Elektriskās strāvas pastāvēšanas nosacījumi
Lai sāktu, atbildēsim uz jautājumu, kas ir elektriskā strāva. Vienkāršs galda akumulators pats par sevi nerada strāvu. Un lukturītis, kas guļ uz galda, neradīs strāvu caur savām gaismas diodēm tāpat vien bez iemesla. Lai parādītos strāva, kaut kur kaut kam ir jāplūst, vismaz jāsāk kustēties, un tam ir jānoslēdzas lukturīša gaismas diožu ķēdei un akumulatoram. Ne velti senos laikos elektrisko strāvu salīdzināja ar noteikta lādēta šķidruma kustību.
Patiesībā mēs tagad to zinām elektrība — tā ir lādētu daļiņu virzīta kustība, un tuvāks analogs realitātei būtu uzlādēta gāze — lādētu daļiņu gāze, kas kustas elektriskā lauka iedarbībā. Bet vispirms vispirms.
Elektriskā strāva ir lādētu daļiņu virzīta kustība
Tātad elektriskā strāva ir lādētu daļiņu kustība, bet pat haotiska lādētu daļiņu kustība ir arī kustība, bet tomēr ne strāva.Tāpat šķidruma molekulas, kas visu laiku atrodas termiskā kustībā, nerada strāvas, jo visa šķidruma tilpuma kopējā nobīde miera stāvoklī ir tieši nulle.
Lai notiktu šķidruma plūsma, ir jānotiek vispārējai kustībai, tas ir, šķidruma molekulu vispārējai kustībai jākļūst virzītai. Tādējādi visa tilpuma virzītajai kustībai tiks pievienota molekulu haotiskā kustība, un notiks visa šķidruma tilpuma plūsma.
Līdzīgi ir ar elektrisko strāvu — elektriski lādētu daļiņu virzīta kustība ir elektriskā strāva. Lādētu daļiņu termiskās kustības ātrumu, piemēram, metālā mēra simtos metru sekundē, bet virziena kustībā, kad vadītājā ir iestatīta noteikta strāva, daļiņu vispārējās kustības ātrumu mēra daļas un vienības milimetros sekundē.
Tātad, ja metāla stieplē, kuras šķērsgriezums ir 1 kv.m, plūst līdzstrāva, kas vienāda ar 10 A, tad vidējais elektronu sakārtotās kustības ātrums būs no 0,6 līdz 6 milimetriem sekundē. Tas jau būs elektriskās strāvas trieciens. Un ar šo lēno elektronu kustību pietiek, lai vads, piemēram, no nihroma, labi uzsiltu, paklausot Džoula-Lenca likums.
Daļiņu ātrums nav elektriskā lauka izplatīšanās ātrums!
Ņemiet vērā, ka strāva stieplē sākas gandrīz acumirklī visā tilpumā, tas ir, šī "kustība" izplatās pa vadu gaismas ātrumā, bet pašu lādēto daļiņu kustība ir 100 miljardus reižu lēnāka. Varat apsvērt caurules analoģiju ar šķidrumu, kas plūst caur to.
Pārvietošanās pa 10 metrus garu cauruli, piemēram, ūdens.Ūdens ātrums ir tikai 1 metrs sekundē, bet plūsma neizplatās ar tādu pašu ātrumu, bet daudz ātrāk, un izplatīšanās ātrums šeit ir atkarīgs no šķidruma blīvuma un tā elastības. Tādējādi elektriskais lauks izplatās pa vadu ar gaismas ātrumu, un daļiņas sāk kustēties par 11 kārtām lēnāk. Skatīt arī: Elektriskās strāvas ātrums
1. Uzlādētas daļiņas ir nepieciešamas elektriskās strāvas pastāvēšanai
Elektroni metālos un vakuumā, joni elektrolītu šķīdumos — kalpo kā lādiņa nesēji un nodrošina strāvas klātbūtni dažādās vielās. Metālos elektroni ir ļoti kustīgi, daži no tiem var brīvi pārvietoties no atoma uz atomu, piemēram, gāze, kas aizpilda telpu starp kristāla režģa mezgliem.
Elektronu lampās elektroni iziet no katoda termiskā starojuma laikā, elektriskā lauka iedarbībā steidzoties uz anodu. Elektrolītos molekulas sadalās ūdenī pozitīvi un negatīvi lādētās daļās un kļūst brīvas no lādiņu nesēju joniem elektrolītos.Tas ir, visur, kur var pastāvēt elektriskā strāva, ir brīvi lādiņnesēji, kas var kustēties. elektriskais lauks… Tas ir pirmais nosacījums elektriskās strāvas pastāvēšanai — brīvu lādiņnesēju klātbūtne.
2. Otrs nosacījums elektriskās strāvas pastāvēšanai ir tāds, ka uz lādiņu jāiedarbojas ārējiem spēkiem
Ja tagad paskatās uz vadu, pieņemsim, ka tas ir vara vads, tad varat sev pajautāt: kas nepieciešams, lai tajā rastos elektriskā strāva? Ir lādētas daļiņas, elektroni, tie spēj brīvi kustēties.
Kas viņiem liks kustēties? Ir zināms, ka elektriski lādēta daļiņa mijiedarbojas ar elektrisko lauku. Tāpēc vadā jārada elektriskais lauks, tad katrā stieples punktā radīsies potenciāls, starp vada galiem būs potenciālu starpība un elektroni virzīsies lauka virzienā — in virziens no «-» uz «+», tas ir virzienā, kas ir pretējs elektriskā lauka intensitātes vektoram. Elektriskais lauks paātrinās elektronus, palielinot to (kinētisko un magnētisko) enerģiju.
Rezultātā, ja mēs uzskatām, ka elektriskais lauks tiek vienkārši pielietots stieplei no ārpuses (mēs ievietojām vadu elektriskā laukā pa spēka līnijām), tad vienā vada galā uzkrāsies elektroni un tajā parādīsies negatīvs lādiņš. galā, un tā kā elektroni tiek pārvietoti no otra stieples gala, tad uz tā būs pozitīvs lādiņš.
Tā rezultātā vadītāja elektriskais lauks, kas uzlādēts ar ārēji pielietotu elektrisko lauku, būs tādā virzienā, kas vājina ārējo elektrisko lauku no tā darbības.
Lādiņu pārdales process turpināsies gandrīz acumirklī un pēc tā pabeigšanas strāva vadā apstāsies. Iegūtais elektriskais lauks vadītāja iekšpusē kļūs par nulli, un spēks galos būs vienāds pēc lieluma, bet pretējs virzienam ārēji pielietotajam elektriskajam laukam.
Ja elektrisko lauku vadītājā rada līdzstrāvas avots, piemēram, akumulators, tad šāds avots vadītājam kļūs par ārējo spēku avotu, tas ir, par avotu, kas vadītājā radīs pastāvīgu EML. un saglabāt potenciālo starpību.Acīmredzot, lai strāvu uzturētu ārējs spēka avots, ķēdei jābūt slēgtai.