Arus listrik meliputi proses-proses berikut. Arus listrik: ciri-ciri utama dan syarat keberadaannya

2. Pada kondisi apa arus listrik timbul?

3. Mengapa pergerakan partikel bermuatan dalam suatu konduktor tanpa adanya medan listrik eksternal kacau?

4. Apa perbedaan pergerakan partikel bermuatan dalam suatu konduktor jika ada dan adanya medan listrik luar?

5. Bagaimana arah arus listrik dipilih? Ke arah manakah elektron bergerak dalam penghantar logam yang membawa arus listrik?

Arus dan tegangan merupakan parameter kuantitatif yang digunakan dalam rangkaian listrik. Paling sering, nilai-nilai ini berubah seiring waktu, jika tidak, pengoperasian rangkaian listrik tidak akan ada gunanya.

Voltase

Secara konvensional, tegangan ditunjukkan dengan huruf "kamu". Usaha yang dilakukan untuk memindahkan satuan muatan dari titik berpotensi rendah ke titik berpotensi tinggi adalah tegangan antara kedua titik tersebut. Dengan kata lain, ini adalah energi yang dilepaskan setelah satuan muatan berpindah dari potensial tinggi ke rendah.

Tegangan juga bisa disebut beda potensial, serta gaya gerak listrik. Parameter ini diukur dalam volt. Untuk memindahkan muatan sebesar 1 coulomb antara dua titik yang bertegangan 1 volt, harus dilakukan usaha sebesar 1 joule. Coulomb mengukur muatan listrik. 1 coulomb sama dengan muatan 6x10 18 elektron.

Tegangan terbagi menjadi beberapa jenis, tergantung dari jenis arusnya.

• Tegangan konstan . Itu ada di sirkuit elektrostatik dan arus searah.
• tegangan AC . Tegangan jenis ini terdapat pada rangkaian dengan arus sinusoidal dan bolak-balik. Dalam kasus arus sinusoidal, karakteristik tegangan berikut dipertimbangkan:
  amplitudo fluktuasi tegangan– ini adalah deviasi maksimumnya dari sumbu x;
  tegangan sesaat, yang dinyatakan pada titik waktu tertentu;
  tegangan efektif, ditentukan oleh kerja aktif yang dilakukan pada setengah siklus pertama;
  tegangan rata-rata yang diperbaiki, ditentukan oleh besarnya tegangan yang disearahkan selama satu periode harmonik.

Saat mentransmisikan listrik melalui saluran udara, desain penyangga dan dimensinya bergantung pada besarnya tegangan yang diberikan. Tegangan antar fasa disebut tegangan saluran , dan tegangan antara tanah dan setiap fasa adalah tegangan fasa . Aturan ini berlaku untuk semua jenis saluran udara. Di Rusia, dalam jaringan listrik rumah tangga, standarnya adalah tegangan tiga fasa dengan tegangan linier 380 volt dan tegangan fasa 220 volt.

Arus listrik

Arus dalam suatu rangkaian listrik adalah kecepatan pergerakan elektron pada suatu titik tertentu, diukur dalam ampere, dan dalam diagram dilambangkan dengan huruf “ SAYA" Satuan turunan ampere dengan awalan mili-, mikro-, nano, dll. yang sesuai juga digunakan. Arus sebesar 1 ampere dihasilkan dengan menggerakkan satuan muatan sebesar 1 coulomb dalam waktu 1 detik.

Secara konvensional dianggap bahwa arus mengalir dalam arah dari potensial positif ke negatif. Namun dari pelajaran fisika kita mengetahui bahwa elektron bergerak berlawanan arah.

Perlu Anda ketahui bahwa tegangan diukur antara 2 titik pada rangkaian, dan arus mengalir melalui satu titik tertentu dalam rangkaian, atau melalui elemennya. Oleh karena itu, jika seseorang menggunakan ungkapan “ketegangan dalam perlawanan”, maka hal tersebut tidak benar dan buta huruf. Namun seringkali kita berbicara tentang tegangan pada titik tertentu dalam rangkaian. Ini mengacu pada tegangan antara tanah dan titik ini.

Tegangan dihasilkan dari paparan muatan listrik pada generator dan perangkat lainnya. Arus diciptakan dengan menerapkan tegangan ke dua titik pada suatu rangkaian.

Untuk memahami apa itu arus dan tegangan, akan lebih tepat jika digunakan. Di atasnya Anda dapat melihat arus dan tegangan, yang nilainya berubah seiring waktu. Dalam prakteknya, elemen-elemen suatu rangkaian listrik dihubungkan oleh konduktor. Pada titik-titik tertentu, elemen-elemen rangkaian mempunyai nilai tegangannya masing-masing.

