelse, det vil sige omkring 300.000 kilometer i sekundet.
Under dens indflydelse begynder alle elektroner at bevæge sig. Men deres hastighedmeget lille. Det er cirka 0,007 millimeter i sekundet. Samtidig haster de også tilfældigt rundt i termisk bevægelse. For protoner og neutroner er situationen anderledes. De er for store til, at de samme begivenheder kan ske for dem. Som regel er det ikke nødvendigt at tale om deres hastighed så tæt på lysets værdi.
Fysiske parametre
Lad os nu se på, hvad bevægelsen af ladede partikler er i et elektrisk felt fra et fysisk synspunkt. For at gøre dette, lad os forestille os, at vi har en papkasse, der rummer 12 flasker kulsyreholdig drikke. Samtidig er der et forsøg på at placere endnu en container der. Lad os antage, at det lykkedes. Men kassen overlevede med nød og næppe. Når du prøver at putte en anden flaske i, går den i stykker, og alle beholderne falder ud.
Den pågældende kasse kan sammenlignes med tværsnittet af en leder. Jo højere denne parameter (tykkere ledning), jo mere strøm kan den levere. Dette bestemmer hvilket volumen den rettede bevægelse af ladede partikler kan have. I vores tilfælde kan en kasse, der indeholder fra en til tolv flasker, nemt opfylde sit tilsigtede formål (den vil ikke briste). Analogt kan vi sige, at lederen ikke brænder.
Hvis du overskrider den angivne værdi, vil objektet mislykkes. I tilfælde af en leder vil modstand spille ind. Ohms lov beskriver den rettede bevægelse af elektrisk ladede partikler meget godt.
Sammenhæng mellem forskellige fysiske parametre
Pr. æskefra vores eksempel kan du sætte en mere. I dette tilfælde kan der ikke placeres 12, men så mange som 24 flasker pr. arealenhed. Vi tilføjer en mere - og der er seksogtredive af dem. En af boksene kan betragtes som en fysisk enhed, analog med spænding.
Jo bredere den er (derved reduceres modstanden), jo flere flasker (som i vores eksempel erstatter strømmen) kan placeres. Ved at øge stakken af kasser kan du placere yderligere beholdere pr. arealenhed. I dette tilfælde øges effekten. Dette ødelægger ikke boksen (lederen). Her er et resumé af denne analogi:
- Samlet antal flasker øger effekten.
- Antallet af beholdere i kassen angiver den aktuelle styrke.
- Antallet af kasser i højden giver dig mulighed for at bedømme spændingen.
- Kassens bredde giver en idé om modstanden.
Mulige farer
Vi har allerede diskuteret, at den rettede bevægelse af ladede partikler kaldes strøm. Det skal bemærkes, at dette fænomen kan være farligt for menneskers sundhed og endda liv. Her er en oversigt over egenskaberne ved elektrisk strøm:
- Giver opvarmning af den leder, som den strømmer igennem. Hvis husstandens elektriske netværk er overbelastet, vil isoleringen gradvist forkulle og smuldre. Som følge heraf er der mulighed for en kortslutning, hvilket er meget farligt.
- Elektrisk strøm, når den strømmer gennem husholdningsapparater og ledninger, mødesmodstand af elementer, der danner materialer. Derfor vælger den stien, der har minimumværdien for denne parameter.
- Hvis der opstår en kortslutning, øges strømstyrken kraftigt. Dette frigiver en betydelig mængde varme. Det kan smelte metal.
- Kortslutning kan forekomme på grund af fugtindtrængning. I de tidligere omt alte tilfælde lyser genstande i nærheden, men i dette tilfælde lider folk altid.
- Elektrisk stød indebærer en betydelig fare. Det er sandsynligvis endda dødeligt. Når en elektrisk strøm løber gennem menneskekroppen, reduceres modstanden af væv kraftigt. De begynder at varme op. I dette tilfælde ødelægges celler, og nerveender dør.
Sikkerhedsproblemer
For at undgå udsættelse for elektrisk strøm skal du bruge særligt beskyttelsesudstyr. Arbejdet skal udføres i gummihandsker med en måtte af samme materiale, udledningsstænger samt jordingsanordninger til arbejdspladser og udstyr.
Kredsløbsafbrydere med forskellige beskyttelser har vist sig at være gode som en enhed, der kan redde en persons liv.
Man bør heller ikke glemme de grundlæggende sikkerhedsforanst altninger, når man arbejder. Hvis der opstår brand, der involverer elektrisk udstyr, må der kun anvendes kulsyre- og pulverildslukkere. Sidstnævnte viser det bedste resultat i kampen mod brand, men udstyr dækket med støv kan ikke altid genoprettes.
Konklusion
Ved at bruge eksempler, der er forståelige for enhver læser, fandt vi ud af, at den ordnede rettede bevægelse af ladede partikler kaldes elektrisk strøm. Dette er et meget interessant fænomen, vigtigt fra både fysik og kemi. Elektrisk strøm er en utrættelig assistent for mennesket. Det skal dog håndteres med omtanke. Artiklen diskuterer sikkerhedsspørgsmål, som man bør være opmærksom på, hvis der ikke er noget ønske om at dø.
