子供にとっての電気の定義とは何ですか。 子どものための電気の定義

親愛なる読者の皆様、そして単に私たちのマガジンを訪れてくださった皆様！ 私たちは、どのエネルギー資源の助けを借りて発電所で電気が生産されるのか、その方法についてかなり詳しく、ある程度詳しく書いています。 原子、ガス、水 - 彼らは私たちの「ヒーロー」でしたが、私たちが代替の「環境に優しい」選択肢をまだ手に入れることができていなかったことを除けば。 しかし、よく見てみると、物語はまだ完了していませんでした。 私たちは、タービンからコンセントまでの電気の経路を詳細に追跡したり、集落や道路を照らしたり、家の快適さを保証する多数のポンプの動作を確認したりしたことはありません。

これらの道や小道は決して単純なものではなく、時には曲がりくねったり、何度も方向を変えたりしますが、それがどのようなものであるかを知ることは、21世紀の文化人の責任です。 この世紀の姿は、私たちを征服した電気によって主に決定され、私たちは産業と民間の両方で、私たちのすべてのニーズが満たされるように電力を変換することを学びました。 送電線の電線に流れる電流と、機器のバッテリーに流れる電流は大きく異なりますが、同じ電気であることに変わりはありません。 製鉄所では最も強力な電流を供給し、たとえば腕時計では非常に小さな電流を供給するために、電力技術者や技術者はどのような努力をしなければならないのでしょうか。 変電、送電、配電のシステムをサポートするすべての人々はどれだけの仕事をしなければならないのか、またこのシステムの安定性をどのような方法で確保しているのでしょうか? 「システムオペレーター」は「連邦電力網会社」とどう違うのですか？なぜロシアのこれらの会社は両方とも民間ではなく国営だったのでしょうか？

なぜこれほど多くのエネルギー労働者が必要なのか、そして彼らは大まかに言って何をしているのかを多かれ少なかれ理解するには、たくさんの疑問があります。 私たちは、家や街の電気がすべて完璧に整っているという事実に慣れすぎているため、電気技師のことを思い出すのは、何かが突然機能しなくなったとき、通常の快適ゾーンから外れてしまったときだけです。 暗くて寒いとき、私たちはエナジードリンクについて話し、絶対に印刷したくない言葉を言います。

私たちは、率直に言って幸運だったと確信しています。真の専門家が、この困難で必要な、さらには巨大なテーマに取り組むことに同意してくれました。 愛と好意をお願いします - ドミトリー・タラノフ、大文字のエンジニア。 ご存知のとおり、フィンランドという国では、エンジニアという肩書が非常に重要であり、かつてはその肩書きを持つ専門家のリストを記載したカタログが毎年発行されていました。 私は、このような輝かしい伝統がいつかロシアにも現れることを望んでいます。なぜなら、私たちの電子化とインターネットの時代では、このような毎年更新されるカタログを作成するのがはるかに簡単だからです。

エンジニアリングに関する記事は短く、正確かつ簡潔です。 もちろん、ドミトリーが書いたものはすべてもっと詳しく説明することができ、かつて私たちの雑誌は、19世紀に電力の征服がどのように起こったかについての一連の記事を開始しました。

ゲオルグ・オーム、ハインリヒ・ヘルツ、アンドレ＝マリー・アンペール、アレッサンドロ・ボルト、ジェームズ・ワット、ファラデー、ヤコビ、レンツ、グラム、フォンテーヌ、ロディギン、ドリヴォ＝ドブロヴォルスキー、テスラ、ヤブロチコフ、デプルー、エジソン、マクスウェル、キルヒホッフ、シーメンス兄弟、ウェスティングハウス兄弟– 電気の歴史には、記憶に値する輝かしい名前がたくさんあります。 一般に、すべてがどのように始まったかを詳しく思い出したい人がいるなら、それは歓迎です。ドミトリーの記事はまったく別の物語の始まりです。 気に入っていただけることを心より願っております。近い将来、ドミトリー・タラノフの記事の続きをお目にかかる予定です。

親愛なるドミトリー、私自身を代表して、読者の皆様にはデビュー作につき、コメントを軽視しないでください。

電流とは何ですか? 電流はどこから来て、どのようにして私たちの家に届くのでしょうか?

誰もが自分の家や職場を批判的に観察することで、なぜ電気が必要なのか、電気がどれほど私たちの生活に役立っているのかを知ることができます。

まず目に入るのは照明です。 そして、それがなければ、1日8時間労働ですら拷問に変わってしまうのは事実です。 多くの大都市で仕事に就くことはすでに小さな幸せですが、暗闇の中で仕事をしなければならない場合はどうすればよいでしょうか? そして冬には両方の方向に進みます！ 幹線道路ではガス灯が役に立ちますが、少し横に曲がると何も見えません。 地下室や穴に簡単に落ちてしまう可能性があります。 そして街の外では、星の光だけが照らす自然の中で？

夜の街路照明、写真：pixabay.com

電気がなければ、アクセスが困難だったオフィスから熱を取り除く手段もありません。 もちろん、窓を開けたり、濡れたタオルを頭に巻いたりすることもできますが、これはどれくらい効果があるでしょうか? 水を汲み上げるポンプにも電気が必要です。そうしないと、定期的にバケツを持って手動ポンプに行く必要があります。

オフィスでコーヒー？ 忘れて！ 石炭の燃焼から出る煙が作業雰囲気を汚染しないように、全員が頻繁にではなく一度に行う場合に限ります。 または、追加料金を払えば近くの居酒屋から購入することもできます。

隣のオフィスに手紙を送りますか？ 紙を手に取り、手書きで手紙を書き、それを足で運ぶ必要があります。 町の反対側へ? 宅配業者に電話します。 他の国へ? どれくらいの費用がかかるか知っていますか？ また、近隣諸国からは 6 か月以内、海外からは 1 年から 5 年以内に回答が得られることを期待しないでください。

家に帰ってきたので、ろうそくに火を灯さなければなりません。 彼らの前で本を読むと目が痛くなるので、別のことをしなければなりません。 そして何で？ テレビもコンピューターもスマートフォンもありません。それらさえもなくなってしまいました。電力を供給するものが何もないからです。 ベンチに寝転がって天井を見てみましょう！ 出生率は確実に上がりますが。

現在、すべてのプラスチックと肥料は、同じ電気で駆動される何千ものモーターが回転している工場で天然ガスから得られているということも付け加えておく必要があります。 ここから、利用可能な肥料のリストは、手動、水または蒸気駆動のパドルで中の有毒なスラリーを撹拌しながら、バット内の天然原料から調製できるものに大幅に短縮されます。 その結果、製品の生産量が大幅に減少します。

プラスチックのことは忘れてください！ エボナイトは、私たちの長いリストの中で最高の幸福です。 そして金属の中で鋳鉄が最も手頃な価格になります。 医学からは、聴診器とすぐに錆びるメスが主な武器として再び舞台に登場します。 残りは忘却の彼方に沈んでしまいます。

長く続けることもできますが、アイデアはすでに明確になっているはずです。 電気が必要です。 彼がいなくても私たちは生きていけますが、それはどんな人生になるでしょうか！ では、この魔法の電気はどこから来たのでしょうか？

電気の発見

私たちは皆、跡形もなくどこにでも消えるものはなく、ある状態から別の状態に移行するだけであるという物理的な真実を知っています。 ギリシャの哲学者ミレトスのタレスは、紀元前 7 世紀にこの真実に遭遇しました。 e. 琥珀のかけらを羊毛でこすって、エネルギーの一種として電気を発見しました。 機械エネルギーの一部が電気エネルギーに変わり、琥珀（古代ギリシャ語で「電子」）は帯電し、軽い物体を引き寄せる性質を獲得しました。

この種の電気は現在静電気と呼ばれており、発電所のガス精製システムなどに広く応用されています。 しかし、古代ギリシャではそれは役に立たず、ミレトスのタレスが実験の記録を残していなかったら、おそらく最も純粋なエネルギーの種類に注目した最初の思想家が誰であるかを知ることはできなかっただろう。今日まで私たちがよく知っている全員です。 管理も最も便利です。

「電気」という用語自体、つまり「琥珀」は、1600 年にウィリアム ギルバートによって造られました。 この頃から、彼らは電気を使った実験を幅広く行い、その性質を解明しようとしました。

その結果、1600 年から 1747 年にかけて、一連の刺激的な発見が続き、アメリカのベンジャミン フランクリンによって作成された最初の電気理論が登場しました。 彼は正と負の電荷の概念を導入し、避雷針を発明し、その助けを借りて雷の電気的性質を証明しました。

その後、1785 年にクーロンの法則が発見され、1800 年にイタリアのボルタ社が、紙で区切られた亜鉛と銀の円の柱であるガルバニ電池 (最初の直流電源、現代の電池や蓄電池の前身) を発明しました。塩水に浸したもの。 当時としては安定した電源の登場により、次々と新しく重要な発見がなされました。

王立研究所でクリスマス講演を行うマイケル・ファラデー。 リトグラフの断片、写真：republic.ru

1820 年、デンマークの物理学者エルステッドは電磁相互作用を発見しました。直流電流で回路を開閉しているときに、導体の近くにあるコンパスの針が周期的に振動していることに気づきました。 そして 1821 年、フランスの物理学者アンペールは、交流電流を流すと導体の周囲に交流電磁場が形成されることを発見しました。 これにより、マイケル ファラデーは 1831 年に電磁誘導を発見し、電場と磁場を方程式で記述し、最初の交流発電機を作成することができました。 ファラデーは、磁化されたコアにワイヤのコイルを押し込み、その結果、コイルの巻線に電流が発生しました。 ファラデーはまた、永久磁石の周りを回転する電流を流す導体である最初の電気モーターを発明しました。

この記事で「電気の競争」の参加者全員に言及することは不可能ですが、彼らの努力の結果、電気と磁気を詳細に説明する実験的に証明可能な理論が生まれました。これに従って、私たちは現在、機能するために電気を必要とするあらゆるものを生産しています。

直流か交流か?

1880 年代後半、産業用電力の生産、配電、消費に関する世界標準が登場する前に、直流と交流の使用を支持する者の間で争いが勃発しました。 テスラとエジソンは敵対する軍隊の先頭に立った。

二人とも才能ある発明家でした。 ただし、エジソンははるかに発達したビジネス能力を持っており、「戦争」が始まるまでに、直流を使用する多くの技術的解決策の特許を取得していました（当時の米国では、直流がデフォルトの標準でした。定数は電流です）時間によって方向が変化しない）。

しかし、問題が 1 つありました。当時、直流をより高い電圧またはより低い電圧に変換するのは非常に困難でした。 結局のところ、今日私たちが 240 ボルトの電力を受け取り、電話に 5 ボルトが必要な場合、洗練されたソフトウェアを備えた小さな論理回路によって制御される最新のトランジスタを使用して、あらゆるものを必要な範囲内のあらゆるものに変換するユニバーサル ボックスをソケットに差し込むことになります。 最も原始的なトランジスタの発明までにまだ 70 年も残っていたとき、何ができるでしょうか? そして、電力損失の状況により、100 キロメートルまたは 200 キロメートルの距離に電力を供給するために電圧を 100,000 ボルトに上げる必要がある場合、ボルタ電柱や原始的な直流発電機は無力です。

これを理解したテスラは、当時でも電圧レベルに変換することは難しくなかった交流を提唱しました（交流とは、電流に対する抵抗が一定であっても、時間の経過とともに大きさと方向が周期的に変化する電流であると考えられています。ネットワーク周波数が 50 Hz の場合、これは 1 秒あたり 50 回発生します)。 エジソンは特許使用料を自分のものにしたくなかったので、交流電流の信用を傷つけるキャンペーンを開始しました。 彼は、この種の電流はすべての生き物にとって特に危険であると主張し、その証拠として、交流電源に接続された電極を野良猫や野良犬に当てて公然と殺した。

テスラはバッファロー市全体を39万9,000ドルで照明するという提案をしたが、55万4,000ドルで同じことをするというエジソンの申し出に対し、エジソンは戦いに負けた。 ナイアガラの滝にある発電所から受け取った交流電流で街が照らされた日、同社は ゼネラル・エレクトリック彼女の将来のビジネスプロジェクトでは直流電流を考慮から外し、彼女の影響力と資金で交流電流を全面的に支持しました。

Thomas Edison (米国)、図: cdn.redshift.autodesk.com

交流が永遠に世界を征服したかのように見えるかもしれません。 しかし、彼は遺伝性疾患を患っており、その多様性によって発症します。 まず第一に、これらは、長距離に電力を伝送するために使用される送電線のワイヤの誘導成分の損失に関連する電気損失です。 これらの損失は、同じ電力線に直流電流が流れた場合に発生する可能性のある損失よりも 10 ～ 20 倍大きくなります。 さらに、電力システムのノードを同期させる（たとえば、個々の都市をよりよく理解するため）複雑さが増します。これは、交流が正弦波であるため、ノードの電圧を均一化するだけでなく、位相も均一化する必要があるためです。 。

これはまた、電圧と周波数が上下に変化し始めるときの、ノード相互の「揺れ」に対するより大きな取り組みを示しており、アパートの照明が点滅するときに平均的な消費者はそれに注意を払います。 通常、これはノードの共同作業の終了の前兆です。ノード間の接続が切断され、一部のノードがエネルギー不足に陥り、周波数の低下 (つまり、ノードの回転速度の低下) につながります。同じ電気モーターとファン）、また一部には過剰なエネルギーがあり、デバイスが接続されているコンセントを含むサイト全体に危険な高電圧が発生します。 そして、例えばロシア連邦にとって不可欠な十分に長い送電線では、電気技師の気分を損なう別の影響が現れ始めます。 詳細には立ち入りませんが、非常に長距離にわたって電線を介して交流電力を伝送することは困難になり、場合によっては不可能になることが指摘できます。 ちなみに、周波数 50 Hz の波長は 6000 km で、この長さの半分の 3000 km に近づくと、進行波と定在波の影響に加え、共鳴に関連した影響が現れ始めます。

直流を使用する場合、これらの影響はありません。 これは、エネルギーシステム全体の安定性が高まることを意味します。 このことと、コンピューター、LED、ソーラーパネル、バッテリーなどが動作するために直流を使用するという事実を考慮すると、「直流との戦いはまだ終わっていない」と結論付けることができます。 現在使用されているあらゆる電力および電圧に対応する最新の DC コンバーターの価格は、人類に馴染みのある AC 変圧器の価格とほとんど変わりません。 その後、明らかに、地球を横切る勝利の行進が直流で始まるでしょう。

子供の好奇心のレベルは通常、あらゆる面で桁外れですが、いくつかの現象を研究することは非常に危険な場合があります。 このような知識には、電流のような無害なものについての理解も含まれます。

それが何なのか、そして彼の周囲の世界の探索がどのように終わるのかを小さな子供にどう説明すればよいでしょうか?

電流とは何か：子供に説明するための選択肢

説明の選択肢は親の想像力と子供の几帳面さによって決まります。 最も基本的な方法は、すべてのコンセントやワイヤーの中に厳格なトックおじさんが住んでいて、小さな子供たちに邪魔されるのが本当に嫌いで、子供たちを痛めつけることがあるということを子供に教えることです。

子供が行ってはいけない場所に行くことを禁止するだけでなく、なぜそうしてはいけないのかも説明したい親は、すべてのワイヤー、ソケット、電化製品の中に小さなボール、つまり電子がたくさんあると言うことができます。 電気を使わない限り、ボールはその場で跳ね返ります。 しかし、照明、テレビ、アイアンをつけるとすぐに、ボールは速く走り始めます。 そして、ボールが子供の手や母親の指の邪魔になると、ボールはそれを好みません。 彼らは前方に走り続け、腕と指を突き刺し、非常に痛いです。 ボールの代わりに、痛いほど刺されるミツバチに例えることができます。 確かに、すべての子供がミツバチが悪い理由を理解できるわけではありません。 ほとんどの場合、彼らの咬傷に遭遇していない可能性があります。

電流や電化製品についてシンプルで親しみやすい形式で伝える「フクロウおばさんからのアドバイス」や「フィクシーズ」などの漫画も親の助けになります。

子ども向けの電流実験

言うまでもなく、電気に関する実験は大人の厳重な監督の下で行う必要があります。 ここでは、電流とは何かをお子様に明確に説明するためのいくつかの実験を示します。

1. 9V 電池 (コイン型電池と呼ばれます) を用意し、お子様の舌先に置いてもらいます。 舌にわずかにヒリヒリする感覚があるのは、小さなボールが走ったものであり、ボールが走るのを妨げられるのが気に入らなかったことを彼に説明してください。 小さな電池に球が数個しか入っていないので、ほんの少しだけ鼓動します。 そして、ソケットやワイヤーにはそのようなボールがさらにたくさんあるため、より痛い衝撃を与えることになります。
2. 12 V 電球を通常の電気ネットワークに接続すると、非常に明確なデモンストレーションが得られます。 当然のことながら、それは即座に、そして非常に顕著に燃え尽きます - 鋭い衝撃音とともに、フラスコの内面に黒い斑点が残ります。 ボールが無駄に働かされたためにとても怒っていて、電球をダメにしてしまったことを子供に説明してください。
3. プラスチックの棒を手に取り、羊毛や髪の毛にこすり付けてから、紙に塗ります。 紙が棒にくっつくのはボールが飛び出すからだと説明し、紙を掴んで離さないようにしてください。 しかし、手でスティックに触れると、手を握る力がないのでボールが怒って、痛そうにスティックを押しのけます。
4. 年長のお子様には、電気がどのように作られるかを実演することができます。 これを行うには、電池式の懐中電灯または小さなランプを使用します。 電池としてレモンまたはジャガイモの塊茎を使用し、そこに2本のワイヤー（1つは銅線、もう1つは亜鉛メッキ）を挿入します。 ワイヤの端を懐中電灯または電球の接点に慎重に接続します。点灯するはずです。 特に上級の親は、複数のチューバーを直列に接続して、より高い出力電圧を得ることができます。 子供にとって、そのような光景は大きな喜びをもたらします。

また、手元に手段がある場合は、子供のために簡単な発電機を作り、ハンドルを回したときだけライトが点灯し、停止するとすぐにライトが消えることを見せてください。 このような奇跡のテクノロジーのデモンストレーションの後、少なくとも、家の中で短い休息と沈黙が保証されます。

お子さんには言いますが、自分自身は間違えないようにしましょう

説明した後でも、子供はロゼットからミツバチを刺すことがどれほど痛いかを自分の目で確認したいと思うでしょう。 したがって、電気に関するあらゆる予防措置を講じてください。 最もシンプルで効果的な推奨事項は次のとおりです。

1. すべてのソケットは子供の介入から特別に保護される必要があります。
2. 可能であれば、子供は延長コードの使用を避けてください。
3. 故障した電気製品やソケットが緩んでいる場合は使用しないでください。
4. 電気製品の電源が入っている部屋に赤ちゃんを一人で残さないようにしてください。
5. 許可なく電気製品をコンセントに差し込んだ子供を罰してください。

また、煙、パチパチという音、火花、その他の電気配線や電化製品の故障の兆候が現れた場合は、急いで両親に助けを求めるべきであり、いかなる場合でも自分でそこに行ってはいけないことを必ず子供に教えてください。 あなたの成功を祈っています！

みなさん、こんにちは。ウラジミール・ワシリエフからまた連絡があります。 新年のお祝いも終わりに近づいています。つまり、私たちは毎日の仕事の準備をする必要があります。親愛なる友人の皆さん、おめでとうございます! へー、ただ動揺したり落ち込んだりしないでください。ポジティブに考える必要があります。

それで、この年末年始休暇中に、私はかつて自分のブログの読者について考えていました。 私のブログに毎日記事を読みに来る訪問者は誰ですか?」 もしかしたら、この精通した専門家は、私がここに書き記した内容を読むために興味本位でやって来たのでしょうか？ それとも、マルチバイブレータ回路のはんだ付け方法を調べに来た無線工学の博士だったのでしょうか? 🙂

ご存知のとおり、経験豊富な専門家にとって、これはすべてすでに過ぎた段階であり、おそらくすべてがもはやそれほど面白くなく、彼ら自身が口ひげを生やしているため、これは起こりそうにありません。 彼らはただの興味本位で興味を持っているかもしれませんが、もちろん私はとても嬉しく、皆さんを両手を広げて歓迎します。

そこで私は、私のブログとほとんどのアマチュア無線サイトの主な参加者は、有益な情報を求めてインターネットを探し回っている初心者やアマチュアであるという結論に達しました。 では、一体なぜ私にはそれがそれほど少ないのでしょうか？ すぐに病気になるので、 お見逃しなく！

まずは簡単な計画をインターネットで探していたときのことを覚えていますが、いつも何かが合わず、何かが難解に思えました。 私には、単純なものから複雑なものまで、興味のあるトピックを理解し始めることができるほどの基礎が欠けていました。

ちなみに、私が読んで本当に理解が深まり始めた最初の本は、P. Horowitz, W. Hill 著の「The Art of Circuit Design」という本でした。 私はそれについて書いたので、そこから本をダウンロードできます。 初心者の方はぜひダウンロードして参考書にしてください。

電圧と電流とは何ですか?

ところで、電流と電圧とは一体何でしょうか？ それを知るためには少なくとも実際に見なければならないので、実際には誰も知らないと思います。 電線に流れる電流を誰が見ることができるでしょうか?

はい、誰も、人類は電荷の動きを個人的に観察するような技術をまだ達成していません。 私たちが教科書や科学的著作で目にするものはすべて、数多くの観察の結果として作成されたある種の抽象概念です。

そうですね、これについてはたくさん話せます...それでは、電流と電圧が何であるかを理解してみましょう。 定義は書きませんが、定義だけでは本質がわかりません。 興味があれば物理の教科書を手に取ってみてください。

私たちは電流と導体の中で起こっているすべてのプロセスを見ていないので、類似点を作成してみます。

そして伝統的に、導体を流れる電流はパイプを流れる水に例えられます。 私たちの類推では、水は電流です。 水は一定の速度でパイプの中を流れます。速度はアンペアで測定される電流の強さです。 そうですね、パイプ自体が導体です。

さて、電流を想像しましたが、電圧とは何でしょうか? 今すぐ助けましょう。

パイプ内の水は、力（重力、圧力）がなければ、床に注がれた他の液体のように流れません。 したがって、この力、より正確には、配管に例えるとエネルギーは同じ張力になります。

しかし、地上の高いところにある貯水池から流れ出る水はどうなるのでしょうか? 水は重力によって、貯水池から地表まで嵐のような流れとなって流れ込みます。 そして、貯水池が地面から高い位置にあるほど、水はホースから流れ出る速度が速くなります。 私の言っていることが分かりますか？

タンクが高くなるほど、水に作用する力（読み取り電圧）は大きくなります。 そして、水の流れの速度が大きくなります（電流の強さを読み取ります）。 今ではそれが明確になり、頭の中にカラフルな絵が形成され始めます。

電位、電位差の概念

電流電圧の概念と密接に関係しているのは、「電位」または「電位差」の概念です。 さて、配管の例えに戻りましょう。

私たちのタンクは丘の上にあるので、水はパイプを自由に流れることができます。 水槽は高所にあるため、この点の電位は地上よりも高くなります。 何が起こるかわかりますか？

これで、異なるポテンシャル、つまり異なるポテンシャル値を持つ 2 つの点ができました。

電線に電流が流れるためには、電位が等しくないことがわかります。 電流は電位の高い点から電位の低い点に流れます。

電流がプラスからマイナスに流れるという式を思い出してください。 したがって、これはすべて同じです。 プラスはよりプラスの可能性を示し、マイナスはよりマイナスの可能性を示します。

ところで、埋め戻しに関する質問はありますか？ 電位が周期的に入れ替わると電流はどうなるでしょうか?

次に、電位が変化するたびに、電流がどのように逆方向に変化するかを観察します。 これは交流になるでしょう。 しかし、プロセスを明確に理解できるように、今は考えません。

電圧測定

電圧を測定するには電圧計が使用されますが、現在ではマルチメーターが最も一般的です。 マルチメーターは、多くのものを含む複合デバイスです。 それについて書いて、その使用方法を説明しました。

電圧計は、2 点間の電位差を測定する単なる装置です。 回路内の任意の点の電圧 (電位差) は、通常、バッテリーのゼロ、グランド、質量、マイナスを基準にして測定されます。 重要なことは、回路全体の中で最も電位が低い点であることです。

したがって、2 点間の DC 電圧を測定するには、次のようにします。 電圧計の黒い（マイナス）プローブは、おそらくより低い電位（ゼロ）の点を観察できる点に突き刺されています。 可能性が気になる箇所に赤いプローブ（プラス）を差し込みます。

そして測定結果は電位差の数値、つまり電圧となります。

電流測定

2 点で測定される電圧とは異なり、電流は 1 点で測定されます。 私たちの類推によれば、電流の強さ (または単に電流とも言います) は水の流れの速度であるため、この速度は 1 点でのみ測定する必要があります。

水道管を切断し、その隙間にリットルと分を数えるメーターを差し込む必要があります。 このようなもの。

同様に、電気モデルの現実世界に戻ると、同じことがわかります。 電流量を測定するには、単純なデバイスである電流計を電気回路の開回路に接続する必要があります。 マルチメーターには電流計も含まれています。 で読むこともできます。

マルチメータのプローブは電流測定モードに切り替える必要があります。 次に、導体を切断し、ワイヤーをマルチメーターに接続すると、出来上がりです。現在の値がマルチメーターの画面に表示されます。

親愛なる皆さん、私たちは時間を無駄にはしなかったと思います。 配管モデルに慣れてくると、頭の中でパズルが形になり始め、理解が深まり始めました。

さて、オームの法則を使って確認してみましょう。

• I - アンペア (A) で測定される電流。
• U 電圧はボルト (V) で測定されます。
• オーム (Ohm) で測定される R 抵抗

オーム氏は、電流は電圧に正比例し、抵抗に反比例すると教えてくれました。

今日は抵抗については話しませんでしたが、理解していただけたと思います。 電流に対する抵抗は導体の材質です。 当社の配管システムでは、錆などで詰まった錆びた配管によって水の流れに抵抗が生じています。 🙂

このように、オームの法則は、配管システムと電気システムの両方に見事に機能します。 配管の分野に進むべきかもしれません。類似点がたくさんあります。 🙂

水タンクの高さが高くなるほど、水はパイプ内をより速く流れます。 ただし、配管が汚れていると速度が低下します。 水の抵抗が大きいほど、水の流れは遅くなります。 詰まりがある場合、水が完全に上昇する可能性があります。

さて、電気について。 電流の大きさは電圧（電位差）に直接依存し、抵抗に反比例します。

電圧が高いほど電流は大きくなりますが、抵抗が大きいほど電流は小さくなります。 電圧は非常に高くなりますが、開回路により電流が流れない可能性があります。 そして、断線は、金属導体の代わりに空気でできた導体を接続したのと同じであり、空気には単純に巨大な抵抗があります。 ここで電流が止まります。

さて、親愛なる皆さん、そろそろ終わりにしましょう。この記事で言いたかったことはすべて述べたような気がします。 ご質問がございましたら、コメント欄でお問い合わせください。 今後もさらに続く予定です。一連のトレーニング資料を作成する予定です。 お見逃しなく...

幸運と成功を祈っています、そしてまたお会いしましょう！

ウラジミール・ワシリエフとはなし。

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コンストラクター ZNATOK 320-Znat 「320 スキーム」は、エレクトロニクスおよび電気工学の分野の知識を獲得し、導体で発生するプロセスについても理解できるツールです。

デザイナーは、特別な機能を備えた本格的なラジオコンポーネントのセットです。 はんだごてを使わずに取り付けできる設計です。 無線コンポーネントは特別なボード、つまりベースに取り付けられ、最終的には完全に機能する無線構造を得ることが可能になります。

このコンストラクターを使用すると、最大 320 の異なる回路を組み立てることができ、その構築については詳細でカラフルなマニュアルが付属しています。 そして、この創造的なプロセスに想像力を結びつければ、無数の異なるラジオのデザインを入手し、その作品を分析する方法を学ぶことができます。 この経験は非常に重要であり、多くの人にとってかけがえのないものになると思います。

このコンストラクターでできることの例をいくつか示します。

空飛ぶプロペラ。
手をたたくか空気の流れによってランプが点灯します。
スターウォーズ、消防車、救急車の音を制御可能。
ミュージカルファン。
電動ライトガン;
モールス信号を学ぶ;
嘘発見器。
自動街路灯。
メガホン;
ラジオ局;
電子メトロノーム。
FM 範囲を含むラジオ受信機。
暗闇や夜明けの始まりを思い出させるデバイス。
赤ちゃんが濡れていることを知らせるアラーム。
セキュリティアラーム。
ミュージカルドアロック。
ランプの並列接続と直列接続。
電流制限器としての抵抗器。
コンデンサの充電と放電。
電気伝導度計;
トランジスタ増幅効果。
ダーリントンサーキット。

追伸 ここには一種の田舎者メーターがあります。貪欲な人はソーシャルボタンに気づかないでしょうが、寛大な人はそれを友人と共有します。 🙂

電気の物理学は、私たち一人ひとりが取り組まなければならないものです。 この記事では、それに関連する基本概念を見ていきます。

電気とは何ですか? 初心者にとって、それは稲妻の閃光、またはテレビや洗濯機に電力を供給するエネルギーを連想します。 彼は電車が電気エネルギーを使用することを知っています。 彼は他に何を話すことができますか? 送電線は私たちが電気に依存していることを思い出させます。 他にもいくつかの例を挙げることができます。

しかし、それほど明白ではないが、電気に関連する日常的な現象は他にもたくさんあります。 物理学はそれらすべてを紹介します。 私たちは学校で電気（問題、定義、公式）を勉強し始めます。 そして、私たちはたくさんの興味深いことを学びます。 鼓動する心臓、走っているアスリート、眠っている子供、泳いでいる魚はすべて電気エネルギーを生成していることがわかりました。

電子と陽子

基本的な概念を定義しましょう。 科学者の観点から見ると、電気の物理学は、さまざまな物質内の電子やその他の荷電粒子の動きに関係します。 したがって、私たちが興味を持っている現象の性質を科学的に理解できるかどうかは、原子とその構成要素である素粒子に関する知識のレベルに依存します。 この理解の鍵となるのは小さな電子です。 あらゆる物質の原子には 1 つ以上の電子が含まれており、惑星が太陽の周りを公転するのと同じように、原子核の周りをさまざまな軌道で移動します。 通常、原子内の電子の数は原子核内の陽子の数と同じです。 しかし、陽子は電子よりもはるかに重いため、あたかも原子の中心に固定されているかのように考えることができます。 この極めて単純化された原子モデルは、電気物理学などの現象の基本を説明するのに十分です。

他に何を知っておく必要がありますか? 電子と陽子は同じ電荷を持っている（ただし符号は異なる）ため、互いに引き付けられます。 陽子の電荷はプラスであり、電子の電荷はマイナスです。 通常より多いまたは少ない電子を持つ原子はイオンと呼​​ばれます。 原子内にそれらが十分にない場合、それは陽イオンと呼​​ばれます。 それらが過剰に含まれている場合、それはマイナスイオンと呼​​ばれます。

電子が原子から離れると、いくらかの正の電荷を獲得します。 電子は、その反対の陽子を奪われると、別の原子に移動するか、前の原子に戻ります。

なぜ電子は原子から離れるのでしょうか?

これにはいくつかの理由があります。 最も一般的なものは、光パルスまたは外部電子の影響下で、原子内を移動する電子がその軌道から弾き出される可能性があるというものです。 熱により原子の振動が速くなります。 これは、電子が原子から逃げることができることを意味します。 化学反応中、それらは原子から原子へと移動します。

化学的活動と電気的活動の関係の良い例は、筋肉によって提供されます。 神経系からの電気信号にさらされると、その繊維が収縮します。 電流は化学反応を刺激します。 それらは筋肉の収縮を引き起こします。 外部電気信号は、筋肉の活動を人工的に刺激するためによく使用されます。

導電率

一部の物質では、電子は他の物質よりも外部電場の影響下でより自由に移動します。 このような物質は良好な導電性を有すると言われています。 彼らは指揮者と呼ばれます。 これらには、ほとんどの金属、加熱されたガス、および一部の液体が含まれます。 空気、ゴム、油、ポリエチレン、ガラスは電気を通しにくいです。 これらは誘電体と呼ばれ、良導体を絶縁するために使用されます。 理想的な絶縁体（電流が絶対に流れない絶縁体）は存在しません。 特定の条件下では、どの原子からも電子を取り出すことができます。 しかし、これらの条件を満たすのは通常非常に難しいため、実用的な観点からは、そのような物質は非導電性であるとみなされることがあります。

物理学（「電気」セクション）などの科学に慣れると、特別なグループの物質があることがわかります。 これらは半導体です。 これらは、部分的には誘電体として、部分的には導体として動作します。 これらには、特にゲルマニウム、シリコン、酸化銅が含まれます。 半導体はその特性により、多くの用途に使用されています。 たとえば、自転車のタイヤバルブと同様に、電気バルブとして機能し、電荷を一方向にのみ移動させることができます。 このようなデバイスは整流器と呼ばれます。 これらは、交流を直流に変換するために小型ラジオと大規模な発電所の両方で使用されます。

熱は分子または原子の運動のカオス的な形態であり、温度はこの運動の強度の尺度です (ほとんどの金属では、温度が低下すると電子の動きがより自由になります)。 これは、電子の自由な移動に対する抵抗が温度の低下とともに減少することを意味します。 言い換えれば、金属の導電率が増加します。

超電導

非常に低い温度にある物質では、電子の流れに対する抵抗が完全になくなり、動き始めた電子は無限に動き続けます。 この現象を超電導といいます。 絶対零度 (-273 °C) より数度高い温度では、スズ、鉛、アルミニウム、ニオブなどの金属で観察されます。

ヴァン・デ・グラーフ発電機

学校のカリキュラムには電気を使ったさまざまな実験が含まれています。 ジェネレーターには多くの種類がありますが、そのうちの 1 つについて詳しく説明します。 Van de Graaff 発電機は、超高電圧の生成に使用されます。 過剰な陽イオンを含む物体を容器内に置くと、容器の内面に電子が現れ、外面にも同数の陽イオンが現れます。 ここで、帯電した物体で内面に触れると、すべての自由電子がそこに移動します。 外側には正の電荷が残ります。

ヴァン デ グラフ発生器では、イオン源からの陽イオンが金属球内を走るコンベア ベルトに当てられます。 テープは、櫛状の導体を使用して球の内面に接続されます。 電子は球の内面から流れます。 外側にはプラスイオンが発生します。 ジェネレーターを2つ使用することで効果を高めることができます。

電流

学校の物理の授業にも電流などの概念が含まれています。 これは何ですか？ 電流は電荷の移動によって発生します。 バッテリーに接続された電球がオンになると、電流がバッテリーの一方の極から電球にワイヤーを通って流れ、次に髪を通って髪が光り、2番目のワイヤーを通ってバッテリーのもう一方の極に戻ります。 。 スイッチを回すと回路が開き、電流の流れが止まり、ランプが消えます。

電子の動き

ほとんどの場合、電流は、導体として機能する金属内の電子の規則正しい動きです。 すべての導体やその他の物質では、たとえ電流が流れていなくても、何らかのランダムな動きが常に発生します。 物質内の電子は、比較的自由な場合もあれば、強く結合している場合もあります。 良好な導体には、動き回ることができる自由電子があります。 しかし、品質の悪い導体や絶縁体では、これらの粒子のほとんどが原子に非常に強く結合しているため、粒子の移動が妨げられます。

場合によっては、自然または人工的に、導体内の電子の動きが特定の方向に生成されます。 この流れを電流といいます。 アンペア (A) で測定されます。 電流キャリアは、イオン (気体または溶液中) や「正孔」 (一部の種類の半導体では電子が不足しているもの) であることもあります。後者は、正に帯電した電流キャリアのように動作します。電子を一方向または別の方向に移動させるには、特定の力が必要です。自然界では、その発生源としては、太陽光への曝露、磁気効果、化学反応などが考えられます。通常、その作用は磁気効果を利用した発電機や電池によって引き起こされます。化学反応はこの目的に使用され、起電力 (EMF) を生成し、電子を回路に沿って一方向に移動させます。EMF の大きさはボルト (V) で測定されます。

EMF の大きさと電流の強さは、液体内の圧力と流れのように相互に関係しています。 水道管には常に一定の圧力の水が満たされていますが、蛇口を開いて初めて水が流れ始めます。

同様に、電気回路は起電力源に接続できますが、電子が通過するための経路が作成されるまで電流は流れません。 それは、たとえば、電灯や掃除機かもしれません。ここでのスイッチは、電流を「放出」する蛇口の役割を果たします。

電流と電圧の関係

回路内の電圧が増加すると、電流も増加します。 物理学のコースを勉強していると、電気回路がいくつかの異なるセクション (通常はスイッチ、導体、電気を消費するデバイス) で構成されていることがわかります。 これらすべてが一緒に接続されると、電流に対する抵抗が生じます。これらのコンポーネントの抵抗は (温度が一定であると仮定すると) 時間の経過とともに変化しませんが、それぞれのコンポーネントで異なります。 したがって、同じ電圧が電球とアイロンに印加された場合、抵抗が異なるため、各デバイス内の電子の流れは異なります。 したがって、回路の特定のセクションを流れる電流の強さは、電圧だけでなく、導体とデバイスの抵抗によっても決まります。

オームの法則

物理学では、電気抵抗の量はオーム（ohms）で測定されます。 電気 (公式、定義、実験) は幅広いトピックです。 複雑な式は導出しません。 このトピックを初めて知る場合は、上で述べたことで十分です。 ただし、それでも推定する価値のある公式が 1 つあります。 まったく複雑ではありません。 あらゆる導体または導体とデバイスのシステムについて、電圧、電流、抵抗の関係は次の式で求められます: 電圧 = 電流 x 抵抗。 これはオームの法則の数学的表現であり、これら 3 つのパラメータ間の関係を最初に確立したゲオルグ オーム (1787-1854) にちなんで名付けられました。

電気物理学は科学の非常に興味深い分野です。 これに関連する基本的な概念のみを検討しました。 電気とは何か、そしてそれがどのように形成されるかを学びました。 この情報がお役に立てば幸いです。

ダミー用の電気。 電気技師学校

「初心者のための電気」というテーマに関する小さな資料を提供します。 金属中の電子の動きに関連する用語や現象を最初に理解することができます。

用語の特徴

電気は、導体中を特定の方向に移動する小さな荷電粒子のエネルギーです。

定電流では、一定期間にわたって電流の大きさや移動方向に変化はありません。 電流源としてガルバニ電池 (バッテリー) が選択されている場合、電荷は負極から正端まで規則的に移動します。 このプロセスは完全に消えるまで続きます。

交流は、大きさと進行方向を周期的に変化させます。

交流送電回路

電気における位相とは何かを理解してみましょう。 誰もがこの言葉を聞いたことがあるでしょうが、誰もがその本当の意味を理解しているわけではありません。 細かいことには触れず、家の職人が必要とする材料だけを選択します。 三相ネットワークは、3 本の異なる電線に電流が流れ、1 本の電線がそれを戻す電流伝送方法です。 たとえば、電気回路には 2 本のワイヤがあります。

電流は最初のワイヤを通って消費者、たとえばケトルに流れます。 2 番目のワイヤはそれを戻すために使用されます。 このような回路が開くと、導体内部での電荷の通過がなくなります。 この図は単相回路を示しています。 電気の位相とは何ですか? 相は電流が流れる導線と考えられます。 ゼロは、リターンが実行されるワイヤーです。 三相回路では、同時に 3 つの相線が存在します。

アパートの配電盤は、すべての部屋に電流を供給するために必要です。 三相ネットワークは 2 本の中性線を必要としないため、経済的に実現可能であると考えられています。 消費者に近づくと、電流は 3 つの相に分割され、それぞれがゼロになります。 単相ネットワークで使用される接地電極には動作負荷がかかりません。 彼は導火線だ。

たとえば、ショートが発生すると、感電や火災の危険があります。 このような状況を防ぐには、電流値が安全なレベルを超えないようにする必要があります。

マニュアル「電気技師のための学校」は、初心者の職人が家電製品のいくつかの故障に対処するのに役立ちます。 たとえば、洗濯機の電動モーターの機能に問題がある場合、外側の金属ケースに電流が流れます。

接地がない場合、電荷は機械全体に分散されます。 手で触れると人が接地線となって感電します。 アース線があればこのような事態は起こりません。

電気工学の特徴

教科書「Electricity for Dummys」は、物理学とは縁遠いが、この科学を実用的な目的で利用したいと考えている人たちに人気があります。

電気工学の出現は 19 世紀初頭と考えられています。 このとき、最初の電流源が作成されました。 磁気と電気の分野でなされた発見は、新しい概念と重要な実用上重要な事実によって科学を豊かにすることができました。

マニュアル「電気技師のための学校」は、電気に関する基本的な用語を理解していることを前提としています。

多くの物理学の本には、複雑な電気図やさまざまなわかりにくい用語が含まれています。 初心者が物理学のこのセクションのすべての複雑さを理解するために、特別なマニュアル「Electricity for Dummys」が開発されました。 電子の世界への旅は、理論的法則と概念を考慮することから始めなければなりません。 『Electricity for Dummies』という本で使用されている実例と歴史的事実は、初心者の電気技師が知識を習得するのに役立ちます。 電気に関する課題、テスト、演習を使用して進捗状況を確認できます。

電気配線の接続に独自に対処するのに十分な理論的知識がないことがわかっている場合は、「ダミー」の参考書を参照してください。

安全と実践

まず、安全上の注意に関するセクションを注意深く読む必要があります。 この場合、電気に関連する作業中に、健康に危険を及ぼす緊急事態は発生しません。

電気工学の基礎を独学して得た理論的知識を実践するには、古い家電製品から始めることができます。 修理を始める前に、デバイスに同梱されている説明書を必ずお読みください。 電気を冗談にしてはいけないことを忘れないでください。

電流は導体内の電子の移動に関連しています。 物質が電流を流すことができない場合、それは誘電体（絶縁体）と呼ばれます。

自由電子がある極から別の極に移動するには、それらの間に特定の電位差がなければなりません。

導体を流れる電流の強度は、導体の断面を通過する電子の数に関係します。

電流が流れる速度は、導体の材質、長さ、断面積によって影響されます。 ワイヤの長さが増加すると、その抵抗が増加します。

結論

電気は物理学の重要かつ複雑な分野です。 マニュアル「Electricity for Dummies」では、電気モーターの効率を特徴付ける主な量を調べています。 電圧の単位はボルト、電流はアンペアで測定されます。

どの電気エネルギー源にも一定の電力があります。 一定期間内に機器が発電する電力量を指します。 エネルギー消費者 (冷蔵庫、洗濯機、ケトル、アイロン) にも電力が供給されており、動作中に電力を消費します。 必要に応じて、数学的な計算を実行して、各家電製品のおおよそのコストを決定することができます。

電流

古典電気力学

電気磁気

静電気学 静磁気学 電気力学 電気回路 共変定式化 有名な科学者

以下も参照してください。 ポータル:物理学

電流- 粒子または準粒子の指向性のある (秩序ある) 動き - 電荷キャリア。

このようなキャリアには、金属では電子、電解質ではイオン（陽イオンと陰イオン）、気体ではイオンと電子、特定の条件下の真空では電子、半導体では電子または正孔（電子正孔伝導度）が考えられます。 電流は変位電流とも呼ばれ、時間の経過に伴う電場の変化の結果として発生します。

電流には次のような症状が現れます。

• 導体の加熱（超電導体では起こらない）。
• 導体の化学組成の変化（主に電解質で観察される）。
• 磁場の生成（例外なくすべての導体に現れます）。

分類

荷電粒子が特定の媒体に対して巨視的な物体の内部を移動する場合、そのような電流は電気と呼ばれます。 伝導電流。 巨視的な帯電物体 (帯電した雨滴など) が移動する場合、この電流は次のように呼ばれます。 対流.

交流には直流と交流があり、さまざまな種類があります。 このような概念では、「電気」という言葉が省略されることがよくあります。

• DC - 方向と大きさが時間の経過とともに変化しない電流。

• 交流 - 時間とともに変化する電流。 交流とは、直流ではない電流を指します。

• 周期電流 - 電流。その瞬間値は、変化しないシーケンスで一定の間隔で繰り返されます。

• 正弦波電流 - 時間の正弦関数である周期電流。 交流電流の中で主なものは、正弦波則に従って値が変化する電流です。 この場合、導体の各端の電位は、導体の他端の電位に対して正から負、またはその逆に交互に変化し、すべての中間電位（ゼロ電位を含む）を通過します。 その結果、継続的に方向を変える電流が発生します。一方向に移動すると電流は増加し、振幅値と呼ばれる最大値に達し、その後減少し、ある時点でゼロになり、その後再び増加しますが、方向は異なります。また、最大値に達し、減少してから再びゼロを通過し、その後すべての変化のサイクルが再開されます。

• 準定常電流 - 「比較的ゆっくりと変化する交流。その瞬間値は直流の法則が十分な精度で満たされます。」（TSC）。 これらの法則とは、オームの法則、キルヒホッフの法則などです。 直流と同様に、準定常電流は、分岐されていない回路のすべてのセクションで同じ電流強度を持ちます。 e の出現による準定常電流回路を計算する場合。 d.s. 静電容量とインダクタンスの誘導は集中パラメータとして考慮されます。 通常の工業用電流は、長距離送電線の電流を除き、準定常です。長距離送電線では、線路沿いの準定常の条件が満たされません。

• 高周波電流 ・電磁波の輻射や表皮効果等の現象が顕著となる交流（周波数数十kHz程度から）。 さらに、交流放射の波長が電気回路の要素の寸法と同等になると、準定常条件が破られるため、そのような回路の計算と設計には特別なアプローチが必要になります。 (長蛇の列を参照).

• 脈流 は周期的な電流であり、その期間における平均値はゼロとは異なります。

• 一方向電流 - これは方向が変わらない電流です。

渦電流

渦電流（フーコー電流）は、「巨大な導体を貫く磁束が変化するときに発生する、導体の中に閉じた電流」であるため、渦電流は誘導電流です。 磁束の変化が速いほど、渦電流は強くなります。 渦電流はワイヤ内の特定の経路に沿って流れるわけではありませんが、導体内で近づくと渦のような回路を形成します。

渦電流の存在は表皮効果、つまり交流電流と磁束が主に導体の表層を伝播するという事実につながります。 渦電流による導体の加熱は、特に AC コイルのコアでのエネルギー損失につながります。 渦電流によるエネルギー損失を低減するために、交流磁気回路を個別のプレートに分割し、相互に絶縁し、渦電流の方向に対して垂直に配置することで、経路の可能な輪郭を制限し、その大きさを大幅に低減します。これらの流れの。 非常に高い周波数では、強磁性体の代わりに磁気誘電体が磁気回路に使用されます。磁気回路では、抵抗が非常に高いため、渦電流は実際には発生しません。

特徴

歴史的には次のことが認められています 電流の方向導体の正電荷の移動方向と一致します。 さらに、電流キャリアが負に帯電した粒子 (たとえば、金属内の電子) だけである場合、電流の方向は荷電粒子の移動方向と逆になります。

電子の漂流速度

外部場によって引き起こされる導体内の粒子の方向移動の速度 (ドリフト) は、導体の材質、粒子の質量と電荷、周囲の温度、印加される電位差によって決まり、導体の速度よりもはるかに小さくなります。ライト。 1 秒間に、導体内の電子は 0.1 mm 未満の規則的な動きにより移動します。これはカタツムリの速度の 20 倍です[ ソースが指定されていない 257 日]。 それにも関わらず、電流そのものの伝播速度は光の速度（電磁波面の伝播速度）と同じです。 つまり、電圧の変化により電子の運動速度が変化する場所は、電磁振動の伝播速度に応じて移動します。

電流の強さと密度

電流には、スカラー - 電流の強さ、およびベクトル - 電流密度という定量的な特性があります。

現在の強さ- ある時間 Δ t (\displaystyle \Delta t) 内に導体の断面を通過した電荷量 Δ Q (\displaystyle \Delta Q) と、この期間の値との比に等しい物理量。

I = ΔQ Δt。 (\displaystyle I=(\frac (\Delta Q)(\Delta t))。

国際単位系 (SI) における現在の強度はアンペアで測定されます (ロシアの指定: A、国際単位: A)。

オームの法則によれば、回路のあるセクションの電流強度 I (\displaystyle I) は、回路のこのセクションに印加される電圧 U (\displaystyle U) に正比例し、その抵抗 R (\displaystyle U) に反比例します。 R):

I = U R 。 (\displaystyle I=(\frac (U)(R)).)

回路の一部の電流が一定でない場合、電圧と電流は常に変化しますが、通常の交流では電圧と電流の平均値はゼロになります。 ただし、この場合に放出される熱の平均電力はゼロにはなりません。 したがって、次の概念が使用されます。

• 瞬間的な電圧と電流、つまり、特定の瞬間に作用するもの。
• 振幅電圧と電流、つまり最大絶対値
• 実効（実効）電圧と電流は、電流の熱効果によって決まります。つまり、同じ熱効果を持つ直流電流の場合と同じ値になります。

電流密度はベクトルであり、その絶対値は、電流の方向に垂直な導体の特定のセクションを流れる電流の強度と、このセクションの面積の比に等しく、ベクトルの方向は、電流を形成する正電荷の移動方向と一致します。

微分形式のオームの法則によれば、媒体内の電流密度 j → (\displaystyle (\vec (j))) は電界強度 E → (\displaystyle (\vec (E))) と導電率に比例します。中程度の σ (\displaystyle \ \sigma ):

J → = σ E → 。 (\displaystyle (\vec (j))=\sigma (\vec (E))。

力

導体に電流が流れると、抵抗力に抗して仕事が行われます。 導体の電気抵抗は 2 つの要素で構成されます。

• アクティブ抵抗 - 発熱に対する抵抗。
• リアクタンス - 「電場または磁場へのエネルギーの伝達（またはその逆）による抵抗」（TSE）。

通常、電流によって行われる仕事のほとんどは熱として放出されます。 熱損失電力とは、単位時間当たりに発生する熱量に等しい値です。 ジュール・レンツの法則によれば、導体における熱損失の力は、流れる電流の強さと印加電圧に比例します。

P = I U = I 2 R = U 2 R (\displaystyle P=IU=I^(2)R=(\frac (U^(2))(R)))

電力はワット単位で測定されます。

連続媒体では、体積損失電力 p (\displaystyle p) は、電流密度ベクトル j → (\displaystyle (\vec (j))) と電界強度ベクトル E → (\displaystyle (\vec (E))) この時点では次のようになります。

P = (j → E →) = σ E 2 = j 2 σ (\displaystyle p=\left((\vec (j))(\vec (E))\right)=\sigma E^(2)= (\frac (j^(2))(\sigma )))

体積電力は立方メートルあたりのワット数で測定されます。

放射線耐性は、導体の周囲に電磁波が形成されることによって発生します。 この抵抗は、導体の形状とサイズ、および放射される波の長さに複雑に依存します。 どこでも電流の方向と強さが同じであり、その長さ L がそれによって放射される電磁波 λ (\displaystyle \lambda) の長さよりも大幅に短い単一の直線導体の場合、抵抗の波長依存性は次のようになります。そして導体は比較的単純です:

R = 3200 (L λ) (\displaystyle R=3200\left((\frac (L)(\lambda ))\right))

標準周波数 50 の最も一般的に使用される電流 Hzは、長さ約 6,000 キロメートルの波に相当します。そのため、放射パワーは熱損失のパワーに比べて通常無視できます。 ただし、電流の周波数が増加すると、放射される波の長さは減少し、それに応じて放射電力も増加します。 顕著なエネルギーを放出できる導体はアンテナと呼ばれます。

頻度

周波数の概念は、強度や方向が周期的に変化する交流を指します。 これには、正弦波の法則に従って変化する、最も一般的に使用される電流も含まれます。

AC 周期は、電流 (および電圧) の変化が繰り返される最短の時間 (秒単位で表されます) です。 単位時間当たりの電流の周期数を周波数といいます。 周波数はヘルツ単位で測定され、1 ヘルツ (Hz) は 1 秒あたり 1 サイクルに相当します。

バイアス電流

便宜上、変位電流の概念が導入される場合があります。 マクスウェル方程式では、変位電流は電荷の移動によって生じる電流と等しく存在します。 磁場の強さは、伝導電流と変位電流の合計に等しい総電流に依存します。 定義により、変位電流密度 j D → (\displaystyle (\vec (j_(D)))) は、電界の変化率 E → (\displaystyle (\vec (E)) に比例するベクトル量です。 ）時間内に：

J D → = ∂ E → ∂ t (\displaystyle (\vec (j_(D)))=(\frac (\partial (\vec (E)))(\partial t)))

実際のところ、電流が流れるときと同様に電界が変化すると磁界が生成され、これら 2 つのプロセスは互いに似ています。 さらに、電場の変化には通常、エネルギーの移動が伴います。 たとえば、コンデンサを充電および放電するとき、そのプレート間に荷電粒子の移動がないにもかかわらず、変位電流がコンデンサを通って流れ、エネルギーが伝達され、独特の方法で電気回路が閉じられると言えます。 コンデンサのバイアス電流 I D (\displaystyle I_(D)) は次の式で求められます。

I D = d Q d t = − C d U d t (\displaystyle I_(D)=(\frac ((\rm (d))Q)((\rm (d))t))=-C(\frac ( (\rm (d))U)((\rm (d))t))) 、

ここで、Q (\displaystyle Q) はコンデンサのプレート上の電荷、U (\displaystyle U) はプレート間の電位差、C (\displaystyle C) はコンデンサの静電容量です。

変位電流は電荷の移動を伴わないため、電流ではありません。

主な導体の種類

誘電体とは異なり、導体には補償されていない電荷の自由キャリアが含まれており、力（通常は電位差）の影響下で移動して電流を生成します。 電流-電圧特性 (電圧に対する電流の依存性) は、導体の最も重要な特性です。 金属導体と電解質の場合、電流の強さは電圧に直接比例するという最も単純な形式になります (オームの法則)。

金属 - ここで電流キャリアは伝導電子であり、通常は電子ガスとみなされ、明らかに縮退ガスの量子特性を示します。

プラズマはイオン化した気体です。 電荷は、放射線（紫外線、X線など）および（または）加熱の影響下で形成されるイオン（正および負）および自由電子によって移動します。

電解質とは、「イオンが顕著な濃度で存在し、電流の通過を引き起こす液体または固体の物質および系」です。 イオンは電離のプロセスを通じて形成されます。 加熱すると、イオンに分解される分子の数が増加するため、電解質の抵抗が減少します。 電解質に電流が流れると、イオンが電極に近づき中和され、電極上に定着します。 ファラデーの電気分解の法則は、電極上に放出される物質の質量を決定します。

真空中には電子の流れがあり、電子ビーム装置で使用されます。

自然界の電流

大気電気とは、空気中に含まれる電気のことです。 ベンジャミン・フランクリンは、空気中に電気が存在することを初めて示し、雷と稲妻の原因を説明しました。 その後、電気は上層大気中の蒸気の凝縮によって蓄積することが判明し、大気電気は次の法則に従うことが示されました。

• 晴天でも曇り空でも、観測地から少し離れたところで雨、ひょう、雪が降らない限り、大気の電気は常にプラスです。
• 雲の電気の電圧は、雲の蒸気が雨滴に凝結した場合にのみ、環境から解放されるのに十分なほど強くなります。その証拠は、観測地で雨、雪、ひょうがなければ雷放電は発生しないという事実で見ることができます。落雷を返す。
• 大気中の電力は湿度が上昇すると増加し、雨、ひょう、雪が降ると最大に達します。
• 雨が降る場所はプラスの電気の貯蔵庫であり、マイナスの帯に囲まれ、さらにプラスの帯に囲まれています。 これらのベルトの境界では応力はゼロです。 電場の力の影響下でのイオンの移動により、大気中に平均密度が約 (2÷3) 10−12 A/m2 の垂直伝導電流が形成されます。

地球の表面全体に流れる電流の合計は約 1800 A です。

雷は自然の火花放電です。 オーロラの電気的な性質が確立されました。 セント エルモの火災は自然のコロナ放電です。

生体電流 - イオンと電子の動きは、すべての生命プロセスにおいて非常に重要な役割を果たします。 このようにして生み出された生体電位は、細胞内レベルと身体や器官の個々の部分の両方に存在します。 神経インパルスの伝達は、電気化学信号を使用して行われます。 一部の動物（電気アカエイ、デンキウナギ）は数百ボルトの電位を蓄積することができ、これを自己防衛に使用します。

応用

電流を研究すると、その多くの特性が発見され、人間の活動のさまざまな分野での実用化が可能になり、さらには電流の存在なしでは不可能だった新しい分野を創造することができました。 電流の実用化が見出され、さまざまな方法で電流を得ることができるため、産業分野では電力という新しい概念が生まれました。

電流は、さまざまな分野 (電話、ラジオ、コントロール パネル、ドア ロック ボタンなど) でさまざまな複雑さと種類の信号の搬送手段として使用されます。

場合によっては、迷走電流や短絡電流などの不要な電流が発生することがあります。

エネルギーキャリアとしての電流の使用

• あらゆる種類の電気モーターで機械エネルギーを取得し、
• 加熱装置、電気炉、電気溶接中の熱エネルギーの取得、
• 照明および信号装置で光エネルギーを取得し、
• 高周波、超短波、電波の電磁振動の励起、
• 音を受信し、
• 電気分解によってさまざまな物質を取り出したり、電池を充電したりする。 ここで電磁エネルギーは化学エネルギーに変換され、
• (電磁石内に) 磁場を生成します。

医療における電流の利用

• 診断 - 健康な臓器と病気の臓器の生体電流は異なり、病気とその原因を特定し、治療法を処方することが可能です。 体内の電気現象を研究する生理学の一分野は電気生理学と呼ばれます。
  • 脳波検査は、脳の機能状態を研究する方法です。
  • 心電図検査は、心臓活動中の電場を記録して研究する技術です。
  • 胃電図検査は、胃の運動活動を研究する方法です。
  • 筋電図検査は、骨格筋で生じる生体電位を研究する方法です。
• 治療と蘇生: 脳の特定領域の電気刺激。 パーキンソン病やてんかんの治療、電気泳動にも使用されます。 パルス電流で心筋を刺激するペースメーカーは、徐脈やその他の心臓不整脈に使用されます。

電気的安全性

法的、社会経済的、組織的および技術的、衛生的および衛生的、治療および予防、リハビリテーションおよびその他の措置が含まれます。 電気安全規則は、法律および技術文書、規制および技術的枠組みによって規制されています。 電気設備や電気機器を保守する担当者には、電気安全の基本に関する知識が必須です。 人間の体は電流の導体です。 乾燥した無傷の皮膚における人間の抵抗は 3 ～ 100 kΩ の範囲です。

人間や動物の体に電流が流れると、次のような影響が生じます。

• 熱（火傷、加熱、血管の損傷）。
• 電解質（血液の分解、物理的および化学的組成の破壊）。
• 生物学的（身体組織の刺激と興奮、けいれん）
• 機械的（血流による加熱によって得られる蒸気圧の影響による血管の破裂）

感電の結果を決定する主な要因は、人体を流れる電流の量です。 安全上の注意に従って、電流は次のように分類されます。

• 安全人体を長時間通過しても人体に害を及ぼさず、感覚を引き起こさない電流が考慮され、その値は50μA（交流50Hz）および直流100μAを超えません。
• 最小限に目立たない人間の交流電流は約 0.6 ～ 1.5 mA (50 Hz 交流)、直流電流は 5 ～ 7 mA です。
• しきい値 手放さない人が意志の力で通電部分から手を引き離すことができなくなるほどの強さの最小電流と呼ばれます。 交流の場合は約 10 ～ 15 mA、直流の場合は 50 ～ 80 mA です。
• 細動閾値これは、約 100 mA の交流強度 (50 Hz) および 300 mA の直流と呼ばれ、0.5 秒を超えると心筋の細動を引き起こす可能性があります。 この閾値は、条件付きで人間にとって致命的であるとも考えられます。

ロシアでは、家庭用電気設備の技術的操作に関する規則および電気設備の操作中の労働保護に関する規則に従って、従業員および電気設備の資格と経験に応じて、電気安全のための 5 つの資格グループが設立されています。電気設備の電圧。

私自身が電気のことを理解していない場合、子供にどうやって説明できますか?

スベトラーナ52

電気とは何か、そしてそれがどのように生成されるかを非常に簡単かつ明確に示すことができます。そのためには、電池で動作する懐中電灯、または懐中電灯の小さなランプが必要です。電気を生成する、つまり電球を点灯させるのが仕事です。 。 これを行うには、ジャガイモの塊茎と2本の銅と亜鉛メッキのワイヤーをジャガイモに突き刺します。バッテリーのように使用します。銅の端にはプラスがあり、亜鉛メッキの端にはマイナスがあります。懐中電灯または懐中電灯に慎重に取り付けます。電球 - 点灯するはずです。 電圧を高くするには、複数のポテトを直列に接続します。 このような実験を子供と一緒に行うのは面白いですし、あなたも楽しめると思います。

ラキティン・セルゲイ

最も単純な例えは、熱水が流れる水道管です。 ポンプは水に圧力を加えて圧力を生成します。その類似物は電気ネットワーク内の電圧、電流の類似物は水の流れ、電気抵抗の類似物はパイプの直径です。 それらの。 パイプが細い（電気抵抗が高い）場合、水の流れも細くなります（電流が小さい）。細いパイプを通してバケツの水を汲む（電力を得る）には、大きな圧力が必要です（高電圧）（同じ電力が送られるにもかかわらず、高圧電線は比較的細く、低圧電線は太いのはこのためです）。

さて、なぜ水は熱いのですか - 電流が熱湯よりも悪くないことを子供が理解できるようにしますが、厚いゴム手袋（誘電体）を着用すれば、熱水も電流も火傷しません。 そうですね、これと似たようなことです（もう 1 つ例外があります。水分子はパイプ内を移動し、電子は電線内を移動します。これらの電線が作られる金属の原子の荷電粒子や、ゴムなどの他の材料の中では、電子が内部にしっかりと座っています）原子は動かないので、そのような物質は電流を流しません）。

インナ・ベセダー

「電気とは何ですか?」という質問をしたかっただけです。 そしてここに着きました。 ある場所でスイッチをオンにすると、別の場所（数百キロメートル離れた場所）で電球が瞬時に点灯するという現象がどのようにして起こるのか、まだ誰も知らないことは確かです。 電線に沿って一体何が流れているのでしょうか？ 現在とは何ですか? 鼓動している場合、感染症である場合、どうやって検査できますか））？

そして、ベストアンサーでアドバイスされたように、子供にジャガイモのこのプロセスのメカニズムを示すことができます。 しかし、この番号は私には使えません!

ヴォルク-79

彼が何歳かによります。 12時から14時になっても彼が何も理解していないとしたら、申し訳ありませんが、もう手遅れで、絶望的です。 たとえば、あなたが 5 歳か 8 歳なら、これらすべてのもの (穴、ワイヤー、その他あらゆる種類の美しい物体) は、特に触ったり、なめたり、何かに突き刺したりすると、ひどく刺されることを説明してください。 、またはその逆に指を入れて突く場合も同様です。

アンフォアンフォ

私の娘は3歳です。 あるとき、私は彼女に「それは危険です」とだけ伝えましたが、今では彼女はソケットに入ることはありません。 そして、電気は光を生み出すエネルギーであり、そこからテレビ、コンピューター、その他の機器が動作することについては後で説明します。 女子生徒になったら、物理学をもっと詳しく勉強するつもりです。

インキナモイ

これは不可能であること、危険であることを子供に説明する方法はたくさんあることは知っていますが、ロゼットを指して、それは許可されていないと子供に教えるべきだと思いますが、子供なら許可されます。まだ興味があり、本当に入りたいのですが、特別な小道具を取り付ける必要があります。そうすれば、子供が指や金属製のものを入れることができない場合は、小道具を使用して、それが痛いことを教えるのが最善ですわわ、あなたにはそれはできない、それはとても悪いこと、彼がこれをするとお父さんとお母さんは気分が悪くなるだろう、それを子供に伝えて、小道具を使用してください。

クシ・マカロワ

今は「高度なインターネットの時代」です。検索エンジンに質問してください。おそらく「子供に電気とは何かを説明する方法」という文言でも構いません))

成長しつつある息子の難しい質問に答えながら、私はこの方法で多くのトピックを学ぶことができました。これは子供にとっても親にとっても有益です。

修学旅行・知育「電気と電化製品」

修学旅行のシナリオ

説明：

私たちはあなたの注意を引くために、教育旅行のシナリオを提示します。 セクション「子どもと私たちの周りの世界」。 教育的な旅のシナリオは、電気と電化製品に関する知識を拡大および一般化すること、電気と電化製品に関する安全な行動を開発すること、日常生活の周囲の物体への関心を養うこと、および獲得した知識を遊び活動で使用することを目的としています。 準備された資料は、追加教育の教師、言語療法の教師、および一般教育グループに役立ちます。
教育分野の統合:「認知」「コミュニケーション」「安全」「社会化」。
子供のアクティビティの種類:ゲーム、教育、コミュニケーション、実験。
ターゲット：周囲の世界の現象や物体への興味を育みます。 安全な行動に関する知識を広げる。
タスク
教育:
1. 電気と電化製品についての知識を深めます。
2. 電気の利点と危険性についての子供たちの知識を要約します。
3. 「水力発電所」「電池」「電流」という新しい概念で子どもたちの語彙を補充します。
矯正と発達:
4. 子どもたちの言語と精神活動を活性化します。 自分の考えを明確かつ有能にまとめる能力を促進します。
5. オノマトペ中の子供の音声発音を自動化します。
6. 視覚的および聴覚的注意力、言語的および論理的思考、記憶力、創造的な想像力を養います。
7. 共同活動を通じて子どもたちの社会的スキルとコミュニケーションスキルを開発します。
教育:
8. 友達の話を聞き、他の人の意見を受け入れる能力を通じて、友達に対する友好的な態度を養います。
9. 電気を扱う際の日常生活における安全な行動の基本的なスキルを身につける。
期待される結果:日常生活の中で周囲の物体への関心を高め、得た知識を日常生活で活用します。
準備作業:会話「電球の過去への旅」。 電化製品に関するなぞなぞや詩を学びます。 電化製品のイラストを見る。 電池、蓄電池、電池を動力源とする展示品のセレクション。 個人的な経験に基づいた子供向けの物語。
装置：
- 電球を描いた切り絵。
- 「照明装置」のグループを例にした教訓的なゲーム「交通機関と私たちの周りのものの進化」のカード。
- キャンドル;
- マルチメディア システム;
- 科学玩具「私たちの周りの世界を学ぶ」シリーズのさまざまな知識分野の実験を行うためのおもちゃセット「エレクトリックサイレン」。
- バッテリー、蓄電池、電池を動力源とするアイテムの展示。
- イーゼル;
- ソフトモジュール;
- 電気製品を扱う際の安全規則を描いたモデル。
・お子様の人数に応じた電球をイメージしたエンブレム。
トレーニングと教育の方法:芸術的表現（詩となぞなぞ）、デモンストレーション資料、TRIZ 技術要素の使用（技術：「良い-悪い」、モデリング）、実験。
条件：自由に動ける広々としたホール。 子供の数に応じた椅子。 展示品が置かれているテーブル。 電気製品を安全に取り扱うための逆さまモデルのイーゼル。

イベントの進行状況:

先生の開会の挨拶 （今後の活動への刺激）:
親愛なる皆さん！ 皆様が元気で元気でお過ごしのことを嬉しく思います。 今日、私たちはたくさんの興味深いことを学ぶ珍しい旅を待っています。 そして手始めに...
問題の状況:テーブルの上に何があるか気づいていますか？ これらは写真の一部を切り取ったものであるように見えます。 それぞれ1つずつ取り出して、全体像をまとめてみましょう。 （子どもたちが集めます）.
どうしたの？ （電球）.

教育者:教えてください、人々は照明に常に電球を使用していましたか? （子どもたちの答え）.
問題を掘り下げてみましょう:ぜひ、過去に思いを馳せて、さまざまな時代に人々がどのように家を照らしたのかをたどってみてください。
教訓的なゲーム「私たちの周りのものの進化」

先生は子供たちに電球の絵が描かれた紋章を渡します。