Arus dan tegangan mematuhi aturan:

• Jumlah arus yang masuk ke suatu titik sama dengan jumlah arus yang keluar dari titik tersebut (aturan kekekalan muatan). Aturan ini adalah hukum Kirchhoff untuk arus. Tempat masuk dan keluarnya arus dalam hal ini disebut node. Akibat wajar dari hukum ini adalah pernyataan berikut: dalam rangkaian listrik seri sekelompok elemen, nilai arus di semua titik adalah sama.
• Dalam rangkaian elemen paralel, tegangan pada semua elemen adalah sama. Dengan kata lain, jumlah penurunan tegangan pada rangkaian tertutup adalah nol. Hukum Kirchhoff ini berlaku untuk tegangan.
• Usaha yang dilakukan per satuan waktu oleh suatu rangkaian (daya) dinyatakan sebagai berikut: P = U*I. Daya diukur dalam watt. 1 joule usaha yang dilakukan dalam 1 detik sama dengan 1 watt. Tenaga didistribusikan dalam bentuk panas, digunakan untuk melakukan kerja mekanis (dalam motor listrik), diubah menjadi berbagai jenis radiasi, dan diakumulasikan dalam wadah atau baterai. Saat merancang sistem kelistrikan yang kompleks, salah satu tantangannya adalah beban termal sistem.

Ciri-ciri arus listrik

Syarat adanya arus pada suatu rangkaian listrik adalah rangkaian tertutup. Jika rangkaian putus, arus berhenti.

Semua orang di bidang teknik elektro beroperasi berdasarkan prinsip ini. Mereka memutus sirkuit listrik dengan kontak mekanis yang dapat digerakkan, dan dengan demikian menghentikan aliran arus, mematikan perangkat.

Dalam industri energi, arus listrik terjadi di dalam penghantar arus yang dibuat berupa busbar dan bagian lain yang menghantarkan arus.

Ada juga cara lain untuk menciptakan arus internal di:

• Cairan dan gas akibat pergerakan ion bermuatan.
• Vakum, gas dan udara menggunakan emisi termionik.
• , karena pergerakan pembawa muatan.

Syarat terjadinya arus listrik

• Pemanasan konduktor (bukan superkonduktor).
• Penerapan beda potensial untuk membebankan biaya pada operator.
• Reaksi kimia yang melepaskan zat baru.
• Pengaruh medan magnet pada suatu konduktor.

Bentuk Gelombang Saat Ini

• Garis lurus.
• Gelombang sinus harmonik variabel.
• Berliku-liku, mirip gelombang sinus, tetapi dengan sudut lancip (terkadang sudutnya bisa dihaluskan).
• Bentuk pulsasi satu arah, dengan amplitudo bervariasi dari nol hingga nilai terbesar menurut hukum tertentu.

Jenis kerja arus listrik

• Radiasi cahaya yang dihasilkan oleh perangkat penerangan.
• Menghasilkan panas menggunakan elemen pemanas.
• Pekerjaan mekanis (perputaran motor listrik, pengoperasian perangkat listrik lainnya).
• Penciptaan radiasi elektromagnetik.

Fenomena negatif yang disebabkan oleh arus listrik

• Kontak dan bagian aktif yang terlalu panas.
• Terjadinya arus eddy pada inti perangkat listrik.
• Radiasi elektromagnetik ke lingkungan luar.

Saat mendesain, pembuat perangkat listrik dan berbagai rangkaian harus mempertimbangkan sifat-sifat arus listrik di atas dalam desainnya. Misalnya, efek berbahaya dari arus eddy pada motor listrik, transformator, dan generator dikurangi dengan fusi inti yang digunakan untuk melewatkan fluks magnet. Laminasi inti adalah produksinya bukan dari sepotong logam, tetapi dari satu set pelat tipis individu dari baja listrik khusus.

Namun, di sisi lain, arus eddy digunakan untuk mengoperasikan oven microwave dan oven yang beroperasi berdasarkan prinsip induksi magnet. Oleh karena itu, kita dapat mengatakan bahwa arus eddy tidak hanya merugikan, tetapi juga bermanfaat.

Arus bolak-balik dengan sinyal berbentuk sinusoidal dapat berbeda frekuensi osilasinya per satuan waktu. Di negara kita, frekuensi arus listrik industri adalah standar dan sama dengan 50 hertz. Di beberapa negara, frekuensi arus 60 hertz digunakan.

Untuk berbagai keperluan di bidang teknik elektro dan teknik radio, nilai frekuensi lain digunakan:

• Sinyal frekuensi rendah dengan frekuensi arus yang lebih rendah.
• Sinyal frekuensi tinggi yang jauh lebih tinggi dari frekuensi arus industri.

Arus listrik diyakini timbul dari pergerakan elektron di dalam suatu penghantar, oleh karena itu disebut arus konduksi. Namun ada jenis arus listrik lain yang disebut konveksi. Ini terjadi ketika benda makro bermuatan bergerak, misalnya tetesan air hujan.

