Ce este curentul electric? Condiții de existență a curentului electric: caracteristici și acțiuni

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Modificat ultima dată: 2023-12-17 10:39

Curentul electric este o sarcină electrică în mișcare. Poate lua forma unei descărcări bruște de electricitate statică, cum ar fi fulgerul. Sau ar putea fi un proces controlat în generatoare, baterii, solare sau pile de combustibil. Astăzi vom lua în considerare însuși conceptul de „curent electric” și condițiile de existență a unui curent electric.

Energie electrică

Majoritatea energiei electrice pe care o folosim vine sub formă de curent alternativ din rețeaua electrică. Este creat de generatoare care funcționează conform legii lui Faraday a inducției, datorită căreia un câmp magnetic în schimbare poate induce un curent electric într-un conductor.

Generatoarele au bobine rotative de sârmă care trec prin câmpuri magnetice pe măsură cerotație. Pe măsură ce bobinele se rotesc, ele se deschid și se închid în raport cu câmpul magnetic și creează un curent electric care își schimbă direcția cu fiecare rotire. Curentul trece printr-un ciclu complet înainte și înapoi de 60 de ori pe secundă.

Generatoarele pot fi alimentate de turbine cu abur încălzite cu cărbune, gaz natural, petrol sau un reactor nuclear. De la generator, curentul trece printr-o serie de transformatoare, unde tensiunea acestuia crește. Diametrul firelor determină cantitatea și puterea curentului pe care îl pot transporta fără supraîncălzire și risipă de energie, iar tensiunea este limitată doar de cât de bine sunt izolate firele de pământ.

Este interesant de observat că curentul este transportat de un singur fir, nu de două. Cele două părți ale sale sunt desemnate ca pozitive și negative. Cu toate acestea, deoarece polaritatea curentului alternativ se schimbă de 60 de ori pe secundă, ele au alte denumiri - fierbinte (linii electrice trunchiului) și împământat (trece sub pământ pentru a finaliza circuitul).

De ce avem nevoie de electricitate?

Există multe utilizări pentru electricitate: vă poate lumina casa, vă poate spăla și usca hainele, vă poate ridica ușa garajului, poate fierbe apa într-un ceainic și poate alimenta alte articole de uz casnic care ne ușurează viața mult. Cu toate acestea, capacitatea curentului de a transmite informații devine din ce în ce mai importantă.

Când se conectează la internet, un computer folosește doar o mică parte din curentul electric, dar acesta este ceva fără de care o persoană modernănu-și pot imagina viața.

Conceptul de curent electric

Ca un flux de râu, un flux de molecule de apă, un curent electric este un flux de particule încărcate. Ce o provoacă și de ce nu merge întotdeauna în aceeași direcție? Când auzi cuvântul curgând, la ce te gândești? Poate că va fi un râu. Este o asociere bună, pentru că acesta este motivul pentru care curentul electric și-a primit numele. Este foarte asemănător cu fluxul de apă, doar că, în loc ca moleculele de apă să se deplaseze de-a lungul canalului, particulele încărcate se deplasează de-a lungul conductorului.

Printre condițiile necesare pentru existența unui curent electric, se numără un articol care prevede prezența electronilor. Atomii dintr-un material conductiv au multe dintre aceste particule încărcate libere care plutesc în jurul și între atomi. Mișcarea lor este aleatorie, deci nu există flux în nicio direcție dată. Ce este nevoie pentru ca un curent electric să existe?

Condițiile de existență a curentului electric includ prezența tensiunii. Când se aplică unui conductor, toți electronii liberi se vor mișca în aceeași direcție, creând un curent.

Curios despre curentul electric

Lucru interesant este că atunci când energia electrică este transmisă printr-un conductor cu viteza luminii, electronii înșiși se mișcă mult mai încet. De fapt, dacă ai merge pe îndelete lângă un fir conductor, viteza ta ar fi de 100 de ori mai mare decâtelectronii se mișcă. Acest lucru se datorează faptului că nu trebuie să parcurgă distanțe uriașe pentru a-și transfera energie unul altuia.

Curentul continuu și alternativ

Astăzi, două tipuri diferite de curent sunt utilizate pe scară largă - direct și alternativ. În prima, electronii se mișcă într-o direcție, din partea „negativă” în partea „pozitivă”. Curentul alternativ împinge electronii înainte și înapoi, schimbând direcția fluxului de câteva ori pe secundă.

Generatoarele utilizate în centralele electrice pentru a produce energie electrică sunt proiectate pentru a produce curent alternativ. Probabil că nu ați observat niciodată că lumina din casa dvs. pâlpâie pe măsură ce direcția curentă se schimbă, dar se întâmplă prea repede pentru ca ochii să o recunoască.

Care sunt condițiile de existență a curentului electric continuu? De ce avem nevoie de ambele tipuri și care dintre ele este mai bună? Acestea sunt întrebări bune. Faptul că încă folosim ambele tipuri de curent sugerează că ambele servesc unor scopuri specifice. Încă din secolul al XIX-lea, era clar că transmiterea eficientă a puterii pe distanțe lungi între o centrală electrică și o casă era posibilă doar la tensiuni foarte mari. Dar problema a fost că trimiterea unei tensiuni foarte în alte era extrem de periculoasă pentru oameni.

