Elektrik akımı aşağıdaki süreçleri içerir. Elektrik akımı: varlığının temel özellikleri ve koşulları

2. Elektrik akımı hangi koşullar altında oluşur?

3. Harici bir elektrik alanının yokluğunda bir iletken içindeki yüklü parçacıkların hareketi neden kaotiktir?

4. Bir iletkendeki yüklü parçacıkların hareketi, harici bir elektrik alanının yokluğunda ve varlığında nasıl farklılık gösterir?

5. Elektrik akımının yönü nasıl seçilir? Elektrik akımı taşıyan metal bir iletkende elektronlar hangi yönde hareket eder?

Akım ve voltaj, elektrik devrelerinde kullanılan niceliksel parametrelerdir. Çoğu zaman bu miktarlar zamanla değişir, aksi takdirde elektrik devresinin çalışmasının bir anlamı kalmaz.

Gerilim

Geleneksel olarak voltaj harfle gösterilir "Sen". Bir yük birimini düşük potansiyelli bir noktadan yüksek potansiyelli bir noktaya taşımak için harcanan iş, bu iki nokta arasındaki voltajdır. Başka bir deyişle, bir birim yükün yüksek potansiyelden düşük potansiyele doğru hareket etmesinden sonra açığa çıkan enerjidir.

Gerilim, elektromotor kuvvetin yanı sıra potansiyel fark olarak da adlandırılabilir. Bu parametre volt cinsinden ölçülür. Gerilimi 1 volt olan iki nokta arasında 1 coulomb'luk yükü hareket ettirmek için 1 joule'lük iş yapılması gerekir. Coulomb elektrik yüklerini ölçer. 1 Coulomb, 6x10 18 elektronun yüküne eşittir.

Gerilim, akım türlerine bağlı olarak çeşitli türlere ayrılır.

• Sabit voltaj . Elektrostatik ve doğru akım devrelerinde bulunur.
• AC voltajı . Bu tip voltaj sinüzoidal ve alternatif akımlara sahip devrelerde bulunur. Sinüzoidal akım durumunda aşağıdaki gerilim özellikleri dikkate alınır:
  voltaj dalgalanmalarının genliği– bu onun x ekseninden maksimum sapmasıdır;
  anlık voltaj zamanın belirli bir noktasında ifade edilen;
  etkili voltaj, 1. yarı döngüde gerçekleştirilen aktif iş ile belirlenir;
  ortalama düzeltilmiş voltaj, bir harmonik periyot boyunca düzeltilmiş voltajın büyüklüğü ile belirlenir.

Elektriği havai hatlardan iletirken, desteklerin tasarımı ve boyutları uygulanan voltajın büyüklüğüne bağlıdır. Fazlar arasındaki gerilime denir hat voltajı ve toprak ile her faz arasındaki voltaj faz gerilimi . Bu kural her türlü havai hat için geçerlidir. Rusya'da, ev elektrik ağlarında standart, 380 volt doğrusal voltaj ve 220 volt faz voltajına sahip üç fazlı voltajdır.

Elektrik akımı

Bir elektrik devresindeki akım, elektronların belirli bir noktadaki hareket hızıdır, amper cinsinden ölçülür ve diyagramlarda "" harfiyle gösterilir. BEN" İlgili milli-, mikro-, nano vb. öneklerle türetilmiş amper birimleri de kullanılır. 1 coulomb'luk yük biriminin 1 saniyede hareket ettirilmesiyle 1 amperlik bir akım üretilir.

Geleneksel olarak akımın pozitif potansiyelden negatife doğru aktığı kabul edilir. Ancak fizik dersinden elektronun ters yönde hareket ettiği bilinmektedir.

Gerilimin devre üzerindeki 2 nokta arasında ölçüldüğünü ve akımın devredeki belirli bir noktadan veya onun elemanından aktığını bilmeniz gerekir. Dolayısıyla birisi “direnişte gerilim” ifadesini kullanıyorsa bu yanlıştır ve cahildir. Ancak çoğu zaman devrenin belirli bir noktasındaki voltajdan bahsediyoruz. Bu, toprak ile bu nokta arasındaki voltajı ifade eder.

Gerilim, jeneratörlerdeki ve diğer cihazlardaki elektrik yüklerine maruz kalınması sonucu üretilir. Akım, bir devredeki iki noktaya voltaj uygulanarak oluşturulur.

Akımın ve voltajın ne olduğunu anlamak için kullanmak daha doğru olacaktır. Üzerinde zamanla değerlerini değiştiren akımı ve voltajı görebilirsiniz. Pratikte bir elektrik devresinin elemanları iletkenlerle bağlanır. Belirli noktalarda devre elemanlarının kendi voltaj değerleri vardır.