Arus listrik pada logam

Pergerakan elektron ketika terkena gaya konstan diibaratkan seperti penerjun payung yang turun ke tanah. Dalam dua kasus ini terjadi gerak beraturan. Gaya gravitasi bekerja pada penerjun payung, dan gaya hambatan udara melawannya. Pergerakan elektron dipengaruhi oleh gaya medan listrik, dan ion-ion dalam kisi kristal menahan pergerakan ini. Kecepatan rata-rata elektron mencapai nilai konstan, sama seperti kecepatan penerjun payung.

Dalam suatu penghantar logam, kecepatan pergerakan satu elektron adalah 0,1 mm per detik, dan kecepatan arus listrik sekitar 300 ribu km per detik. Hal ini karena arus listrik hanya mengalir jika tegangan diterapkan pada partikel bermuatan. Oleh karena itu, laju aliran arus yang tinggi tercapai.

Ketika elektron bergerak dalam kisi kristal, terjadi pola berikut. Elektron tidak bertabrakan dengan semua ion yang datang, tetapi hanya dengan sepersepuluh ion tersebut. Hal ini dijelaskan oleh hukum mekanika kuantum yang dapat disederhanakan sebagai berikut.

Pergerakan elektron terhambat oleh ion besar yang memberikan hambatan. Hal ini terutama terlihat ketika logam dipanaskan, ketika ion-ion berat “bergoyang”, bertambah besar dan mengurangi konduktivitas listrik kisi kristal konduktor. Oleh karena itu, ketika logam dipanaskan, hambatannya selalu meningkat. Ketika suhu menurun, konduktivitas listrik meningkat. Dengan menurunkan suhu logam hingga nol mutlak, efek superkonduktivitas dapat dicapai.

Dalam konduktor, dalam kondisi tertentu, pergerakan pembawa muatan listrik bebas yang teratur dan terus menerus dapat terjadi. Gerakan ini disebut sengatan listrik. Arah pergerakan muatan bebas positif diambil sebagai arah arus listrik, meskipun dalam banyak kasus elektron - partikel bermuatan negatif - bergerak.

Ukuran kuantitatif arus listrik adalah kuat arus SAYA– besaran fisis skalar sama dengan rasio muatan Q, ditransfer melalui penampang konduktor selama interval waktu T, untuk interval waktu ini:

Jika arus tidak konstan, maka untuk mengetahui jumlah muatan yang melewati penghantar, hitung luas gambar di bawah grafik arus versus waktu.

Jika kuat arus dan arahnya tidak berubah terhadap waktu, maka disebut arus seperti itu permanen. Kuat arus diukur dengan amperemeter yang dihubungkan secara seri ke rangkaian. Dalam Satuan Sistem Internasional (SI) arus diukur dalam ampere [A]. 1 A = 1 C/s.

Ini ditemukan sebagai rasio total muatan terhadap seluruh waktu (yaitu, menurut prinsip yang sama dengan kecepatan rata-rata atau nilai rata-rata lainnya dalam fisika):

Jika arus bervariasi secara seragam dari waktu ke waktu dari nilainya SAYA 1 untuk menilai SAYA 2, maka nilai rata-rata arus dapat dicari sebagai rata-rata aritmatika dari nilai ekstrim:

Kepadatan Saat Ini– arus per satuan penampang konduktor dihitung dengan rumus:

Ketika arus melewati suatu konduktor, arus tersebut mengalami hambatan dari konduktor tersebut. Penyebab resistensi adalah interaksi muatan dengan atom-atom zat konduktor dan satu sama lain. Satuan hambatannya adalah 1 ohm. Resistensi konduktor R ditentukan dengan rumus:

Di mana: aku– panjang konduktor, S– luas penampangnya, ρ – resistivitas bahan konduktor (hati-hati jangan sampai mengacaukan nilai terakhir dengan massa jenis zat), yang mencirikan kemampuan bahan konduktor untuk menahan aliran arus. Artinya, ini adalah karakteristik suatu zat yang sama dengan banyak zat lainnya: panas jenis, massa jenis, titik leleh, dll. Satuan pengukuran resistivitas adalah 1 ohm·m. Resistensi spesifik suatu zat adalah nilai tabel.

Hambatan suatu konduktor juga bergantung pada suhunya:

Di mana: R 0 – resistansi konduktor pada 0°C, T– suhu dinyatakan dalam derajat Celsius, α – koefisien resistansi suhu. Hal ini sama dengan perubahan relatif resistansi dengan kenaikan suhu sebesar 1°C. Untuk logam selalu lebih besar dari nol, untuk elektrolit sebaliknya selalu kurang dari nol.

