CURENT ELECTRIC
Cum de a face ordonarea să se miște într-o direcție, abundența electronilor liberi, să zicem, în filamentul unui bec electric? Este necesar să se creeze un câmp electric în conductor prin conectarea, de exemplu, a unui conductor la o celulă galvanică sau la o baterie de celule.
Fig. 7. Dispozitivul celei mai simple celule galvanice și o reprezentare schematică a unui circuit electric închis
Dispozitivul celei mai simple celule galvanice, care este o sursă chimică de curent, este prezentat în Fig. 7. Elementul este compus din plăci de zinc și cupru, numite electrozi, care sunt plasate într-un electrolit - o soluție de sare sau acid, de exemplu acid sulfuric.
Ca urmare a unei reacții chimice care apar între electrozi și electrolit, electrodul de zinc este un exces de electroni și dobândește o sarcină negativă electrice și cupru, dimpotrivă, electronii -Lipsa și dobândește o sarcină pozitivă. În același timp, apare un câmp electric între încărcăturile electrice diferite ale unei astfel de surse de curent, forța electromotoare (EMF abreviată) sau acțiunea de tensiune. Cu privire la diferența dintre EMF și tensiune, vă spun mai târziu, în timpul unei excursii la ingineria electrică.
Știți deja că polii unui element sau a unei baterii sunt indicate de semnele "plus" și "minus". Le-ați văzut, de exemplu, lângă placa de tablă a bateriei destinată alimentării lămpii cu incandescență a unei lanterne electrice de buzunar. Apropo, această baterie constă, de asemenea, din celule galvanice, nu numai cele lichide, cum ar fi elementul prezentat în Fig. 7 și uscat. Sunt trei dintre ele. Mai multe elemente conectate una la cealaltă într-o singură sursă de curent și numită baterie.
Amintiți-vă: pe circuite, polul negativ al unui element sau al bateriei este de obicei indicat printr-o linie scurtă, cea pozitivă printr-o linie alungită.
Odată ce conductorul va fi conectat la polii celulei sau bateria, apare un câmp electric în care electronii ca podul, pe râpă, se va muta în cazul în care dezavantajul lor -dinspre polul negativ prin conductorul la polul pozitiv al unei surse de energie electrică . Aceasta este mișcarea ordonată a electronilor din conductor - curentul electric. Curentul circulă prin conductorul, astfel încât circuitul (elementul pozitiv pol, conductorii, polul negativ al electrolitului) care rezultă acționează forța electromotoare. Un astfel de circuit electric simplu poate fi împărțit în două secțiuni principale: intern și extern. La o porțiune a circuitului extern se aplică indiferent este conectat la polii unei surse de curent, și interior (Figura 7, becul incandescent și conductorii de conectare.) - acea parte a circuitului, care se află în interiorul sursei de curent.
Amintiți-vă: un circuit electric închis este o condiție indispensabilă pentru existența unui curent în el. Într-un circuit deschis, nu curge curent.
Diferite costuri pot fi raportate la două corpuri izolate, de exemplu bile suspendate din fire de mătase. Bilele vor fi atrase, dar nu va exista curent între ele, deoarece acestea sunt separate printr-un dielectric - aer.
Sa constatat că electronii dintr-un conductor care se deplasează de la polul negativ (în cazul în care un exces de ele) la pozitiv (în cazul în care lipsa acestora), dar acum, la fel ca în secolul trecut, se presupune că fluxurile de curent de la plus la minus, adică, În direcția opusă mișcării electronilor. Puteți întreba: de ce nu rupeți acum această tradiție? Faptul este că acest lucru ar necesita reciclarea tuturor manualelor, toată literatura tehnică având o relație directă sau indirectă cu ingineria electrică și radiotehnică. Direcția condiționată a curentului, în plus, este pusă de oamenii de știință în baza unui număr de reguli legate de determinarea multor fenomene electrice. În același timp, o astfel de convenție este nici un inconvenient special, nu este creat dacă ferm în vedere faptul că direcția curentului în conductoare este opusă direcției de mișcare a electronilor. În aceste cazuri, atunci când curentul creează o sarcini electrice pozitive, cum ar fi electroliti, surse chimice de curent continuu „găuri“ în semiconductori (despre acest lucru vom vorbi în al șaselea interviu), aceste contradicții nu, pentru că direcția de deplasare a sarcinilor pozitive coincide cu direcția curent.
Fig. 8. Reprezentarea grafică a curentului direct
Atâta timp cât celula sau bateria funcționează, curentul curge în aceeași direcție în partea exterioară a circuitului electric. Un astfel de curent este numit o constantă și este notat cu litera latină I. Acesta poate fi reprezentat grafic, așa cum se arată în Fig. 8.