Akım ve gerilim kurallara uygundur:

• Bir noktaya giren akımların toplamı, o noktadan çıkan akımların toplamına eşittir (yük korunumu kuralı). Bu kural Kirchhoff'un akım yasasıdır. Bu durumda akımın giriş ve çıkış noktasına düğüm adı verilir. Bu yasanın doğal sonucu şu ifadedir: Bir grup elemanın seri elektrik devresinde akım değeri tüm noktalar için aynıdır.
• Paralel devre elemanlarında, tüm elemanların voltajı aynıdır. Başka bir deyişle kapalı bir devrede gerilim düşümlerinin toplamı sıfırdır. Bu Kirchhoff yasası gerilmeler için geçerlidir.
• Bir devrenin birim zamanda yaptığı iş (güç) şu şekilde ifade edilir: P = U*I. Güç watt cinsinden ölçülür. 1 saniyede yapılan 1 joule iş 1 watt'a eşittir. Güç, ısı şeklinde dağıtılır, mekanik işlerin (elektrik motorlarında) gerçekleştirilmesi için harcanır, çeşitli türlerde radyasyona dönüştürülür ve kaplarda veya pillerde biriktirilir. Karmaşık elektrik sistemlerini tasarlarken karşılaşılan zorluklardan biri sistemin termal yüküdür.

Elektrik akımının özellikleri

Bir elektrik devresinde akımın varlığının ön koşulu kapalı bir devredir. Devre bozulursa akım durur.

Elektrik mühendisliğindeki herkes bu prensiple çalışır. Hareketli mekanik kontaklarla elektrik devresini keserler ve böylece akım akışını durdurarak cihazı kapatırlar.

Enerji endüstrisinde, baralar ve akımı ileten diğer parçalar şeklinde yapılan akım iletkenlerinin içinde elektrik akımı meydana gelir.

Dahili akım oluşturmanın başka yolları da vardır:

• Yüklü iyonların hareketi nedeniyle sıvılar ve gazlar.
• Termoiyonik emisyon kullanarak vakum, gaz ve hava.
• yük taşıyıcılarının hareketi nedeniyle.

Elektrik akımının oluşma koşulları

• İletkenlerin ısıtılması (süper iletkenler değil).
• Potansiyel farkların yük taşıyıcılarına uygulanması.
• Yeni maddelerin açığa çıktığı kimyasal bir reaksiyon.
• Manyetik alanın bir iletken üzerindeki etkisi.

Güncel Dalga Formları

• Düz çizgi.
• Değişken harmonik sinüs dalgası.
• Sinüs dalgasına benzer, ancak keskin köşelere sahip bir kıvrımlı (bazen köşeler yumuşatılabilir).
• Belirli bir yasaya göre sıfırdan en büyük değere kadar değişen bir genliğe sahip, tek yönde titreşen bir form.

Elektrik akımının çalışma türleri

• Aydınlatma cihazlarının oluşturduğu ışık radyasyonu.
• Isıtma elemanlarını kullanarak ısı üretmek.
• Mekanik işler (elektrik motorlarının dönüşü, diğer elektrikli cihazların çalışması).
• Elektromanyetik radyasyonun oluşturulması.

Elektrik akımının neden olduğu olumsuz olaylar

• Kontakların ve canlı parçaların aşırı ısınması.
• Elektrikli cihazların çekirdeklerinde girdap akımlarının oluşması.
• Dış ortama elektromanyetik radyasyon.

Elektrikli cihazların ve çeşitli devrelerin yaratıcıları, tasarım yaparken, tasarımlarında elektrik akımının yukarıdaki özelliklerini dikkate almalıdır. Örneğin elektrik motorlarında, transformatörlerde ve jeneratörlerde girdap akımlarının zararlı etkileri, manyetik akıları geçirmek için kullanılan çekirdeklerin füzyonu ile azaltılır. Çekirdeğin laminasyonu, tek bir metal parçasından değil, bir dizi ayrı ince özel elektrikli çelik levhadan üretilmesidir.

Ancak öte yandan, manyetik indüksiyon prensibiyle çalışan mikrodalga fırınları ve fırınları çalıştırmak için girdap akımları kullanılır. Dolayısıyla girdap akımlarının sadece zararlı değil aynı zamanda faydalı olduğunu da söyleyebiliriz.

Sinüzoidal formdaki bir sinyale sahip alternatif akım, birim zaman başına salınım frekansında farklılık gösterebilir. Ülkemizde elektrik akımının endüstriyel frekansı standart olup 50 hertz'e eşittir. Bazı ülkelerde 60 hertz akım frekansı kullanılmaktadır.

Elektrik mühendisliği ve radyo mühendisliğinde çeşitli amaçlar için diğer frekans değerleri kullanılır:

• Daha düşük akım frekansına sahip düşük frekanslı sinyaller.
• Endüstriyel akımın frekansından çok daha yüksek olan yüksek frekanslı sinyaller.

Elektrik akımının bir iletken içindeki elektronların hareketinden kaynaklandığına inanılmaktadır, bu nedenle buna iletim akımı adı verilmektedir. Ancak konveksiyon adı verilen başka bir tür elektrik akımı daha vardır. Yağmur damlaları gibi yüklü makro cisimler hareket ettiğinde ortaya çıkar.