Dioda pada rangkaian DC

Dioda adalah elemen rangkaian nonlinier yang hambatannya bergantung pada arah aliran arus. Dioda ditetapkan sebagai berikut:

Panah pada simbol skema dioda menunjukkan ke arah mana arus mengalir. Dalam hal ini, resistansinya adalah nol, dan dioda dapat diganti hanya dengan konduktor dengan resistansi nol. Jika arus mengalir melalui dioda dalam arah yang berlawanan, maka dioda tersebut mempunyai hambatan yang sangat besar, yaitu tidak melewatkan arus sama sekali, dan merupakan rangkaian terbuka. Kemudian bagian rangkaian dengan dioda dapat dicoret begitu saja, karena tidak ada arus yang mengalir melaluinya.

hukum Ohm. Sambungan konduktor seri dan paralel

Fisikawan Jerman G. Ohm pada tahun 1826 secara eksperimental menetapkan kekuatan saat ini SAYA, mengalir sepanjang konduktor logam homogen (yaitu konduktor yang tidak ada gaya luar yang bekerja) dengan hambatan R, sebanding dengan tegangan kamu di ujung konduktor:

Ukuran R biasa dipanggil hambatan listrik. Penghantar yang mempunyai hambatan listrik disebut penghambat. Rasio ini mengungkapkan Hukum Ohm untuk bagian rantai yang homogen: Arus dalam suatu penghantar berbanding lurus dengan tegangan yang diberikan dan berbanding terbalik dengan hambatan penghantar tersebut.

Konduktor yang mematuhi hukum Ohm disebut linier. Ketergantungan grafis dari kekuatan saat ini SAYA dari tegangan kamu(grafik seperti ini disebut karakteristik arus-tegangan, disingkat VAC) digambarkan dengan garis lurus yang melalui titik asal. Perlu diperhatikan bahwa banyak bahan dan perangkat yang tidak mematuhi hukum Ohm, misalnya dioda semikonduktor atau lampu pelepasan gas. Bahkan untuk konduktor logam, pada arus yang cukup tinggi, terjadi penyimpangan dari hukum linier Ohm, karena hambatan listrik konduktor logam meningkat seiring dengan meningkatnya suhu.

Konduktor pada rangkaian listrik dapat dihubungkan dengan dua cara: seri dan paralel. Setiap metode memiliki aturannya sendiri.

1. Keteraturan koneksi serial:

Rumus resistansi total resistor yang dihubungkan secara seri berlaku untuk sejumlah konduktor. Jika rangkaian tersebut dihubungkan secara seri N resistensi yang identik R, maka hambatan totalnya R 0 ditemukan dengan rumus:

2. Pola koneksi paralel:

Rumus resistansi total resistor yang dihubungkan secara paralel berlaku untuk sejumlah konduktor. Jika rangkaian tersebut dihubungkan secara paralel N resistensi yang identik R, maka hambatan totalnya R 0 ditemukan dengan rumus:

Alat ukur listrik

Untuk mengukur tegangan dan arus pada rangkaian listrik DC, digunakan instrumen khusus - voltmeter Dan amperemeter.

pengukur tegangan volt dirancang untuk mengukur perbedaan potensial yang diterapkan pada terminalnya. Itu dihubungkan secara paralel ke bagian rangkaian tempat beda potensial diukur. Voltmeter apa pun memiliki resistansi internal R B. Agar voltmeter tidak menimbulkan redistribusi arus yang nyata ketika dihubungkan ke rangkaian yang diukur, resistansi internalnya harus lebih besar dibandingkan dengan resistansi bagian rangkaian yang dihubungkan.

Pengukur amper dirancang untuk mengukur arus dalam suatu rangkaian. Ammeter dihubungkan secara seri ke rangkaian terbuka rangkaian listrik sehingga seluruh arus terukur melewatinya. Ammeter juga memiliki beberapa hambatan internal R A. Berbeda dengan voltmeter, resistansi internal ammeter harus cukup kecil dibandingkan dengan resistansi total seluruh rangkaian.

EMF. Hukum Ohm untuk rangkaian lengkap

Untuk adanya arus searah, dalam suatu rangkaian listrik tertutup diperlukan suatu alat yang mampu menciptakan dan memelihara beda potensial pada bagian-bagian rangkaian akibat kerja gaya-gaya yang berasal dari non-elektrostatis. Perangkat seperti itu disebut Sumber DC. Gaya yang berasal dari non-elektrostatis yang bekerja pada pembawa muatan bebas dari sumber arus disebut kekuatan luar.

Sifat kekuatan eksternal mungkin berbeda-beda. Dalam sel galvanik atau baterai, gaya tersebut muncul sebagai akibat dari proses elektrokimia; pada generator arus searah, gaya eksternal muncul ketika konduktor bergerak dalam medan magnet. Di bawah pengaruh gaya luar, muatan listrik bergerak di dalam sumber arus melawan gaya medan elektrostatis, sehingga arus listrik konstan dapat dipertahankan dalam rangkaian tertutup.

