Mitä tarkoitetaan nykyvoimalla. Nykyinen vahvuus. Virran yksiköt. Ampeerimittari (Grebenyuk Yu.V.). Sähkövoiman kuljetus

Kodinkoneiden ja sähköjohtojen itsekorjaus vaatii kodin isännältä ymmärrystä sähkön fyysisistä prosesseista. Mutta harjoittajien joukossa on luokka "unohtelevia" ihmisiä.

Varsinkin muistuttamaan heitä, ei vain koululaisia, olen valmistanut materiaalin siitä, kuinka virran voima syntyy kapellimestariin ja muihin erilaisia ympäristöjä.

Yritin esittää sen hieman yksinkertaistetulla ja ymmärrettävällä kielellä ilman monimutkaisia kaavoja ja johtopäätökset, mutta yksityiskohtaisesti. Lue, tapaa, muista.

Missä olosuhteissa sähkövirta syntyy ja mikä on virran voimakkuus yksinkertaisin sanoin

Kiinnitän huomionne heti: sähkövirran määritelmä ei päde staattisiin, jäätyneisiin ilmiöihin. Se liittyy suoraan liikkeeseen, dynaamiseen tilaan.

Sitä ei synny neutraali, vaan aktiiviset hiukkaset, joilla on positiivinen tai negatiivinen sähkövaraus.

Eikä heidän pitäisi liikkua satunnaisesti, kuten metropolin asukkaat ruuhka-aikaan, vaan suunnatulla tavalla. Esimerkki: automassan liikkuminen monikaistaisella tiellä suuren kaupungin yhteen suuntaan.

Oletko lähettänyt kuvan? Jatkuvan virran sisällä autoja lisätään sivulta, osa kuljettajista lähtee valtatieltä muille teille. Mutta nämä prosessit eivät erityisesti vaikuta yleiseen liikkeeseen: suunta pysyy yksisuuntaisena.

Sama koskee sähkövarausten liikettä. Metallijohtimien sisällä virran muodostavat elektronit. Normaalitilassaan ne liikkuvat siellä melko kaoottisesti kaikkiin suuntiin.

Mutta niihin kannattaa kiinnittää ulkoinen, jolla on positiiviset ja negatiiviset potentiaalit johtimen vastakkaisiin päihin, kun varausten suunnattu liike alkaa.

Se on sähkövirta. Kiinnitän huomiota viimeiseen sanaan. Se luonnehtii virtausta, liikettä, liikettä, dynamiikkaa ja niihin liittyviä prosesseja, mutta ei statiikkaa.

Se on käytetyn ulkoisen voiman suuruus, joka määrittää elektronien yhteen suuntaan suunnatun virtauksen laadun. Mitä suurempi sen arvo, sitä enemmän virtaa alkaa virrata johtimen läpi.

Tässä on kuitenkin otettava huomioon useita ominaisuuksia, jotka liittyvät:

hyväksytyt tieteelliset sopimukset;
varausten liikkeen intensiteetti;
Johtimen sisäisen ympäristön vastavaikutus.

Ensimmäisessä tapauksessa meidän on voitettava vallitsevat historialliset stereotypiat, kun ihmiset sekoittavat elektronien ja sähkövirran yleisen suunnan.

Kaikki tieteelliset laskelmat perustuvat siihen tosiasiaan, että virran suuntaa pidetään varautuneiden hiukkasten liikkeenä jännitelähteen plussasta sen miinukseen.

Sähkövirta metallien sisällä
syntyy liikuttamalla elektroneja vastakkaiseen suuntaan: ne hylätään samannimisestä negatiivisesta napasta ja siirtyvät kohti positiivista.

Tämän säännöksen ymmärtämättä jättäminen voi johtaa virheisiin. Mutta ne on helppo välttää: sinun on vain muistettava tämä ominaisuus ja käytettävä sitä laskelmissa tai sähköpiirien toimintojen analysoinnissa.

Varautuneiden hiukkasten liikkeen intensiteetti kuvaavat niiden läpi virtaavan varauksen määrää annettua aluetta tietyn ajan.

Sitä kutsutaan virranvoimakkuudeksi, jota merkitään latinalaisella kirjaimella I, joka lasketaan suhteella ∆Q / ∆t.

Tässä ∆Q on niiden varausten lukumäärä, jotka kulkevat johtimen läpi, jonka pinta-ala on S ja pituus ∆L, ja ∆t on kalibroitu aikaväli.

Virran voimakkuuden lisäämiseksi meidän on lisättävä johtimen läpi kulkevien varausten määrää aikayksikköä kohti ja pienentääksemme sitä.

Katsokaa jälleen termiä "nykyinen voima", tai pikemminkin sen ensimmäistä sanaa. Esitin aivan ylimmässä kuvassa vertailun vuoksi tehokkaan hauislihaksen ja kytevän hehkulampun.

Energialähteen tehoreservi voi vaihdella liiallisesta riittämättömään kuluttajalle. Ja meidän on aina ruokittava kuorma optimaalisesti. Tätä varten otettiin käyttöön virranvoimakkuuden käsite.