Metallerde elektrik akımı

Sabit bir kuvvete maruz kalan elektronların hareketi, bir paraşütçünün yere inmesine benzetilir. Bu iki durumda düzgün hareket meydana gelir. Yerçekimi kuvveti paraşütçüye etki eder ve hava direnci kuvveti buna karşı çıkar. Elektronların hareketi elektrik alanın kuvvetinden etkilenir ve kristal kafeslerdeki iyonlar bu harekete direnç gösterir. Elektronların ortalama hızı tıpkı paraşütçünün hızı gibi sabit bir değere ulaşır.

Metal bir iletkende bir elektronun hareket hızı saniyede 0,1 mm, elektrik akımının hızı ise saniyede yaklaşık 300 bin km'dir. Bunun nedeni, elektrik akımının yalnızca yüklü parçacıklara voltajın uygulandığı yerde akmasıdır. Bu nedenle yüksek bir akım akış hızı elde edilir.

Elektronlar bir kristal kafes içinde hareket ettiğinde aşağıdaki model ortaya çıkar. Elektronlar yaklaşan iyonların tümü ile değil, yalnızca onda biri ile çarpışır. Bu, aşağıdaki gibi basitleştirilebilecek kuantum mekaniği yasalarıyla açıklanmaktadır.

Elektronların hareketi, direnç sağlayan büyük iyonlar tarafından engellenir. Bu, özellikle metaller ısıtıldığında, ağır iyonlar "sallandığında" boyut olarak arttığında ve iletken kristal kafeslerin elektrik iletkenliğini azalttığında fark edilir. Bu nedenle metaller ısıtıldığında dirençleri daima artar. Sıcaklık düştükçe elektrik iletkenliği artar. Bir metalin sıcaklığının mutlak sıfıra düşürülmesiyle süperiletkenlik etkisi elde edilebilir.

İletkenlerde belirli koşullar altında serbest elektrik yük taşıyıcılarının sürekli düzenli hareketi meydana gelebilir. Bu harekete denir elektrik çarpması. Pozitif serbest yüklerin hareket yönü, elektrik akımının yönü olarak alınır, ancak çoğu durumda elektronlar - negatif yüklü parçacıklar - hareket eder.

Elektrik akımının niceliksel ölçüsü akım gücüdür BEN– yük oranına eşit skaler fiziksel miktar Q bir zaman aralığı boyunca iletkenin kesiti boyunca aktarılır T, bu zaman aralığına:

Akım sabit değilse, iletkenden geçen yük miktarını bulmak için akım-zaman grafiğinin altındaki şeklin alanını hesaplayın.

Akımın gücü ve yönü zamanla değişmiyorsa böyle bir akıma denir. kalıcı. Akımın gücü devreye seri olarak bağlanan bir ampermetre ile ölçülür. Uluslararası Birim Sisteminde (SI) akım amper [A] cinsinden ölçülür. 1 A = 1 C/sn.

Toplam şarjın tüm zamana oranı olarak bulunur (yani ortalama hız veya fizikteki herhangi bir ortalama değerle aynı prensibe göre):

Akım zaman içinde değerden eşit şekilde değişiyorsa BEN 1 değere BENŞekil 2'de gösterildiği gibi, ortalama akım değeri uç değerlerin aritmetik ortalaması olarak bulunabilir:

Akım Yoğunluğu– iletkenin birim kesiti başına akım aşağıdaki formülle hesaplanır:

Akım bir iletkenden geçtiğinde, akım iletkenin direnciyle karşılaşır. Direncin nedeni yüklerin iletken maddenin atomları ve birbirleriyle etkileşimidir. Direncin birimi 1 ohm'dur. İletken direnci R formülle belirlenir:

Nerede: ben– iletkenin uzunluğu, S– kesit alanı, ρ - iletken malzemenin spesifik direnci (ikinci değeri maddenin yoğunluğuyla karıştırmamaya dikkat edin), bu, iletken malzemenin akımın geçişine direnme yeteneğini karakterize eder. Yani bu, bir maddenin diğer pek çok özelliğiyle aynı özelliğidir: özgül ısı, yoğunluk, erime noktası vb. Direnç ölçüm birimi 1 ohm m'dir. Bir maddenin özgül direnci tablo halindeki bir değerdir.

Bir iletkenin direnci aynı zamanda sıcaklığına da bağlıdır:

Nerede: R 0 – 0°C'de iletken direnci, T- Celsius derece cinsinden ifade edilen sıcaklık, α – sıcaklık direnci katsayısı. Sıcaklıktaki 1°C artışla dirençteki bağıl değişime eşittir. Metaller için her zaman sıfırdan büyüktür, elektrolitler için ise her zaman sıfırdan küçüktür.

DC devresinde diyot

Diyot direnci akımın akış yönüne bağlı olan doğrusal olmayan bir devre elemanıdır. Diyot şu şekilde belirlenir:

Bir diyotun şematik sembolündeki ok, akımın hangi yönde geçtiğini gösterir. Bu durumda direnci sıfırdır ve diyot, sıfır dirençli bir iletkenle kolayca değiştirilebilir. Akım diyottan ters yönde akarsa, diyot sonsuz büyük bir dirence sahiptir, yani hiç akım geçmez ve açık devredir. Daha sonra devrenin diyotlu bölümü, içinden hiçbir akım geçmediği için kolayca çizilebilir.