Ketika muatan listrik bergerak sepanjang rangkaian arus searah, gaya luar yang bekerja di dalam sumber arus melakukan kerja. Besaran fisis sama dengan perbandingan kerja A gaya eksternal pertama saat memindahkan muatan Q dari kutub negatif sumber arus ke kutub positif sampai besarnya muatan ini disebut sumber gaya gerak listrik (EMF):

Jadi, EMF ditentukan oleh usaha yang dilakukan oleh gaya luar ketika memindahkan satu muatan positif. Gaya gerak listrik, seperti beda potensial, diukur dalam volt (V).

Hukum Ohm untuk rangkaian lengkap (tertutup): Kuat arus dalam suatu rangkaian tertutup sama dengan gaya gerak listrik sumber dibagi dengan hambatan total (internal + eksternal) rangkaian:

Perlawanan R– resistansi internal (sendiri) dari sumber arus (tergantung pada struktur internal sumber). Perlawanan R– resistansi beban (resistansi sirkuit eksternal).

Penurunan tegangan di sirkuit eksternal dalam hal ini sama (disebut juga tegangan pada terminal sumber):

Penting untuk dipahami dan diingat: EMF dan resistansi internal sumber arus tidak berubah ketika beban berbeda dihubungkan.

Jika hambatan beban sama dengan nol (sumber menutup sendiri) atau jauh lebih kecil dari hambatan sumber, maka rangkaian akan mengalir arus hubung singkat:

Arus hubung singkat - arus maksimum yang dapat diperoleh dari sumber gaya gerak listrik tertentu ε dan resistensi internal R. Untuk sumber dengan hambatan dalam yang rendah, arus hubung singkatnya bisa sangat besar dan menyebabkan rusaknya rangkaian atau sumber listrik. Misalnya, baterai timbal-asam yang digunakan pada mobil dapat mempunyai arus hubung singkat beberapa ratus ampere. Korsleting pada jaringan penerangan yang ditenagai oleh gardu induk (ribuan ampere) sangat berbahaya. Untuk menghindari efek destruktif dari arus besar tersebut, sekering atau pemutus arus khusus disertakan dalam rangkaian.

Beberapa sumber EMF di sirkuit

Jika ada beberapa ggl dihubungkan secara seri, Itu:

1. Dengan sambungan yang benar (kutub positif suatu sumber dihubungkan ke kutub negatif sumber lain) sumber-sumber tersambung, total EMF semua sumber dan hambatan dalamnya dapat dicari dengan menggunakan rumus:

Misalnya, penyambungan sumber dilakukan pada remote control, kamera, dan peralatan rumah tangga lainnya yang beroperasi dengan beberapa baterai.

2. Jika sumber dihubungkan secara tidak benar (sumber dihubungkan oleh kutub yang sama), total EMF dan resistansinya dihitung menggunakan rumus:

Dalam kedua kasus tersebut, resistensi total sumber meningkat.

Pada koneksi paralel Masuk akal untuk menghubungkan sumber hanya dengan EMF yang sama, jika tidak, sumber akan saling mengalir. Dengan demikian total EMF akan sama dengan EMF masing-masing sumber, yaitu dengan sambungan paralel kita tidak akan mendapatkan baterai dengan EMF yang besar. Pada saat yang sama, resistansi internal baterai sumber berkurang, yang memungkinkan Anda memperoleh lebih banyak arus dan daya di sirkuit:

Inilah yang dimaksud dengan hubungan paralel sumber. Bagaimanapun, ketika menyelesaikan masalah, pertama-tama Anda perlu mencari EMF total dan resistansi internal total dari sumber yang dihasilkan, lalu menulis hukum Ohm untuk rangkaian lengkap.

Pekerjaan dan kekuatan saat ini. hukum Joule-Lenz

Pekerjaan A arus listrik SAYA mengalir melalui konduktor stasioner dengan hambatan R, diubah menjadi panas Q, menonjol di konduktor. Usaha ini dapat dihitung menggunakan salah satu rumus (dengan mempertimbangkan hukum Ohm, semuanya mengikuti satu sama lain):

Hukum mengubah kerja arus menjadi panas secara eksperimental ditetapkan secara independen satu sama lain oleh J. Joule dan E. Lenz dan disebut Hukum Joule–Lenz. Tenaga arus listrik sama dengan rasio pekerjaan saat ini A ke selang waktu Δ T, untuk tujuan apa pekerjaan ini dilakukan, sehingga dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut:

Pengoperasian arus listrik dalam SI, seperti biasa, dinyatakan dalam joule (J), daya - dalam watt (W).

