Гүйдлийн харагдах байдал. Цахилгаан гүйдлийн тухай ойлголт, түүнийг хэрхэн хэмжих талаар

Цахилгаан гүйдэл нь сөрөг цэнэгийн дараалсан урсгал юм энгийн бөөмс- электронууд. Цахилгаан гүйдэлбайшин, гудамжны гэрэлтүүлэг, гэр ахуйн болон үйлдвэрлэлийн тоног төхөөрөмжийн ажиллагааг хангах, хотын болон гол шугамын цахилгаан тээврийн хэрэгслийн хөдөлгөөн гэх мэт.

Цахилгаан гүйдэл

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

Одоогийн– дамжуулагчийн хөндлөн огтлолоор нэгж хугацаанд дамжих цэнэгийн тоо.

• I - одоогийн хүч чадал
• 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 гүйдэлхэд хэдэн физик шинж чанартай байдаг тоон утгууд, тодорхой нэгжээр илэрхийлсэн. 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 - талбай хөндлөн огтлол
• Би - одоогийн

Шууд ба хувьсах гүйдэл

Бүх цахилгаан төхөөрөмжүүд эрчим хүчээр ажилладаг байнгынэсвэл хувьсах гүйдэл.

Цахилгаан гүйдэл, чиглэл, утга нь өөрчлөгддөггүй гэж нэрлэдэг байнгын.

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

Олон тооны цахилгаан төхөөрөмжүүдийн тэжээлийн хангамжийг гүйцэтгэдэг хувьсах гүйдэл, 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 гүйдэлБайшингийн дулаан, гэрэл, мэдээллийн урсгалаас хамаарна гадаад ертөнц, гаригийн янз бүрийн хэсэгт байрладаг хүмүүсийн хоорондын харилцаа холбоо гэх мэт.

Орчин үеийн амьдралыг цахилгаан эрчим хүчгүйгээр төсөөлөхийн аргагүй юм. Цахилгаанхүмүүсийн амьдралын бүх салбарт байдаг: аж үйлдвэр болон хөдөө аж ахуй, шинжлэх ухаан, сансар огторгуйд.

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. Цахилгаанжуулалт төмөр замын тээвэравто 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 гүйдэл одоо бүх барилгад ашиглагдаж байгааг мэддэг одоогийн шинж чанаруудГэрийн цахилгаан сүлжээнд энэ нь амьдралд аюултай гэдгийг үргэлж санаж байх ёстой.

Цахилгаан гүйдэл гэдэг нь цахилгаан талбайн нөлөөн дор цахилгаан цэнэгийн чиглэлийн хөдөлгөөний нөлөө (хийд - ион ба электрон, метал дахь электрон) юм.

Хөдөлгөөн эерэг цэнэгүүдталбайн дагуух сөрөг цэнэгийн талбайн эсрэг хөдөлгөөнтэй тэнцүү байна.

Ихэнхдээ цахилгаан цэнэгийн чиглэлийг эерэг цэнэгийн чиглэл гэж авдаг.

• одоогийн хүч;
• хүчдэл;
• одоогийн хүч чадал;
• одоогийн эсэргүүцэл.

Одоогийн хүч.

Цахилгаан гүйдлийн хүчгүйдлээр гүйцэтгэсэн ажлын харьцааг энэ ажил гүйцэтгэсэн хугацаа гэж нэрлэдэг.

Түүний хөгжүүлдэг хүч цахилгаан гүйдэлхэлхээний хэсэг дээрх энэ хэсгийн гүйдэл ба хүчдэлийн хэмжээтэй шууд пропорциональ байна. Эрчим хүч (цахилгаан ба механик) ваттаар хэмжигддэг (W).

Одоогийн хүчхэлхээн дэх цахилгаан гүйдлийн про-те-ка-ния хугацаанаас хамаарахгүй, харин гүйдлийн хүч дээрх про-фром-ве-де хүчдэл гэж тодорхойлогддог.

Хүчдэл.

Цахилгаан хүчдэлнь цэнэгийг нэг цэгээс нөгөө цэг рүү шилжүүлэхэд цахилгаан орон хэр их ажил хийж байгааг харуулдаг хэмжигдэхүүн юм. Хэлхээний янз бүрийн хэсгүүдийн хүчдэл өөр өөр байх болно.

Жишээ нь: хоосон утасны хэсэг дээрх хүчдэл маш бага байх ба ямар ч ачаалалтай хэсгийн хүчдэл хамаагүй өндөр байх ба хүчдэлийн хэмжээ нь гүйдлийн хийсэн ажлын хэмжээнээс хамаарна. Хүчдэлийг вольтоор (1 В) хэмждэг. Хүчдэлийг тодорхойлохын тулд дараах томъёо байдаг: U=A/q, энд

• U - хүчдэл,
• А нь q цэнэгийг хэлхээний тодорхой хэсэг рүү шилжүүлэх гүйдлийн гүйцэтгэсэн ажил юм.

Одоогийн хүч чадал.

Одоогийн хүч чадалдамжуулагчийн хөндлөн огтлолоор урсах цэнэгтэй бөөмийн тоог хэлнэ.

Тодорхойлолтоор одоогийн хүчхүчдэлтэй шууд пропорциональ, эсэргүүцэлтэй урвуу пропорциональ.

Цахилгаан гүйдлийн хүчАмметр гэж нэрлэгддэг багажаар хэмждэг. Цахилгаан гүйдлийн хэмжээг (шилжүүлсэн цэнэгийн хэмжээ) ампераар хэмждэг. Өөрчлөлтийн нэгжийн тэмдэглэгээний хүрээг нэмэгдүүлэхийн тулд микро - микроампер (μA), миль - миллиампер (мА) зэрэг олон талт угтварууд байдаг. Бусад консолыг өдөр тутмын хэрэглээнд ашигладаггүй. Жишээлбэл: тэд "арван мянган ампер" гэж бичдэг, гэхдээ 10 килоампер гэж хэзээ ч хэлдэггүй, бичдэггүй. Ийм үнэт зүйлс дотор өдөр тутмын амьдралашигладаггүй. Наноамперын талаар мөн адил зүйлийг хэлж болно. Ихэвчлэн 1×10-9 Ампер гэж бичдэг.

Одоогийн эсэргүүцэл.

Цахилгаан эсэргүүцэлдуудсан физик хэмжигдэхүүн, цахилгаан гүйдэл дамжуулахаас сэргийлдэг дамжуулагчийн шинж чанарыг тодорхойлдог ба харьцаатай тэнцүү байнадамжуулагчийн төгсгөл дэх хүчдэлийг түүгээр урсах гүйдлийн хүч хүртэл.

Хувьсах гүйдлийн хэлхээ ба хувьсах цахилгаан соронзон орны эсэргүүцлийг эсэргүүцлийн эсэргүүцэл ба шинж чанарын эсэргүүцэл гэсэн ойлголтоор тодорхойлдог. Одоогийн эсэргүүцэл(ихэвчлэн R эсвэл r үсгээр тэмдэглэдэг) нь гүйдлийн эсэргүүцэл, in тодорхой хязгаар дотор, тогтмол утгаэнэ дамжуулагчийн хувьд. Доод цахилгаан эсэргүүцэл дамжуулагчийн төгсгөлийн хүчдэл ба дамжуулагчаар урсах гүйдлийн харьцааг ойлгох.

Дамжуулах орчинд цахилгаан гүйдэл үүсэх нөхцөл:

1) чөлөөт цэнэглэгдсэн тоосонцор байгаа эсэх;

2) хэрэв цахилгаан орон байгаа бол (дамжуулагчийн хоёр цэгийн хоорондох боломжит ялгаа байдаг).

Цахилгаан гүйдлийн дамжуулагч материалд үзүүлэх нөлөөллийн төрлүүд.

1) химийн - өөрчлөлт химийн найрлагадамжуулагч (голчлон электролитэд тохиолддог);

2) дулааны - гүйдэл халах материал (хэт дамжуулагчийн хувьд энэ нөлөө байхгүй);

3) соронзон - соронзон орны харагдах байдал (бүх дамжуулагчдад тохиолддог).

Гүйдлийн үндсэн шинж чанарууд.

1. Гүйдлийн хүчийг I үсгээр тэмдэглэсэн - энэ нь t хугацаанд дамжуулагчаар дамжин өнгөрөх Q цахилгааны хэмжээтэй тэнцүү байна.

I=Q/t

Одоогийн хүчийг амперметрээр тодорхойлно.

Хүчдэлийг вольтметрээр тодорхойлно.

3. Дамжуулагч материалын эсэргүүцэл R.

Эсэргүүцэл нь дараахь зүйлээс хамаарна.

a) дамжуулагч S-ийн хөндлөн огтлол дээр, түүний урт l ба материал дээр (дамжуулагчийн эсэргүүцэл ρ-ээр тэмдэглэгдсэн);

R=pl/S

b) температурт t°C (эсвэл T): R = R0 (1 + αt),

• Энд R0 нь 0°С-ийн дамжуулагчийн эсэргүүцэл,
• α - температурын коэффициентэсэргүүцэл;

в) хүлээн авах янз бүрийн нөлөө, дамжуулагчийг зэрэгцээ болон цуваа холбож болно.

Одоогийн шинж чанаруудын хүснэгт.

Гүйдэл ба хүчдэл нь ашигласан тоон үзүүлэлт юм цахилгаан диаграммууд. Ихэнхдээ эдгээр хэмжигдэхүүнүүд цаг хугацааны явцад өөрчлөгддөг, эс тэгвээс цахилгаан хэлхээг ажиллуулахад ямар ч утгагүй болно.

Хүчдэл

Уламжлал ёсоор хүчдэлийг үсгээр зааж өгдөг "U". Нэгж цэнэгийг бага потенциалтай цэгээс цэг рүү шилжүүлэхэд зарцуулсан ажил асар их боломж, энэ хоёр цэгийн хоорондох хүчдэл юм. Өөрөөр хэлбэл, нэгж цэнэг ихээс бага потенциал руу шилжсэний дараа ялгарах энерги юм.

Хүчдэлийг боломжит зөрүү, мөн цахилгаан хөдөлгөгч хүч гэж нэрлэж болно. Энэ параметрийг вольтоор хэмждэг. 1 вольт хүчдэлтэй хоёр цэгийн хооронд 1 кулон цэнэгийг шилжүүлэхийн тулд 1 жоуль ажил хийх шаардлагатай. Кулонууд цахилгаан цэнэгийг хэмждэг. 1 зүүлт цэнэгтэй тэнцүү 6х10 18 электрон.

Хүчдэл нь гүйдлийн төрлөөс хамааран хэд хэдэн төрөлд хуваагддаг.

• Тогтмол хүчдэл . Энэ нь цахилгаан статик болон шууд гүйдлийн хэлхээнд байдаг.
• Хувьсах гүйдлийн хүчдэл . Энэ төрлийн хүчдэл нь синусоид ба хэлхээнд байдаг хувьсах гүйдэл. Синусоид гүйдлийн хувьд дараах хүчдэлийн шинж чанаруудыг харгалзан үзнэ.
  хүчдэлийн хэлбэлзлийн далайц- энэ нь түүний x тэнхлэгээс хамгийн их хазайлт юм;
  агшин зуурын хүчдэл, энэ нь тодорхой цаг хугацаанд илэрхийлэгддэг;
  үр дүнтэй хүчдэл , гүйцэтгэлээр тодорхойлогддог идэвхтэй ажил 1-р хагас үе;
  дундаж шулуутгагдсан хүчдэл, нэг гармоник хугацаанд шулуутгагдсан хүчдэлийн хэмжээгээр тодорхойлогддог.

Агаарын шугамаар цахилгаан дамжуулахдаа тулгууруудын загвар ба тэдгээрийн хэмжээс нь хэрэглэсэн хүчдэлийн хэмжээнээс хамаарна. Фаз хоорондын хүчдэлийг нэрлэдэг шугамын хүчдэл , ба газар ба фаз бүрийн хоорондох хүчдэл фазын хүчдэл . Энэ дүрэм нь бүх төрлийн агаарын шугамд хамаарна. ОХУ-д өрхийн цахилгааны сүлжээнд 380 вольтын шугаман хүчдэлтэй, 220 вольтын фазын хүчдэлтэй гурван фазын хүчдэл стандарт байдаг.

Цахилгаан гүйдэл

Цахилгаан хэлхээн дэх гүйдэл гэдэг нь тодорхой цэг дэх электронуудын хөдөлгөөний хурдыг ампераар хэмжиж, диаграммд "" үсгээр тэмдэглэсэн хурд юм. I" Мөн милли-, микро-, нано гэх мэт харгалзах угтвар бүхий амперийн үүсмэл нэгжүүдийг ашигладаг. 1 кулон цэнэгийн нэгжийг 1 секундэд хөдөлгөснөөр 1 ампер гүйдэл үүсдэг.

Уламжлал ёсоор гүйдэл нь дараах чиглэлд урсдаг гэж үздэг эерэг боломжсөрөг тал руу. Гэсэн хэдий ч физикийн хичээлээс электрон нь эсрэг чиглэлд хөдөлдөг гэдгийг мэддэг.

Хүчдэл нь хэлхээний 2 цэгийн хооронд хэмжигддэг бөгөөд гүйдэл нэгээр дамждаг гэдгийг та мэдэх хэрэгтэй тодорхой цэгхэлхээ, эсвэл түүний элементээр дамжуулан. Тиймээс, хэрэв хэн нэгэн "эсэргүүцлийн хурцадмал байдал" гэсэн хэллэгийг ашигладаг бол энэ нь буруу бөгөөд бичиг үсэг тайлагдаагүй болно. Гэхдээ ихэвчлэн бид ярьж байнахэлхээний тодорхой цэг дэх хүчдэлийн тухай. Энэ нь газар ба энэ цэгийн хоорондох хүчдэлийг хэлнэ.

Хүчдэл нь генератор болон бусад төхөөрөмжүүдийн цахилгаан цэнэгийн нөлөөллөөс үүсдэг. Гүйдэл нь хэлхээний хоёр цэгт хүчдэл өгөх замаар үүсдэг.

Гүйдэл ба хүчдэл гэж юу болохыг ойлгохын тулд ашиглах нь илүү зөв байх болно. Үүн дээр та цаг хугацааны явцад утгуудаа өөрчилдөг гүйдэл ба хүчдэлийг харж болно. Практикт цахилгаан хэлхээний элементүүдийг дамжуулагчаар холбодог. Тодорхой цэгүүдэд хэлхээний элементүүд өөрийн гэсэн хүчдэлийн утгатай байдаг.

Гүйдэл ба хүчдэл нь дараахь дүрмийг дагаж мөрддөг.

• Цэг рүү орж буй гүйдлийн нийлбэр нь тухайн цэгээс гарах гүйдлийн нийлбэртэй тэнцүү байна (цэнэг хадгалах дүрэм). Энэ дүрэм нь одоогийн Кирхгофын хууль юм. Энэ тохиолдолд гүйдлийн орох, гарах цэгийг зангилаа гэж нэрлэдэг. Энэ хуулийн үр дагавар нь дараагийн мэдэгдэл: бүлэг элементийн цуваа цахилгаан хэлхээнд гүйдлийн утга бүх цэгүүдэд ижил байна.
• IN зэрэгцээ хэлхэээлементүүд, бүх элементүүд дээрх хүчдэл ижил байна. Өөрөөр хэлбэл, хаалттай хэлхээний хүчдэлийн уналтын нийлбэр тэг байна. Энэхүү Кирхгофын хууль нь стресст хамаарна.
• Хэлхээний (хүч) нэгж хугацаанд хийсэн ажлыг дараах байдлаар илэрхийлнэ. P = U * I. Эрчим хүчийг ваттаар хэмждэг. 1 секундэд хийсэн 1 жоуль ажил 1 ватттай тэнцэнэ. Эрчим хүчийг дулааны хэлбэрээр хуваарилж, гүйцэтгэхэд зарцуулдаг механик ажил(цахилгаан хөдөлгүүрт), цацраг болж хувирдаг янз бүрийн төрөл, саванд эсвэл батерейнд хуримтлагдана. Цогцолборыг төлөвлөхдөө цахилгаан системүүд,Асуудлын нэг нь системийн дулааны ачаалал юм.

Цахилгаан гүйдлийн шинж чанар

Цахилгаан хэлхээнд гүйдэл байх урьдчилсан нөхцөл бол хаалттай хэлхээ юм. Хэрэв хэлхээ эвдэрсэн бол гүйдэл зогсдог.

Цахилгааны инженер бүр энэ зарчмаар ажилладаг. Тэд салж байна цахилгаан хэлхээхөдлөх механик контактууд бөгөөд энэ нь гүйдлийн урсгалыг зогсоож, төхөөрөмжийг унтраадаг.

Эрчим хүчний салбарт цахилгаан гүйдэл нь гүйдэл дамжуулагчийн дотор үүсдэг бөгөөд тэдгээр нь шин болон гүйдэл дамжуулдаг бусад хэсгүүдийн хэлбэрээр хийгдсэн байдаг.

Дотоод гүйдлийг бий болгох өөр аргууд байдаг:

• Цэнэглэгдсэн ионуудын хөдөлгөөний улмаас шингэн ба хий.
• Термионы ялгаралтыг ашиглан вакуум, хий, агаар.
• , цэнэг тээвэрлэгчдийн хөдөлгөөний улмаас.

Цахилгаан гүйдэл үүсэх нөхцөл

• Дамжуулагчийг халаах (хэт дамжуулагч биш).
• Цэнэглэгч тээвэрлэгчид боломжит зөрүүг хэрэглэх.
• Шинэ бодис ялгаруулдаг химийн урвал.
• Нөлөөлөл соронзон оронкондуктор руу.

Одоогийн долгионы хэлбэрүүд

• Шулуун шугам.
• Хувьсах гармоник синусын долгион.
• Меандр, синусын долгионтой төстэй, гэхдээ байна хурц булангууд(заримдаа булангуудыг тэгшитгэж болно).
• Нэг чиглэлд лугшилттай хэлбэр, далайц нь тэгээс өөр хооронд хэлбэлздэг хамгийн том үнэ цэнэтодорхой хуулийн дагуу.

Цахилгаан гүйдлийн ажлын төрлүүд

• Гэрэлтүүлгийн төхөөрөмжөөс үүссэн гэрлийн цацраг.
• Халаалтын элементүүдийг ашиглан дулаан үүсгэх.
• Механик ажил (цахилгаан моторын эргэлт, бусад цахилгаан төхөөрөмжүүдийн ажиллагаа).
• Цахилгаан соронзон цацрагийг бий болгох.

Цахилгаан гүйдлийн улмаас үүссэн сөрөг үзэгдлүүд

• Контакт болон хүчдэлийн хэсгүүдийн хэт халалт.
• Үүсэх эргүүлэг урсгалцахилгаан төхөөрөмжүүдийн цөмд .
• Гадаад орчинд цахилгаан соронзон цацраг.

Цахилгаан төхөөрөмж бүтээгчид ба янз бүрийн схемүүдзураг төсөл боловсруулахдаа цахилгаан гүйдлийн дээрх шинж чанаруудыг зураг төсөлдөө харгалзан үзэх ёстой. Жишээлбэл, хортой нөлөөЦахилгаан мотор, трансформатор, генератор дахь эргэлтийн гүйдлийг дамжуулахад ашигладаг цөмүүдийг нэгтгэх замаар бууруулдаг. соронзон урсгал. Цөмийг ламинаци хийх нь түүнийг нэг ширхэг металлаас бус, харин тусгай цахилгаан гангаар хийсэн бие даасан нимгэн хавтангаас үйлдвэрлэх явдал юм.

Гэхдээ нөгөө талаас, эргүүлэг урсгалажилд ашигладаг богино долгионы зуух, соронзон индукцийн зарчмаар ажилладаг зуухнууд. Тиймээс бид эргэдэг урсгал нь зөвхөн хор хөнөөлтэй төдийгүй ашигтай гэж хэлж болно.

Синусоид хэлбэрийн дохио бүхий ээлжит гүйдэл нь нэгж хугацаанд хэлбэлзлийн давтамжаар ялгаатай байж болно. Манай улсад цахилгаан давтамжцахилгаан төхөөрөмжүүдийн гүйдэл нь стандарт бөгөөд 50 герцтэй тэнцүү. Зарим оронд 60 герцийн одоогийн давтамжийг ашигладаг.

Цахилгаан инженерчлэл, радио инженерчлэлд янз бүрийн зорилгоор бусад давтамжийн утгуудыг ашигладаг.

• Бага гүйдлийн давтамжтай бага давтамжийн дохио.
• Аж үйлдвэрийн гүйдлийн давтамжаас хамаагүй өндөр давтамжийн дохио.

Цахилгаан гүйдэл нь дамжуулагч доторх электронуудын хөдөлгөөнөөс үүсдэг гэж үздэг тул үүнийг дамжуулагч гүйдэл гэж нэрлэдэг. Гэхдээ өөр төрлийн цахилгаан гүйдэл байдаг бөгөөд үүнийг конвекц гэж нэрлэдэг. Энэ нь цэнэглэгдсэн макробие, жишээлбэл, борооны дуслууд шилжих үед үүсдэг.

Металлын цахилгаан гүйдэл

Тэдгээрт өртөх үед электронуудын хөдөлгөөн тогтмол хүчгазарт унаж буй шүхэрчинтэй харьцуулахад. Энэ хоёр тохиолдолд ийм зүйл тохиолддог жигд хөдөлгөөн. Таталцлын хүч шүхрээр шумбагч дээр үйлчилж, агаарын эсэргүүцлийн хүч түүнийг эсэргүүцдэг. Электронуудын хөдөлгөөнд цахилгаан талбайн хүч нөлөөлж, болор торны ионууд энэ хөдөлгөөнийг эсэргүүцдэг. Дундаж хурдэлектронууд хүрдэг тогтмол утга, түүнчлэн шүхэрчингийн хурд.

Металл дамжуулагчийн хувьд нэг электроны хөдөлгөөний хурд секундэд 0.1 мм, цахилгаан гүйдлийн хурд секундэд 300 мянган км байна. Учир нь цахилгаан гүйдэл нь зөвхөн цэнэгтэй хэсгүүдэд хүчдэл өгөх үед л урсдаг. Тиймээс өндөр гүйдлийн урсгалын хурдыг олж авдаг.

Электронууд болор торонд шилжихэд дараах загвар бий. Электронууд ирж буй бүх ионуудтай мөргөлддөггүй, зөвхөн аравны нэгтэй нь мөргөлддөг. Үүнийг хуулиар тайлбарласан квант механик, үүнийг дараах байдлаар хялбарчилж болно.

Эсэргүүцэл үзүүлдэг том ионууд электронуудын хөдөлгөөнд саад болдог. Энэ нь ялангуяа металыг халаах, хүнд ионууд "ганхаж", хэмжээ нь нэмэгдэж, дамжуулагчийн болор торны цахилгаан дамжуулах чанарыг багасгах үед мэдэгдэхүйц юм. Тиймээс металыг халаах үед тэдгээрийн эсэргүүцэл үргэлж нэмэгддэг. Температур буурах тусам энэ нь нэмэгддэг цахилгаан дамжуулах чанар. Металлын температурыг үнэмлэхүй тэг хүртэл бууруулснаар хэт дамжуулалтын үр нөлөөг олж авах боломжтой.

Гүйдлийн харагдах нөхцөл

Орчин үеийн шинжлэх ухаан тайлбарлах онолыг бий болгосон байгалийн үйл явц. Олон процессууд нь атомын бүтцийн нэг загварт суурилдаг гаригийн загвар. Энэ загварын дагуу атом нь эерэг цэнэгтэй цөм ба цөмийг тойрсон сөрөг цэнэгтэй электронуудын үүлнээс бүрддэг. Төрөл бүрийн бодисууд, атомуудаас бүрдэх нь ихэвчлэн тогтвортой, тогтмол нөхцөлд шинж чанараараа өөрчлөгддөггүй орчин. Гэхдээ байгальд бодисын тогтвортой байдлыг өөрчлөх процессууд байдаг бөгөөд эдгээр бодисуудад цахилгаан гүйдэл гэж нэрлэгддэг үзэгдлийг үүсгэдэг.

Байгалийн ийм үндсэн үйл явц бол үрэлт юм. Хэрэв та зарим төрлийн хуванцараар хийсэн самаар үсээ самнаж, эсвэл тодорхой төрлийн даавуугаар хийсэн хувцас өмсвөл наалддаг гэдгийг олон хүмүүс мэддэг. Үс татагдаж, саманд наалддаг бөгөөд хувцастай ижил зүйл тохиолддог. Энэ нөлөөг самнах материал эсвэл даавууны тогтвортой байдлыг алдагдуулдаг үрэлтээр тайлбарладаг. Электрон үүл нь цөмтэй харьцуулахад шилжиж эсвэл хэсэгчлэн устаж болно. Үүний үр дүнд бодис нь цахилгаан цэнэгийг олж авдаг бөгөөд түүний шинж тэмдэг нь энэ бодисын бүтцээр тодорхойлогддог. Цахилгаан цэнэгүрэлтийн үр дүнд үүссэн электростатик гэж нэрлэдэг.

Үр дүн нь цэнэглэгдсэн хос бодис юм. Бодис бүр тодорхой шинж чанартай байдаг цахилгаан потенциал. Хоёр цэнэглэгдсэн бодисын хоорондох зайд цахилгаан үйлчилдэг. энэ тохиолдолдэлектростатик талбар. Үр ашиг электростатик талбарболомжит утгуудаас хамаардаг ба боломжит зөрүү буюу хүчдэл гэж тодорхойлогддог.

• Хүчдэл үүсэх үед бодисын цэнэгтэй хэсгүүдийн чиглэсэн хөдөлгөөн нь потенциалуудын хоорондох зайд гарч ирдэг - цахилгаан гүйдэл.

Цахилгаан гүйдэл хаана урсдаг вэ?

Энэ тохиолдолд үрэлт зогссон тохиолдолд потенциал буурна. Эцэст нь потенциалууд алга болж, бодисууд тогтвортой байдлыг олж авах болно.

Гэхдээ потенциал ба хүчдэл үүсэх үйл явц нь тэдгээрийн өсөлтийн чиглэлд үргэлжилбэл гүйдэл нь потенциал хоорондын зайг дүүргэж буй бодисын шинж чанарын дагуу нэмэгдэх болно. Энэ үйл явцын хамгийн тод илрэл бол аянга юм. Дээш, доошоо чиглэсэн агаарын урсгалын үрэлт нь бие биенийхээ эсрэг асар их хурцадмал байдал үүсэхэд хүргэдэг. Үүний үр дүнд нэг потенциал нь тэнгэрт дээшээ урсах урсгалаар, нөгөө нь газар доорх урсацаар үүсдэг. Эцэст нь агаарын шинж чанараас шалтгаалан цахилгаан гүйдэл аянга хэлбэрээр гарч ирдэг.

• Цахилгаан гүйдлийн эхний шалтгаан нь хүчдэл юм.
• Цахилгаан гүйдэл үүсэх хоёр дахь шалтгаан нь хүчдэлийн үйлчилдэг орон зай - түүний хэмжээ, юугаар дүүргэгдсэн байдаг.

Хүчдэл нь зөвхөн үрэлтийн улмаас үүсдэггүй. Бусад физик болон химийн процессуудБодисын атомуудын тэнцвэрийг алдагдуулдаг нь хурцадмал байдал үүсэхэд хүргэдэг. Зөвхөн харилцан үйлчлэлийн үр дүнд хурцадмал байдал үүсдэг

• өөр бодистой нэг бодис;
• талбар эсвэл цацраг бүхий нэг буюу хэд хэдэн бодис.

Хүчдэл нь дараахаас ирж болно:

• бүх батерей, аккумлятор, түүнчлэн бүх амьд биетэд тохиолддог химийн урвал;
• цахилгаан соронзон цацраг, тухайлбал in нарны эрчим хүчээр ажилладагдулааны цахилгаан үүсгүүр;
• цахилгаан соронзон орон, тухайлбал бүх динамо.

Цахилгаан гүйдэл нь түүний урсаж буй бодист тохирсон шинж чанартай байдаг. Тиймээс энэ нь ялгаатай:

• металл дахь;

• шингэн ба хийд;

• хагас дамжуулагчид

Металлын хувьд цахилгаан гүйдэл нь зөвхөн электронуудаас, шингэн ба хийд - ионуудаас, хагас дамжуулагчд - электрон ба "нүх"-ээс бүрдэнэ.

Шууд ба хувьсах гүйдэл

Шинж тэмдэг нь өөрчлөгдөөгүй хэвээр байгаа потенциалтай харьцуулахад хүчдэл нь зөвхөн хэмжээгээр өөрчлөгдөж болно.

• Энэ тохиолдолд тогтмол эсвэл импульсийн цахилгаан гүйдэл гарч ирдэг.

Цахилгаан гүйдэл нь энэ өөрчлөлтийн үргэлжлэх хугацаа болон потенциал хоорондын бодисоор дүүрсэн орон зайн шинж чанараас хамаарна.

• Гэхдээ хэрэв потенциалын шинж тэмдгүүд өөрчлөгдөж, энэ нь гүйдлийн чиглэлийг өөрчлөхөд хүргэдэг бол түүнийг тодорхойлдог хүчдэлийн нэгэн адил хувьсагч гэж нэрлэдэг.

Амьдрал ба цахилгаан гүйдэл

Тоон болон чанарын үнэлгээцахилгаан гүйдэл орчин үеийн шинжлэх ухаанболон технологи, тодорхой хууль тогтоомж, хэмжигдэхүүнийг ашигладаг. Үндсэн хуулиуд нь:

• Кулоны хууль;
• Ом-ын хууль.

18-р зууны 80-аад онд Чарльз Куломб хүчдэлийн харагдах байдлыг тодорхойлсон бол 19-р зууны 20-иод онд Георг Ом цахилгаан гүйдлийн харагдах байдлыг тодорхойлжээ.

Байгальд болон хүний ​​соёл иргэншилЭнэ нь юуны түрүүнд эрчим хүч, мэдээлэл зөөвөрлөгчөөр ашиглагддаг бөгөөд түүнийг судлах, ашиглах сэдэв нь амьдралтай адил өргөн уудам юм. Жишээлбэл, бүх амьд организмууд бие махбодид үүссэн цахилгаан гүйдлийн импульсийн нөлөөн дор зүрхний булчингууд агшиж байдаг тул бүх амьд организмууд амьдардаг болохыг судалгаагаар тогтоожээ. Бусад бүх булчингууд адилхан ажилладаг. Эс хуваагдахдаа цахилгаан гүйдэл дээр суурилсан мэдээллийг ашигладаг өндөр давтамжууд. Ийм баримтуудын жагсаалтыг тодруулгатайгаар номын туршид үргэлжлүүлж болно.

Цахилгаан гүйдэлтэй холбоотой олон нээлт аль хэдийн хийгдсэн бөгөөд үүнээс ч олон зүйлийг хийх шаардлагатай байна. Тиймээс судалгааны шинэ хэрэгсэл гарч ирснээр шинэ хууль тогтоомж, материал болон бусад үр дүн гарч ирдэг практик хэрэглэээнэ үзэгдлийн тухай.

Цахилгаан орон дахь цэнэгтэй бөөмсийн чиглэлтэй хөдөлгөөн.

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

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

Металлын хувьд цэнэг зөөгч байдаг чөлөөт электронууд, сөрөг цэнэгтэй бөөмс шиг.

Хагас дамжуулагчийн хувьд бид сөрөг цэнэгтэй электронуудын нэг атомаас нөгөө атом руу шилжих хөдөлгөөнийг (хөдөлгөөн), үр дүнд нь эерэг цэнэгтэй хоосон газруудын атомуудын хоорондох хөдөлгөөнийг авч үздэг.

Учир нь цахилгаан гүйдлийн чиглэлэерэг цэнэгийн хөдөлгөөний чиглэлийг уламжлалт байдлаар хүлээн зөвшөөрдөг. Энэ дүрэм нь электроныг судлахаас нэлээд өмнө тогтоогдсон 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 Эдээр сөрөг утга. 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 Амперын харьцаа:

I = Q/t.

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

Ажил А= 1 Жоуль тээвэрлэхэд зарцуулсан Q= 1 1-р цэгээс 2-р цэг хүртэлх зүүлт нь утгыг тодорхойлно цахилгаан хүчдэл 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 нээсэн чухал хуульцахилгаан гүйдэл ба дамжуулагчийн шинж чанаруудын тоон хамаарлыг тодорхойлдог цахилгаан гүйдэл, тэдгээрийн цахилгаан гүйдлийг тэсвэрлэх чадварыг тодорхойлдог.
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

Кондукторуудад байна чөлөөт хэвлэл мэдээллийн хэрэгсэлцахилгаан талбайн нөлөөгөөр хөдөлж, цахилгаан гүйдэл үүсгэдэг цэнэгүүд.

Металл дамжуулагчийн хувьд цэнэг зөөгч нь чөлөөт электронууд юм.
Температур өсөхөд 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 цэнэгтэй атомуудын (ионуудын) чиглэсэн хөдөлгөөн юм.
Ионууд нь эсрэг талын электродууд руу шилжиж, саармагжуулж, тэдгээрт сууна. - Электролиз.
Анионууд - эерэг ионууд. 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 эерэг буюу сөрөг ионуудмөн цацрагийн нөлөөн дор үүссэн чөлөөт электронууд.

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 тоог нөхөж болно валентын электронхөрш хосоос болон нүх нь болор дахь шинэ байрлал руу шилжих болно.
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 дамжуулагч нь: химийн элементүүд, германи, цахиур, селен, теллур, хүнцэл гэх мэт.Байгалийн хамгийн түгээмэл хагас дамжуулагч бол цахиур юм.

Сэтгэгдэл, саналыг хүлээн авч, урьж байна!