Ohm kanunu. İletkenlerin seri ve paralel bağlanması

Alman fizikçi G. Ohm, 1826'da deneysel olarak mevcut gücün olduğunu tespit etti. BEN dirençli homojen bir metal iletken (yani hiçbir dış kuvvetin etki etmediği bir iletken) boyunca akan R, voltajla orantılı sen iletkenin uçlarında:

Boyut R genellikle denir elektrik direnci. Elektrik direncine sahip iletkene denir direnç. Bu oran ifade eder Ohm'un bir zincirin homojen bir bölümü için yasası: Bir iletkenden geçen akım, uygulanan gerilimle doğru orantılı, iletkenin direnciyle ise ters orantılıdır.

Ohm kanununa uyan iletkenlere denir doğrusal. Akım gücünün grafiksel bağımlılığı BEN voltajdan sen(bu tür grafiklere akım-gerilim özellikleri denir, VAC olarak kısaltılır) koordinatların kökeninden geçen düz bir çizgi ile gösterilir. Yarı iletken diyot veya gaz deşarj lambası gibi Ohm kanununa uymayan birçok malzeme ve cihazın mevcut olduğu unutulmamalıdır. Metal iletkenler için bile, yeterince yüksek akımlarda, metal iletkenlerin elektrik direnci artan sıcaklıkla arttığından, Ohm'un doğrusal yasasından bir sapma gözlenir.

Elektrik devrelerindeki iletkenler iki şekilde bağlanabilir: seri ve paralel. Her yöntemin kendine has kuralları vardır.

1. Seri bağlantının düzenlilikleri:

Seri bağlı dirençlerin toplam direnci formülü herhangi bir sayıda iletken için geçerlidir. Devre seri bağlıysa Nözdeş dirençler R o zaman toplam direnç R 0 aşağıdaki formülle bulunur:

2. Paralel bağlantı modelleri:

Paralel bağlanan dirençlerin toplam direnci formülü herhangi bir sayıda iletken için geçerlidir. Devre paralel bağlanırsa Nözdeş dirençler R o zaman toplam direnç R 0 aşağıdaki formülle bulunur:

Elektrikli ölçüm aletleri

DC elektrik devrelerindeki voltajları ve akımları ölçmek için özel aletler kullanılır - voltmetreler Ve ampermetreler.

Voltmetre terminallerine uygulanan potansiyel farkını ölçmek için tasarlanmıştır. Devrenin potansiyel farkının ölçüldüğü bölümüne paralel olarak bağlanır. Herhangi bir voltmetrenin bir miktar iç direnci vardır R B. Voltmetrenin, ölçülen devreye bağlandığında akımların gözle görülür bir şekilde yeniden dağılımını sağlamaması için, iç direncinin, bağlı olduğu devre bölümünün direnciyle karşılaştırıldığında büyük olması gerekir.

Ampermetre Bir devredeki akımı ölçmek için tasarlanmıştır. Ampermetre, elektrik devresinin açık devresine seri olarak bağlanır, böylece ölçülen akımın tamamı içinden geçer. Ampermetrenin ayrıca bir miktar iç direnci vardır. R A. Bir voltmetreden farklı olarak ampermetrenin iç direnci, tüm devrenin toplam direnciyle karşılaştırıldığında oldukça küçük olmalıdır.

EMF. Tam bir devre için Ohm kanunu

Doğru akımın varlığı için, elektriksel kapalı devrede, elektrostatik olmayan kuvvetlerin çalışması nedeniyle devrenin bölümlerinde potansiyel farklılıklar oluşturabilen ve koruyabilen bir cihazın bulunması gerekir. Bu tür cihazlara denir DC kaynakları. Akım kaynaklarından serbest yük taşıyıcılarına etki eden, elektrostatik kökenli olmayan kuvvetlere denir. dış güçler.

Dış kuvvetlerin doğası değişebilir. Galvanik hücrelerde veya pillerde, elektrokimyasal işlemlerin bir sonucu olarak ortaya çıkarlar; doğru akım jeneratörlerinde, iletkenler manyetik alanda hareket ettiğinde dış kuvvetler ortaya çıkar. Dış kuvvetlerin etkisi altında, elektrik yükleri, kapalı bir devrede sabit bir elektrik akımının muhafaza edilebilmesi nedeniyle, elektrostatik alanın kuvvetlerine karşı akım kaynağı içinde hareket eder.

Elektrik yükleri bir doğru akım devresi boyunca hareket ettiğinde, akım kaynaklarının içine etki eden dış kuvvetler iş gerçekleştirir. İş oranına eşit fiziksel miktar A Bir yükü hareket ettirirken dış kuvvetler Q akım kaynağının negatif kutbundan pozitif kutbuna kadar bu yükün büyüklüğüne denir kaynak elektromotor kuvveti (EMF):

Böylece EMF, tek bir pozitif yükü hareket ettirirken dış kuvvetlerin yaptığı işe göre belirlenir. Potansiyel fark gibi elektromotor kuvvet de volt (V) cinsinden ölçülür.