Keseimbangan energi rangkaian tertutup

Sekarang mari kita perhatikan rangkaian arus searah lengkap yang terdiri dari sumber dengan gaya gerak listrik ε dan resistensi internal R dan area homogen eksternal dengan resistensi R. Dalam hal ini, daya berguna atau daya yang dilepaskan pada rangkaian eksternal:

Daya manfaat maksimum yang mungkin dari sumber tercapai jika R = R dan sama dengan:

Jika, bila dihubungkan ke sumber arus yang sama dengan hambatan berbeda R 1 dan R 2 kekuatan yang sama diberikan kepada mereka, maka hambatan internal dari sumber arus ini dapat ditemukan dengan rumus:

Kehilangan daya atau daya di dalam sumber arus:

Total daya yang dikembangkan oleh sumber saat ini:

Efisiensi sumber saat ini:

Elektrolisa

Elektrolit Merupakan kebiasaan untuk menyebut media penghantar yang aliran arus listriknya disertai dengan perpindahan materi. Pembawa muatan bebas dalam elektrolit adalah ion bermuatan positif dan negatif. Elektrolit mencakup banyak senyawa logam dengan metaloid dalam keadaan cair, serta beberapa padatan. Namun, perwakilan utama elektrolit yang banyak digunakan dalam teknologi adalah larutan asam anorganik, garam dan basa.

Aliran arus listrik melalui elektrolit disertai dengan pelepasan suatu zat pada elektroda. Fenomena ini disebut elektrolisa.

Arus listrik dalam elektrolit mewakili pergerakan ion-ion dari kedua tanda dalam arah yang berlawanan. Ion positif bergerak menuju elektroda negatif ( katoda), ion negatif – ke elektroda positif ( anoda). Ion dari kedua tanda tersebut muncul dalam larutan garam, asam dan basa sebagai hasil pemecahan beberapa molekul netral. Fenomena ini disebut disosiasi elektrolitik.

Hukum Elektrolisis secara eksperimental ditetapkan oleh fisikawan Inggris M. Faraday pada tahun 1833. hukum Faraday menentukan jumlah produk primer yang dilepaskan pada elektroda selama elektrolisis. Jadi, massanya M zat yang dilepaskan pada elektroda berbanding lurus dengan muatannya Q melewati elektrolit:

Ukuran k ditelepon setara elektrokimia. Itu dapat dihitung dengan menggunakan rumus:

Di mana: N– valensi zat, N A – Konstanta Avogadro, M– massa molar suatu zat, e– muatan dasar. Terkadang notasi berikut untuk konstanta Faraday juga diperkenalkan:

Arus listrik dalam gas dan ruang hampa

Arus listrik dalam gas

Dalam kondisi normal, gas tidak dapat menghantarkan listrik. Hal ini dijelaskan oleh netralitas listrik molekul gas dan, oleh karena itu, tidak adanya pembawa muatan listrik. Agar gas dapat menjadi konduktor, satu atau lebih elektron harus dikeluarkan dari molekulnya. Kemudian pembawa muatan bebas akan muncul - elektron dan ion positif. Proses ini disebut ionisasi gas.

Molekul gas dapat terionisasi oleh pengaruh luar - pengion. Ionizer dapat berupa: aliran cahaya, sinar-X, aliran elektron atau α -partikel Molekul gas juga menjadi terionisasi pada suhu tinggi. Ionisasi menyebabkan munculnya pembawa muatan bebas dalam gas - elektron, ion positif, ion negatif (elektron bergabung dengan molekul netral).

Jika Anda membuat medan listrik di ruang yang ditempati oleh gas terionisasi, maka pembawa muatan listrik akan bergerak secara teratur - inilah bagaimana arus listrik muncul dalam gas. Jika ionizer berhenti bekerja, gas menjadi netral kembali rekombinasi– pembentukan atom netral oleh ion dan elektron.

Arus listrik dalam ruang hampa

Vakum adalah derajat penghalusan suatu gas di mana tumbukan antara molekul-molekulnya dapat diabaikan dan diasumsikan bahwa jalur bebas rata-rata melebihi dimensi linier bejana tempat gas tersebut berada.

Arus listrik dalam ruang hampa merupakan daya hantar listrik celah antarelektroda dalam keadaan vakum. Jumlah molekul gas sangat sedikit sehingga proses ionisasinya tidak dapat menyediakan jumlah elektron dan ion yang diperlukan untuk ionisasi. Konduktivitas celah antarelektroda dalam ruang hampa hanya dapat dipastikan dengan bantuan partikel bermuatan yang timbul akibat fenomena emisi pada elektroda.

• Kembali
• Maju

Bagaimana cara sukses mempersiapkan CT dalam fisika dan matematika?

Agar berhasil mempersiapkan CT dalam fisika dan matematika, antara lain, tiga syarat terpenting harus dipenuhi:

1. Pelajari semua topik dan selesaikan semua tes dan tugas yang diberikan dalam materi pendidikan di situs ini. Untuk melakukan ini, Anda tidak memerlukan apa pun, yaitu: mencurahkan tiga hingga empat jam setiap hari untuk mempersiapkan CT fisika dan matematika, mempelajari teori, dan memecahkan masalah. Faktanya adalah bahwa CT adalah ujian yang tidak cukup hanya mengetahui fisika atau matematika, Anda juga harus mampu dengan cepat dan tanpa kegagalan menyelesaikan sejumlah besar masalah pada berbagai topik dan kompleksitas yang berbeda-beda. Yang terakhir ini hanya dapat dipelajari dengan memecahkan ribuan masalah.
2. Pelajari semua rumus dan hukum dalam fisika, serta rumus dan metode dalam matematika. Faktanya, ini juga sangat mudah dilakukan; hanya ada sekitar 200 rumus yang diperlukan dalam fisika, dan bahkan lebih sedikit lagi dalam matematika. Dalam masing-masing mata pelajaran ini terdapat sekitar selusin metode standar untuk memecahkan masalah tingkat kompleksitas dasar, yang juga dapat dipelajari, dan dengan demikian, sepenuhnya otomatis dan tanpa kesulitan menyelesaikan sebagian besar CT pada waktu yang tepat. Setelah ini, Anda hanya perlu memikirkan tugas yang paling sulit.
3. Hadiri ketiga tahap tes latihan fisika dan matematika. Setiap RT dapat dikunjungi dua kali untuk memutuskan kedua pilihan tersebut. Sekali lagi, pada CT, selain kemampuan menyelesaikan masalah dengan cepat dan efisien, serta pengetahuan tentang rumus dan metode, Anda juga harus mampu merencanakan waktu dengan baik, mendistribusikan tenaga, dan yang terpenting, mengisi formulir jawaban dengan benar, tanpa membingungkan nomor jawaban dan soal, atau nama belakang Anda sendiri. Selain itu, selama RT, penting untuk membiasakan diri dengan gaya mengajukan pertanyaan dalam suatu masalah, yang mungkin tampak sangat tidak biasa bagi orang yang tidak siap di DT.

Penerapan ketiga poin ini yang berhasil, rajin dan bertanggung jawab akan memungkinkan Anda menunjukkan hasil yang sangat baik di CT, semaksimal kemampuan Anda.

Menemukan kesalahan?

Jika Anda merasa menemukan kesalahan dalam materi pelatihan, silakan tuliskan melalui email. Anda juga dapat melaporkan kesalahan di jejaring sosial (). Dalam surat tersebut sebutkan mata pelajaran (fisika atau matematika), nama atau nomor topik atau ujian, nomor soal, atau tempat dalam teks (halaman) yang menurut Anda terdapat kesalahan. Jelaskan juga apa dugaan kesalahannya. Surat Anda tidak akan luput dari perhatian, kesalahannya akan diperbaiki, atau Anda akan dijelaskan mengapa itu bukan kesalahan.

Arus listrik adalah partikel bermuatan yang mampu bergerak secara teratur dalam konduktor apa pun. Gerakan ini terjadi di bawah pengaruh medan listrik. Munculnya muatan listrik terjadi hampir terus-menerus. Hal ini terutama terlihat ketika berbagai zat bersentuhan satu sama lain.

Jika pergerakan bebas muatan relatif satu sama lain dimungkinkan, maka zat-zat ini adalah konduktor. Jika pergerakan seperti itu tidak memungkinkan, kategori zat ini dianggap sebagai isolator. Konduktor mencakup semua logam dengan tingkat konduktivitas yang berbeda-beda, serta larutan garam dan asam. Isolator dapat berupa bahan alam berupa ebonit, amber, berbagai gas dan kuarsa. Mereka bisa berasal dari buatan, misalnya PVC, polietilen dan lain-lain.

Nilai arus listrik

Sebagai besaran fisis, arus dapat diukur berdasarkan parameter dasarnya. Berdasarkan hasil pengukuran, ditentukan kemungkinan penggunaan listrik di suatu daerah tertentu.

Ada dua jenis arus listrik - searah dan bolak-balik. Yang pertama selalu tidak berubah dalam waktu dan arah, dan dalam kasus kedua, perubahan terjadi pada parameter ini selama periode waktu tertentu.

" Hari ini saya ingin menyentuh topik arus listrik. Apa ini? Mari kita coba mengingat kurikulum sekolah.

Arus listrik adalah pergerakan teratur partikel bermuatan dalam suatu konduktor

Jika Anda ingat, agar partikel bermuatan dapat bergerak (timbul arus listrik), harus diciptakan medan listrik. Untuk menciptakan medan listrik, Anda dapat melakukan eksperimen dasar seperti menggosokkan gagang plastik pada wol dan itu akan menarik benda ringan untuk beberapa waktu. Benda yang mampu menarik benda setelah digosok disebut beraliran listrik. Kita dapat mengatakan bahwa suatu benda dalam keadaan ini mempunyai muatan listrik, dan benda itu sendiri disebut bermuatan. Dari kurikulum sekolah kita mengetahui bahwa semua benda terdiri dari partikel-partikel kecil (molekul). Molekul adalah partikel suatu zat yang dapat dipisahkan dari suatu benda dan akan memiliki semua sifat yang melekat pada benda tersebut. Molekul benda kompleks terbentuk dari berbagai kombinasi atom benda sederhana. Misalnya, molekul air terdiri dari dua molekul sederhana: satu atom oksigen dan satu atom hidrogen.