Soluția la această problemă a fost reducerea stresului din afara casei înainte de a o trimite înăuntru. Până în prezent, curentul electric continuu este folosit pentru a transmite mari dimensiunidistanță, în principal datorită capacității sale de a se converti cu ușurință la alte tensiuni.

Cum funcționează curentul electric

Condițiile pentru existența unui curent electric includ prezența particulelor încărcate, un conductor și tensiune. Mulți oameni de știință au studiat electricitatea și au descoperit că există două tipuri de ea: statică și curentă.

Este al doilea care joacă un rol uriaș în viața de zi cu zi a oricărei persoane, întrucât este un curent electric care trece prin circuit. Îl folosim zilnic pentru a ne alimenta casele și multe altele.

Ce este curentul electric?

Când sarcinile electrice circulă într-un circuit dintr-un loc în altul, se produce un curent electric. Condițiile pentru existența unui curent electric includ, pe lângă particulele încărcate, prezența unui conductor. Cel mai adesea este un fir. Circuitul său este un circuit închis în care curentul curge de la o sursă de energie. Când circuitul este deschis, el nu poate finaliza călătoria. De exemplu, când lumina din camera dvs. este stinsă, circuitul este deschis, dar când circuitul este închis, lumina este aprinsă.

Putere curentă

Condițiile de existență a unui curent electric într-un conductor sunt foarte influențate de o asemenea caracteristică de tensiune precum puterea. Aceasta este o măsură a câtă putere este utilizată într-o perioadă de timp.

Există multe unități diferite pentru care pot fi folositeexpresii ale acestei caracteristici. Cu toate acestea, puterea electrică este aproape măsurată în wați. Un watt este egal cu un joule pe secundă.

Încărcare electrică în mișcare

Care sunt condițiile pentru existența unui curent electric? Poate lua forma unei descărcări bruște de electricitate statică, cum ar fi un fulger sau o scânteie de la frecarea cu o cârpă de lână. Mai des însă, când vorbim despre curent electric, ne referim la o formă mai controlată de electricitate care face să funcționeze luminile și electrocasnicele. Cea mai mare parte a sarcinii electrice este transportată de electronii negativi și protonii pozitivi din atom. Cu toate acestea, acestea din urmă sunt în mare parte imobilizate în interiorul nucleelor atomice, astfel încât munca de transfer a sarcinii dintr-un loc în altul este realizată de electroni.

Electronii dintr-un material conductiv, cum ar fi un metal, sunt în mare măsură liberi să se deplaseze de la un atom la altul de-a lungul benzilor lor de conducere, care sunt orbitele superioare ale electronilor. O forță sau o tensiune electromotoare suficientă creează un dezechilibru de sarcină care poate determina deplasarea electronilor printr-un conductor sub formă de curent electric.

Dacă tragem o analogie cu apa, atunci luăm, de exemplu, o țeavă. Când deschidem o supapă la un capăt pentru a lăsa apa să intre în țeavă, nu trebuie să așteptăm ca acea apă să-și facă drumul până la capătul țevii. Primim apă la celăl alt capăt aproape instantaneu pentru că apa care vine împinge apa care este deja în conductă. Acesta este ceea ce se întâmplă atunci când există un curent electric în fir.

Curentul electric: condițiile de existență a curentului electric

Curentul electric este de obicei privit ca un flux de electroni. Atunci când cele două capete ale bateriei sunt conectate între ele cu un fir metalic, această masă încărcată curge prin fir de la un capăt (electrod sau pol) al bateriei spre cel opus. Deci, să numim condițiile de existență a unui curent electric:

1. particule încărcate.
2. Explorer.
3. Sursă de tensiune.

Totuși, nu totul este atât de simplu. Ce condiții sunt necesare pentru existența unui curent electric? La această întrebare se poate răspunde mai detaliat analizând următoarele caracteristici:

• Diferență de potențial (tensiune). Aceasta este una dintre condițiile prealabile. Între cele 2 puncte trebuie să existe o diferență de potențial, ceea ce înseamnă că forța de respingere care este creată de particulele încărcate într-un loc trebuie să fie mai mare decât forța lor în alt punct. Sursele de tensiune, de regulă, nu apar în natură, iar electronii sunt distribuiți destul de uniform în mediu. Cu toate acestea, oamenii de știință au reușit să inventeze anumite tipuri de dispozitive în care aceste particule încărcate se pot acumula, creând astfel tensiunea foarte necesară (de exemplu, în baterii).
• Rezistență electrică (conductor). Aceasta este a doua condiție importantă care este necesară pentru existența unui curent electric. Aceasta este calea pe care parcurg particulele încărcate. Doar acele materiale care permit electronilor să se miște liber acționează ca conductori. Aceiași lacare nu au această capacitate se numesc izolatori. De exemplu, un fir metalic va fi un conductor excelent, în timp ce mantaua sa de cauciuc va fi un izolator excelent.

După ce au studiat cu atenție condițiile de apariție și existență a curentului electric, oamenii au putut să îmblânzească acest element puternic și periculos și să-l direcționeze în beneficiul omenirii.