Tam (kapalı) bir devre için Ohm yasası: Kapalı bir devredeki akım gücü, kaynağın elektromotor kuvvetinin devrenin toplam (iç + dış) direncine bölünmesine eşittir:

Rezistans R– akım kaynağının iç (kendi) direnci (kaynağın iç yapısına bağlıdır). Rezistans R– yük direnci (harici devre direnci).

Harici devrede voltaj düşüşü bu durumda eşittir (aynı zamanda denir) kaynak terminallerindeki voltaj):

Anlamak ve hatırlamak önemlidir: Farklı yükler bağlandığında akım kaynağının EMF'si ve iç direnci değişmez.

Yük direnci sıfırsa (kaynak kendi kendine kapanır) veya kaynak direncinden çok daha azsa devre akacaktır. kısa devre akımı:

Kısa devre akımı - belirli bir elektromotor kuvvet kaynağından elde edilebilecek maksimum akım ε ve iç direnç R. Düşük iç dirençli kaynaklar için kısa devre akımı çok büyük olabilir ve elektrik devresinin veya kaynağın tahrip olmasına neden olabilir. Örneğin otomobillerde kullanılan kurşun-asit bataryalar birkaç yüz amperlik kısa devre akımına sahip olabilir. Trafo merkezlerinden (binlerce amper) beslenen aydınlatma ağlarındaki kısa devreler özellikle tehlikelidir. Bu kadar büyük akımların yıkıcı etkilerinden kaçınmak için devreye sigortalar veya özel devre kesiciler dahil edilir.

Devredeki çeşitli EMF kaynakları

eğer varsa seri bağlı birkaç emf, O:

1. Doğru bağlantıyla (bir kaynağın pozitif kutbu diğerinin negatif kutbuna bağlanır), kaynaklar bağlanır, tüm kaynakların toplam EMF'si ve iç dirençleri aşağıdaki formüller kullanılarak bulunabilir:

Örneğin, kaynakların bu şekilde bağlanması uzaktan kumandalarda, kameralarda ve birkaç pille çalışan diğer ev aletlerinde gerçekleştirilir.

2. Kaynaklar yanlış bağlanırsa (kaynaklar aynı kutuplara bağlanırsa), toplam EMF'leri ve dirençleri aşağıdaki formüller kullanılarak hesaplanır:

Her iki durumda da kaynakların toplam direnci artar.

Şu tarihte: paralel bağlantı Kaynakları yalnızca aynı EMF'ye bağlamak mantıklıdır, aksi takdirde kaynaklar birbirlerine doğru deşarj olur. Böylece toplam EMF, her kaynağın EMF'si ile aynı olacaktır, yani paralel bağlantıyla büyük EMF'ye sahip bir pil elde edemeyiz. Aynı zamanda kaynak pilin iç direnci azalır, bu da devrede daha fazla akım ve güç elde etmenizi sağlar:

Kaynakların paralel bağlanmasının anlamı budur. Her durumda, problemleri çözerken, önce toplam EMF'yi ve ortaya çıkan kaynağın toplam iç direncini bulmanız ve ardından tüm devre için Ohm yasasını yazmanız gerekir.

İş ve mevcut güç. Joule-Lenz yasası

İş A elektrik akımı BEN dirençli sabit bir iletkenden akıyor R, ısıya dönüştürülür Q, kondüktörün üzerinde duruyor. Bu çalışma aşağıdaki formüllerden biri kullanılarak hesaplanabilir (Ohm yasasını dikkate alarak hepsi birbirini takip eder):

Akım işini ısıya dönüştürme yasası, J. Joule ve E. Lenz tarafından birbirinden bağımsız olarak deneysel olarak oluşturulmuştur ve denir. Joule-Lenz yasası. Elektrik akımı gücü mevcut işin oranına eşit AΔ zaman aralığına T Bu çalışmanın yapıldığı yer olduğundan, aşağıdaki formüller kullanılarak hesaplanabilir:

SI'daki elektrik akımının çalışması, her zamanki gibi joule (J), güç - watt (W) cinsinden ifade edilir.

Kapalı devre enerji dengesi

Şimdi elektromotor kuvvete sahip bir kaynaktan oluşan tam bir doğru akım devresini ele alalım. ε ve iç direnç R ve dirençli bir dış homojen alan R. Bu durumda, harici devrede açığa çıkan faydalı güç veya güç:

Kaynağın mümkün olan maksimum faydalı gücüne şu şekilde ulaşılır: R = R ve şuna eşittir:

Aynı akım kaynağına farklı dirençlerle bağlandığında R 1 ve R Onlara 2 eşit güç tahsis edilirse, bu akım kaynağının iç direnci aşağıdaki formülle bulunabilir:

Mevcut kaynağın içindeki güç kaybı veya güç:

Mevcut kaynağın geliştirdiği toplam güç:

Mevcut kaynak verimliliği:

Elektroliz

Elektrolitler Elektrik akımı akışına madde aktarımının eşlik ettiği iletken ortamı çağırmak gelenekseldir. Elektrolitlerdeki serbest yüklerin taşıyıcıları pozitif ve negatif yüklü iyonlardır. Elektrolitler, erimiş haldeki metaloidlere sahip birçok metal bileşiğinin yanı sıra bazı katıları da içerir. Ancak teknolojide yaygın olarak kullanılan elektrolitlerin ana temsilcileri inorganik asitlerin, tuzların ve bazların sulu çözeltileridir.

Elektrik akımının elektrolitten geçişine, elektrotlar üzerinde bir maddenin salınması eşlik eder. Bu fenomene denir elektroliz.

Elektrolitlerdeki elektrik akımı, her iki işaretin iyonlarının zıt yönlerdeki hareketini temsil eder. Pozitif iyonlar negatif elektroda doğru hareket eder ( katot), negatif iyonlar – pozitif elektroda ( anot). Her iki işaretin iyonları, bazı nötr moleküllerin bölünmesinin bir sonucu olarak tuzların, asitlerin ve alkalilerin sulu çözeltilerinde ortaya çıkar. Bu fenomene denir elektrolitik ayrışma.

Elektroliz Yasası 1833 yılında İngiliz fizikçi M. Faraday tarafından deneysel olarak kurulmuştur. Faraday yasası elektroliz sırasında elektrotlar üzerinde salınan birincil ürünlerin miktarını belirler. Yani, kitle M elektrotta salınan madde yük ile doğru orantılıdır Q elektrolitten geçti:

Boyut k isminde elektrokimyasal eşdeğer. Aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanabilir:

Nerede: N– maddenin değerliliği, N A – Avogadro sabiti, M– maddenin molar kütlesi, e– temel ücret. Bazen Faraday sabiti için aşağıdaki gösterim de kullanılır:

Gazlarda ve vakumda elektrik akımı

Gazlarda elektrik akımı

Normal şartlarda gazlar elektriği iletmez. Bu, gaz moleküllerinin elektriksel nötrlüğü ve dolayısıyla elektrik yükü taşıyıcılarının bulunmaması ile açıklanmaktadır. Bir gazın iletken olabilmesi için moleküllerden bir veya daha fazla elektronun uzaklaştırılması gerekir. Daha sonra serbest yük taşıyıcıları ortaya çıkacak - elektronlar ve pozitif iyonlar. Bu süreç denir gazların iyonlaşması.

Gaz molekülleri dış etkilerle iyonize edilebilir - iyonlaştırıcı. İyonlaştırıcılar şunlar olabilir: bir ışık akışı, X-ışınları, bir elektron akışı veya α -partiküller Gaz molekülleri de yüksek sıcaklıklarda iyonlaşır. İyonlaşma, gazlarda serbest yük taşıyıcılarının ortaya çıkmasına yol açar - elektronlar, pozitif iyonlar, negatif iyonlar (nötr bir molekülle birleştirilmiş bir elektron).

İyonize gazın kapladığı alanda bir elektrik alanı oluşturursanız, elektrik yükü taşıyıcıları düzenli bir şekilde hareket etmeye başlayacaktır - gazlarda elektrik akımı bu şekilde ortaya çıkar. İyonlaştırıcı çalışmayı durdurursa gaz tekrar nötr hale gelir. rekombinasyon– iyonlar ve elektronlar tarafından nötr atomların oluşumu.

Vakumda elektrik akımı

Vakum, bir gazın molekülleri arasındaki çarpışmayı ihmal edebileceğimiz ve ortalama serbest yolun, gazın bulunduğu kabın doğrusal boyutlarını aştığını varsayabileceğimiz bir gazın seyrekleşme derecesidir.

Vakumdaki elektrik akımı, vakum durumunda elektrotlar arası boşluğun iletkenliğidir. O kadar az gaz molekülü vardır ki, iyonlaşma süreçleri iyonizasyon için gerekli olan elektron ve iyon sayısını sağlayamaz. Elektrotlar arası boşluğun vakumdaki iletkenliği, yalnızca elektrotlardaki emisyon fenomeni nedeniyle ortaya çıkan yüklü parçacıkların yardımıyla sağlanabilir.

• Geri
• İleri

Fizik ve matematikte BT'ye başarılı bir şekilde nasıl hazırlanılır?

Fizik ve matematikte CT'ye başarılı bir şekilde hazırlanmak için diğer şeylerin yanı sıra en önemli üç koşulu yerine getirmek gerekir:

1. Bu sitedeki eğitim materyallerinde verilen tüm konuları inceleyin ve tüm testleri ve ödevleri tamamlayın. Bunu yapmak için hiçbir şeye ihtiyacınız yok: her gün üç ila dört saatinizi fizik ve matematikte CT'ye hazırlanmaya, teori çalışmaya ve problem çözmeye ayırın. Gerçek şu ki CT, sadece fizik veya matematik bilmenin yeterli olmadığı, aynı zamanda farklı konularda ve değişen karmaşıklıktaki çok sayıda problemi hızlı ve hatasız çözebilmeniz gereken bir sınavdır. İkincisi ancak binlerce problemi çözerek öğrenilebilir.
2. Fizikteki tüm formülleri ve yasaları, matematikteki formülleri ve yöntemleri öğrenin. Aslında bunu yapmak da çok basittir; fizikte sadece 200 kadar gerekli formül vardır, hatta matematikte bundan biraz daha azdır. Bu konuların her birinde, temel düzeydeki karmaşıklıktaki problemleri çözmek için yaklaşık bir düzine standart yöntem vardır; bunlar da öğrenilebilir ve böylece CT'nin çoğunu doğru zamanda tamamen otomatik olarak ve zorluk yaşamadan çözebilirsiniz. Bundan sonra sadece en zor görevleri düşünmeniz gerekecek.
3. Fizik ve matematikte prova testinin üç aşamasına da katılın. Her iki seçeneğe de karar vermek için her RT iki kez ziyaret edilebilir. Yine CT'de sorunları hızlı ve verimli bir şekilde çözme becerisinin yanı sıra formül ve yöntem bilgisine ek olarak, zamanı doğru bir şekilde planlayabilmeniz, kuvvetleri dağıtabilmeniz ve en önemlisi cevap formunu hiçbir şey yapmadan doğru bir şekilde doldurabilmeniz gerekir. Cevapların ve sorunların sayısını veya kendi soyadınızı karıştırmak. Ayrıca RT sırasında, DT'deki hazırlıksız bir kişiye çok alışılmadık gelebilecek problemlerde soru sorma tarzına alışmak önemlidir.

Bu üç noktanın başarılı, özenli ve sorumlu bir şekilde uygulanması, CT'de yapabildiğiniz maksimum düzeyde mükemmel bir sonuç göstermenize olanak sağlayacaktır.

Bir hata mı buldunuz?

Eğitim materyallerinde bir hata bulduğunuzu düşünüyorsanız lütfen e-posta ile yazınız. Ayrıca sosyal ağdaki () bir hatayı da bildirebilirsiniz. Mektupta konuyu (fizik veya matematik), konunun veya testin adını veya numarasını, problemin numarasını veya metinde (sayfada) sizce hatanın olduğu yeri belirtin. Ayrıca şüphelenilen hatanın ne olduğunu da açıklayın. Mektubunuz gözden kaçmayacak, hata ya düzeltilecek ya da neden hata olmadığı size açıklanacak.

Elektrik akımı herhangi bir iletken içerisinde düzenli bir şekilde hareket edebilen yüklü parçacıklardır. Bu hareket bir elektrik alanının etkisi altında meydana gelir. Elektrik yüklerinin ortaya çıkışı neredeyse sürekli olarak meydana gelir. Bu özellikle çeşitli maddeler birbiriyle temas ettiğinde belirgindir.

Yüklerin birbirine göre tamamen serbest hareketi mümkünse, bu maddeler iletkendir. Böyle bir hareket mümkün olmadığında bu kategorideki maddeler yalıtkan olarak kabul edilir. İletkenler, değişen derecelerde iletkenliğe sahip tüm metallerin yanı sıra tuz ve asit çözeltilerini içerir. İzolatörler ebonit, amber, çeşitli gazlar ve kuvars formundaki doğal maddeler olabilir. PVC, polietilen ve diğerleri gibi yapay kökenli olabilirler.

Elektrik akımı değerleri

Fiziksel bir büyüklük olarak akım, temel parametrelerine göre ölçülebilir. Ölçüm sonuçlarına göre elektriğin belirli bir alanda kullanılma olasılığı belirlenir.

İki tür elektrik akımı vardır - doğrudan ve alternatif. Birincisi zaman ve yön açısından daima değişmeden kalır, ikinci durumda ise belirli bir süre içinde bu parametrelerde değişiklikler meydana gelir.

" Bugün elektrik akımı konusuna değinmek istiyorum. Bu nedir? Okul müfredatını hatırlamaya çalışalım.

Elektrik akımı, bir iletken içindeki yüklü parçacıkların düzenli hareketidir

Hatırlarsanız yüklü parçacıkların hareket edebilmesi (bir elektrik akımı oluşması) için bir elektrik alanının oluşması gerekir. Bir elektrik alanı oluşturmak için, plastik bir sapı yünün üzerine sürmek gibi temel deneyler yapabilirsiniz ve bu, bir süre hafif nesneleri çekecektir. Sürtünmeden sonra nesneleri çekebilen cisimlere elektrikli denir. Bu durumdaki bir cismin elektrik yükleri olduğunu söyleyebiliriz ve cisimlerin kendilerine yüklü denilir. Okul müfredatından tüm cisimlerin çok küçük parçacıklardan (moleküller) oluştuğunu biliyoruz. Molekül, bir maddenin bir cisimden ayrılabilen bir parçacığıdır ve bu cismin doğasında bulunan tüm özelliklere sahip olacaktır. Karmaşık cisimlerin molekülleri, basit cisimlerin atomlarının çeşitli kombinasyonlarından oluşur. Örneğin bir su molekülü iki basit molekülden oluşur: bir oksijen atomu ve bir hidrojen atomu.

Atomlar, nötronlar, protonlar ve elektronlar - bunlar nedir?

Buna karşılık bir atom bir çekirdekten oluşur ve onun etrafında döner elektronlar. Bir atomdaki her elektronun küçük bir elektrik yükü vardır. Örneğin bir hidrojen atomu, etrafında dönen bir elektronun bulunduğu bir çekirdekten oluşur. Bir atomun çekirdeği sırasıyla protonlardan ve nötronlardan oluşur. Bir atomun çekirdeği de bir elektrik yüküne sahiptir. Çekirdeği oluşturan protonlar aynı elektrik yüklerine ve elektronlara sahiptir. Ancak protonlar, elektronların aksine aktif değildir, ancak kütleleri bir elektronun kütlesinden kat kat daha fazladır. Atomun bir parçası olan nötron parçacığının elektrik yükü yoktur ve nötrdür. Bir atomun çekirdeği etrafında dönen elektronlar ve çekirdeği oluşturan protonlar, eşit büyüklükteki elektrik yüklerinin taşıyıcılarıdır. Bir elektron ile bir proton arasında her zaman bir karşılıklı çekim kuvveti vardır ve elektronların kendi aralarında ve protonlar arasında bir karşılıklı itme kuvveti vardır. Bu nedenle elektronun elektrik yükü negatif, protonun ise pozitif yükü vardır. Bundan 2 tür elektrik olduğu sonucuna varabiliriz: pozitif ve negatif. Bir atomda eşit yüklü parçacıkların varlığı, atomun pozitif yüklü çekirdeği ile onun etrafında dönen elektronlar arasında karşılıklı çekim kuvvetlerinin etki ederek atomu bir bütün halinde bir arada tutmasına yol açar. Atomlar, çekirdeklerindeki nötron ve proton sayıları bakımından birbirinden farklıdır, bu nedenle farklı maddelerin atomlarının çekirdeklerinin pozitif yükü aynı değildir. Farklı maddelerin atomlarında dönen elektronların sayısı aynı değildir ve çekirdeğin pozitif yükünün büyüklüğüne göre belirlenir. Bazı maddelerin atomları çekirdeğe güçlü bir şekilde bağlanırken bazılarında bu bağ çok daha zayıf olabilir. Bu, vücutların farklı güçlerini açıklar. Çelik tel bakır telden çok daha güçlüdür, bu da çelik parçacıklarının bakır parçacıklarına göre birbirlerine daha güçlü bir şekilde çekildiği anlamına gelir. Moleküller arasındaki çekim özellikle birbirlerine yakın olduklarında fark edilir. En çarpıcı örnek, iki damla suyun temas ettiğinde birleşmesi.

Elektrik yükü

Bir atomda Herhangi bir maddenin çekirdeği etrafında dönen elektronların sayısı, çekirdeğin içerdiği protonların sayısına eşittir. Bir elektronun ve bir protonun elektrik yükünün büyüklüğü eşittir; bu, elektronların negatif yükünün çekirdeğin pozitif yüküne eşit olduğu anlamına gelir. Bu yükler birbirini iptal eder ve atom nötr kalır. Bir atomda elektronlar çekirdeğin etrafında bir elektron kabuğu oluşturur. Atomun elektron kabuğu ve çekirdeği sürekli salınım hareketi halindedir. Hareket ederken atomlar birbirleriyle çarpışır ve onlardan bir veya daha fazla elektron yayılır. Atom nötr olmayı bırakır ve pozitif yüklü hale gelir. Pozitif yükü negatif yükünden daha büyük hale geldiğinden (elektron ile çekirdek - metal ve kömür arasındaki zayıf bağlantı). Diğer cisimlerde (ahşap ve cam) elektron kabukları zarar görmez. Serbest elektronlar atomlardan serbest bırakıldığında rastgele hareket eder ve diğer atomlar tarafından yakalanabilir. Vücutta ortaya çıkma ve kaybolma süreci sürekli olarak gerçekleşir. Artan sıcaklıkla birlikte atomların titreşim hareketinin hızı artar, çarpışmalar daha sık ve daha güçlü hale gelir ve serbest elektronların sayısı artar. Ancak vücuttaki elektron ve proton sayısı değişmediğinden vücut elektriksel olarak nötr kalır. Eğer vücuttan belirli miktarda serbest elektron çıkarılırsa pozitif yük toplam yükten daha büyük olur. Vücut pozitif olarak yüklenecektir ve bunun tersi de geçerlidir. Vücutta elektron eksikliği yaratılırsa ek olarak ücretlendirilir. Fazlalık varsa negatiftir. Bu eksiklik veya fazlalık ne kadar büyük olursa, elektrik yükü de o kadar büyük olur. İlk durumda (daha pozitif yüklü parçacıklar), gövdelere iletkenler (metaller, tuzların ve asitlerin sulu çözeltileri) ve ikincisinde (elektron eksikliği, negatif yüklü parçacıklar) dielektrikler veya yalıtkanlar (kehribar, kuvars, ebonit) denir. . Elektrik akımının devamı için iletkende sürekli bir potansiyel farkının korunması gerekir.

Kısa fizik dersi bitti. Sanırım benim yardımımla 7. sınıf okul müfredatını hatırladınız ve bir sonraki makalemde potansiyel farkın ne olduğuna bakacağız. Sitenin sayfalarında tekrar görüşmek üzere.