Sen arvioimiseen käytetään mittausjärjestelmän yksikköä: ampeeria, merkitty latinalaisella kirjaimella A.

Teoriassa 1 ampeerin arvioimiseksi tarvitaan:

ota kaksi erittäin ohutta, äärettömän pitkää ja täysin tasaista johdinta;
aseta ne tasolle, joka on tiukasti yhdensuuntainen toistensa kanssa 1 metrin etäisyydellä;
kuljettaa sama virta niiden läpi, lisäämällä vähitellen sen arvoa;
mittaa johtojen vetovoima ja kiinnitä hetki, jolloin se saavuttaa arvon 2 × 10-7 Newtonia.

Silloin 1 ampeeri alkaa virrata johtimissa.

Käytännössä kukaan ei tee tätä. Mittausta varten on luotu erityisiä laitteita: ampeerimittarit. Heidän suunnittelunsa toimivat murto- ja monikerronnan mitoissa: mi-, mikro- ja kilo-.

Toinen ampeerin määritelmä liittyy sähkön määrän yksikköön: kuloni (C), joka kulkee langan poikkileikkauksen läpi 1 sekunnissa.

Nykyinen voimakkuus missä tahansa kiinni virtapiiri missä se virtaa, on aina sama, ja kun se hajoaa, se katoaa missä tahansa.

Tämä ilmiö mahdollistaa mittausten tekemisen eniten käteviä paikkoja mikä tahansa sähköpiiri.

Kun monimutkainen haarautunut piiri luodaan useiden virtojen virtaukselle, myös viimeksi mainitut pysyvät vakiona kaikissa yksittäisissä osissa.

Kolmas tapaus ympäristön vastustamisesta on myös tärkeä. Elektronit liikkeessä törmäävät esteisiin positiivisesti ja negatiivisesti varautuneiden hiukkasten muodossa.

Tällaiset törmäykset liittyvät lämmön vapautumiseen käytetyn energian kustannuksiin. Ne yleistettiin termillä ja kuvattiin fysikaalisilla laeilla matemaattisessa muodossa.

Jokaisen metallin sisäisellä rakenteella on erilainen vastus virran virtaukselle. Tiede on pitkään tutkinut näitä ominaisuuksia ja pelkistänyt ne taulukoiksi, kaavioiksi ja kaavoiksi sähköisestä ominaisvastusesta.

Laskelmia tehdessämme voimme käyttää vain jo varmennettuja ja valmisteltuja tietoja. Ne voidaan suorittaa tunnetun sähköasentajan huijausarkin esittämien kaavojen perusteella.

Mutta paljon helpompi käyttää online-laskin Ohmin laki. Se välttää tyypillisten matemaattisten virheiden tekemisen.

Tärkeimmät johtopäätökset kotiisännille nykyisistä vahvuuskaavoista

Käytännön hyötyä on vain täydellinen ymmärrys johtimien läpi kulkevista prosesseista. Kotona meidän tulee:

Ennakoi johdotuksen nykyiset kuormitukset. Nämä tiedot auttavat suunnittelemaan sen oikein asunnon sisälle asettamiseen. Ja jos se on jo asetettu, on otettava huomioon kytketyt kapasiteetit eikä ylitettävä.

Eliminoi johtojen ja laitteiden asennuksessa tyypilliset virheet, joissa tapahtuu turhaa sähköenergian hukkaa, syntyy liikaa lämpöä ja syntyy vahinkoja.

Oikea johdotus.

Järjestä suojausjärjestelmä, joka suojaa automaattisesti kodin verkkoa vahingossa tapahtuvilta vaurioilta sekä piirin sisällä että syöttöpuolelta.

Nyt en mene yksityiskohtiin selvittääkseni jokaisen näistä neljästä kohdasta. Aion maalata ne sinulle yksityiskohtaisemmin artikkelisarjassa, julkaista ne sivuston otsikoissa. Seuraa tietoja tai tilaa uutiskirje ollaksesi tietoinen.

Mitkä ovat sähkövirran tyypit jokapäiväisessä elämässä

Virtojen aaltomuoto riippuu jännitelähteen toiminnasta ja sen väliaineen resistanssista, jonka läpi signaali kulkee. Useimmiten käytännössä kotimestari joutuu käsittelemään seuraavia tyyppejä:

akuista tai galvaanisista kennoista tuotettu jatkuva signaali;
sinimuotoinen, luotu teollisilla generaattoreilla taajuudella 50 hertsiä;
sykkivä, muodostuu erilaisten virtalähteiden muutoksen vuoksi;
impulssi, joka tunkeutuu kotitalousverkkoon ukkospurkauksen vuoksi ilmajohtoihin;
mielivaltainen.

Useimmiten on olemassa sinimuotoinen tai vaihtovirta: kaikki laitteemme saavat virtansa siitä.

Sähkövirta eri ympäristöissä: mitä sähköasentajan tulee tietää

Varautuneet hiukkaset siirretyn jännitteen vaikutuksesta eivät liiku vain metallien sisällä, kuten edellä käsiteltiin elektronien esimerkillä, vaan myös:

puolijohdeelementtien siirtymäkerros;
eri koostumukset nesteet;
kaasu ympäristöön;
ja jopa tyhjiön sisällä.