Atom, neutron, proton, dan elektron - apakah itu?

Pada gilirannya, atom terdiri dari inti dan berputar mengelilinginya elektron. Setiap elektron dalam atom mempunyai muatan listrik yang kecil. Misalnya, atom hidrogen terdiri dari inti dengan elektron yang berputar mengelilinginya. Inti atom pada gilirannya terdiri dari proton dan neutron. Inti atom, pada gilirannya, memiliki muatan listrik. Proton yang menyusun inti mempunyai muatan listrik dan elektron yang sama. Tetapi proton, tidak seperti elektron, tidak aktif, tetapi massanya jauh lebih besar daripada massa elektron. Partikel neutron yang merupakan bagian dari atom tidak bermuatan listrik dan bersifat netral. Elektron yang berputar mengelilingi inti atom dan proton yang menyusun inti atom merupakan pembawa muatan listrik yang besarnya sama. Antara elektron dan proton selalu ada gaya tarik-menarik, dan antara elektron itu sendiri dan antar proton selalu ada gaya tolak-menolak. Oleh karena itu, elektron bermuatan listrik negatif, dan proton bermuatan positif. Dari sini kita dapat menyimpulkan bahwa ada 2 jenis listrik: positif dan negatif. Kehadiran partikel bermuatan sama dalam sebuah atom mengarah pada fakta bahwa gaya tarik menarik bekerja antara inti atom yang bermuatan positif dan elektron yang berputar di sekitarnya, yang menyatukan atom. Atom berbeda satu sama lain dalam jumlah neutron dan proton dalam intinya, itulah sebabnya muatan positif inti atom zat yang berbeda tidak sama. Pada atom-atom zat yang berbeda, jumlah elektron yang berputar tidak sama dan ditentukan oleh besarnya muatan positif inti. Atom-atom dari beberapa zat terikat kuat pada nukleus, sedangkan pada zat lain ikatan ini mungkin jauh lebih lemah. Ini menjelaskan perbedaan kekuatan tubuh. Kawat baja jauh lebih kuat daripada kawat tembaga, yang berarti partikel baja lebih tertarik satu sama lain dibandingkan partikel tembaga. Daya tarik antar molekul terutama terlihat ketika mereka berdekatan satu sama lain. Contoh yang paling mencolok adalah dua tetes air menyatu menjadi satu saat bersentuhan.

Muatan listrik

Dalam sebuah atom suatu zat, jumlah elektron yang mengorbit inti sama dengan jumlah proton yang terkandung dalam inti. Muatan listrik elektron dan proton sama besarnya, artinya muatan negatif elektron sama dengan muatan positif inti. Muatan-muatan ini saling meniadakan, dan atom tetap netral. Dalam sebuah atom, elektron menciptakan kulit elektron di sekitar inti. Kulit elektron dan inti atom berada dalam gerakan osilasi terus menerus. Saat bergerak, atom bertabrakan satu sama lain dan satu atau lebih elektron dilepaskan darinya. Atom tidak lagi netral dan menjadi bermuatan positif. Karena muatan positifnya menjadi lebih besar daripada muatan negatifnya (hubungan lemah antara elektron dan inti - logam dan batu bara). Pada benda lain (kayu dan kaca), cangkang elektronik tidak rusak. Setelah terpisah dari atom, elektron bebas bergerak secara acak dan dapat ditangkap oleh atom lain. Proses muncul dan lenyapnya tubuh terjadi secara terus menerus. Dengan meningkatnya suhu, kecepatan gerak getaran atom meningkat, tumbukan menjadi lebih sering dan kuat, dan jumlah elektron bebas meningkat. Namun, tubuh tetap netral secara kelistrikan, karena jumlah elektron dan proton dalam tubuh tidak berubah. Jika sejumlah elektron bebas dikeluarkan dari tubuh, muatan positif menjadi lebih besar dari muatan total. Tubuh akan bermuatan positif dan sebaliknya. Jika tubuh kekurangan elektron, maka ia dikenakan biaya tambahan. Kalau kelebihannya negatif. Semakin besar kekurangan atau kelebihannya maka semakin besar pula muatan listriknya. Dalam kasus pertama (partikel yang lebih bermuatan positif), benda disebut konduktor (logam, larutan garam dan asam dalam air), dan yang kedua (kekurangan elektron, partikel bermuatan negatif) disebut dielektrik atau isolator (amber, kuarsa, ebonit) . Agar arus listrik tetap ada, beda potensial dalam penghantar harus dijaga secara konstan.

Nah, kursus fisika singkat telah selesai. Saya rasa, dengan bantuan saya, Anda mengingat kurikulum sekolah untuk kelas 7, dan kita akan melihat perbedaan potensial apa yang ada di artikel saya berikutnya. Sampai jumpa lagi di halaman situs.