Punctul de intersecție al axelor orizontale și verticale, notat cu zero, reprezintă punctul de pornire pentru reprezentarea grafică a timpului t și valoarea cantitativă a curentului în circuitul electric.
Ce poate spune acest program? La început (segmentul de timp Oa) nu există deloc curent în circuit (curentul este zero), deoarece partea exterioară a circuitului nu a fost conectată la sursa de curent. Curentul a apărut atunci când circuitul a fost închis (punctul a). A crescut rapid la o anumită valoare (punctul b) și nu sa schimbat până când lanțul nu a fost închis (punctul c). Când circuitul a fost deschis, curentul a încetat imediat (punctul d). Dacă circuitul electric este închis din nou, din nou va apărea un curent. Acesta este aproximativ graficul curentului care curge prin lampa incandescentă a unei lanterne electrice de buzunar când este pornit pentru perioade scurte de timp.
Prin conductoarele de legătură și filamentul lămpilor incandescente prezentate în Fig. 7, electronii se mișcă de la stânga la dreapta - de la minus la plus. Dar dacă polii elementului se schimbă, atunci electronii din aceeași parte exterioară a lanțului vor curge de la dreapta la stânga, de vreme ce minusul va fi la capătul drept al secțiunii lanțului și la plusul din stânga. Numai direcția electronilor se va schimba, dar curentul va fi și în acest caz constant.
Și dacă polii sursei curente sunt schimbate foarte rapid și ritmic? În acest caz, electronii din partea exterioară a lanțului vor schimba alternativ direcția lor de mișcare. În primul rând, ei vor curge într-o singură direcție, apoi, când polii sunt inversate, - .. în celălalt, vizavi de cea anterioară, apoi din nou în față, în spate din nou, etc. În circuitul extern nu va mai curge constant, iar curentul alternativ cum ar fi.
Amintiți-vă: în firele rețelei electrice de iluminat, un curent alternativ curge și nu unul constant, ca în lanțul unei lanterne electrice. Este produs de mașini numite alternatoare. Semnele încărcăturilor electrice pe polițele generatorului se schimbă continuu, dar nu brusc, ca în exemplul nostru, dar fără probleme. Încărcarea acelui pol al generatorului, care la un moment dat a fost pozitiv, începe să scadă și după o fracțiune de secundă devine negativă; Încărcarea negativă crește mai întâi, apoi începe să scadă, până când se dovedește a fi pozitivă, etc. În același timp, semnul încărcării și celălalt pol se schimbă. În acest caz, tensiunea și valoarea curentului din circuitul electric se schimbă periodic.
Curentul alternativ grafic este reprezentat de o linie ondulată - sinusoidală, prezentată în Fig. 9. Aici axa verticală cu săgeata îndreptată în sus corespunde unei direcții a curentului, numită "acolo" și în jos - în cealaltă direcție a curentului, inversa primei, - "spate".
Ce poate spune o astfel de programare? Curentul din circuit apare la momentul indicat în graficul de la punctul a. Ea crește treptat și curge într-o direcție, "acolo", ajungând la cea mai mare valoare (punctul b) și, de asemenea, scade treptat la zero (punctul c). Dispăruți pentru o clipă, curentul reapare, crește treptat și curge în lanț, dar în direcția opusă, "înapoi". După atingerea celei mai mari valori (punctul r), acesta scade din nou la zero (punctul q). Și mai departe, curentul, de asemenea, în continuă creștere și în scădere, își schimbă direcția și valoarea tot timpul.
În cazul curentului alternativ, electronii din conductor par să oscileze de la o parte la alta. Prin urmare, curentul alternativ se numește și oscilații electrice. O fluctuație curentă completă sau completă este considerată a fi mișcarea comandată a electronilor într-un conductor corespunzător secțiunii graficului de la a la d sau de la până la (Figura 9). Timpul în care are loc o oscilare completă se numește perioadă, timpul de jumătate de oscilație este o jumătate de perioadă, iar cea mai mare valoare a curentului în fiecare jumătate de perioadă este amplitudinea.
Fig. 9. Reprezentarea grafică a curentului alternativ
Curentul alternativ diferă în mod avantajos de un curent constant prin faptul că este ușor de convertit. Astfel, de exemplu, prin intermediul unui dispozitiv special - transformator - este posibilă creșterea tensiunii AC sau, dimpotrivă, reducerea acesteia. Curentul alternativ, în plus, poate fi rectificat - transformat în curent continuu. Aceste proprietăți ale AC vor fi utilizate pe scară largă în practica radio amator.
Toate lucrurile despre care v-am spus acum sunt cunoscute fiecarui elev de liceu si, desigur, orice amator radio. Nu utilizați beneficiile de energie electrică, uneori chiar risipă, fără să se gândească la faptul că oamenii de știință au doar ceea ce acum aproximativ 100 de ani, a lovit doar pe utilizarea practică a acestui cadou generos al naturii.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: