Дэлхий дээр ямар цахилгаан гүйдэл байдаг. Цахилгаан

Юуны өмнө цахилгаан гүйдэл гэж юу болохыг олж мэдэх нь зүйтэй. Цахилгаандамжуулагч дахь цэнэглэгдсэн хэсгүүдийн дараалсан хөдөлгөөн юм. Үүнийг бий болгохын тулд эхлээд цахилгаан орон үүсэх ёстой бөгөөд түүний нөлөөн дор дээр дурдсан цэнэгтэй хэсгүүд хөдөлж эхэлнэ.

Олон зууны тэртээ цахилгааны тухай анхны мэдлэг нь үрэлтийн улмаас үүссэн цахилгаан "цэнэг"-тэй холбоотой байв. Эрт дээр үед хүмүүс хув нь ноосоор үрж, хөнгөн объектыг татах чадварыг олж авдаг гэдгийг мэддэг байсан. Гэвч 16-р зууны төгсгөлд л Английн эмч Гилберт энэ үзэгдлийг нарийвчлан судалж, бусад олон бодис яг ижил шинж чанартай болохыг олж мэдсэн. Хув шиг үрж авсны дараа гэрлийн объектуудыг өөртөө татах чадвартай биетүүдийг цахилгаанжуулсан гэж тэр хэлэв. Энэ үг нь Грекийн электрон - "хув" гэсэн үгнээс гаралтай. Одоогийн байдлаар бид энэ муж дахь биетүүд цахилгаан цэнэгтэй байдаг бөгөөд бие махбодийг өөрөө "цэнэглэгдсэн" гэж нэрлэдэг.

Цахилгаан цэнэг нь үргэлж ойр дотно харилцаанаас үүсдэг янз бүрийн бодисууд. Хэрэв бие нь хатуу бол тэдгээрийн гадаргуу дээр байгаа микроскопийн цухуйлт, жигд бус байдлаас шалтгаалан тэдгээрийн ойр дотно холбоо барихаас сэргийлдэг. Ийм биеийг шахаж, бие биендээ үрснээр бид тэдгээрийн гадаргууг нэгтгэдэг бөгөөд энэ нь даралтгүйгээр хэдхэн цэгт хүрдэг. Зарим биед цахилгаан цэнэгүүд өөр өөр хэсгүүдийн хооронд чөлөөтэй хөдөлж чаддаг бол заримд нь энэ боломжгүй байдаг. Эхний тохиолдолд биеийг "дамжуулагч", хоёрдугаарт "диэлектрик эсвэл тусгаарлагч" гэж нэрлэдэг. Бүх металууд нь дамжуулагч юм усан уусмалдавс, хүчил гэх мэт. Тусгаарлагчийн жишээнд хув, кварц, эбонит болон хэвийн нөхцөлд байдаг бүх хий орно.

Гэсэн хэдий ч биеийг дамжуулагч ба диэлектрик болгон хуваах нь маш дур зоргоороо гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Бүх бодисууд цахилгааныг их бага хэмжээгээр дамжуулдаг. Цахилгаан цэнэг нь эерэг ба сөрөг байдаг. Ийм гүйдэл удаан үргэлжлэхгүй, учир нь цахилгаанжуулсан бие нь цэнэггүй болно. Дамжуулагчид цахилгаан гүйдэл үргэлжлэхийн тулд цахилгаан талбарыг хадгалах шаардлагатай. Эдгээр зорилгоор цахилгаан гүйдлийн эх үүсвэрийг ашигладаг. Цахилгаан гүйдэл үүсэх хамгийн энгийн тохиолдол бол утасны нэг үзүүрийг цахилгаанжуулсан биед, нөгөө нь газартай холбох явдал юм.

Гэрлийн чийдэн болон цахилгаан моторыг гүйдэлээр хангадаг цахилгаан хэлхээ нь 1800 онд үүссэн батерейг зохион бүтээх хүртэл гарч ирээгүй. Үүний дараа цахилгаан эрчим хүчний тухай сургаал маш хурдан хөгжиж, зуун хүрэхгүй хугацаанд энэ нь зөвхөн физикийн нэг хэсэг төдийгүй цахилгааны шинэ соёл иргэншлийн үндэс суурийг тавьсан юм.

Цахилгаан гүйдлийн үндсэн хэмжигдэхүүнүүд

Цахилгаан ба гүйдлийн хэмжээ. Цахилгаан гүйдлийн нөлөө нь хүчтэй эсвэл сул байж болно. Цахилгаан гүйдлийн хүч нь тодорхой хугацааны туршид хэлхээгээр дамжих цэнэгийн хэмжээнээс хамаарна. Эх үүсвэрийн нэг туйлаас нөгөө туйл руу илүү олон электрон шилжих тусам электронуудын шилжүүлсэн нийт цэнэгийн хэмжээ их байх болно. Энэ цэвэр цэнэгийг дамжуулагчаар дамжин өнгөрөх цахилгааны хэмжээ гэж нэрлэдэг.

Ялангуяа цахилгаан гүйдлийн химийн нөлөө нь цахилгааны хэмжээнээс хамаардаг, өөрөөр хэлбэл электролитийн уусмалаар дамжин өнгөрөх цэнэг их байх тусам катод ба анод дээр илүү их бодис хуримтлагдах болно. Үүнтэй холбогдуулан электрод дээр хуримтлагдсан бодисын массыг жинлэж, энэ бодисын нэг ионы масс ба цэнэгийг мэдэх замаар цахилгааны хэмжээг тооцоолж болно.

Гүйдлийн хүч гэдэг нь дамжуулагчийн хөндлөн огтлолоор дамжин өнгөрөх цахилгаан цэнэгийн түүний урсах хугацааны харьцаатай тэнцүү хэмжигдэхүүн юм. Цэнэглэх нэгж нь кулон (C) бөгөөд цагийг секундээр (сек) хэмждэг. Энэ тохиолдолд гүйдлийн нэгжийг C/s-ээр илэрхийлнэ. Энэ нэгжийг ампер (A) гэж нэрлэдэг. Хэлхээний гүйдлийг хэмжихийн тулд амперметр гэж нэрлэгддэг цахилгаан хэмжих хэрэгслийг ашигладаг. Хэлхээнд оруулахын тулд амперметр нь хоёр терминалаар тоноглогдсон. Энэ нь хэлхээнд цувралаар холбогдсон байна.

Цахилгаан хүчдэл. Цахилгаан гүйдэл нь цэнэгтэй бөөмс болох электронуудын дараалсан хөдөлгөөн гэдгийг бид аль хэдийн мэддэг болсон. Энэ хөдөлгөөнийг цахилгаан орон ашиглан бүтээдэг бөгөөд энэ нь тодорхой хэмжээний ажил хийдэг. Энэ үзэгдлийг цахилгаан гүйдлийн ажил гэж нэрлэдэг. Цахилгаан хэлхээний дагуу 1 секундын дотор их хэмжээний цэнэгийг хөдөлгөхийн тулд цахилгаан орон нь дараах үйлдлийг гүйцэтгэх ёстой. сайн ажил. Үүний үндсэн дээр цахилгаан гүйдлийн ажил нь гүйдлийн хүчнээс хамаарах ёстой. Гэхдээ гүйдлийн ажил хамаарах өөр нэг үнэ цэнэ бий. Энэ хэмжигдэхүүнийг хүчдэл гэж нэрлэдэг.

Хүчдэл гэдэг нь цахилгаан хэлхээний тодорхой хэсэг дэх гүйдлийн гүйцэтгэсэн ажлын ба хэлхээний ижил хэсэгт урсах цэнэгийн харьцаа юм. Одоогийн ажлыг joule (J), цэнэг - кулоноор (C) хэмждэг. Үүнтэй холбогдуулан хүчдэлийн хэмжих нэгж нь 1 Ж/С болно. Энэ нэгжийг вольт (V) гэж нэрлэдэг байв.

Цахилгаан хэлхээнд хүчдэл үүсэхийн тулд гүйдлийн эх үүсвэр хэрэгтэй. Хэлхээ нээлттэй үед хүчдэл нь зөвхөн гүйдлийн эх үүсвэрийн терминал дээр байдаг. Хэрэв энэ гүйдлийн эх үүсвэрийг хэлхээнд оруулсан бол хэлхээний бие даасан хэсгүүдэд хүчдэл үүснэ. Үүнтэй холбоотойгоор хэлхээнд гүйдэл гарч ирнэ. Өөрөөр хэлбэл, бид дараахь зүйлийг товчхон хэлж чадна: хэрэв хэлхээнд хүчдэл байхгүй бол гүйдэл байхгүй болно. Хүчдэлийг хэмжихийн тулд вольтметр гэж нэрлэгддэг цахилгаан хэмжих хэрэгслийг ашигладаг. түүнд Гадаад төрхэнэ нь өмнө дурдсан амперметртэй төстэй бөгөөд цорын ганц ялгаа нь V үсэг нь вольтметрийн хуваарь дээр бичигдсэн байдаг (амперметр дээр А-ийн оронд). Вольтметр нь хоёр терминалтай бөгөөд тэдгээрийн тусламжтайгаар цахилгаан хэлхээнд зэрэгцээ холбогдсон байна.

Цахилгаан эсэргүүцэл. Бүх төрлийн дамжуулагч ба амперметрийг цахилгаан хэлхээнд холбосны дараа янз бүрийн дамжуулагчийг ашиглах үед амперметр нь өөр өөр заалт өгч байгааг анзаарч болно, өөрөөр хэлбэл энэ тохиолдолд цахилгаан хэлхээнд байгаа гүйдлийн хүч өөр байна. Энэ үзэгдлийг янз бүрийн дамжуулагчид өөр өөр цахилгаан эсэргүүцэлтэй байдаг тул физик хэмжигдэхүүнээр тайлбарлаж болно. Германы физикчийг хүндэтгэн Ом гэж нэрлэсэн. Дүрмээр бол физикийн хувьд том нэгжийг ашигладаг: кило-ом, мега-ом гэх мэт Дамжуулагчийн эсэргүүцлийг ихэвчлэн R үсгээр тэмдэглэдэг, дамжуулагчийн урт нь L, хөндлөн огтлолын талбай нь S юм. Энэ тохиолдолд эсэргүүцлийг дараах томъёогоор бичиж болно.

R = r * L / S

Энд p коэффициентийг эсэргүүцэл гэж нэрлэдэг. Энэ коэффициент нь 1 м2-тэй тэнцүү хөндлөн огтлолын талбайтай 1 м урттай дамжуулагчийн эсэргүүцлийг илэрхийлнэ. Тодорхой эсэргүүцлийг Ом х м-ээр илэрхийлдэг утаснууд нь дүрмээр бол нэлээд жижиг хөндлөн огтлолтой байдаг тул тэдгээрийн талбайг ихэвчлэн квадрат миллиметрээр илэрхийлдэг. Энэ тохиолдолд эсэргүүцлийн нэгж нь Ом х мм2/м байна. Доорх хүснэгтэд. 1-д зарим материалын эсэргүүцлийг харуулав.

Хүснэгтийн дагуу. 1-ээс харахад зэс хамгийн бага цахилгаан эсэргүүцэлтэй, металл хайлш хамгийн өндөр эсэргүүцэлтэй байдаг. Үүнээс гадна диэлектрик (тусгаарлагч) нь өндөр эсэргүүцэлтэй байдаг.

Цахилгаан хүчин чадал. Бие биенээсээ тусгаарлагдсан хоёр дамжуулагч нь цахилгаан цэнэгийг хуримтлуулж чаддаг гэдгийг бид аль хэдийн мэддэг болсон. Энэ үзэгдэл нь цахилгаан багтаамж гэж нэрлэгддэг физик хэмжигдэхүүнээр тодорхойлогддог. Хоёр дамжуулагчийн цахилгаан багтаамж нь тэдгээрийн аль нэгний цэнэгийг энэ дамжуулагч болон хөрш зэргэлдээх дамжуулагчийн хоорондох боломжит зөрүүтэй харьцуулсан харьцаанаас өөр зүйл биш юм. Дамжуулагчид цэнэг хүлээн авах үед хүчдэл бага байх тусам тэдгээрийн хүчин чадал их болно. Цахилгаан багтаамжийн нэгж нь фарад (F) юм. Практикт энэ нэгжийн фракцуудыг ашигладаг: microfarad (μF) ба picofarad (pF).

Хэрэв та бие биенээсээ тусгаарлагдсан хоёр дамжуулагчийг авч, бие биенээсээ богино зайд байрлуулбал конденсатор авна. Конденсаторын багтаамж нь түүний ялтсуудын зузаан, диэлектрикийн зузаан ба түүний нэвчилтээс хамаарна. Конденсаторын ялтсуудын хоорондох диэлектрикийн зузааныг багасгах замаар сүүлчийн багтаамжийг мэдэгдэхүйц нэмэгдүүлэх боломжтой. Бүх конденсаторууд дээр хүчин чадлаасаа гадна эдгээр төхөөрөмжүүдийг зохион бүтээсэн хүчдэлийг зааж өгөх ёстой.

Цахилгаан гүйдлийн ажил ба хүч. Дээрхээс харахад цахилгаан гүйдэл тодорхой ажил хийдэг. Цахилгаан моторыг холбохдоо цахилгаан гүйдэл нь бүх төрлийн тоног төхөөрөмжийг ажиллуулж, галт тэрэгний замыг төмөр замаар хөдөлгөж, гудамжийг гэрэлтүүлж, гэрийг халааж, мөн химийн нөлөө үзүүлдэг, өөрөөр хэлбэл электролизийг зөвшөөрдөг гэх мэт. Хийсэн ажил гэж хэлж болно. хэлхээний тодорхой хэсэг дээрх гүйдэл нь тухайн ажил гүйцэтгэсэн бүтээгдэхүүний гүйдэл, хүчдэл, цаг хугацаатай тэнцүү байна. Ажлыг жоуль, хүчдэлийг вольтоор, гүйдлийг ампераар, хугацааг секундээр хэмждэг. Үүнтэй холбогдуулан 1 J = 1B x 1A x 1s байна. Эндээс харахад цахилгаан гүйдлийн ажлыг хэмжихийн тулд амперметр, вольтметр, цаг гэсэн гурван хэрэгслийг нэг дор ашиглах ёстой. Гэхдээ энэ нь төвөгтэй бөгөөд үр дүнгүй юм. Тиймээс цахилгаан гүйдлийн ажлыг ихэвчлэн цахилгаан тоолуураар хэмждэг. Энэ төхөөрөмж нь дээрх бүх төхөөрөмжүүдийг агуулдаг.

Цахилгаан гүйдлийн хүч нь гүйдлийн ажлыг гүйцэтгэсэн хугацааны харьцаатай тэнцүү байна. Эрчим хүчийг "P" үсгээр тэмдэглэсэн бөгөөд ваттаар (Вт) илэрхийлнэ. Практикт киловатт, мегаватт, гектоват гэх мэтийг ашигладаг бөгөөд хэлхээний хүчийг хэмжихийн тулд та ваттметрийг авах хэрэгтэй. Цахилгааны инженерүүд гүйдлийн ажлыг киловатт-цаг (кВт цаг) -аар илэрхийлдэг.

Цахилгаан гүйдлийн үндсэн хуулиуд

Ом-ын хууль. Хүчдэл ба гүйдэл нь цахилгаан хэлхээний хамгийн ашигтай шинж чанар гэж тооцогддог. Цахилгаан эрчим хүчний хэрэглээний нэг гол онцлог нь эрчим хүчийг нэг газраас нөгөөд түргэн зөөвөрлөх, хэрэглэгчдэд шаардлагатай хэлбэрээр шилжүүлэх явдал юм. Боломжит зөрүү ба гүйдлийн үржвэр нь хүчийг өгдөг, өөрөөр хэлбэл нэгж хугацаанд хэлхээнд ялгарах энергийн хэмжээг өгдөг. Дээр дурдсанчлан цахилгаан хэлхээний хүчийг хэмжихийн тулд танд 3 төхөөрөмж хэрэгтэй болно. Зөвхөн нэгээр нь авч, түүний уншилт, хэлхээний эсэргүүцэл гэх мэт зарим шинж чанараас хүчийг тооцоолох боломжтой юу? Энэ санаа олон хүнд таалагдаж, үр дүнтэй гэж үзсэн.

Тэгэхээр утас эсвэл хэлхээний эсэргүүцэл нь бүхэлдээ юу вэ? Ус дамжуулах хоолой эсвэл вакуум системийн хоолой гэх мэт утас нь эсэргүүцэл гэж нэрлэгдэх байнгын шинж чанартай байдаг уу? Жишээлбэл, хоолойд урсгалыг үүсгэдэг даралтын зөрүүг урсгалын хурдаар хуваасан харьцаа нь ихэвчлэн хоолойн тогтмол шинж чанар юм. Үүний нэгэн адил утсан дахь дулааны урсгалыг температурын зөрүү, утасны хөндлөн огтлолын хэмжээ, урттай холбоотой энгийн хамаарлаар зохицуулдаг. Цахилгаан хэлхээний ийм хамаарлыг олж илрүүлсэн нь амжилттай хайлтын үр дүн байв.

1820-иод онд Герман сургуулийн багшДээр дурдсан харилцааг хайж эхэлсэн хүн бол Георг Ом юм. Юуны өмнө тэрээр их сургуульд багшлах боломжийг олгодог алдар нэр, алдар хүндийн төлөө хичээсэн. Тийм ч учраас тэрээр онцгой давуу талыг амласан судалгааны чиглэлийг сонгосон.

Ом механикчийн хүү байсан тул туршилт хийхэд шаардлагатай өөр өөр зузаантай төмөр утсыг хэрхэн яаж зурахаа мэддэг байв. Тухайн үед тохиромжтой утас худалдаж авах боломжгүй байсан тул Ом өөрөө үүнийг хийсэн. Туршилтын явцад тэрээр янз бүрийн урт, өөр өөр зузаан, өөр өөр металл, бүр өөр өөр температурыг туршиж үзсэн. Тэрээр эдгээр бүх хүчин зүйлийг нэг нэгээр нь өөрчилсөн. Ом-ын үед батерейнууд сул хэвээр байсан бөгөөд тогтворгүй гүйдэл үүсгэдэг. Үүнтэй холбогдуулан судлаач термопарыг генератор болгон ашигласан бөгөөд халуун уулзвар нь галд байрлуулсан байв. Нэмж дурдахад тэрээр бүдүүлэг соронзон амперметр ашиглаж, температур эсвэл дулааны уулзваруудын тоог өөрчлөх замаар боломжит зөрүүг (Ом "хүчдэл" гэж нэрлэдэг) хэмжсэн.

Цахилгаан хэлхээний судалгаа дөнгөж хөгжиж эхэлсэн. 1800 онд батерейг зохион бүтээсний дараа энэ нь илүү хурдан хөгжиж эхэлсэн. Төрөл бүрийн төхөөрөмжийг зохион бүтээж, үйлдвэрлэсэн (ихэнхдээ гараар), шинэ хуулиуд нээгдсэн, ойлголт, нэр томьёо гарч ирсэн гэх мэт. Энэ бүхэн илүү гүнзгий ойлголттой болоход хүргэсэн. цахилгаан үзэгдлүүдболон хүчин зүйлүүд.

Цахилгаан эрчим хүчний талаархи мэдлэгийг шинэчлэх нь нэг талаас физикийн шинэ салбар үүсэх шалтгаан болж, нөгөө талаас цахилгаан инженерчлэл, тухайлбал батерей, генератор, гэрэлтүүлгийн цахилгаан хангамжийн системийг эрчимтэй хөгжүүлэх үндэс суурь болсон юм. болон цахилгаан хөтөч, цахилгаан зуух, цахилгаан мотор гэх мэтийг зохион бүтээсэн , бусад.

Ом-ийн нээлтүүд нь цахилгаан эрчим хүчний судалгааг хөгжүүлэх, хэрэглээний цахилгааны инженерчлэлийг хөгжүүлэхэд чухал ач холбогдолтой байв. Тэд цахилгаан хэлхээний шинж чанарыг шууд гүйдэл, дараа нь хувьсах гүйдлийн хувьд хялбархан таамаглах боломжтой болгосон. 1826 онд Ом онолын дүгнэлт, туршилтын үр дүнг тодорхойлсон ном хэвлүүлжээ. Гэвч түүний итгэл найдварыг зөвтгөсөнгүй; Гүн ухааныг олон хүн сонирхож байсан эрин үед бүдүүлэг туршилт хийх арга нь сонирхолгүй мэт санагдсанаас ийм зүйл болсон.

Түүнд багшлах ажлаа орхихоос өөр сонголт байсангүй. Яг ийм шалтгаанаар их сургуульд элсэн орж чадаагүй. Эрдэмтэн 6 жилийн турш ядуу зүдүү амьдарч, ирээдүйдээ итгэлгүй амьдарч, гашуун урам хугарах мэдрэмжийг мэдэрсэн.

Гэвч аажмаар түүний бүтээлүүд Германаас гадна алдар нэрийг олж авав. Ом гадаадад хүндлэгдэж, судалгааныхаа үр шимийг хүртэж байсан. Үүнтэй холбогдуулан нутаг нэгтнүүд нь түүнийг эх орондоо танихаас өөр аргагүйд хүрсэн юм. 1849 онд тэрээр Мюнхений их сургуульд профессор цол хүртжээ.

Ом утсанд (хэлхээний хэсэг, бүхэл бүтэн хэлхээний хувьд) гүйдэл ба хүчдэлийн хоорондын хамаарлыг тогтоосон энгийн хуулийг нээсэн. Нэмж дурдахад тэрээр өөр хэмжээтэй утас авбал юу өөрчлөгдөхийг тодорхойлох боломжийг олгодог дүрмийг эмхэтгэсэн. Ом-ын хуулийг дараах байдлаар томъёолсон: хэлхээний хэсэг дэх гүйдлийн хүч нь энэ хэсгийн хүчдэлтэй шууд пропорциональ ба хэсгийн эсэргүүцэлтэй урвуу хамааралтай байна.

Жоул-Ленцийн хууль. Хэлхээний аль ч хэсэгт цахилгаан гүйдэл тодорхой ажил хийдэг. Жишээлбэл, төгсгөлүүдийн хооронд хүчдэл (U) байгаа хэлхээний аль нэг хэсгийг авч үзье. Цахилгаан хүчдэлийн тодорхойлолтоор цэнэгийн нэгжийг хоёр цэгийн хооронд шилжүүлэхэд хийсэн ажил нь U-тай тэнцүү байна. Хэрэв хэлхээний өгөгдсөн хэсгийн гүйдлийн хүч нь i-тэй тэнцүү бол t хугацааны дараа цэнэг нь өнгөрөх болно. Тиймээс энэ хэсэгт цахилгаан гүйдлийн ажил дараах байдалтай байна.

A = Uit

Энэ илэрхийлэл нь ямар ч тохиолдолд шууд гүйдлийн хувьд, дамжуулагч, цахилгаан мотор гэх мэтийг агуулж болох хэлхээний аль ч хэсэгт хүчинтэй. Гүйдлийн хүч, өөрөөр хэлбэл нэгж хугацаанд хийх ажил нь дараахтай тэнцүү байна.

P = A/t = Ui

Энэ томъёог SI системд хүчдэлийн нэгжийг тодорхойлоход ашигладаг.

Хэлхээний хэсэг нь хөдөлгөөнгүй дамжуулагч байна гэж үзье. Энэ тохиолдолд бүх ажил нь дулаан болж хувирах бөгөөд энэ нь дамжуулагчаас гарах болно. Хэрэв дамжуулагч нь нэгэн төрлийн бөгөөд Ом-ын хуулийг дагаж мөрдвөл (үүнд бүх металл ба электролитууд орно) дараах тохиолдолд:

U = ir

Энд r нь дамжуулагчийн эсэргүүцэл юм. Энэ тохиолдолд:

A = rt2i

Энэ хуулийг анх Э.Ленц, түүнээс үл хамааран Жоул туршилтаар гаргажээ.

Халаалтын дамжуулагч нь технологийн хувьд олон тооны хэрэглээтэй гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Тэдний дунд хамгийн түгээмэл бөгөөд чухал нь улайсдаг гэрлийн чийдэн юм.

Цахилгаан соронзон индукцийн хууль. 19-р зууны эхний хагаст Английн физикч М.Фарадей соронзон индукцийн үзэгдлийг нээжээ. Энэ баримт нь олон судлаачдын өмч болсон нь цахилгаан, радио инженерийн хөгжилд хүчтэй түлхэц өгсөн юм.

Туршилтын явцад Фарадей битүү гогцоонд хүрээлэгдсэн гадаргууг нэвтлэх соронзон индукцийн шугамын тоо өөрчлөгдөхөд дотор нь цахилгаан гүйдэл үүсдэг болохыг олж мэдэв. Энэ нь магадгүй физикийн хамгийн чухал хууль болох цахилгаан соронзон индукцийн хуулийн үндэс суурь юм. Хэлхээнд үүсэх гүйдлийг индукц гэж нэрлэдэг. Цахилгаан гүйдэл нь зөвхөн чөлөөт цэнэг гадны хүчинд өртөх үед л хэлхээнд үүсдэг тул хаалттай хэлхээний гадаргуугийн дагуу өөрчлөгдөж буй соронзон урсгалаар тэдгээрт ижил гадаад хүчнүүд гарч ирдэг. Физик дэх гадны хүчний үйлдлийг цахилгаан хөдөлгөгч хүч эсвэл өдөөгдсөн emf гэж нэрлэдэг.

Цахилгаан соронзон индукц нь нээлттэй дамжуулагчдад бас илэрдэг. Дамжуулагч нь соронзонг гатлах тохиолдолд цахилгаан шугам, хурцадмал байдал түүний төгсгөлд үүсдэг. Ийм хүчдэл гарч ирэх шалтгаан нь өдөөгдсөн emf юм. Хэрэв битүү гогцоогоор дамжин өнгөрөх соронзон урсгал өөрчлөгдөхгүй бол индукцийн гүйдэл гарч ирэхгүй.

"Индукцийн emf" гэсэн ойлголтыг ашигласнаар бид цахилгаан соронзон индукцийн хуулийн тухай ярьж болно, өөрөөр хэлбэл хаалттай гогцоон дахь индукцийн emf нь гогцоонд хязгаарлагдсан гадаргуугаар соронзон урсгалын өөрчлөлтийн хурдтай тэнцүү байна.

Лензийн дүрэм. Бидний мэдэж байгаагаар дамжуулагч дотор индукцийн гүйдэл үүсдэг. Түүний гадаад төрх байдлаас хамааран өөр өөр чиглэлтэй байдаг. Энэ талаар Оросын физикч Ленц томъёолжээ дараагийн дүрэм: хаалттай хэлхээнд үүссэн индукцийн гүйдэл нь үргэлж ийм чиглэлтэй байдаг тул түүний үүсгэсэн соронзон орон нь соронзон урсгалыг өөрчлөхийг зөвшөөрдөггүй. Энэ бүхэн нь индукцийн гүйдэл үүсэх шалтгаан болдог.

Индукцийн гүйдэл нь бусадтай адил энергитэй байдаг. Энэ нь индукцийн гүйдэл үүссэн тохиолдолд цахилгаан энерги гарч ирдэг гэсэн үг юм. Эрчим хүчний хэмнэлт ба хувирлын хуулийн дагуу дээр дурдсан энерги нь зөвхөн өөр төрлийн энергийн хэмжээгээр үүсдэг. Тиймээс Ленцийн дүрэм нь энергийн хадгалалт ба хувирлын хуульд бүрэн нийцдэг.

Ороомог дотор индукцээс гадна өөрөө индукц гэж нэрлэгддэг зүйл гарч ирж болно. Үүний мөн чанар нь дараах байдалтай байна. Хэрэв ороомог дотор гүйдэл үүсвэл эсвэл түүний хүч өөрчлөгдвөл өөрчлөгдөж буй соронзон орон гарч ирнэ. Хэрэв ороомогоор дамжин өнгөрөх соронзон урсгал өөрчлөгдвөл түүний дотор цахилгаан хөдөлгөгч хүч гарч ирнэ. Өөрөө өдөөгдсөн EMF.

Лензийн дүрмийн дагуу хэлхээг хаах үед өөрөө индуктив EMF нь одоогийн хүч чадалд саад болж, түүнийг нэмэгдүүлэхээс сэргийлдэг. Хэлхээг унтраасан үед өөрөө индуктив emf нь одоогийн хүчийг бууруулдаг. Ороомог дахь гүйдлийн хүч тодорхой утгад хүрсэн тохиолдолд соронзон орон өөрчлөгдөхөө больж, өөрөө индукцийн emf тэг болно.

Цахилгаан соронзон орон дахь бөөмс, цахилгаан цэнэг тээгчдийн чиглэсэн (захиалсан) хөдөлгөөн.

Цахилгаан гүйдэл гэж юу вэ янз бүрийн бодисууд? Үүний дагуу хөдөлж буй хэсгүүдийг авч үзье:

• металл дахь электронууд,
• электролит дахь ионууд (катион ба анионууд),
• хийд - ион ба электронууд,
• тодорхой нөхцөлд вакуумд - электронууд,
• хагас дамжуулагчид - нүх (электрон-нүх дамжуулах чанар).

Заримдаа цахилгаан гүйдлийг шилжилтийн гүйдэл гэж нэрлэдэг бөгөөд энэ нь цаг хугацааны явцад цахилгаан талбайн өөрчлөлтийн үр дүнд үүсдэг.

Цахилгаан гүйдэл дараах байдлаар илэрдэг.

• дамжуулагчийг халаана (хэт дамжуулагчдад энэ үзэгдэл ажиглагддаггүй);
• дамжуулагчийн химийн найрлагыг өөрчилдөг (энэ үзэгдэл нь үндсэндээ электролитийн шинж чанартай байдаг);
• соронзон орон үүсгэдэг (бүх дамжуулагчдад үл хамаарах зүйлээр илэрдэг).

Хэрэв цэнэглэгдсэн хэсгүүд нь тодорхой орчинтой харьцуулахад макроскопийн бие дотор хөдөлдөг бол ийм гүйдлийг цахилгаан "дамжуулагч гүйдэл" гэж нэрлэдэг. Хэрэв макроскопийн цэнэгтэй биетүүд (жишээлбэл, цэнэглэгдсэн борооны дусал) хөдөлж байвал энэ гүйдлийг "конвекц" гэж нэрлэдэг.

Гүйдэл нь шууд ба ээлжлэн гэж хуваагддаг. Мөн бүх төрлийн хувьсах гүйдэл байдаг. Гүйдлийн төрлийг тодорхойлохдоо "цахилгаан" гэсэн үгийг орхигдуулдаг.

• Д.С- чиглэл, хэмжээ нь цаг хугацааны явцад өөрчлөгддөггүй гүйдэл. Нэг чиглэлтэй, лугшилттай, жишээлбэл, залруулсан хувьсагч байж болно.
• Хувьсах гүйдлийн- цаг хугацааны явцад өөрчлөгддөг цахилгаан гүйдэл. Хувьсах гүйдэл нь шууд бус аливаа гүйдлийг хэлнэ.
• Тогтмол гүйдэл- цахилгаан гүйдэл, агшин зуурын утгууд нь тогтмол давтамжтайгаар өөрчлөгдөөгүй дарааллаар давтагддаг.
• Синусоидын гүйдэл- цаг хугацааны синусоид функц болох үечилсэн цахилгаан гүйдэл. Хувьсах гүйдлийн дотроос гол нь синусоид хуулийн дагуу үнэ цэнэ нь өөрчлөгддөг гүйдэл юм. Аливаа үечилсэн синусоид бус гүйдлийг харгалзах далайц, давтамж, эхний үе шаттай синусоид гармоник бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн (гармоник) хослолоор төлөөлж болно. Энэ тохиолдолд дамжуулагчийн төгсгөл бүрийн электростатик потенциал нь дамжуулагчийн нөгөө төгсгөлийн потенциалтай харьцуулахад эерэгээс сөрөг болон эсрэгээр ээлжлэн өөрчлөгдөж, бүх завсрын потенциалыг (тэг потенциалыг оруулаад) дамжуулдаг. Үүний үр дүнд чиглэлээ байнга өөрчилдөг гүйдэл үүсдэг: нэг чиглэлд шилжих үед энэ нь нэмэгдэж, далайцын утга гэж нэрлэгддэг хамгийн дээд хэмжээнд хүрч, дараа нь буурч, зарим үед тэгтэй тэнцүү болж, дараа нь дахин нэмэгддэг, гэхдээ өөр чиглэлд. мөн хамгийн их утгад хүрч, буурч, дараа нь дахин тэгээр дамждаг бөгөөд үүний дараа бүх өөрчлөлтийн мөчлөг сэргэнэ.
• Бараг суурин гүйдэл- харьцангуй удаан өөрчлөгддөг ээлжит гүйдэл, агшин зуурын утгуудын хувьд шууд гүйдлийн хуулиуд хангалттай нарийвчлалтайгаар хангагдсан байдаг. Эдгээр хуулиуд нь Омын хууль, Кирхгофын дүрэм болон бусад хууль юм. Тогтмол гүйдлийн нэгэн адил бараг хөдөлгөөнгүй гүйдэл нь салбарлаагүй хэлхээний бүх хэсэгт ижил гүйдлийн хүч чадалтай байдаг. Үүсч буй улмаас хагас суурин гүйдлийн хэлхээг тооцоолохдоо e. d.s. багтаамж ба индукцийн индукцийг бөөн параметр болгон авч үздэг. Бараг суурин нь ердийн зүйл юм аж үйлдвэрийн гүйдэл, шугамын дагуух хагас зогсонги байдлын нөхцөл хангагдаагүй холын цахилгаан дамжуулах шугамын гүйдлээс бусад.
• Өндөр давтамжийн гүйдэл- хувьсах гүйдэл (ойролцоогоор хэдэн арван кГц-ийн давтамжаас эхэлдэг), ийм үзэгдлүүд нь ашиг тустай, түүний хэрэглээг тодорхойлох, эсвэл хортой нөлөө үзүүлдэг бөгөөд үүний эсрэг цацраг туяа гэх мэт шаардлагатай арга хэмжээ авдаг. цахилгаан соронзон долгионба арьсны нөлөө. Нэмж дурдахад, хэрэв хувьсах гүйдлийн цацрагийн долгионы урт нь цахилгаан хэлхээний элементүүдийн хэмжээстэй харьцуулах боломжтой бол бараг суурин байдал зөрчигддөг бөгөөд энэ нь ийм хэлхээний тооцоо, дизайнд тусгай хандлагыг шаарддаг.
• Пульсацийн гүйдэлнь үечилсэн цахилгаан гүйдэл бөгөөд тодорхой хугацааны дундаж утга нь тэгээс ялгаатай байна.
• Нэг чиглэлтэй гүйдэл- Энэ бол чиглэлээ өөрчилдөггүй цахилгаан гүйдэл юм.

Эдди урсгал

Эргэдэг гүйдэл (эсвэл Фуко гүйдэл) нь их хэмжээний дамжуулагч дахь хаалттай цахилгаан гүйдэл бөгөөд түүнийг нэвтлэх соронзон урсгал өөрчлөгдөх үед үүсдэг тул эргүүлэг гүйдэл нь индукцийн гүйдэл. Соронзон урсгал хэдий чинээ хурдан өөрчлөгдөнө төдий чинээ их эргүүлэг гүйдэл хүчтэй болно. Эргэдэг гүйдэл нь утсанд тодорхой зам дагуу урсдаггүй, харин дамжуулагч дотор хаагдах үед тэд эргүүлэг хэлбэртэй хэлхээ үүсгэдэг.

Эргэдэг гүйдэл байгаа нь арьсны нөлөөнд хүргэдэг, өөрөөр хэлбэл хувьсах цахилгаан гүйдэл ба соронзон урсгал нь голчлон дамжуулагчийн гадаргуугийн давхаргад тархдаг. Дамжуулагчийг эргүүлэг гүйдлээр халаах нь эрчим хүчний алдагдалд хүргэдэг, ялангуяа хувьсах гүйдлийн ороомгийн гол хэсэгт. Эргэдэг гүйдлийн улмаас эрчим хүчний алдагдлыг багасгахын тулд хувьсах гүйдлийн соронзон хэлхээг бие биенээсээ тусгаарлагдсан, эргүүлэг гүйдлийн чиглэлд перпендикуляр байрладаг тусдаа хавтан болгон хуваах аргыг ашигладаг бөгөөд энэ нь тэдгээрийн замын боломжит контурыг хязгаарлаж, гүйдлийн хэмжээг ихээхэн бууруулдаг. эдгээр урсгалууд. Маш өндөр давтамжтай үед ферромагнетийн оронд соронзон хэлхээнд соронзондиэлектрикийг ашигладаг бөгөөд энэ нь маш өндөр эсэргүүцэлтэй тул эргэлдэх гүйдэл бараг үүсдэггүй.

Онцлог шинж чанарууд

Түүхийн хувьд """ гүйдлийн чиглэл """ нь дамжуулагч дахь эерэг цэнэгийн хөдөлгөөний чиглэлтэй давхцдаг гэж хүлээн зөвшөөрсөн. Түүнээс гадна хэрэв цорын ганц гүйдэл дамжуулагч нь сөрөг цэнэгтэй бөөмс (жишээлбэл, металл дахь электронууд) байвал гүйдлийн чиглэл нь цэнэглэгдсэн хэсгүүдийн хөдөлгөөний чиглэлийн эсрэг байна.

Электронуудын шилжилтийн хурд

Гадны талбайн нөлөөгөөр дамжуулагч хэсгүүдийн чиглэлтэй хөдөлгөөний шилжилтийн хурд нь дамжуулагчийн материал, бөөмсийн масс ба цэнэг, хүрээлэн буй орчны температур, хэрэглэж буй боломжит зөрүүгээс хамаардаг бөгөөд гэрлийн хурдаас хамаагүй бага байдаг. 1 секундын дотор дамжуулагч дахь электронууд захиалгат хөдөлгөөний улмаас 0.1 мм-ээс бага хөдөлдөг. Гэсэн хэдий ч цахилгаан гүйдлийн тархалтын хурд нь гэрлийн хурдтай тэнцүү байна (цахилгаан соронзон долгионы фронтын тархалтын хурд). Өөрөөр хэлбэл, хүчдэл өөрчлөгдсөний дараа электронууд хөдөлгөөний хурдаа өөрчилдөг газар нь тархалтын хурдаар хөдөлдөг. цахилгаан соронзон чичиргээ.

Одоогийн хүч чадал ба нягтрал

Цахилгаан гүйдэл нь тоон шинж чанартай байдаг: скаляр - гүйдлийн хүч, вектор - гүйдлийн нягт.

Одоогийн хүч чадал a нь физик хэмжигдэхүүн, харьцаатай тэнцүү байнатөлбөрийн хэмжээ

Хэсэг хугацаанд өнгөрсөн

дамжуулагчийн хөндлөн огтлолоор дамжуулан энэ хугацааны утга хүртэл.

SI дахь одоогийн хүчийг ампераар хэмждэг (олон улсын болон Оросын тэмдэглэгээ: A).

Ом хуулийн дагуу одоогийн хүч чадал

хэлхээний хэсэгт цахилгаан хүчдэлтэй шууд пропорциональ байна

хэлхээний энэ хэсэгт хэрэглэх ба түүний эсэргүүцэлтэй урвуу пропорциональ байна

Хэрэв хэлхээний хэсэг дэх цахилгаан гүйдэл тогтмол биш бол хүчдэл ба гүйдэл байнга өөрчлөгддөг бол ердийн ээлжит гүйдлийн хувьд хүчдэл ба гүйдлийн дундаж утга тэг байна. Гэхдээ энэ тохиолдолд ялгарах дулааны дундаж хүч тэгтэй тэнцүү биш байна.

Тиймээс дараахь ойлголтуудыг ашигладаг.

• агшин зуурын хүчдэл ба гүйдэл, өөрөөр хэлбэл ажиллаж байна Энэ мөчцаг хугацаа.
• далайцын хүчдэл ба гүйдэл, өөрөөр хэлбэл хамгийн их үнэмлэхүй утгууд
• үр дүнтэй (үр дүнтэй) хүчдэл ба гүйдэл нь гүйдлийн дулааны нөлөөгөөр тодорхойлогддог, өөрөөр хэлбэл тэдгээр нь ижил дулааны нөлөө бүхий шууд гүйдэлтэй ижил утгатай байна.

Одоогийн нягтрал- үнэмлэхүй утга нь дамжуулагчийн тодорхой хөндлөн огтлолоор урсах гүйдлийн харьцаатай тэнцүү вектор; чиглэлд перпендикулярЭнэ хэсгийн талбай руу гүйдэл, векторын чиглэл нь гүйдлийг үүсгэдэг эерэг цэнэгийн хөдөлгөөний чиглэлтэй давхцдаг.

Омын хуулийн дагуу дифференциал хэлбэрорчин дахь гүйдлийн нягт

цахилгаан орны хүч чадалтай пропорциональ

ба дундаж дамжуулалт

Хүч

Дамжуулагчид гүйдэл байгаа үед эсэргүүцлийн хүчний эсрэг ажил хийгддэг. Аливаа дамжуулагчийн цахилгаан эсэргүүцэл нь хоёр бүрэлдэхүүн хэсгээс бүрдэнэ.

• идэвхтэй эсэргүүцэл - дулаан үүсгэх эсэргүүцэл;
• реактив - энергийг цахилгаан эсвэл соронзон орон руу шилжүүлэхээс үүсэх эсэргүүцэл (мөн эсрэгээр).

Ерөнхийдөө цахилгаан гүйдлийн хийсэн ажлын ихэнх нь дулаан хэлбэрээр ялгардаг. Дулааны алдагдлын хүч нь нэгж хугацаанд ялгарах дулааны хэмжээтэй тэнцүү утга юм. Жоул-Ленцийн хуулийн дагуу дамжуулагчийн дулааны алдагдлын хүч нь урсах гүйдлийн хүч ба хэрэглэсэн хүчдэлтэй пропорциональ байна.

Эрчим хүчийг ваттаар хэмждэг.

IN тасралтгүйэзлэхүүний алдагдлын хүч

одоогийн нягтын векторын скаляр үржвэрээр тодорхойлогдоно

ба цахилгаан орны хүч чадлын вектор

энэ үед:

Эзлэхүүний хүчийг куб метр тутамд ваттаар хэмждэг.

Цацрагийн эсэргүүцэл нь дамжуулагчийн эргэн тойронд цахилгаан соронзон долгион үүссэнээс үүсдэг. Энэ эсэргүүцэл нь дамжуулагчийн хэлбэр, хэмжээ, ялгарах долгионы уртаас ихээхэн хамаардаг. Гүйдэл нь хаа сайгүй ижил чиглэл, хүч чадалтай, L урт нь түүний ялгаруулж буй цахилгаан соронзон долгионы уртаас хамаагүй бага байдаг нэг шулуун дамжуулагчийн хувьд.

Эсэргүүцлийн долгионы урт ба дамжуулагчаас хамаарах хамаарал нь харьцангуй энгийн:

50 "Гц" стандарт давтамжтай хамгийн түгээмэл хэрэглэгддэг цахилгаан гүйдэл нь ойролцоогоор 6 мянган км долгионы урттай тохирдог тул дулааны алдагдлын хүчтэй харьцуулахад цацрагийн хүч нь ихэвчлэн бага байдаг. Гэсэн хэдий ч гүйдлийн давтамж нэмэгдэхийн хэрээр ялгарах долгионы урт багасч, цацрагийн хүч нь нэмэгддэг. Мэдэгдэхүйц энерги ялгаруулах чадвартай дамжуулагчийг антен гэж нэрлэдэг.

Давтамж

Давтамжийн тухай ойлголт нь хүч ба/эсвэл чиглэлийг үе үе өөрчилдөг хувьсах гүйдлийг хэлдэг. Энэ нь мөн синусоид хуулийн дагуу өөрчлөгддөг хамгийн түгээмэл хэрэглэгддэг гүйдлийг агуулдаг.

Хувьсах гүйдлийн хугацаа нь гүйдэл (болон хүчдэл) дахин давтагдах хамгийн богино хугацаа (секундээр илэрхийлэгддэг) юм. Нэгж хугацаанд гүйдлийн гүйцэтгэх үеийн тоог давтамж гэж нэрлэдэг. Давтамжийг герцээр хэмждэг бөгөөд нэг герц (Гц) нь секундэд нэг мөчлөгтэй тэнцдэг.

Хэвийн гүйдэл

Заримдаа ая тухтай байхын тулд шилжилт гүйдлийн тухай ойлголтыг нэвтрүүлдэг. Максвеллийн тэгшитгэлд шилжилтийн гүйдэл энд байна тэгш эрхцэнэгийн хөдөлгөөнөөс үүссэн гүйдэлтэй. Соронзон орны эрчим нь нийт цахилгаан гүйдлээс хамаарна. хэмжээтэй тэнцүү байнадамжуулах гүйдэл ба шилжилтийн гүйдэл. Тодорхойлолтоор бол хэвийсэн гүйдлийн нягт

Вектор тоо хэмжээ, хурдтай пропорциональцахилгаан талбайн өөрчлөлт

цагтаа:

Баримт нь цахилгаан орон өөрчлөгдөхөд, мөн гүйдэл урсах үед соронзон орон үүсдэг бөгөөд энэ нь эдгээр хоёр процессыг бие биетэйгээ төстэй болгодог. Үүнээс гадна цахилгаан талбайн өөрчлөлт нь ихэвчлэн эрчим хүчний дамжуулалт дагалддаг. Жишээлбэл, конденсаторыг цэнэглэх, цэнэглэх үед түүний ялтсуудын хооронд цэнэглэгдсэн хэсгүүдийн хөдөлгөөн байхгүй ч түүгээр урсаж буй нүүлгэн шилжүүлэлтийн гүйдлийн тухай ярьж, зарим энергийг шилжүүлж, цахилгаан хэлхээг өвөрмөц байдлаар хаадаг. Хэвийн гүйдэл

Конденсатор дахь томъёог дараахь томъёогоор тодорхойлно.

Конденсаторын хавтан дээр цэнэглэнэ

Хавтан хоорондын цахилгаан хүчдэл,

Конденсаторын цахилгаан багтаамж.

Нүүлгэн шилжүүлэх гүйдэл нь цахилгаан цэнэгийн хөдөлгөөнтэй холбоогүй тул цахилгаан гүйдэл биш юм.

Дамжуулагчийн үндсэн төрлүүд

Диэлектрикээс ялгаатай нь дамжуулагчид нөхөн олговоргүй цэнэгийн чөлөөт тээвэрлэгчийг агуулдаг бөгөөд энэ нь хүчний нөлөөн дор ихэвчлэн цахилгаан потенциалын зөрүүгээр хөдөлж, цахилгаан гүйдэл үүсгэдэг. Гүйдлийн хүчдэлийн шинж чанар (хүчдэлээс гүйдлийн хамаарал) нь дамжуулагчийн хамгийн чухал шинж чанар юм. Металл дамжуулагч ба электролитийн хувьд энэ нь байдаг хамгийн энгийн хэлбэр: Гүйдэл нь хүчдэлтэй шууд пропорциональ (Омын хууль).

Металууд - энд гүйдэл дамжуулагч нь электрон хий гэж тооцогддог дамжуулагч электронууд бөгөөд үүнийг тодорхой харуулдаг. квант шинж чанарууддоройтсон хий.

Плазм бол ионжуулсан хий юм. Цахилгаан цэнэгийг цацраг (хэт ягаан туяа, рентген болон бусад) ба (эсвэл) халаалтын нөлөөн дор үүсдэг ионууд (эерэг ба сөрөг) ба чөлөөт электронууд дамжуулдаг.

Электролит нь цахилгаан гүйдэл дамжуулахад хүргэдэг шингэн эсвэл хатуу бодис, систем юм. Процессын явцад ионууд үүсдэг электролитийн диссоциаци. Халах үед электролитийн эсэргүүцэл нь ион болгон задрах молекулуудын тоо ихэссэнээр буурдаг. Электролитоор гүйдэл дамжсаны үр дүнд ионууд электродуудад ойртож, саармагжуулж, тэдгээрт суурьшдаг. Фарадейгийн электролизийн хуулиуд нь электродууд дээр ялгарах бодисын массыг тодорхойлдог.

Мөн электрон цацрагийн төхөөрөмжид ашиглагддаг вакуум дахь электронуудын цахилгаан гүйдэл байдаг.

Байгаль дахь цахилгаан гүйдэл

Агаар мандлын цахилгаан гэдэг нь агаарт агуулагдах цахилгаан юм. Бенжамин Франклин анх агаарт цахилгаан байгааг харуулж, аянга цахилгаан цахих шалтгааныг тайлбарласан.

Хожим нь уурын конденсацид цахилгаан хуримтлагддаг болохыг олж мэдсэн дээд давхаргуудагаар мандал, мөн дараах хуулиудад агаар мандлын цахилгаан дараах байдалтай байна.

• цэлмэг тэнгэрт, мөн үүлэрхэг тэнгэрт ажиглалтын газраас тодорхой зайд бороо, мөндөр, цас ороогүй тохиолдолд агаар мандлын цахилгаан үргэлж эерэг байдаг;
• үүлнээс гарах цахилгааны хүчдэл нь түүнийг гаргахад хангалттай хүчтэй болдог орчинзөвхөн үүлний уур нь борооны дусал болж өтгөрөх үед, үүний нотолгоо нь ажиглалтын талбайд бороо, цас, мөндөр орохгүйгээр аянга цахилгаан буудаггүй, буцаж аянга буухыг эс тооцвол;
• чийгшил нэмэгдэхийн хэрээр агаар мандлын цахилгаан эрчим хүч нэмэгдэж, бороо, мөндөр, цас орох үед дээд талдаа хүрдэг;
• бороо орж буй газар нь сөрөг бүсээр хүрээлэгдсэн эерэг цахилгаан эрчим хүчний нөөц бөгөөд энэ нь эргээд эерэг бүсээр бэхлэгддэг. Эдгээр бүсүүдийн хил дээр стресс тэг байна.

Цахилгаан орны хүчний нөлөөн дор ионуудын хөдөлгөөн нь агаар мандалд (2÷3) 10 −12 А/м² орчим дундаж нягттай босоо дамжуулалтын гүйдэл үүсгэдэг.

Дэлхийн бүх гадаргуу дээгүүр урсах нийт гүйдэл нь ойролцоогоор 1800 А байна.

Аянга бол байгалийн оч үүсгэдэг цахилгаан цэнэг юм. Суулгасан байна цахилгаан шинж чанартуйлын гэрэл. Гэгээн Элмогийн гал нь байгалийн титмийн цахилгаан гүйдэл юм.

Био гүйдэл - ион ба электронуудын хөдөлгөөн нь амьдралын бүхий л үйл явцад маш чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Энэ тохиолдолд үүссэн биопотенциал нь эсийн доторх түвшинд ч байдаг бие даасан хэсгүүдбие ба эрхтнүүд. Мэдрэлийн импульсийн дамжуулалт нь цахилгаан химийн дохиог ашиглан явагддаг. Зарим амьтад (цахилгаан хорхой, цахилгаан могой) хэдэн зуун вольтын потенциалыг хуримтлуулах чадвартай бөгөөд үүнийг өөрийгөө хамгаалахад ашигладаг.

Өргөдөл

Цахилгаан гүйдлийг судлахдаа түүний олон шинж чанарыг олж мэдсэн нь практик хэрэглээг олох боломжийг олгосон юм янз бүрийн бүс нутаг хүний ​​үйл ажиллагаа, тэр ч байтугай цахилгаан гүйдэл байхгүй бол боломжгүй шинэ газар нутгийг бий болгоно. Цахилгаан гүйдэл нь практик хэрэглээг олж авсны дараа цахилгаан гүйдлийг олж авах боломжтой болсон янз бүрийн арга замууд, аж үйлдвэрийн салбарт цахилгаан эрчим хүч гэсэн шинэ ойлголт бий болсон.

Цахилгаан гүйдлийг янз бүрийн нарийн төвөгтэй байдал, төрөл бүрийн дохионы тээвэрлэгч болгон ашигладаг өөр өөр газар нутаг(утас, радио, алсын удирдлага, хаалганы түгжээний товчлуур гэх мэт).

Зарим тохиолдолд төөрсөн гүйдэл эсвэл богино залгааны гүйдэл гэх мэт хүсээгүй цахилгаан гүйдэл гарч ирдэг.

Цахилгаан гүйдлийг эрчим хүчний тээвэрлэгч болгон ашиглах

• хүлээн авч байна механик энергибүх төрлийн цахилгаан хөдөлгүүрт,
• халаалтын төхөөрөмж, цахилгаан зуух, цахилгаан гагнуурын үед дулааны энергийг олж авах;
• гэрэлтүүлэг, дохиоллын төхөөрөмжид гэрлийн энергийг олж авах,
• өндөр давтамжийн цахилгаан соронзон хэлбэлзлийг өдөөх, хэт өндөр давтамжболон радио долгион,
• дууг хүлээн авах,
• янз бүрийн бодисыг электролизээр олж авах, цахилгаан батерейг цэнэглэх. Энд цахилгаан соронзон энергийг химийн энерги болгон хувиргадаг.
• соронзон орон үүсгэх (цахилгаан соронзонд).

Анагаах ухаанд цахилгаан гүйдлийг ашиглах

• Оношлогоо - эрүүл, өвчтэй эрхтнүүдийн био гүйдэл өөр өөр байдаг бөгөөд өвчин, түүний шалтгааныг тодорхойлж, эмчилгээг зааж өгөх боломжтой. Бие дэх цахилгаан үзэгдлийг судалдаг физиологийн салбарыг электрофизиологи гэж нэрлэдэг.
  • Электроэнцефалографи - судалгааны арга функциональ байдалтархи.
  • Электрокардиографи нь зүрхний үйл ажиллагааны явцад цахилгаан талбайг бүртгэх, судлах арга юм.
  • Электрогастрографи бол ходоодны моторын үйл ажиллагааг судлах арга юм.
  • Электромиографи нь араг ясны булчинд үүсдэг биоэлектрик потенциалыг судлах арга юм.
• Эмчилгээ ба сэхээн амьдруулах: тархины зарим хэсгийг цахилгаан өдөөх; Паркинсоны өвчин, эпилепсийн эмчилгээ, мөн электрофорез. Зүрхний булчинг идэвхжүүлдэг зүрхний аппарат импульсийн гүйдэл, брадикарди болон бусад зүрхний хэм алдагдалд хэрэглэдэг.

цахилгааны аюулгүй байдал

Үүнд хууль эрх зүй, нийгэм-эдийн засаг, зохион байгуулалт-техник, ариун цэвэр, эрүүл ахуй, эмчилгээ, урьдчилан сэргийлэх, нөхөн сэргээх болон бусад арга хэмжээ багтана. Цахилгааны аюулгүй байдлын дүрмийг хууль эрх зүйн болон техникийн баримт бичиг, зохицуулалтын болон техникийн зохицуулалтаар зохицуулдаг. Цахилгааны суурилуулалт, цахилгаан тоног төхөөрөмжид засвар үйлчилгээ хийж буй ажилтнууд цахилгааны аюулгүй байдлын үндсийг мэддэг байх ёстой. Хүний бие бол цахилгаан гүйдэл дамжуулагч юм. Хуурай, бүрэн бүтэн арьстай хүний ​​эсэргүүцэл нь 3-100 кОм хооронд хэлбэлздэг.

Хүн, амьтны биеийг дамжин өнгөрөх гүйдэл нь дараахь үр нөлөөг үүсгэдэг.

• дулааны (түлэгдэх, халаах, цусны судас гэмтэх);
• электролит (цусны задрал, физик, химийн найрлагыг зөрчих);
• биологийн (биеийн эд эсийг цочроох, цочроох, таталт өгөх)
• механик (цусны урсгалаар халаах замаар олж авсан уурын даралтын нөлөөн дор цусны судас хагарах)

Цахилгаан цочролын үр дагаврыг тодорхойлдог гол хүчин зүйл бол хүний ​​биеийг дамжин өнгөрөх гүйдлийн хэмжээ юм. Аюулгүй байдлын урьдчилан сэргийлэх арга хэмжээний дагуу цахилгаан гүйдлийг дараах байдлаар ангилдаг.

• "Аюулгүй" гэдэг нь хүний ​​​​биед удаан хугацаагаар дамжих нь түүнд хор хөнөөл учруулахгүй, ямар ч мэдрэмж төрүүлдэггүй, утга нь 50 мкА (50 Гц ээлжит гүйдэл), 100 мкА шууд гүйдлээс хэтрэхгүй гүйдлийг "аюулгүй" гэж үзнэ;
• Хүний хувьд "хамгийн бага" хувьсах гүйдэл нь ойролцоогоор 0.6-1.5 мА (50 Гц-ийн ээлжит гүйдэл) ба 5-7 мА тогтмол гүйдэл;
• "суллахгүй" босго гэдэг нь хүн хүсэл зоригийн хүчээр гүйдэл дамжуулах хэсгээс гараа салгах чадваргүй болсон хамгийн бага гүйдэл юм. Хувьсах гүйдлийн хувьд ойролцоогоор 10-15 мА, шууд гүйдлийн хувьд 50-80 мА;
• "Фибрилляцийн босго" нь 100 мА орчим хувьсах гүйдлийн (50 Гц) хүч ба 300 мА шууд гүйдлийн хүч бөгөөд 0.5 секундээс илүү хугацаанд нөлөөлөл нь зүрхний булчингийн фибрилляци үүсгэдэг. Энэ босго нь хүний ​​хувьд үхлийн аюултай гэж тооцогддог.

ОХУ-д хэрэглэгчдийн цахилгаан байгууламжийн техникийн ашиглалтын журмын дагуу (ОХУ-ын Эрчим хүчний яамны 2003 оны 1-р сарын 13-ны өдрийн 6-р тушаал "Цахилгаан байгууламжийн техникийн ашиглалтын дүрмийг батлах тухай" "Хэрэглэгчид") ба цахилгаан байгууламжийн ашиглалтын үеийн хөдөлмөр хамгааллын дүрэм (ОХУ-ын Эрчим хүчний яамны 2000 оны 12-р сарын 27-ны өдрийн № 163 "Үйлдвэрлэлийн дундын хөдөлмөр хамгааллын дүрмийг (аюулгүй ажиллагааны дүрэм) батлах тухай" тушаал. "Цахилгаан байгууламж"), ажилтны мэргэшил, туршлага, цахилгаан байгууламжийн хүчдэлээс хамааран цахилгааны аюулгүй байдлын 5 мэргэшлийн бүлгийг байгуулсан.

Тэмдэглэл

• Баумгарт К.К., Цахилгаан гүйдэл.
• А.С. Касаткин. Электроникийн инженер.
• ӨМНӨД. Синдеев. Электрон элемент бүхий цахилгааны инженерчлэл.

Цахилгаан гүйдэл нь сөрөг цэнэгтэй энгийн бөөмс болох электронуудын дараалсан урсгал юм. Цахилгаанбайшин, гудамжны гэрэлтүүлэг, гэр ахуйн болон үйлдвэрлэлийн тоног төхөөрөмжийн ажиллагааг хангах, хотын болон гол шугамын цахилгаан тээврийн хэрэгслийн хөдөлгөөн гэх мэт.

Цахилгаан

• R n - ачааллын эсэргүүцэл
• A - үзүүлэлт
• K - хэлхээний унтраалга

Одоогийн– дамжуулагчийн хөндлөн огтлолоор нэгж хугацаанд дамжих цэнэгийн тоо.

• I - одоогийн хүч
• q - цахилгаан эрчим хүчний хэмжээ
• t - цаг

Гүйдлийн нэгжийг Францын эрдэмтний нэрээр нэрлэсэн ампер А гэж нэрлэдэг Ампер.

1А = 10 3 мА = 10 6 мА

Цахилгаан гүйдлийн нягт

Цахилгаан гүйдэлтодорхой нэгжээр илэрхийлэгдсэн тоон утгыг агуулсан олон тооны физик шинж чанаруудаас үүдэлтэй. Үндсэн Физик шинж чанарЦахилгаан гүйдэл нь түүний хүч чадал, хүч чадал юм. Одоогийн хүч чадалЭнэ нь ампераар тоон утгаараа, одоогийн хүчийг ваттаар илэрхийлдэг. Үүнтэй адил чухал физик хэмжигдэхүүн бол цахилгаан гүйдлийн вектор шинж чанар буюу гүйдлийн нягт юм. Ялангуяа цахилгаан дамжуулах шугамыг төлөвлөхдөө одоогийн нягтын тухай ойлголтыг ашигладаг.

• J - цахилгаан гүйдлийн нягт A / MM 2
• S - хөндлөн огтлолын талбай
• Би - одоогийн

Шууд ба хувьсах гүйдэл

Бүх цахилгаан төхөөрөмжүүд эрчим хүчээр ажилладаг байнгынэсвэл Хувьсах гүйдлийн.

Цахилгаан, чиглэл, утга нь өөрчлөгддөггүй гэж нэрлэдэг байнгын.

Цахилгаан, чиглэл, утга нь өөрчлөгдөх боломжтой гэж нэрлэдэг хувьсагч.

Олон тооны цахилгаан төхөөрөмжүүдийн тэжээлийн хангамжийг гүйцэтгэдэг Хувьсах гүйдлийн, өөрчлөлтийг графикаар синусоид хэлбэрээр дүрсэлсэн.

Цахилгаан гүйдлийн хэрэглээ

Хүн төрөлхтний хамгийн том ололт бол нээлт гэж итгэлтэйгээр хэлж болно цахилгаан гүйдэлба түүний хэрэглээ. -аас цахилгаан гүйдэлгэр доторх дулаан, гэрэл, гадаад ертөнцөөс ирж буй мэдээллийн урсгал, гаригийн янз бүрийн хэсэгт байрладаг хүмүүсийн харилцаа холбоо гэх мэт олон зүйлээс хамаарна.

Орчин үеийн амьдралыг цахилгаан эрчим хүчгүйгээр төсөөлөхийн аргагүй юм. ЦахилгаанЭнэ нь хүний ​​үйл ажиллагааны бүх салбарт байдаг: аж үйлдвэр, хөдөө аж ахуй, шинжлэх ухаан, сансарт.

Цахилгаанмөн байнгын бүрэлдэхүүн хэсэг юм өдөр тутмын амьдралхүн. Цахилгаан эрчим хүчний ийм өргөн тархалт нь түүний өвөрмөц шинж чанарын ачаар боломжтой болсон. Цахилгаан энергийг шууд дамжуулж болно асар их займөн өөр генезийн янз бүрийн төрлийн энерги болгон хувиргах.

Гол хэрэглэгчид цахилгаан эрчим хүчаж үйлдвэрийн болон үйлдвэрлэлийн салбарууд юм. Цахилгаан эрчим хүчний тусламжтайгаар янз бүрийн механизм, төхөөрөмжийг идэвхжүүлж, олон үе шаттай технологийн процессуудыг гүйцэтгэдэг.

Тээврийн ажиллагааг хангахад цахилгаан эрчим хүчний үүргийг хэт үнэлэх боломжгүй юм. Төмөр замын тээвэр бараг бүрэн цахилгаанжсан. Төмөр замын тээврийг цахилгаанжуулсан нь авто замын нэвтрүүлэх чадварыг хангах, зорчих хурдыг нэмэгдүүлэх, зорчигч тээврийн зардлыг бууруулах, түлшний хэмнэлтийн асуудлыг шийдвэрлэхэд чухал үүрэг гүйцэтгэсэн.

Цахилгаан эрчим хүчний хүртээмж нь хүмүүсийн тав тухтай амьдрах нөхцлийг бүрдүүлэх зайлшгүй нөхцөл юм. Бүх гэр ахуйн цахилгаан хэрэгсэл: телевизор, угаалгын машин, богино долгионы зуух, халаалтын төхөөрөмж - зөвхөн цахилгаан үйлдвэрлэлийн хөгжлийн ачаар хүний ​​​​амьдралд байр сууриа олсон.

Соёл иргэншлийн хөгжилд цахилгаан эрчим хүчний тэргүүлэх үүрэг нь маргаангүй юм. Хүн төрөлхтний амьдралд цахилгаан эрчим хүч хэрэглэхгүйгээр хийж чадах, булчингийн хүч чадлаар орлуулж чадах газар байдаггүй.

Цахилгаан орон дахь цэнэгтэй бөөмсийн чиглэлтэй хөдөлгөөн.

Цэнэглэсэн бөөмс нь электрон эсвэл ион (цэнэглэгдсэн атом) байж болно.

Нэг буюу хэд хэдэн электроноо алдсан атом олдог эерэг цэнэг. - Анион (эерэг ион).
Нэг буюу хэд хэдэн электрон авсан атом сөрөг цэнэгтэй болдог. - Катион (сөрөг ион).
Ионуудыг шингэн ба хий дэх хөдөлгөөнт цэнэглэгдсэн тоосонцор гэж үздэг.

Металлын хувьд цэнэг зөөгч нь сөрөг цэнэгтэй бөөмс шиг чөлөөт электронууд юм.

Хагас дамжуулагчийн хувьд сөрөг цэнэгтэй электронуудын нэг атомаас нөгөө атом руу шилжих хөдөлгөөн (хөдөлгөөн) ба үүний үр дүнд үүссэн эерэг цэнэгтэй хоосон орон зай - нүхний атомуудын хоорондох хөдөлгөөнийг авч үздэг.

Ард нь цахилгаан гүйдлийн чиглэлэерэг цэнэгийн хөдөлгөөний чиглэлийг уламжлалт байдлаар хүлээн зөвшөөрдөг. Энэ дүрэм нь электроныг судлахаас нэлээд өмнө бий болсон бөгөөд өнөөг хүртэл үнэн хэвээр байна. Туршилтын эерэг цэнэгийн хувьд цахилгаан талбайн хүчийг мөн тодорхойлно.

Нэг удаагийн төлбөрт qэрчим хүчний цахилгаан талбарт Эхүч үйлчилдэг F = qE, энэ хүчний векторын чиглэлд цэнэгийг хөдөлгөдөг.

Зураг дээр хүчний вектор байгааг харуулж байна F - = -qE, сөрөг цэнэг дээр ажилладаг -q, векторын үржвэрийн хувьд талбайн хүч чадлын векторын эсрэг чиглэлд чиглэнэ Эсөрөг утга руу. Иймээс металл дамжуулагчийн цэнэг зөөгч сөрөг цэнэгтэй электронууд нь үнэндээ талбайн хүч чадлын вектор болон цахилгаан гүйдлийн нийтээр хүлээн зөвшөөрөгдсөн чиглэлийн эсрэг хөдөлгөөний чиглэлтэй байдаг.

Төлбөрийн хэмжээ Q= 1 Кулон дамжуулагчийн хөндлөн огтлолоор цаг хугацааны явцад шилжсэн т= 1 секунд, одоогийн утгаар тодорхойлогддог I= 1 Ампер харьцаанаас:

I = Q/t.

Одоогийн харьцаа I= 1 Ампер дамжуулагчийн хөндлөн огтлолын талбай руу С= 1 м 2 нь одоогийн нягтыг тодорхойлно j= 1 А/м2:

Ажил А= 1 Жоуль тээвэрлэхэд зарцуулсан Q= 1 Кулон 1-ээс 2-р цэг хүртэл цахилгаан хүчдэлийн утгыг тодорхойлно У= 1 вольт боломжит зөрүү φ 1 ба φ Тооцооллын эдгээр цэгүүдийн хооронд 2:

У = A/Q = φ 1 - φ 2

Цахилгаан гүйдэл шууд эсвэл ээлжлэн байж болно.

Тогтмол гүйдэл гэдэг нь цаг хугацааны явцад чиглэл, хэмжээ нь өөрчлөгддөггүй цахилгаан гүйдэл юм.

Хувьсах гүйдэл нь цаг хугацааны явцад хэмжээ, чиглэл нь өөрчлөгддөг цахилгаан гүйдэл юм.

1826 онд Германы физикч Георг Ом цахилгаан гүйдэл ба дамжуулагчийн шинж чанаруудын тоон хамаарлыг тодорхойлдог цахилгаан гүйдлийг тэсвэрлэх чадварыг тодорхойлдог цахилгаан эрчим хүчний чухал хуулийг нээсэн.
Эдгээр шинж чанаруудыг дараа нь үсгээр тэмдэглэсэн цахилгаан эсэргүүцэл гэж нэрлэж эхэлсэн Рнээсэн хүнийг хүндэтгэн Омоор хэмжсэн.
Сонгодог U/R харьцааг ашиглан орчин үеийн тайлбартаа Ом-ын хууль нь хүчдэлд тулгуурлан дамжуулагч дахь цахилгаан гүйдлийн хэмжээг тодорхойлдог. Уэнэ дамжуулагчийн төгсгөлүүд болон түүний эсэргүүцэл Р:

Дамжуулагч дахь цахилгаан гүйдэл

Дамжуулагч нь цахилгаан орны нөлөөгөөр хөдөлж, цахилгаан гүйдэл үүсгэдэг чөлөөт цэнэглэгчийг агуулдаг.

Металл дамжуулагчийн хувьд цэнэг зөөгч нь чөлөөт электронууд юм.
Температур нэмэгдэхийн хэрээр атомуудын эмх замбараагүй дулааны хөдөлгөөн нь электронуудын чиглэлийн хөдөлгөөнд саад болж, дамжуулагчийн эсэргүүцэл нэмэгддэг.
Хөргөх, температур үнэмлэхүй тэг рүү ойртох үед дулааны хөдөлгөөн зогсоход металлын эсэргүүцэл тэг рүү чиглэдэг.

Шингэн (электролит) дахь цахилгаан гүйдэл нь электролитийн диссоциацийн явцад үүсдэг цэнэглэгдсэн атомуудын (ионуудын) чиглэсэн хөдөлгөөн юм.
Ионууд нь эсрэг талын электродууд руу шилжиж, саармагжуулж, тэдгээрт сууна. - Электролиз.
Анионууд нь эерэг ионууд юм. Тэд сөрөг электрод - катод руу шилждэг.
Катионууд нь сөрөг ионууд юм. Тэд эерэг электрод - анод руу шилждэг.
Фарадейгийн электролизийн хуулиуд нь электродууд дээр ялгарах бодисын массыг тодорхойлдог.
Халах үед электролитийн эсэргүүцэл нь ион болгон задрах молекулуудын тоо нэмэгдсэний улмаас буурдаг.

Хий дэх цахилгаан гүйдэл - плазм. Цахилгаан цэнэгийг цацрагийн нөлөөн дор үүсдэг эерэг эсвэл сөрөг ионууд, чөлөөт электронууд дамжуулдаг.

Вакуум дотор катодоос анод руу чиглэсэн электрон урсгалын хувьд цахилгаан гүйдэл байдаг. Электрон цацрагийн төхөөрөмжид ашигладаг - чийдэн.

Хагас дамжуулагч дахь цахилгаан гүйдэл

Хагас дамжуулагч эзэлдэг завсрын байрлалдамжуулагч ба диэлектрикийн хоорондох эсэргүүцэлийн дагуу.
Хагас дамжуулагч ба металлын хоорондох мэдэгдэхүйц ялгааг тэдгээрийн хамаарал гэж үзэж болно эсэргүүцэлтемператур дээр.
Температур буурах тусам металлын эсэргүүцэл буурч, хагас дамжуулагчийн хувьд эсрэгээрээ нэмэгддэг.
Температур нь үнэмлэхүй тэг рүү ойртох тусам металууд нь хэт дамжуулагч, хагас дамжуулагч нь тусгаарлагч болдог.
Гол нь хэзээ үнэмлэхүй тэгхагас дамжуулагч дахь электронууд атомуудын хооронд ковалент холбоо үүсгэх завгүй байх болно болор торба хамгийн тохиромжтой нь чөлөөт электронууд байхгүй болно.
Температур нэмэгдэхийн хэрээр валентийн электронуудын зарим нь задрахад хангалттай энергийг авч чаддаг ковалент холбоомөн болор дотор чөлөөт электронууд гарч ирэх ба завсарлагааны цэгүүдэд хоосон орон зай үүсэх бөгөөд үүнийг нүх гэж нэрлэдэг.
Сул орон зайг хөрш хосын валентийн электрон эзэлж болох бөгөөд нүх нь болор дахь шинэ газар руу шилжинэ.
Чөлөөт электрон нүхтэй тулгарах үед хагас дамжуулагчийн атомуудын хоорондох электрон холбоо сэргээгдэж, урвуу процесс явагдана - рекомбинация.
Электрон нүхний хосуудцахилгаан соронзон цацрагийн энергийн улмаас хагас дамжуулагчийг гэрэлтүүлэх үед гарч ирж, дахин нэгдэж болно.
Цахилгаан орон байхгүй үед электронууд болон нүхнүүд эмх замбараагүй дулааны хөдөлгөөнд оролцдог.
Үүссэн чөлөөт электронууд төдийгүй эерэг цэнэгтэй бөөмс гэж тооцогддог нүхнүүд нь цахилгаан талбайд эмх цэгцтэй хөдөлгөөнөөр оролцдог. Одоогийн Iхагас дамжуулагчийн хувьд энэ нь электроноос бүрдэнэ би Нба нүх Ipгүйдэл

Хагас дамжуулагчид германий, цахиур, селен, теллур, хүнцэл гэх мэт химийн элементүүд багтана.Байгалийн хамгийн түгээмэл хагас дамжуулагч бол цахиур юм.

Сэтгэгдэл, саналыг хүлээн авч, урьж байна!

ЦАХИЛГААН ГҮЙГДЭЛ

өөрчлөх 2013.10.22-ноос - ( )

Хүний дүрслэхийг хүсч буй материйн нэг шинж чанар нь бодис ба атомын субат бөөмс болох электрон хоорондын харилцан үйлчлэлээс үүсдэг. Энэ өмчийг цахилгаан гүйдэл гэж ойлгодог. Хэдийгээр энэ тодорхойлолтоос эрс ялгаатай орчин үеийн ойлголт, электрон гэж юу вэ, энэ нь цахилгаан гүйдэлд ямар үүрэг гүйцэтгэдэг вэ, үнэндээ энэ ойлголтыг зөвхөн энэ өгүүллийг уншаад л ойлгож болно. Танилцуулсан материалыг илүү гүнзгий ойлгохын тулд Дьюи Б.Ларсоны номын эхний ботийг уншихыг зөвлөж байна. "Физик ертөнцийн бүтэц", мөн энэ өгүүллийн үндэс нь ижил цувралын хоёрдугаар ботиос авсан болно. Тиймээс, хэрэв та хоёр дахь ботийг авбал энэ материалыг тэндээс олох болно, гэхдээ илүү өргөжүүлсэн хэлбэрээр, энэ нь түүний ойлголтыг төвөгтэй болгодог. Энэ нийтлэл нь цахилгаан гүйдлийн мөн чанарын тухай ерөнхий ойлголт өгөх зорилготой бөгөөд мөн чанарыг нь ойлгосноор та нарийн ширийн зүйлийг ойлгох болно.

Тиймээс Ларсон Ертөнц бол уламжлалт шинжлэх ухаанд итгэдэг шиг зөвхөн материйн орон зай-цаг хугацааны бүтэц биш гэдгийг ойлгосон. Тэрээр Орчлон ертөнц бол орон зай, цаг хугацаа хоёр бие биенээсээ хамааралтай, огт байхгүй хөдөлгөөний хоёр тал бөгөөд өөр ямар ч утгагүй хөдөлгөөн гэдгийг олж мэдсэн. Бидний амьдарч буй орчлон бол материйн орчлон биш, харин хөдөлгөөний орчлон, үндсэн бодит байдал нь хөдөлгөөн бөгөөд бүх физик бодит байдал, үзэгдэл, түүний дотор матери нь гурван хэмжээст оршихуйн энгийн хөдөлгөөний илрэл, салангид нэгжээр, харилцан хамааралтай хоёр талтай - орон зай, цаг хугацаа. Орон зайг материаллаг салбар, цаг хугацааг сансар огторгуй гэж нэрлэдэг. Хөдөлгөөнүүд нь өөрөө болон тэдгээрийн хослолууд нь орон зайд (эерэг шилжилт), цаг хугацааны хувьд (сөрөг шилжилт) эсвэл нэг хэмжээст, хоёр хэмжээст эсвэл гурван хэмжээст аль алинд нь нэгэн зэрэг байж болно. Түүнээс гадна нэг хэмжээст хөдөлгөөнийг цахилгаан үзэгдэлтэй, хоёр хэмжээстийг соронзон, гурван хэмжээстийг таталцлын хүчинтэй холбож болно. Үүний үндсэн дээр атом бол зүгээр л хөдөлгөөнүүдийн нэгдэл юм. Цацраг бол хөдөлгөөн, таталцал бол хөдөлгөөн, цахилгаан цэнэг бол хөдөлгөөн гэх мэт.

Хэрэв та юу ч ойлгохгүй байвал эхлээд уншаарай.

1-р ботид дурдсанчлан электрон бол өвөрмөц бөөмс юм. Энэ бол материалын эргэлтийн үндсэн дээр бүтээгдсэн цорын ганц бөөмс бөгөөд эргэлтийн сөрөг хазайлттай байдаг. Нэгээс илүү сөрөг эргэлтийн нэгж нь үндсэн эргэлтийн нэг эерэг эргэлтийн нэгжээс давж үр дүнд хүрнэ сөрөг утганийт эргэлт. Гэхдээ электроны хувьд эерэг нэгж нь хоёр хэмжээст, сөрөг нь нэг хэмжээст байдаг тул нэг эерэг ба нэг сөрөг нэгжийг багтаасан боловч нийт эргэлт эерэг байна.

Тиймээс, үндсэндээ, электрон бол зүгээр л орон зайн эргэдэг нэгж юм. Энэхүү ойлголт нь бидний эргэн тойрондоо удаан боловч шүүмжлэлтэй хандсаны үр дүнд олж авсан сансрын мөн чанарын талаархи санаатай зөрчилддөг тул ихэнх хүмүүс түүнтэй анх тулгарахдаа ойлгоход хэцүү байдаг. Гэсэн хэдий ч шинжлэх ухааны түүхэнд танил, нэлээн өвөрмөц үзэгдэл нь ерөнхий ангийн нэг гишүүн, бүх гишүүд нь ижил физик утгатай болохыг олж мэдсэн жишээгээр дүүрэн байдаг. Сайн жишээ- эрчим хүч. Дундад зууны үед орчин үеийн шинжлэх ухааны үндэс суурийг тавьсан судлаачдын хувьд хөдөлж буй биетүүдийн хөдөлгөөний улмаас оршин тогтнох шинж чанарыг "хөдөлгөөний хүч" гэж нэрлэдэг; Бидний хувьд "кинетик энерги" нь өвөрмөц шинж чанартай байдаг. Хөдөлгөөнгүй модон саваа химийн найрлагаасаа болж “хөдөлгөөнт хүч”-тэй тэнцэхүйц агуулагддаг гэсэн санаа нь өнөөгийн ихэнх хүмүүст сансар огторгуйн эргэлдэх нэгжийн ойлголттой адил харь байсан. Гэвч кинетик энерги нь ерөнхийдөө энергийн зөвхөн нэг хэлбэр гэдгийг олж мэдсэн нь физикийн ойлголтод ихээхэн ахиц дэвшил гаргах үүд хаалгыг нээж өгсөн. Үүний нэгэн адил бидний өдөр тутмын туршлагын “орон зай” буюу Ларсоны бүтээл дэх өргөтгөлийн орон зай нь бүхэлдээ сансар огторгуйн нэг л илрэл гэдгийг олж мэдсэн нь физик ертөнцийн олон талыг, тэр дундаа ертөнцтэй холбоотой үзэгдлүүдийг ойлгох үүдийг нээж байна. бодис дахь электронуудын хөдөлгөөн.

Хөдөлгөөний ертөнц - бидний нарийн ширийнийг боловсруулж буй орчлон ертөнцөд орон зай нь зөвхөн хөдөлгөөний бүрэлдэхүүн хэсэг болж физик үзэгдэлд ордог. Мөн ихэнх зорилгын хувьд физик үйл явцад орж буй энерги нь тухайн үйл явцын үр дүнд ихэвчлэн хамааралгүй байдагтай адил орон зайн өвөрмөц шинж чанар нь хамааралгүй байдаг. Иймээс электрон нь орон зайн эргэдэг нэгжийн статусыг өгдөг онцгой үүрэгорчлон ертөнцийн бие махбодийн үйл ажиллагаанд. Үүнийг одоо тэмдэглэх хэрэгтэй бидний ярилцаж байгаа электрон ямар ч цэнэггүй. Электрон нь үндсэн чичиргээ ба чичиргээний нэгжийн эргэлт гэсэн хоёр хөдөлгөөний нэгдэл юм. Цаашид бид үзэх болно, цахилгаан цэнэг нь хоёр бүрэлдэхүүн хэсгийн хослол дээр давхарлаж болох нэмэлт хөдөлгөөн юм. Бэлтгэл ажил дууссаны дараа цэнэглэгдсэн электронуудын зан төлөвийг авч үзэх болно. Одоо бид санаа зовж байна цэнэггүй электронууд.

Орон зайн орон зайн харьцаа нь хөдөлгөөнийг бүрдүүлдэггүй тул цэнэггүй электрон нь орон зайн нэгжийн хувьд үргэлжилсэн орон зайд хөдөлж чадахгүй (Ларсоны постулатаас). Гэвч тодорхой нөхцөлд энэ нь ердийн материйн дотор хөдөлж болно, учир нь матери нь эцсийн, эерэг эсвэл түр зуурын шилжилт хөдөлгөөн бүхий хөдөлгөөнүүдийн нэгдэл юм. орон зай цаг хугацааны хамаарал нь хөдөлгөөнийг бүрдүүлдэг. Хатуу биет дэх электронуудын хөдөлгөөний талаархи орчин үеийн үзэл бодол нь атомуудын хоорондох зайд хөдөлдөг. Дараа нь электронуудын урсгалын эсэргүүцлийг үрэлттэй төстэй гэж үздэг. Бидний олж мэдсэн зүйл бол: электронууд (орон зайн нэгжүүд) матерт оршдог ба материйн үргэлжлэл орон зайд хөдөлдөгтэй ижил аргаар хөдөлдөг.

Бодис дахь электронуудын чиглэлтэй хөдөлгөөнийг цахилгаан гүйдэл гэж тодорхойлно. Хэрэв гүйдэл дамждаг бодисын атомууд бүхэлдээ хатуу агрегатын бүтэцтэй харьцуулахад тайван байдалд байгаа бол бодис дахь электронуудын (орон зай) тогтмол хөдөлгөөн нь орон зай дахь бодисын хөдөлгөөнтэй ижил ерөнхий шинж чанартай байдаг. Энэ нь Ньютоны анхны хуулийг (инерцийн хууль) дагаж мөрддөг бөгөөд энерги нэмэхгүйгээр тодорхойгүй хугацаагаар үргэлжлэх боломжтой. Энэ нөхцөл байдал нь гэж нэрлэгддэг үзэгдэлд тохиолддог хэт дамжуулалт, энэ нь маш бага температурт олон бодист туршилтаар ажиглагдсан. Харин материалын агрегатын атомууд идэвхтэй температурын хөдөлгөөнд байгаа бол ( температур нь нэг хэмжээст хөдөлгөөний төрөл юм), бодис дахь электронуудын хөдөлгөөн нь температурын хөдөлгөөний орон зайн бүрэлдэхүүн хэсгийг (өөрөөр хэлбэл хурдыг нэмэгдүүлдэг) нэмж, улмаар хөдөлж буй атомуудад энерги (дулаан) оруулдаг.

Гүйдлийн хүчийг нэгж цаг тутамд электронуудын тоогоор (орон зайн нэгж) хэмждэг. Цаг хугацааны нэгж дэх орон зайн нэгж нь хурдны тодорхойлолт, тиймээс цахилгаан гүйдэл бол хурд юм. ХАМТ математикийн цэгҮзэл бодлоор бол суналтын орон зайд масс хөдөлж байна уу, орон зай массаараа хөдөлж байна уу гэдэг нь хамаагүй. Тиймээс цахилгаан гүйдлийн асуудлыг шийдвэрлэхдээ цахилгаан гүйдлийн механик талыг авч үзэж байгаа бөгөөд гүйдлийн үзэгдлийг сансар огторгуйн ердийн хөдөлгөөнд хамаарах ижил математик тэгшитгэлээр тайлбарлаж болох бөгөөд хэрэв ийм ялгаа байгаа бол нөхцлийн ялгаатай байдлаас шалтгаалан зохих өөрчлөлтийг хийж болно. байдаг. Ижил нэгжүүдийг ашиглаж болох боловч түүхэн шалтгаан, тав тухтай байдлын үүднээс орчин үеийн практикт тусдаа нэгжийн системийг ашигладаг.

Одоогийн цахилгааны үндсэн нэгж нь хэмжигдэхүүн юм. Байгалийн лавлагааны хүрээнд энэ нь нэг нэгжийн хурдны шилжилттэй нэг электроны орон зайн тал юм. Тиймээс тоо хэмжээ qорон зайтай тэнцүү байна с. Гүйдлийн урсгалд энерги нь механик харилцаатай ижил статустай бөгөөд орон зай-цаг хугацааны хэмжээсүүд t/s байна. Эрчим хүчийг цаг хугацаагаар хуваах нь хүч, 1/с. Гүйдлийн дараагийн хуваагдал нь s/t хурдны хэмжээсүүдтэй бөгөөд 1/s x t/s = t/s² хэмжээтэй цахилгаан хөдөлгөгч хүчийг (EMF) үүсгэдэг. Мэдээжийн хэрэг, тэдгээр нь ерөнхийдөө хүчний орон зай-цаг хугацааны хэмжээсүүд юм.

Нөхцөл " цахилгаан потенциал” нь ихэвчлэн emf-ийн өөр хувилбар болгон ашиглагддаг боловч дараа хэлэлцэх шалтгааны улмаас бид энэ утгаараа "боломж"-ыг ашиглахгүй. Хэрэв emf-ээс илүү тохиромжтой нэр томьёо тохиромжтой бол бид "хүчдэл" гэсэн нэр томъёог U тэмдэглэгээг ашиглана.

Хүчдэл t/s²-ийг одоогийн s/t-д хуваахад бид t²/s³ болно. Энэхүү эсэргүүцэл, тэмдэг R нь өнөөг хүртэл авч үзсэн цорын ганц цахилгаан хэмжигдэхүүн бөгөөд танил механик хэмжигдэхүүнтэй тэнцэхгүй байна. Эсэргүүцлийн жинхэнэ мөн чанар нь түүний орон зайн цаг хугацааны бүтцийг судлах замаар илэрдэг. t²/s³ хэмжилтүүд нь t³/s³ массыг t хугацаанд хуваасантай тэнцүү байна. Тиймээс, эсэргүүцэл нь нэгж хугацаанд ногдох масс юм. Хэрэв бид матери дахь орон зайн (электрон) хөдөлгөөнд орсон массын хэмжээ нь үргэлжилсэн орон зай дахь материйн хөдөлгөөнтэй адил тогтмол хэмжигдэхүүн биш, харин хэмжигдэхүүн гэдгийг ойлговол ийм хэмжигдэхүүний хамаарлыг хялбархан харж болно. Энэ нь электронуудын импульсээс хамаарна. Үргэлжлэл орон зайд бодис хөдөлж байх үед масс нь тогтмол байх ба орон зай нь хөдөлгөөний үргэлжлэх хугацаанаас хамаарна. Гүйдэл урсах үед орон зай (электронуудын тоо) тогтмол бөгөөд масс нь хөдөлгөөний үргэлжлэх хугацаанаас хамаарна. Хэрэв урсгал богинохон байвал электрон бүр нь гинжин хэлхээний нийт массын багахан хэсгийг л дамжуулж болох боловч урт удаан үргэлжилсэн урсгалыг бүхэлд нь гинжээр дахин дамжуулж болно. Аль ч тохиолдолд гүйдэлд оролцож буй нийт масс нь нэгж хугацаанд ногдох массын (эсэргүүцэл) урсгалын цагийг үржүүлсэн үржвэр юм. Өргөтгөлийн орон зайд матери хөдөлж байх үед ерөнхий орон зай нь мөн адил тодорхойлогддог; өөрөөр хэлбэл, энэ нь цаг хугацааны нэгж (хурд) болон хөдөлгөөний цаг хугацааны орон зайн үржвэр юм.

Эсэргүүцлийг материйн өмч гэж үзэхэд бид голчлон сонирхох болно эсэргүүцэлэсхүл тухайн бодисын нэгж шоо эсэргүүцэл гэж тодорхойлогддог эсэргүүцэл. Эсэргүүцэл нь гүйдлийн туулсан зайтай шууд пропорциональ ба дамжуулагчийн хөндлөн огтлолын хэмжээтэй урвуу пропорциональ байна. Хэрэв бид нэгж талбайд ногдох эсэргүүцлийг үржүүлж, нэгж зайд хуваах юм бол бид t²/s² хэмжилт бүхий утгыг олж авах бөгөөд энэ нь зөвхөн материал ба хүрээлэн буй орчны нөхцөл байдлын өвөрмөц шинж чанарыг (голчлон температур, даралт) тусгасан бөгөөд үүнээс хамаарахгүй. дамжуулагчийн геометрийн бүтэц. Эсэргүүцэл эсвэл эсэргүүцлийн урвуу чанар нь - дамжуулах чанарболон цахилгаан дамжуулах чанар тус тус.

Эсэргүүцлийн орон зайн цаг хугацааны хэмжигдэхүүнийг тодруулсны дараа бид эсэргүүцэл ба бусад цахилгаан хэмжигдэхүүний хоорондын эмпирик байдлаар тодорхойлсон хамаарал руу буцаж очиж, орон зайн цаг хугацааны тодорхойлолтуудын үнэн зөвийг баталж чадна.

Хүчдэл: U = IR = s/t x t²/s³ = t/s²
Эрчим хүч: P = I²R = t²/s² x t²/s³ = 1/s
Эрчим хүч: E = I²Rt = s²/t² x t²/s³ x t = t/s

Эрчим хүчний тэгшитгэл нь цахилгаан ба механик үзэгдлийн математик илэрхийллийн тэнцүү байдлыг харуулдаг. Эсэргүүцэл нь нэгж хугацаанд масс тул эсэргүүцэл ба хугацааны Rt үржвэр нь m масстай тэнцүү байна. Гүйдэл нь I, хурд нь v. Тиймээс RtI² цахилгаан энергийн илэрхийлэл нь кинетик энергийн 1/2mv² илэрхийлэлтэй тэнцүү байна. Өөрөөр хэлбэл, RtI²-ийн утга нь электрон хөдөлгөөний кинетик энерги юм.

Эсэргүүцэл, цаг хугацаа, гүйдлийг ашиглахын оронд бид энергийг U (IR-тэй тэнцэх) болон q (Түүнтэй тэнцэх) хүчдэлээр илэрхийлж болно. Дараа нь энергийн хэмжээ (эсвэл ажлын) илэрхийлэл нь W = Uq байна. Энд бид цахилгааныг орон зайн эквивалент гэж тодорхойлсон зарим баталгааг олж авлаа. Физикийн стандарт сурах бичигт дурдсанчлан хүч бол "сайн тодорхойлсон вектор хэмжигдэхүүн, объектуудын хөдөлгөөнд өөрчлөлт оруулах." Emf буюу хүчдэл нь энэ тайлбарт тохирно. Энэ нь хүчдэлийн уналтын чиглэлд электронуудын хөдөлгөөнийг үүсгэдэг. Эрчим хүч бол хүч ба зайны бүтээгдэхүүн юм. Цахилгаан эрчим хүч Uq нь хүч ба тоо хэмжээний үржвэр юм. Үүнээс үзэхэд цахилгааны хэмжээ нь зайтай тэнцүү байна - бид цэнэглэгдээгүй электроны мөн чанарын талаар хийсэн дүгнэлттэй ижил байна.

Уламжлалт шинжлэх ухааны сэтгэлгээнд цахилгаан эрчим хүчийг эрчим хүчний хэлбэр гэж ерөнхийд нь хүлээн зөвшөөрдөг, учир нь түүнийг өөр ямар ч хэлбэрт хувиргаж болох боловч цахилгаан эсвэл цахилгаан хөдөлгөгч хүчийг хүчний нэг хэлбэр гэж ерөнхийд нь хүлээн зөвшөөрдөггүй. . Хэрэв үүнийг хүлээн зөвшөөрсөн бол өмнөх догол мөрөнд хийсэн дүгнэлт зайлшгүй байх болно. Гэхдээ цахилгаан эрчим хүч, орон зайн хэмжээ нь огт өөр шинж чанартай байдаг гэсэн ерөнхий сэтгэгдэл нь ажиглагдсан баримтуудын дүгнэлтийг үл тоомсорлодог.

Өмнөх цахилгаан үзэгдлийн оюутнууд вольтоор хэмжигдэх хэмжигдэхүүн нь хүчний шинж чанартай байдаг гэдгийг хүлээн зөвшөөрч, түүнд тохируулан нэрлэсэн. Орчин үеийн онолчид цахилгаан гүйдлийн мөн чанарын талаархи үзэл бодолтой зөрчилдсөн тул энэ тодорхойлолтыг үгүйсгэдэг. Жишээлбэл, В.Ж. Даффин цахилгаан хөдөлгөгч хүчний (EMF) тодорхойлолтыг санал болгож, дараа нь:
"Нэрнээс үл хамааран энэ нь хүч биш, харин цэнэг тойрог хэлбэрээр (өөрөөр хэлбэл цахилгаан хэлхээнд) хөдөлж байвал эерэг цэнэгийн нэгжид хийсэн ажилтай тэнцүү байна; Тиймээс энэ нэгж нь вольт юм."

Нэгж орон зайд ногдох ажил бол хүч юм. Зохиогч түүний цэнэг гэж нэрлэдэг хөдөлгөөнт биет нь орон зайтай тэнцэхүйц биш гэдэгт итгэдэг. Тиймээс тэр вольтоор хэмжигдэх хэмжигдэхүүн нь хүч байж чадахгүй гэсэн дүгнэлтэд хүрчээ. Бид түүний буруу бөгөөд хөдөлж буй биет нь цэнэг биш, харин орон зайн эргэдэг нэгж (цэнэггүй электрон) гэдэгт бид итгэдэг. Дараа нь вольтоор хэмжигдэх цахилгаан хөдөлгөгч хүч нь үнэндээ хүч юм. Үндсэндээ, Даффин энэ баримтыг хүлээн зөвшөөрч, өөр нэг холбоогоор хэлэв "U/n (метр тутамд вольт) нь N/C (кулон тутамд нютон)-той ижил байна.". Аль аль нь хүчдэлийн зөрүүг орон зайд хуваасан хүчээр илэрхийлдэг.

Уламжлалт физикийн онол нь цахилгааны хэмжээ эсвэл цахилгаан цэнэгийн мөн чанарыг ойлгох боломжийг олгодоггүй. Тэр зүгээр л хүлээн зөвшөөрч байна: Үүнээс болж Шинжлэх ухааны судалгааЦахилгаан цэнэгийн мөн чанарын талаар ямар нэгэн тайлбар өгөх боломжгүй, энэ нь бусад үндсэн зүйлээс үл хамаарах өвөрмөц нэгж байх ёстой. бие махбодь, мөн байгалийн "өгөгдсөн" шинж чанаруудын нэг гэж хүлээн зөвшөөрөх ёстой. Цаашлаад цахилгаан статик үзэгдлүүдэд гол үүрэг гүйцэтгэдэг үл мэдэгдэх шинж чанартай энэ биет нь үл мэдэгдэх шинж чанартай, цахилгаан гүйдлийн урсгалд гол үүрэг гүйцэтгэдэг цахилгаан эрчим хүчний хэмжигдэхүүнтэй ижил байна гэж таамаглаж байна.

Цахилгаан гүйдлийн тухай уламжлалт онолын хамгийн чухал сул тал нь дээрх таамаглалд үндэслэсэн онол бөгөөд үүнийг одоо бид хөдөлгөөний ертөнцийн онолоос үүссэн физик үндэслэлийг илүү бүрэн гүйцэд ойлгох үүднээс авч үзэх боломжтой. электронуудад хоёр өөр, үл нийцэх үүрэг гүйцэтгэдэг. Одоогийн онолын дагуу эдгээр хэсгүүд нь бүрэлдэхүүн хэсгүүдАтомын бүтэц, тэдгээрийн зарим нь дамжуулагч руу чиглэсэн аливаа цахилгаан хүчинд чөлөөтэй дасан зохицох чадвартай байдаг. Нэг талаас, бөөмс бүр нь атомын бусад хэсгүүдтэй маш нягт холбоотой байдаг тул атомын шинж чанарыг тодорхойлоход чухал үүрэг гүйцэтгэдэг бөгөөд үүнийг атомаас салгахын тулд ихээхэн хүч (иончлолын потенциал) шаардлагатай байдаг. . Нөгөөтэйгүүр электронууд маш чөлөөтэй хөдөлдөг тул хэмжээ нь тэгээс бага зэрэг их байх дулааны болон цахилгааны хүчинд хариу үйлдэл үзүүлэх болно. Хэрэв бид дамжуулагч нь цахилгаан гүйдэл дамжуулдаг боловч цахилгаан саармаг гэж үзвэл тэдгээр нь дамжуулагч дотор тодорхой хэмжээгээр байх ёстой. Үүний зэрэгцээ тэд хангалттай хэмжээний кинетик энергийг олж авсан тохиолдолд дамжуулагчийг чөлөөтэй орхих ёстой (их эсвэл бага хэмжээгээр).

Онолууд нь хоёр өөр, зөрчилдөөнтэй функцийг гүйцэтгэхийн тулд электронуудыг дууддаг нь ойлгомжтой байх ёстой. Тэднийг хамааруулсан гол байр суурьатомын бүтцийн онол болон цахилгаан гүйдлийн онолын аль алинд нь нэг онолд шаардлагатай функцийг гүйцэтгэхийн тулд эзэмших ёстой шинж чанарууд нь нөгөө онолд гүйцэтгэхээр төлөвлөж буй функцүүдэд саад учруулдаг гэдгийг үл тоомсорлодог.

Хөдөлгөөний орчлон ертөнцийн онолд эдгээр үзэгдлүүд тус бүр нь өөр өөр биетийг хамардаг. Атомын бүтцийн нэгж нь электрон биш харин эргэлтийн хөдөлгөөний нэгж юм. Энэ нь атомын бүрэлдэхүүнд шаардлагатай байнгын статустай байдаг. Цэнэггүй, атомын бүтэцтэй ямар ч холбоогүй электрон нь цахилгаан гүйдлийн чөлөөтэй хөдөлдөг нэгж хэлбэрээр боломжтой болно.

Урвуу системийн онолын үндсэн постулат нь физик ертөнц бол хөдөлгөөний орчлон, бүх оршнол, үзэгдлүүд нь хөдөлгөөн, хөдөлгөөний хослол эсвэл хөдөлгөөний хоорондын харилцаа байдаг орчлон ертөнц юм. Ийм орчлонд бүх үндсэн үзэгдлийг тайлбарлах боломжтой. Бриджманы хэлснээр "шинжилгээгүй" зүйл гэж байдаггүй. Хөдөлгөөний ертөнцийн үндсэн биет, үзэгдлүүд болох цацраг, таталцал, матери, цахилгаан, соронзон гэх мэтийг орон зай, цаг хугацааны хувьд тодорхойлж болно. Уламжлалт физикийн онолоос ялгаатай нь урвуу систем нь түүнийг орхиж болохгүй үндсэн элементүүдметафизик нууцын өршөөлөөр. Британника нэвтэрхий толь бичигт дурдсан дараах мэдэгдэлд энэ нь тэднийг бие махбодийн мөрдөн байцаалтаас хасах ёсгүй.

"Цахилгаан гэж юу вэ?" Гэсэн асуулт нь "Матери гэж юу вэ?" Гэсэн асуулт нь физикийн хүрээнээс гадуур оршдог бөгөөд метафизикийн хүрээнд хамаардаг."

Бүтэн хөдөлгөөнөөс бүрдэх орчлонд биет биетэд хамаарах цахилгаан цэнэг нь заавал хөдөлгөөн байх ёстой. Дараа нь тулгарч буй асуудал онолын судалгааЭнэ нь "Цахилгаан цэнэг гэж юу вэ?" Гэсэн асуултын хариулт биш, харин тодорхойлолт юм. ямар төрлийн хөдөлгөөн нь цэнэг хэлбэрээр илэрдэг. Цэнэг нэмэлт хөдөлгөөн гэж тодорхойлсон нь туршилтаар ажиглагдсан цэнэгтэй электрон ба зөвхөн цахилгаан гүйдэлд хөдөлж буй биет гэгддэг цэнэггүй электрон хоёрын хоорондын хамаарлыг тодруулаад зогсохгүй тэдгээрийн хоорондын солилцоог тайлбарлаж байгаа нь одоо алдартай болсон. Энэ үйл явцад зөвхөн нэг аж ахуйн нэгж оролцдог гэсэн үзэл бодол - төлбөр. Энэ үзэл бодол нь удаан, идэвхтэй маргааны дараа л нийтээр хүлээн зөвшөөрөгдөж байсныг тэр бүр санахгүй байна. Статик болон одоогийн үзэгдлүүдийн хооронд ижил төстэй зүйлүүд байдаг ч мэдэгдэхүйц ялгаа байдаг. Одоогийн байдлаар аливаа төрлийн цахилгааныг онолын хувьд тайлбарлаагүй байгаа тул цэнэгтэй болон цэнэггүй электронууд ижил төстэй байдгаараа ижил үү, эсвэл ялгаатай байдгаараа харьцуулшгүй байна уу гэдэг асуудлыг шийдэх ёстой. Цаг хугацаа өнгөрөхөд энэ шийдвэрийн хүчинтэй байдлын эсрэг олон нотлох баримт хуримтлагдсан ч хэн болохыг тогтоох шийдвэр давамгайлсан.

Энэ хоёрт ижил төстэй байдал илт харагдаж байна ерөнхий төрлүүд x: (1) цэнэглэгдсэн тоосонцор болон цахилгаан гүйдлийн зарим шинж чанарууд ижил төстэй; (2) нэгээс нөгөөд шилжих шилжилт ажиглагдаж байна. Цэнэглэгдсэн электроныг цэнэггүй электрон гэж тодорхойлох нэмэлт хөдөлгөөнхоёр төрлийн ижил төстэй байдлыг тайлбарладаг. Жишээлбэл, хурдацтай хөдөлж буй цэнэг нь цахилгаан гүйдэлтэй ижил соронзон шинж чанартай болохыг харуулсан нь олон жилийн өмнө цахилгаан гүйдлийн "цэнэг"-ийн онолыг дэмжигчид ялалт байгуулсан гол хүчин зүйл юм. Гэвч бидний нээлтүүд хөдөлж буй биетүүд нь электронууд эсвэл бусад цэнэг тээгч гэдгийг харуулж байгаа тул цахилгаан цэнэг байгаа эсэх нь хамаагүй юм.

Статик болон хөдөлж буй электронуудыг тодорхойлохын тулд тайлбарласан хоёр дахь төрлийн нотолгоо бол электролиз гэх мэт процессуудад урсаж буй электроныг цэнэглэгдсэн электроноор илт орлуулах явдал юм. Энд тайлбар нь: цахилгаан цэнэгийг амархан үүсгэж, амархан устгадаг. Орчин үеийн синтетик утас гэх мэт олон гадаргуу дээр цахилгаан гүйдэл үүсгэхийн тулд зөвхөн бага хэмжээний үрэлт шаардлагатай гэдгийг хүн бүр мэддэг. Эндээс үзэхэд аль нэг хэлбэрт энергийн концентраци байгаа үед нөгөө хэлбэрт хувирах замаар чөлөөлөгдөх боломжтой бол цэнэгийг бүрдүүлдэг эргэлтийн чичиргээ нь үүсэж, эсвэл алга болдог. хүч хэрэглэсэн.

Хоёр өөр хэмжигдэхүүнийг ижил гэж үзэж, ижил нэгжийг хоёуланд нь ашиглах бодлогыг баримтлах нь ихэнх тохиолдолд хоёр өөр хэрэглээ нь туйлын тусдаа байдаг тул л боломжтой байдаг. Ийм нөхцөлд тооцоолол нь ижил нэгжийг ашиглахад алдаа гаргадаггүй, гэхдээ ямар ч тохиолдолд тооцоолол эсвэл онолын хувьд хоёр төрлийн хэмжигдэхүүнийг харгалзан үзвэл тодорхой ялгах шаардлагатай.

Аналогийн хувьд бид усны шинж чанарыг илэрхийлсэн нэгжийн системийг бий болгохыг хүсч байна гэж үзэж болно. Бид жин ба эзэлхүүний шинж чанаруудын ялгааг хүлээн зөвшөөрөх боломжгүй тул тэдгээрийг куб см-ээр илэрхийлнэ гэж бодъё. Энэ систем нь нэг грамм жинтэй нэгжийг ашиглахтай тэнцүү юм. Бид жин, эзэлхүүнийг тус тусад нь тусад нь авч үзэх юм бол "куб см" гэсэн хэллэг нь хоёр огт өөр утгатай байх нь ямар ч хүндрэл учруулахгүй. Гэсэн хэдий ч, хэрэв бид хоёр чанарыг нэгэн зэрэг харьцаж байгаа бол тэдгээрийн хоорондын ялгааг олж мэдэх нь чухал юм. Тооцооллоос харахад куб см (жин) -ийг куб см (эзэлхүүн) -д хуваах нь хэмжээсгүй тоогоор илэрхийлэгдэхгүй; Коэффициент нь жин/эзэлхүүний хэмжээс бүхий физик хэмжигдэхүүн юм. Үүний нэгэн адил бид цахилгаан цэнэг болон цахилгаан эрчим хүчний хэмжигдэхүүнийг бие даан, зөв ​​контекстэд ашиглахын тулд ижил нэгжийг ашиглаж болно, гэхдээ хэрэв хоёуланг нь тооцоололд оруулсан эсвэл бие даасан хэмжигдэхүүнээр буруу ажиллаж байвал төөрөгдөл үүсдэг.

Цэнэглэгдсэн болон цэнэггүй электронуудын ялгааг буруу ойлгосноос үүссэн хэмжээст төөрөгдөл нь онолын физикчдийн дунд ихээхэн түгшүүр төрүүлж, төөрөгдөл үүсгэсэн. Энэ нь хэмжигдэхүүнүүдийн хооронд иж бүрэн системтэй холбоо тогтооход саад болж байв физик хэмжигдэхүүнүүд. Холболтын үндэслэлийг олж чадахгүй байгаа нь хэмжээсүүдэд ямар нэг зүйл буруу байгаагийн тод илрэл боловч одоогийн хариу үйлдэл нь энэ баримтыг хүлээн зөвшөөрөхийн оронд асуудлыг хивсний доор шүүрдэж, асуудал байхгүй гэж батлах явдал юм. Зургийг нэг ажиглагч хэрхэн харж байгааг эндээс харж болно.
“Өмнө нь хэмжээний тухай асуудал маргаантай байсан. Бүх хэмжээст томьёог илэрхийлэх ёстой "угаас, оновчтой харилцааг" олж мэдэхийн тулд олон жил оролдсон амжилтгүй болсон. Хэмжээг тодорхойлох томъёоны үнэмлэхүй багц байдаггүй гэдгийг одоо нийтээр хүлээн зөвшөөрдөг."

Энэ бол нийтлэг хариу үйлдэл юм урт жилүүдурам хугарах, 1-р ботид хэлэлцсэн сэдвүүдийг судлах явцад бидний байнга тулгардаг хариу үйлдэл. Үе үеийн судлаачдын хичээл зүтгэл тодорхой зорилгод хүрч чадахгүй байх үед зорилгодоо хүрэх боломжгүй гэж тунхаглах хүчтэй уруу таталт үргэлж байдаг. "Товчхондоо" гэж Альфред Ланде хэлэв, "Хэрэв та асуудлын нөхцөл байдлыг тодруулж чадахгүй бол энэ нь тийм гэж мэдэгдээрэй. "үндсэн, дараа нь холбогдох зарчмыг тунхагла."Тиймээс физикийн шинжлэх ухаан нь тайлбар гэхээсээ илүү бэлгийн сулралын зарчмаар дүүрэн байдаг.

Хөдөлгөөний орчлонд бүх төрлийн бүх хэмжигдэхүүнүүдийн хэмжээсийг зөвхөн орон зай, цаг хугацааны хувьд л илэрхийлж болно. Үндсэн механик хэмжигдэхүүнүүдийн орон зай-цаг хугацааны хэмжигдэхүүнийг 1-р боть дээр тодорхойлсон. Энд цахилгаан гүйдлийн урсгалд оролцдог хэмжигдэхүүнүүдийн хэмжээсийг нэмнэ.

Хэмжээст харилцааг тодруулах нь янз бүрийн физик хэмжигдэхүүний байгалийн нэгжийн тодорхойлолтыг дагалддаг. Цахилгаан гүйдэлтэй ажиллахад түгээмэл хэрэглэгддэг нэгжийн систем нь механик нэгжээс үл хамааран тусгайлан боловсруулсан болно. Санамсаргүй систем ба байгалийн нэгжийн системийн хоорондын хамаарлыг тогтоохын тулд байгалийн болон байгалийн хэмжигдэхүүнүүдийн хоорондын хамаарлыг урьд өмнө нь тодорхойлоход хийсэн шиг утгыг байгалийн системд тодорхойлж болох нэг физик хэмжигдэхүүнийг хэмжих шаардлагатай болно. орон зай, цаг хугацаа, массын уламжлалт нэгжүүд. Энэ зорилгоор бид Фарадейгийн тогтмолыг ашиглах болно - цахилгааны хэмжээ ба электролизийн массын хоорондох ажиглагдсан хамаарлыг. Энэ тогтмол буюу 2.89366 x 10 14 ese/g-эквивийг атомын жингийн натурал нэгж 1.65979 x 10 -24 г-аар үржүүлбэл цахилгаан эрчим хүчний натурал нэгж болох 4.80287 x 10 -10 ese болно.

Эхлээд цэнэгийн нэгжийн тодорхойлолт ( эс) Электростатик хэмжилтийн системд Кулоны тэгшитгэлийг ашиглан механик хэмжилтийн системд цахилгаан хэмжигдэхүүнийг нэвтрүүлэх хэрэгсэл болгон ашиглахаар төлөвлөж байсан. Гэхдээ энд электростатик нэгжцэнэг болон бусад цахилгаан нэгж, түүний дотор эсийг бүрдүүлдэг тусдаа системт/с нь цахилгаан цэнэгээр тодорхойлогддог хэмжилт.

Цахилгаан гүйдлийн хэмжээ нь цаг хугацааны нэгжид ногдох электронуудын тоо, өөрөөр хэлбэл цаг хугацаа эсвэл хурдны нэгж дэх орон зайн нэгж юм. Тиймээс гүйдлийн натурал нэгжийг хурдны натурал нэгжээр илэрхийлж болно 2.99793 x 10 10 см/сек. Цахилгааны хувьд энэ нь байгалийн хэмжигдэхүүнийг цаг хугацааны натурал нэгжид хуваасан бөгөөд энэ нь 3.15842 x 10 6 эс/сек буюу 1.05353 х 10 -3 ампертай тэнцүү байна. Тиймээс цахилгаан эрчим хүчний уламжлалт нэгж болох ватт-цаг нь 3.6 x 10 10 эргтэй тэнцүү байна. Байгалийн эрчим хүчний нэгж 1.49275 x 10 -3 эрг нь 4.14375 x 10 -14 ватт-цагтай тэнцэнэ. Энэ нэгжийг байгалийн цаг хугацааны нэгжид хуваахад бид байгалийн эрчим хүчний нэгжийг авна - 9.8099 x 10 12 эрг / сек = 9.8099 x 10 5 ватт. Дараа нь гүйдлийн байгалийн нэгжид хуваах нь цахилгаан хөдөлгөх хүчний байгалийн нэгж буюу 9.31146 x 10 8 вольтын хүчдэлийг өгнө. Гүйдлээр цааш нь хуваах нь 8.83834 x 10 11 Ом эсэргүүцлийн байгалийн нэгжийг өгнө.

Соронзлолын орчин үеийн математик хандлагад гол үүрэг гүйцэтгэдэг цахилгаан эрчим хүчний өөр нэг хэмжигдэхүүн бол "гүйдлийн нягт" юм. Энэ нь "урсгалын шугамд перпендикуляр хавтгайн нэгж талбараар секундэд өнгөрөх цэнэгийн хэмжээ" гэж тодорхойлогддог. Энэ нь орон зай, цаг хугацааны хоорондын хамаарал биш гэдгээрээ аль хэдийн яригдсан бусад хэмжигдэхүүнээс ялгаатай нь хачирхалтай хэмжигдэхүүн юм. Энэ хэмжигдэхүүн нь үнэндээ "цэнэг" биш харин нэгж талбайд ногдох гүйдлийг илэрхийлдэг гэдгийг бид ойлгох үед (нэгжээр батлагдсан баримт, ампер хавтгай дөрвөлжин метр, үүнд илэрхийлэгдсэн), түүний орон зай-цаг хугацааны хэмжээсүүд нь илт s/t x 1/s² = 1/st байна. Эдгээр нь хөдөлгөөний хэмжээс эсвэл хөдөлгөөний шинж чанар биш юм. Энэ нь ерөнхийдөө энэ хэмжигдэхүүн нь физикийн ач холбогдолгүй гэсэн үг юм. Энэ бол зүгээр л математикийн тав тухтай байдал юм.

Орчин үеийн шинжлэх ухаанд мэдэгдэж байгаа цахилгаан гүйдлийн үндсэн хуулиуд болох Ом-ын хууль, Кирхгофын хууль ба тэдгээрийн уламжлалууд эмпирик ерөнхий дүгнэлтүүд, мөн цахилгаан гүйдлийн жинхэнэ мөн чанарыг тодруулах нь тэдгээрийн хэрэглээнд нөлөөлөхгүй. Эдгээр хуулиудын мөн чанар, холбогдох дэлгэрэнгүй мэдээллийг одоо байгаа шинжлэх ухаан, техникийн ном зохиолд хангалттай тайлбарласан болно.

ЦАХИЛГААН ЭСЭРГҮҮЦЭЛ

Хэдийгээр бодис дахь цахилгаан гүйдлийн хөдөлгөөн нь орон зай дахь бодисын хөдөлгөөнтэй тэнцүү боловч хөдөлгөөний төрөл тус бүрд тохиолдох нөхцөл байдал бидний өдөр тутмын туршлага, ерөнхий заалтуудын өөр өөр талыг онцлон тэмдэглэ. Бид үргэлжилсэн орон зай дахь материйн хөдөлгөөнийг авч үзэхдээ бие даасан объектуудын хөдөлгөөнийг голчлон сонирхдог. Ньютоны хөдөлгөөний хуулиуд, тулгын чулуунуудМеханикууд нь ийм объектын хөдөлгөөнийг бий болгох, өөрчлөхөд хүч хэрэглэх, нэг объектоос нөгөөд шилжих хөдөлгөөнийг зохицуулдаг. Нөгөөтэйгүүр, цахилгаан гүйдлийн хувьд бид гүйдлийн урсгалын тасралтгүй байдлын асуудалд анхаарал хандуулдаг бөгөөд холбогдох бие даасан объектуудын статус нь хамааралгүй юм.

Одоогийн урсгал дахь сансрын нэгжүүдийн хөдөлгөөн нь үргэлжилсэн орон зай дахь материйн хөдөлгөөнд байхгүй зарим төрлийн хэлбэлзлийг бий болгодог. Тиймээс бүтэц, хөдөлгөөнт электронуудын хоорондын харилцааны онцлог шинж чанартай материаллаг бүтцийн зан үйлийн шинж чанарууд эсвэл шинж чанарууд байдаг. Өөрөөр хэлбэл, бид ингэж хэлж болно бодис нь зарим цахилгаан шинж чанартай байдаг. Энэ байгалийн гол өмч нь эсэргүүцэл. Өмнө дурьдсанчлан эсэргүүцэл нь гүйдлийн урсгалын үндсэн харилцаанд оролцдог цорын ганц хэмжигдэхүүн бөгөөд үргэлжилсэн орон зай дахь бодисын хөдөлгөөнтэй холбоотой механик тэгшитгэл, тэгшитгэлийн системийн танил шинж чанар биш юм.

Зохиогчдын нэг нь цахилгаан эсэргүүцлийн гарал үүслийн талаархи орчин үеийн санааг дараах байдлаар нэгтгэн дүгнэжээ.
“Цахилгаан гүйдэл дамжуулах чадвар нь... асар олон тооны хагас цахилгаан гүйдэл байдгаас үүсдэг. чөлөөт электронууд, цахилгаан талбайн нөлөөгөөр металл тороор урсах чадвартай... Сэтгэл хөдөлгөм нөлөөлөл нь... электронуудын чөлөөт урсгалд саад болж, тэдгээрийг сарниулж, эсэргүүцэл үүсгэдэг.”

Өмнө дурьдсанчлан, хөдөлгөөний ертөнцийн онолыг хөгжүүлэх нь цахилгаан эсэргүүцлийн мөн чанарын шууд эсрэг ойлголтыг бий болгодог. Бид үүнийг олдог электронууд хүрээлэн буй орчноос зайлуулдаг. 1-р ботид дурдсанчлан, одоо байгаа физик үйл явц, дотор электрон үүсгэх мэдэгдэхүйц тоо хэмжээ, мөн хэдийгээр эдгээр электронуудыг бүрдүүлдэг хөдөлгөөнүүд нь ихэнх тохиолдолд атомын бүтцэд шингэсэн байдаг ч ийм бүтцэд ийм төрлийн хөдөлгөөнийг ашиглах боломж хязгаарлагдмал байдаг. Үүнээс үзэхэд орчлон ертөнцийн материаллаг салбарт чөлөөт электронууд үргэлж их хэмжээгээр байдаг. ихэнх нь төлбөр авдаггүй. Цэнэггүй төлөвт электронууд өргөтгөлийн орон зайтай холбоотой хөдөлж чадахгүй, учир нь тэдгээр нь орон зайн эргэлддэг нэгжүүд бөгөөд орон зайн орон зайн хамаарал нь хөдөлгөөн биш юм. Иймээс задгай орон зайд цэнэггүй электрон бүр нь фотонтой адил байгалийн жишиг системтэй харьцуулахад байнга ижил байрлалд байдаг. Хөдөлгөөнгүй орон зайн жишиг хүрээний нөхцөлд фотон шиг цэнэггүй электрон нь байгалийн жишиг хүрээний дарааллаар гэрлийн хурдаар гадагшаа гардаг.

Иймээс бүх материаллаг агрегатууд цацрагийн фотонуудын тасралтгүй бөмбөгдөлттэй адил электронуудын урсгалд өртдөг. Гэсэн хэдий ч электронууд хүрээлэн буй орчинд буцаж ирдэг бусад процессууд байдаг. Үүний үр дүнд Дэлхий гэх мэт материаллаг агрегатын электрон популяци тэнцвэрийн түвшинд тогтворждог. Электрон концентрацийн тэнцвэрийг тодорхойлох процессууд нь бодисын атомын шинж чанар, атомын эзэлхүүнээс хамаардаггүй. Тиймээс гүйдлийн урсгал байхгүй цахилгаан тусгаарлагчтай дамжуулагчдад электроны концентраци тогтмол байдаг. Үүнээс үзэхэд бодисын атомуудын дулааны хөдөлгөөнд оролцож буй электронуудын тоо нь атомын эзэлхүүнтэй пропорциональ бөгөөд энэ хөдөлгөөний энерги нь атомуудын үр ашигтай эргэлтийн коэффициентээр тодорхойлогддог. Тиймээс,.

эсэргүүцэл нь атомын эзэлхүүн ба дулааны энергиээр тодорхойлогддог Эргэлтийн хөдөлгөөн нь бүхэлдээ цаг хугацааны явцад үүсдэг бодисууд нь 1-р ботид тогтоосны дагуу хөдөлгөөнийг нэмэх ерөнхий дүрмийн дагуу орон зайд дулааны хөдөлгөөнтэй байдаг. Эдгээр бодисын хувьд тэг дулааны хөдөлгөөн нь тэг эсэргүүцэлтэй тохирч, температур нэмэгдэх тусам эсэргүүцэл нэмэгддэг. нэмэгддэг. Энэ нь дамжуулагчийн түр зуурын бүрэлдэхүүн хэсэг дэх электронуудын концентраци (сансрын нэгж) нь тодорхой хэмжээний гүйдлийн хувьд тогтмол байдагтай холбоотой юм. Тиймээс гүйдэл нь дулааны хөдөлгөөнийг тодорхой хэмжээгээр нэмэгдүүлдэг. Ийм бодисыг нэрлэдэг.

Сансар огторгуйд эргэлтийн хоёр хэмжигдэхүүнтэй бусад элементүүдийн хувьд хөдөлж буй электронуудын хязгаарлагдмал диаметрээс шалтгаалан хоёр нээлттэй хэмжээсийг шаарддаг дулааны хөдөлгөөн нь цаг хугацааны явцад зайлшгүй тохиолддог. IN энэ тохиолдолдтэг температур нь цаг хугацааны тэг хөдөлгөөнтэй тохирч байна. Энд эсэргүүцэл нь эхэндээ өндөр боловч температур нэмэгдэх тусам буурдаг. Ийм бодисыг тусгаарлагч эсвэл диэлектрик.

Хамгийн том хэмжээтэй элементүүд цахилгаан шилжилт, орон зайн эргэлтийн зөвхөн нэг хэмжээстэй, цахилгаан эерэг хуваагдалтай хамгийн ойр байдаг нь эерэг хэв маягийг дагах чадвартай бөгөөд дамжуулагч юм. Бага цахилгаан хазайлттай элементүүд нь цаг хугацааны явцад өөрчлөгдсөн хөдөлгөөний хэв маягийг дагаж, эсэргүүцэл нь өндөр, гэхдээ хязгаарлагдмал түвшнээс тэг температур хүртэл буурдаг. Завсрын шинж чанартай ийм бодисыг нэрлэдэг хагас дамжуулагч.

Харамсалтай нь эсэргүүцлийн хэмжилт нь үр дүнд тодорхой бус байдлыг бий болгодог олон хүчин зүйлийг агуулдаг. Дээжний цэвэр байдал нь дамжуулагч ба диэлектрикийн эсэргүүцлийн хоорондох ялгаа их байдаг тул онцгой чухал юм. Тэр ч байтугай бага хэмжээнийДиэлектрик бохирдол нь эсэргүүцлийг ихээхэн өөрчилдөг. Уламжлалт онолд цар хүрээний талаар ямар ч тайлбар байдаггүй энэ нөлөө. Хэрэв онолын дагуу электронууд атомын хоорондох зайгаар хөдөлж байгаа бол зам дээрх хэд хэдэн нэмэлт саад бэрхшээл нь эсэргүүцэлд чухал хувь нэмэр оруулах ёсгүй. Гэхдээ бидний баталж байгаагаар дамжуулагчийн бүх атом, түүний дотор цэвэр бус атомуудад гүйдэл хөдөлдөг бөгөөд энэ нь атом бүрийн дулааны агууламжийг эсэргүүцэлтэй пропорциональ хэмжээгээр нэмэгдүүлдэг. Диэлектрикийн маш өндөр эсэргүүцэл нь цэвэр бус атом бүрээс ихээхэн хувь нэмэр оруулдаг бөгөөд маш цөөн тооны ийм атомууд ч гэсэн маш чухал нөлөө үзүүлдэг.

Хагас дамжуулагч элементийн бохирдуулагч нь бохирдуулагчийн хувьд бага үр дүнтэй боловч дамжуулагч металлаас хэдэн мянга дахин их эсэргүүцэлтэй хэвээр байна.

Мөн эсэргүүцэл нь халуунд өөрчлөгддөг бөгөөд найдвартай хэмжилт хийхээс өмнө сайтар зөөлрүүлэх шаардлагатай. Эсэргүүцлийн олон тодорхойлолтод энэ аргын хангалттай эсэх нь эргэлзээтэй юм. Жишээлбэл, G. T. Meaden энэ эмчилгээ нь бериллийн эсэргүүцлийг 50% бууруулдаг гэж мэдээлсэн бөгөөд " урьдчилсан ажилцэвэршүүлээгүй дээж дээр хийсэн” гэж бичжээ. Тодорхой бус байдлын бусад эх үүсвэрт болор бүтцийн өөрчлөлт орно соронзон зан үйл, хэзээ тохиолддог өөр өөр температурэсвэл янз бүрийн дээж дэх даралт, эсвэл at өөр өөр нөхцөл байдал, ихэвчлэн дагалддаг чухал нөлөөсаатал.

Цахилгаан эсэргүүцэл нь температурын хөдөлгөөний үр дүнд үүсдэг тул электрон хөдөлгөөний энерги нь температурын энергитэй тэнцвэртэй байдаг. Тиймээс эсэргүүцэл нь үр дүнтэй дулааны энерги, өөрөөр хэлбэл температуртай шууд пропорциональ байна. Үүнээс үзэхэд нэг градусын эсэргүүцлийн өсөлт нь (өөрчлөгдөөгүй) бодис бүрийн хувьд тогтмол байна; Энэ утгыг атомын шинж чанараар тодорхойлно. Тийм ч учраас, Нэг атомд хэрэглэсэн температурын эсэргүүцлийн хамаарлыг илэрхийлэх муруй нь шугаман байна. Шулуун шугамын хязгаарлалт нь электронуудын харилцааны шинж чанар бөгөөд электрон нь зөвхөн нэг нэгж эргэлтийн шилжилттэй байдаг тул атомын нарийн төвөгтэй хэлбэрээр олон нэгжийн хөдөлгөөнд шилжиж чадахгүйгээс үүсдэг. бүтэц.

Гэсэн хэдий ч даралтын өөрчлөлт гэх мэт эсэргүүцлийг тодорхойлдог коэффициентүүдийг дахин зохион байгуулах замаар өөрчилсөн тохиолдолд эсэргүүцлийн муруйн ижил төстэй өөрчлөлт гардаг. Үүнийг P.W Бридгман, түүний үр дүнгийн талаар ярилцахдаа энэ шинж чанартай өөрчлөлт гарсны дараа бид үндсэндээ өөр бодистой харьцаж байна. Өөрчлөгдсөн атомын муруй нь мөн шулуун шугам боловч өөрчлөгдөөгүй атомын муруйтай давхцдаггүй. руу шилжих мөчид шинэ хэлбэрбие даасан атомын эсэргүүцэл нь өөр шулуун шугамтай харьцуулахад огцом өөрчлөгддөг.

ЦАХИЛГААН ЦЭНЭГ

Хөдөлгөөний орчлонд бүх биет биет, үзэгдлүүд нь хөдөлгөөн, хөдөлгөөний хослол эсвэл хөдөлгөөний хоорондын харилцаа юм. Ийм орчлон ертөнцийг дүрсэлсэн онолын бүтцийг боловсруулах нь үндсэндээ постулатуудад заасан нөхцөлд ямар хөдөлгөөн, хөдөлгөөний хослол байж болохыг тодорхойлох явдал юм. Өнөөг хүртэл бидний хэлэлцүүлэгт физик үзэгдлүүдбид зөвхөн орчуулгын хөдөлгөөн, бодис дахь электронуудын хөдөлгөөн болон янз бүрийн нөлөөЭнэ хөдөлгөөн нь цахилгааны механик талтай. Одоо бид эргэлтийн хөдөлгөөнтэй холбоотой цахилгаан үзэгдлүүдэд анхаарлаа хандуулах болно.

1-р ботид тайлбарласны дагуу таталцал нь гурван хэмжээст эргэлтээр тархсан скаляр хөдөлгөөн юм. Хэрэв бид илүү нарийн төвөгтэй хөдөлгөөнийг бий болгох ерөнхий хэв маягийг хослол гэж үзвэл янз бүрийн төрөлХөдөлгөөний хувьд юмсыг татахын тулд нэг хэмжээст эсвэл хоёр хэмжээст скаляр эргэлтийг бий болгох боломжтой гэж үзэх нь зүйн хэрэг юм. нарийн төвөгтэй шинж чанар. Гэсэн хэдий ч нөхцөл байдалд дүн шинжилгээ хийсний дараа бид таталцлын хөдөлгөөнд гурваас бага хэмжээст ердийн эргэлтийн тархалттай хөдөлгөөнийг нэмэх нь хөдөлгөөний хэмжээг өөрчлөх бөгөөд ямар ч шинэ төрлийн үзэгдлийн харагдах байдалд хүргэхгүй гэдгийг олж мэдсэн.

Гэсэн хэдий ч бидний хараахан судлаагүй байгаа эргэлтийн тархалтын хэв маягийн өөрчлөлт байдаг. Энэ хүртэл гурван ерөнхий төрлийг авч үзсэн энгийн хөдөлгөөн(физик байрлалын скаляр хөдөлгөөн): (1) орчуулгын хөдөлгөөн; (2) шугаман чичиргээ; ба (3) эргэлт. Шугаман чичиргээ нь хөрвүүлэлтийн хөдөлгөөнтэй холбоотой байдаг шиг эргэлттэй холбоотой дөрөв дэх төрлийн чичиргээ-эргэлтийн хөдөлгөөн байдаг гэдгийг одоо бид ойлгох ёстой. Энэ төрлийн векторын хөдөлгөөн нь нийтлэг байдаг (жишээ нь цагны үсний булгийн хөдөлгөөн) боловч уламжлалт шинжлэх ухааны сэтгэлгээнд үл тоомсорлодог. Энэ нь тоглодог чухал үүрэгорчлон ертөнцийн үндсэн хөдөлгөөнд.

Атомын түвшинд эргэлтийн чичиргээ нь гаднаас дотогшоо болон эсрэгээр тасралтгүй өөрчлөгддөг эргэлтийн тархалттай скаляр хөдөлгөөн юм. Шугаман чичиргээний нэгэн адил тогтмол байхын тулд скаляр чиглэлийг хэмжих нь тасралтгүй, жигд байх ёстой. Тиймээс цацрагийн фотон шиг энгийн эв нэгдэлтэй хөдөлгөөн байх ёстой. Энгийн гармоник хөдөлгөөнийг нэмсэн үед температурын хөдөлгөөний тухай өгүүлсэнчлэн одоо байгаа хөдөлгөөн, энэ нь скаляр чиглэлүүдийн аль нэгэнд энэ хөдөлгөөнтэй давхцаж (тиймээс ажиллахгүй) нөгөө скаляр чиглэлд үр дүнтэй хэмжигдэхүүнтэй байна. Өсөн нэмэгдэж буй хөдөлгөөн бүр нь 1-р боть-д заасан скаляр хөдөлгөөнийг нэгтгэх дүрмийг багтаасан байх ёстой. Үүний үндсэн дээр өөрөө тогтворжих эргэлтийн чичиргээний үр дүнтэй скаляр чиглэл нь түүнтэй холбоотой дотогшоо эргэх хөдөлгөөний эсрэг талд байх ёстой. Дотогшоо чиглэсэн скаляр чиглэлийн ийм нэмэлт нь тогтвортой биш боловч гадны нөлөөллөөр дэмжигдэх боломжтой гэдгийг бид дараа нь харах болно.

Эргэлтийн чичиргээ хэлбэрийн скаляр хөдөлгөөнийг цэнэг гэж тодорхойлно. Энэ төрлийн нэг хэмжээст эргэлт нь цахилгаан цэнэг юм. Хөдөлгөөний орчлонд цэнэг гэх мэт аливаа үндсэн физик үзэгдэл нь зайлшгүй хөдөлгөөн юм. Физик зураг дахь түүний байр суурийг судалж хариулах цорын ганц асуулт бол энэ нь ямар төрлийн хөдөлгөөн вэ? Ажиглагдсан цахилгаан цэнэг нь ийм шинж чанартай болохыг бид олж мэдсэн онолын хөгжилхэрхэн гэдгийг тодорхойлдог нэг хэмжээст эргэлтийн чичиргээ; тиймээс бид энэ хоёр ойлголтыг адилтгаж болно.

Цахилгаан цэнэгийн гарал үүсэл, мөн чанарыг удаан хугацаанд тайлбарлаж чадаагүй уламжлалт шинжлэх ухаан үүнийг скаляр гэдгийг хүлээн зөвшөөрсөн нь сонирхолтой юм. Жишээлбэл, В.Ж.Даффин түүний тайлбарлаж буй туршилтууд нь "цэнэг нь скаляр хэмжигдэхүүн" гэсэн дүгнэлтийг баталж, "цэнэгийг нэгжийн тоогоор тодорхойлж болно" гэдгийг харуулж байна гэж мэдэгдэв.

Гэсэн хэдий ч уламжлалт физик сэтгэлгээнд цахилгаан цэнэгийг физикийн үндсэн объектуудын нэг гэж үздэг бөгөөд түүний хөдөлгөөн гэж тодорхойлсон нь олон хүмүүст гайхах нь дамжиггүй. Энэ нь хөдөлгөөний ертөнцийн онолын онцлог шинж биш гэдгийг онцлон тэмдэглэх нь зүйтэй. Энэхүү онол дээр үндэслэсэн бидний нээлтээс үл хамааран цэнэг нь зайлшгүй хөдөлгөөн бөгөөд уламжлалт физикт ажилладаг тодорхойлолтод үндэслэсэн бөгөөд орчин үеийн онолтой нийцэхгүй байгаа тул үүнийг үл тоомсорлодог. Нөхцөл байдлын гол хүчин зүйл бол хүч чадлын тодорхойлолт юм. Үүнийг бид мэднэ хүч бол хөдөлгөөний өмч юм, мөн өөртөө байдаг үндсэн шинж чанартай зүйл биш. Энэ байр суурийг ойлгох нь цэнэгийн онолыг хөгжүүлэхэд зайлшгүй шаардлагатай.

Физикийн зорилгоор хүчийг Ньютоны хөдөлгөөний хоёр дахь хуулиар тодорхойлдог. Энэ нь масс ба хурдатгалын үржвэр, F = ma. Хөдөлгөөн, орон зайн цаг хугацааны хамаарлыг бие даасан массын нэгжээр хурд эсвэл хурд, v (өөрөөр хэлбэл нэгж бүр өөрийн хурдаар хөдөлдөг) эсвэл хамтын үндсэн дээр момент - массыг хурд, мв гэж хэмждэг. , өмнө нь "хөдөлгөөний тоо хэмжээ" гэж илүү тодорхой нэрээр нэрлэдэг. Хөдөлгөөний хэмжээ цаг хугацааны хувьд өөрчлөгдөх хурд нь бие даасан массын хувьд dv/dt (хурдатгал, а), хамтад нь хэмжсэн тохиолдолд m dv/dt (хүч, ма) байна. Дараа нь хүчийг цаг хугацааны хөдөлгөөний нийт хэмжээний хэмжээ өөрчлөгдөх хурд гэж тодорхойлдог; Бид үүнийг "хурдатгалын хэмжээ" гэж нэрлэж болно. Тодорхойлолтоос харахад хүч бол хөдөлгөөний шинж чанар юм. Энэ нь бусад өмчтэй адил статустай болохоос бие даасан байдлаар оршин тогтнох боломжтой зүйл биш юм.

Физик үзэгдлийн гарал үүслийг тайлбарлахын тулд дуудагддаг "байгалийн үндсэн хүч" гэж нэрлэгддэг бие даасан хүчнүүд нь тэдний ард байгаа хөдөлгөөний шинж чанарууд байх ёстой; тэд бие даасан байгууллага хэлбэрээр оршин тогтнох боломжгүй. " болгон үндсэн хүч” суурь хөдөлгөөнөөс гарах ёстой. Энэ нь хүчийг тодорхойлох логик шаардлага бөгөөд тухайн нөхцөл байдлыг авч үзсэн физик онолоос үл хамааран хүчинтэй байна.

Орчин үеийн физикийн шинжлэх ухаан нь хүчний тодорхойлолтод шаардагдах хөдөлгөөнийг тодорхойлох боломжгүй юм. Жишээлбэл, физик цэнэг нь цахилгаан хүчийг бий болгодог боловч ажиглалтаар тодорхойлогддог тул энэ нь өөрийн гэсэн байдлаар хийгддэггүй. өөрийн санаачлага. Өмнө нь хөдөлсөн шинж тэмдэг байхгүй. Ийм зүйлтэй илэрхий зөрчилХүчний тодорхойлолтыг одоо тодорхойлолтын шаардлагыг үл тоомсорлож, цахилгаан хүчийг ямар нэгэн тодорхой бус байдлаар цэнэгийн улмаас үүссэн объект гэж үзэх замаар удирдаж байна. Одоо цэнэгийг эргэлтийн чичиргээ гэж тодорхойлсоноор ийм төрлийн зайлсхийх хэрэгцээ арилсан. Цахилгаан хүчийг бий болгоход ямар нэгэн хөдөлгөөний нотолгоо байхгүй байгаагийн шалтгаан нь одоо тодорхой болсон. цэнэг нь өөрөө хөдөлгөөн юм.

Тиймээс цахилгаан цэнэг нь бидний масс гэж тодорхойлсон атом эсвэл бөөмийн гурван хэмжээст хөдөлгөөний нэг хэмжээст аналог юм. Массын орон зай-цаг хугацааны хэмжээсүүд – t³/s³. Нэг хэмжээстэд энэ нь т/с болно. Эргэлтийн чичиргээ нь массыг бүрдүүлдэг эргэлттэй төстэй хөдөлгөөн боловч зөвхөн скаляр чиглэлийн үечилсэн эргэлтээр ялгаатай байдаг. Эндээс харахад нэг хэмжээст эргэлтийн чичиргээ болох цахилгаан цэнэг нь мөн т/с хэмжээтэй байна. Бусад цахилгаан статик хэмжигдэхүүнүүдийн хэмжилтийг цэнэгийн хэмжигдэхүүнээс гаргаж авч болно. Цахилгаан талбайн хүч- цахилгаан цэнэгтэй холбоотой олон харилцаанд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг хэмжигдэхүүн бол нэгж талбайд ногдох цэнэг, т/с х 1/с&суп2 = т/с&суп3. Талбайн хүч ба зайны үржвэр, t/s³ x s = t/s² нь хүч, цахилгаан потенциал.

Таталцлын талбарыг массаар үүсгэхтэй ижил шалтгааны улмаас цахилгаан цэнэг нь хүчний талбараар хүрээлэгдсэн байдаг. Гэсэн хэдий ч масс ба цэнэгийн хооронд харилцан үйлчлэл байхгүй. Скаляр хөдөлгөөн. А ба В-ийн хоорондох өөрчлөлтийг лавлах системд AB-ийн хөдөлгөөн (А-аас В руу шилжих) эсвэл BA-ийн хөдөлгөөн (В-аас А руу шилжих) хэлбэрээр илэрхийлж болно. Тиймээс AB болон BA хөдөлгөөн нь хоёр тусдаа хөдөлгөөн биш юм; Эдгээр нь төлөөлөх хоёр өөр арга зам юм нэг ба ижиллавлагааны систем дэх хөдөлгөөнүүд. Энэ нь скаляр хөдөлгөөн нь харилцан үйл явц гэсэн үг юм. А ба В объектууд ижил төрлийн хөдөлгөөн хийх чадваргүй бол энэ нь явагдах боломжгүй. Тиймээс цэнэг (нэг хэмжээст хөдөлгөөн) нь зөвхөн цэнэгтэй, харин масс (гурван хэмжээст хөдөлгөөн) нь зөвхөн масстай харилцан үйлчилдэг.

Таталцлын адил цахилгаан цэнэгийн шугаман хөдөлгөөнийг таталцлын хөдөлгөөнтэй адил авч үздэг. Гэсэн хэдий ч, өмнө дурьдсанчлан, энэ нь дотогшоо биш харин гадагш чиглэсэн байдаг тул эргэлтийн хөдөлгөөний хослолын хэлбэрээр чичиргээний үндсэн хөдөлгөөнд шууд нэмж болохгүй. Байнга байдаг байгалийн жишиг хүрээний гадагш чиглэсэн дараалал нь гадагш чиглэсэн хурдны бүрэн нэгж буюу хязгаарлах хэмжигдэхүүн хүртэл үргэлжилдэг тул гадагш чиглэсэн хөдөлгөөний хязгаарлалт үүсдэг. Цаашдын хөдөлгөөнХөдөлгөөний хослолд дотогшоо бүрэлдэхүүн хэсгийг оруулсны дараа зөвхөн гадагшаа нэмж болно. Тиймээс, цэнэг нь зөвхөн атом эсвэл субатомын бөөмсийн нэмэлт хэлбэрээр оршин тогтнох боломжтой.

Хэдийгээр цэнэгийг бүрдүүлдэг эргэлтийн чичиргээний скаляр чиглэл нь үргэлж гадагш чиглэсэн байдаг ч эргэлтийн хурд нь нэгдмэл байдлаас их эсвэл бага байж болох тул эерэг (цаг хугацааны) шилжилт ба сөрөг (орон зайн) шилжилт хоёулаа боломжтой бөгөөд эргэлтийн чичиргээ нь заавал эсрэг байх ёстой. эргэлт. Энэ нь нэр томъёоны маш эвгүй асуудал үүсгэдэг. Логик үүднээс авч үзвэл орон зайн шилжилттэй эргэлтийн чичиргээг сөрөг цэнэг гэж нэрлэх нь зүйтэй бөгөөд энэ нь эерэг эргэлтийн эсрэг байдаг тул цаг хугацааны шилжилттэй эргэлтийн чичиргээг эерэг цэнэг гэж нэрлэх ёстой. Үүний үндсэн дээр "эерэг" гэсэн нэр томъёо нь цаг хугацааны шилжилтийг (бага хурд), "сөрөг" гэсэн нэр томъёо нь орон зайн шилжилтийг (өндөр хурд) үргэлж илэрхийлдэг. Эдгээр нэр томъёог ашиглах нь зарим давуу талтай боловч энэхүү нийтлэлийн зорилгын үүднээс урьд өмнө нь ухамсаргүй холболтыг илэрхийлэхийн тулд үл мэдэгдэх нэр томъёог зайлшгүй ашиглахаас болж зовж шаналж буй тайлбарыг цаашид төөрөгдүүлэх эрсдэлтэй байх нь зохисгүй юм. Тиймээс одоогийн зорилгын үүднээс бид одоогийн хэрэглээг дагаж, эерэг элементүүдийн цэнэгийг эерэг гэж нэрлэх болно. Энэ нь эргэлттэй холбоотой "эерэг", "сөрөг" гэсэн нэр томъёоны утга нь цэнэгтэй урвуу хамааралтай гэсэн үг юм.

Ердийн практикт энэ нь онцгой хүндрэл учруулах ёсгүй. Гэсэн хэдий ч одоогийн хэлэлцүүлэгт судалж буй хослолуудад багтсан янз бүрийн хөдөлгөөний шинж чанарыг тодорхойлох нь ойлгомжтой байхын тулд зайлшгүй шаардлагатай юм. Төөрөгдөл гаргахаас зайлсхийхийн тулд "эерэг" ба "сөрөг" гэсэн нэр томъёог урвуу байдлаар ашиглах үед одоор тэмдэглэнэ. Үүний үндсэн дээр бүх скаляр чиглэлд бага хурдтай эргэлддэг цахилгаан эерэг элемент нь эерэг* цэнэгийг хүлээн авдаг - өндөр хурдтай эргэлтийн чичиргээ. Өндөр ба бага эргэлтийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдтэй электрон сөрөг элемент нь ямар ч төрлийн цэнэгийг хүлээн авах боломжтой. Гэсэн хэдий ч ерөнхийдөө сөрөг* цэнэг нь ангийн ихэнх сөрөг элементүүдээр хязгаарлагддаг.

Скаляр хөдөлгөөнийг орон зайн тогтсон жишиг хүрээний хүрээнд авч үзэхэд гарах олон асуудал нь жишиг хүрээ нь скаляр хөдөлгөөнд байхгүй өмч, байр суурьтай байдгийн үр дүнд үүсдэг. Эсрэг шалтгааны улмаас бусад асуудлууд үүсдэг: скаляр хөдөлгөөн нь лавлагааны системд байдаггүй өмчтэй байдаг. Бид энэ шинж чанарыг дотогшоо эсвэл гадагш чиглэсэн скаляр чиглэл гэж нэрлэдэг.

Цахилгаан цэнэг нь атом эсвэл бөөмийн үндсэн хөдөлгөөнд оролцдоггүй, гэхдээ бараг ямар ч төрлийн бодист амархан үүсдэг бөгөөд тэдгээр бодисоос ижил төстэй байдлаар салгаж болно. Дэлхийн гадаргуу гэх мэт бага температуртай орчинд цахилгаан цэнэг нь харьцангуй байнгын эргэлттэй хөдөлгөөний системд түр зуурын нэмэлт үүрэг гүйцэтгэдэг. Энэ нь төлбөрийн үүрэг чухал биш гэсэн үг биш юм. Үнэн хэрэгтээ цэнэг нь үйл ажиллагаанд оролцож буй бодисын атомуудын үндсэн хөдөлгөөнөөс илүү физик үйл явдлын үр дүнд илүү их нөлөөлдөг. Гэхдээ бүтцийн үүднээс авч үзвэл цэнэг нь атомын хөрвүүлэх (кинетик эсвэл температур) хөдөлгөөнтэй ижил аргаар ирж, явдаг гэдгийг ойлгох хэрэгтэй. Бидний удахгүй харах болно, цэнэг ба температурын хөдөлгөөн нь хоорондоо харилцан адилгүй байдаг.

Цэнэглэгдсэн бөөмийн хамгийн энгийн хэлбэр нь нэг хэмжээст эргэлтийн шилжилтийн тэнцвэргүй нэг нэгжтэй электрон эсвэл позитрон дээр нэг хэмжээст эргэлтийн чичиргээний нэг нэгжийг нэмснээр үүсдэг. Электроны үр дүнтэй эргэлт сөрөг тул сөрөг* цэнэг авдаг. 1-р ботид субатомын бөөмсийн тайлбарт дурдсанчлан цэнэггүй электрон бүр хоёр хоосон хэмжээстэй; тэр бол, скаляр хэмжилтүүд, ямар ч үр дүнтэй эргэлт байхгүй байна. Материйн үндсэн нэгжүүд болох атомууд болон бөөмсүүд нь хүрээлэн буй орчныхоо дагуу өөрсдийгөө чиглүүлэх чадвартай болохыг бид өмнө нь харсан; өөрөөр хэлбэл, тэд хүрээлэн буй орчинд үйлчилж буй хүчинтэй нийцсэн чиг баримжаа авдаг. Чөлөөт орон зайд, жишээлбэл, сансрын туяанаас электрон үүсгэх үед тэрээр орон зайн шилжилтийн хязгаарлалтаас (сансарт шилжих боломжгүй гэх мэт) өөрийгөө чиглүүлэх замаар зайлсхийж, сул орон зайн хэмжээсүүдийн аль нэг нь түүний хэмжээстэй давхцдаг. лавлах хүрээ. Дараа нь энэ нь тодорхойгүй хугацаагаар байгалийн жишиг хүрээнд тогтмол байр суурь эзэлж чадна. Хөдөлгөөнгүй орон зайн жишиг хүрээний нөхцөлд фотон шиг цэнэггүй электрон нь байгалийн жишиг хүрээний дарааллаар гэрлийн хурдаар гадагшаа гардаг.

Хэрэв электрон шинэ орчинд орж, шинэ хүчинд өртөж эхэлбэл тэрээр шинэ нөхцөл байдалд дасан зохицохын тулд өөрийгөө өөрчлөх боломжтой. Жишээлбэл, дамжуулагч материал руу орохдоо материйг бүрдүүлдэг хөдөлгөөний хослолын хурдны шилжилт нь цаг хугацааны хувьд голчлон явагддаг, орон зайн шилжилтийн хоорондын уялдаа холбоо зэргээс шалтгаалан чөлөөтэй хөдөлж болох орчинтой тулгардаг. электрон болон атомын түр зуурын шилжилт хөдөлгөөн юм. Түүнчлэн хүрээлэн буй орчны хүчин зүйлүүд нь ийм чиглэлийг өөрчлөхөд таатай байдаг; өөрөөр хэлбэл, тэд өндөр хурдтай орчинд нэгдмэл байдлаас дээгүүр хурдыг нэмэгдүүлэх, бага хурдтай орчинд буурахыг дэмждэг. Үүний үр дүнд электрон жишиг хүрээний хэмжээс дэх идэвхтэй шилжилтийг өөрчилдөг. Энэ нь хурд нь нэгдмэл байдлаас дээгүүр эсвэл доогуур байгаа эсэхээс хамаарч орон зайн эсвэл цаг хугацааны лавлагааны хүрээ юм, гэхдээ хоёр хүрээ параллель байна. Үнэн хэрэгтээ эдгээр нь хоёр өөр хурдны бүсэд нэг хэмжээст хөдөлгөөнийг төлөөлдөг тул нэг системийн хоёр сегмент юм.

Хэрвээ хурд нь нэгээс их байвал дүрслэл хувьсах хэмжээцаг хугацааны координатын системд тохиолддог ба байгалийн жишиг систем дэх тогтмол байрлал нь орон зайн координатын системд гэрлийн хурдаар электронуудын хөдөлгөөн (цахилгаан гүйдэл) хэлбэрээр илэрдэг. Хэрэв хурд нэгээс бага бол дүрслэлүүд эсрэгээрээ байна. Эндээс дамжуулагчийн дагуух электронуудын хөдөлгөөн ийм хурдтай явагддаг гэсэн үг биш юм. Үүнтэй холбоотойгоор электрон цуглуулах нь хий цуглуулахтай төстэй юм. Бие даасан электронууд өндөр хурдтай, гэхдээ санамсаргүй чиглэлд хөдөлдөг. Зөвхөн гүйдлийн урсгалын чиглэлд үүссэн илүүдэл хөдөлгөөн буюу электрон шилжилт нь чиглэлгүй хөдөлгөөний үүрэг гүйцэтгэдэг.

"Электрон хий" гэсэн санааг ихэвчлэн хүлээн зөвшөөрдөг орчин үеийн физик, гэхдээ энэ нь "гэж итгэдэг. энгийн онолнарийвчилж шалгавал илүү их хүндрэлд хүргэдэг." Дээр дурдсанчлан, атомын бүтцээс гаргаж авсан электрон хийн электронууд олон асуудалтай тулгардаг гэсэн таамаглал давамгайлж байна. Мөн дулааны тодорхой утгатай шууд зөрчилддөг. "Электрон хий нь металлын хувийн дулаанд нэмэлт 3/2 R нэмнэ гэж таамаглаж байсан" боловч хувийн дулааны ийм өсөлтийг туршилтаар илрүүлээгүй.

Хөдөлгөөний ертөнцийн онол нь эдгээр хоёр асуудлын хариултыг санал болгодог. Хөдөлгөөн нь цахилгаан гүйдэл үүсгэдэг электронууд нь атомуудаас салдаггүй бөгөөд тэдгээрийн гарал үүсэлтэй холбоотой хязгаарлалтууд байдаггүй. Тодорхой дулааны асуудлын хариулт нь электрон хөдөлгөөний мөн чанарт оршдог. Дамжуулагчийн бодис дахь цэнэггүй электронуудын хөдөлгөөн (сансрын нэгж) нь суналтын орон зай дахь бодисын хөдөлгөөнтэй тэнцүү байна. Өгөгдсөн температурт бодисын атомууд орон зайтай харьцуулахад тодорхой хурдтай байдаг. Үргэлжлэл орон зай ч бай, цахим орон зай ч бай хамаагүй. Цахим орон зай дахь хөдөлгөөн (электроны хөдөлгөөн) нь температурын хөдөлгөөний нэг хэсэг бөгөөд энэ хөдөлгөөнөөс үүсэх тусгай дулаан нь атомын тодорхой дулааны нэг хэсэг болохоос тусдаа зүйл биш юм.

Хүрээлэн буй орчны хүчин зүйлсийн хариуд электрон чиг баримжаа нь өөрчлөгдвөл тэдгээр хүчин зүйлстэй холбоотой хүчний эсрэг эргэлдэж чадахгүй. Тиймээс цэнэггүй төлөвт электронууд дамжуулагчийг орхиж чадахгүй. Цэнэггүй электроны цорын ганц идэвхтэй шинж чанар нь орон зайн шилжилт бөгөөд энэ орон зайг өргөтгөлийн орон зайд харьцуулсан харьцаа нь хөдөлгөөн биш юм. Эргэлтийн хөдөлгөөнүүдийн (атом эсвэл бөөмийн) орон зайд нүүлгэн шилжүүлэлт (хурд нэгээс их) нь зөвхөн цаг хугацааны явцад л хөдөлж болно. Хөдөлгөөн нь орон зай ба цаг хугацааны хоорондох холбоо учраас цаг хугацааны шилжилт (хурд нэгээс бага) бүхий эргэлтийн хөдөлгөөнүүдийн хослол нь зөвхөн орон зайд хөдөлж болно. Гэхдээ хурдны нэгж (байгалийн тэг эсвэл Эхний түвшин) орон зай, цаг хугацааны нэгдэл юм. Үүнээс үзэхэд цэвэр хурдны нүүлгэн шилжүүлэлт 0-тэй тэнцүү хөдөлгөөнүүдийн хослол нь цаг хугацааны хувьд ч, орон зайд ч хөдөлж болно. Цэнэггүй төлөвт сөрөг шилжилтийн нэгжтэй электрон дээр сөрөг* цэнэгийн нэгжийг (үнэндээ эерэг шинж чанартай) авах нь хурдны шилжилтийг тэг болгож бууруулж, электрон орон зай эсвэл цаг хугацааны аль алинд нь чөлөөтэй шилжих боломжийг олгодог.

Дамжуулагчид цэнэглэгдсэн электронуудыг бий болгохын тулд бөөмийн одоо байгаа кинетик энергийг нэгж цэнэгийн эквиваленттай тэнцэх хэмжээний энергийг цэнэглэгдээгүй электрон руу шилжүүлэх шаардлагатай. Хэрэв электроныг сансарт тусгавал нэмэлт тоо хэмжээхатуу эсвэл шингэн гадаргуугаас салж, хүрээлэн буй хийн даралтыг даван туулахын тулд эрчим хүч шаардагдана. Энэ түвшнээс доогуур энергитэй цэнэглэгдсэн электронууд нь цэнэггүй электронуудын нэгэн адил дамжуулагчаар хязгаарлагддаг.

Цэнэг үүсгэх, дамжуулагчаас гарахад шаардагдах энергийг олон янзаар сурч болох бөгөөд тус бүр нь чөлөөтэй хөдөлж буй цэнэгтэй электронуудыг бий болгох арга юм. Тохиромжтой, өргөн хэрэглэгддэг арга нь боломжит зөрүүгээр шаардлагатай энергийг өгдөг. Энэ нь электронуудын хөрвүүлэх энергийг хэрэгцээг хангах хүртэл нэмэгдүүлнэ. Олон хэрэглээнд хийн даралтыг даван туулахын оронд шинээр цэнэглэгдсэн электронуудыг вакуум руу гаргах замаар шаардлагатай эрчим хүчний өсөлтийг багасгадаг. Бүтээлд ашигласан катодын туяа рентген туяа, нь вакуум руу чиглэсэн цэнэгтэй электронуудын урсгал юм. Вакуум ашиглах нь мөн дулаанаар дамжуулан цэнэггүй электронуудад шаардлагатай энергийг нэвтрүүлдэг цэнэглэгдсэн электронуудыг термион үүсгэх шинж чанар юм. Фотоволтайк үүсгэх үед энерги нь цацрагаас шингэдэг.

Чөлөөт цэнэглэгдсэн нэгж болох электрон оршин тогтнох нь ихэвчлэн богино хугацаатай байдаг. Нэг энергийн дамжуулалтаар бүтээгдэж, сансарт цацагдсан даруйдаа бодистой дахин мөргөлдөж, цэнэгийг хувиргах энергийн өөр шилжүүлэгт ордог. дулааны энергиэсвэл цацраг туяа, электрон нь цэнэггүй төлөв рүү буцдаг. Цэнэглэгдсэн электронуудыг үүсгэгч бодистой ойр байх үед цэнэгийг бий болгох, тэдгээрийг бусад төрлийн энерги болгон хувиргах урвуу үйл явц нэгэн зэрэг явагддаг. Вакуум ашиглан электрон үүсгэх гол шалтгаануудын нэг нь урвуу процессын үед цэнэгийн алдагдлыг багасгах явдал юм.

Сансарт цэнэглэгдсэн электронуудыг ажиглаж болно, өөрөөр хэлбэл илрүүлж болно. янз бүрийн арга замууд, учир нь цэнэг байгаа тул тэдгээр нь цахилгаан хүчний нөлөөнд автдаг. Энэ нь тэдний хөдөлгөөнийг хянах боломжийг олгодог бөгөөд цэнэглэгдсэн электрон нь өөр өөр төрлийн физик нөлөөг бий болгохын тулд удирдаж болохуйц ажиглагдаж болохуйц биет юм.

Сансарт байгаа шиг бодис дахь бие даасан цэнэгтэй электронуудыг тусгаарлах, судлах боломжгүй ч материаллаг агрегатууд дахь чөлөөтэй хөдөлж буй цэнэгийн ул мөрийг дагаж бөөмс байгаа эсэхийг мэдэж болно. Цэнэгүүдийн онцгой шинж чанараас гадна бодис дахь цэнэгтэй электронууд нь цэнэггүй электронуудтай ижил шинж чанартай байдаг. Тэд сайн кондукторуудад амархан хөдөлдөг, мууд нь илүү хэцүү байдаг. Тэд боломжит ялгааны хариуд хөдөлдөг. Тэдгээрийг тусгаарлагчид хадгалдаг - шаардлагагүй бодисууд нээлттэй хэмжилтэлектронуудын чөлөөт хөдөлгөөнийг зөвшөөрөх гэх мэт. Агрегат болон түүний эргэн тойронд цэнэглэгдсэн электронуудын идэвхжилийг статик цахилгаан гэж нэрлэдэг.