Kaikki nämä väliaineet arvioidaan kyvyllä siirtää virtaa termillä nimeltä johtavuus. Tämä on vastavuoroisuuden vastavuoroisuus. Se on merkitty kirjaimella G, joka on arvioitu johtavuuden kautta, joka löytyy taulukoista.

Johtavuus lasketaan kaavoilla:

Virran voimakkuus metallijohtimessa: kuinka sitä käytetään kotiympäristössä

Metallien sisäisen rakenteen kykyä vaikuttaa eri tavoin suunnattujen panosten liikkumisolosuhteisiin käytetään tiettyjen tehtävien toteuttamiseen.

Sähkövoiman kuljetus

Sähköenergian siirtämiseen pitkän matkan päässä käytetään metallijohtimia, joilla on suurempi poikkileikkaus ja joilla on korkea johtavuus: kuparia tai alumiinia. Kalliimmat metallit hopea ja kulta toimivat monimutkaisissa elektroniikkapiireissä.

Kaikenlaiset johdot, johdot ja niihin perustuvat kaapelit toimivat luotettavasti kodin johdotuksessa.

lämmityselementit

Lämmityslaitteissa käytetään volframia ja nikromia, joilla on korkea vastus. Sen avulla voit lämmittää johtimen korkeisiin lämpötiloihin valitsemalla oikean tehon.

Tämä periaate sisältyi lukuisiin sähkölämmittimien malleihin - TEN-ah.

Turvallisuuslaitteet

Yliarvioitu virranvoimakkuus metallijohtimessa, jolla on hyvä johtavuus, mutta ohut osa mahdollistaa sulakkeiden luomisen virtasuojana.

Ne toimivat normaalisti optimaalisessa kuormitustilassa, mutta palavat nopeasti jännitepiikin, oikosulkujen tai ylikuormituksen aikana.

Useiden vuosikymmenten ajan sulakkeet ovat massiivisesti toimineet kodin johdotuksen pääsuojana. Nyt ne on korvattu automaattisilla kytkimillä. Mutta kaikkien virtalähteiden sisällä ne toimivat edelleen luotettavasti.

Puolijohteiden virta ja sen ominaisuudet

Puolijohteiden sähköiset ominaisuudet riippuvat suuresti ulkoisista olosuhteista: lämpötilasta, valosäteilystä.

Oman johtavuuden lisäämiseksi rakenteen koostumukseen lisätään erityisiä epäpuhtauksia.

Siksi puolijohteen sisällä syntyy virta sen omasta ja epäpuhtauksien johtavuudesta johtuen sisäinen p-n siirtyminen.

Puolijohteen varauksen kantajia ovat elektronit ja aukot. Jos jännitelähteen positiivinen potentiaali syötetään p-napaan ja negatiivinen potentiaali n:ään, virta kulkee p-n-liitoksen läpi niiden aiheuttaman liikkeen vuoksi.

Käänteisen napaisuuden sovelluksella p-n-liitos pysyy suljettuna. Siksi yllä olevassa kuvassa ensimmäisessä tapauksessa näkyy valaiseva hehkulamppu ja toisessa se sammuu.

Samanlainen p-n liitokset työskentelee muissa puolijohdemalleissa: transistorit, zener-diodit, tyristorit…

Kaikki ne on suunniteltu nimellisvirtaa varten. Tätä varten merkintä tehdään suoraan heidän kehoonsa. Sen mukaan he menevät teknisten hakukirjojen taulukoihin ja arvioivat puolijohteen sähköisten ominaisuuksien suhteen.

Virta nesteissä: 3 käyttötapaa

Jos metallien johtavuus on hyvä, nesteiden väliaine voi toimia dielektrisenä, johtimena ja jopa puolijohteena. Mutta jälkimmäinen tapaus ei ole kotikäyttöön.

Eristävät ominaisuudet

Mineraaliöljyllä on korkeat dielektriset ominaisuudet korkea aste puhdistus ja alhainen viskositeetti, suunniteltu toimimaan teollisuusmuuntajien sisällä.

Tislatulla vedellä on myös hyvät eristysominaisuudet.

Akut ja galvanointi

Jos tislattuun veteen lisätään vähän suolaa, happoa tai alkalia, siitä tulee elektrolyyttisen dissosiaation esiintymisen vuoksi johtava väliaine - elektrolyytti.

Tässä on kuitenkin ymmärrettävä: metalleissa virtaava virta ei riko niiden aineen rakennetta. Nesteissä tapahtuu tuhoisia kemiallisia prosesseja.

Nesteisiin syntyy myös virtaa kohdistetun jännitteen vaikutuksesta. Esimerkiksi kun kaksi elektrodia lasketaan sisään vesiliuosta jonkin verran suolaa, positiivisia ja negatiivisia potentiaalia paristosta tai akusta on kytketty.

Liuosmolekyylit muodostavat positiivisesti ja negatiivisesti varautuneita hiukkasia - ioneja. Varausmerkin mukaan niitä kutsutaan anioneiksi (+) ja kationeiksi (-).

Toiminnan alla liitteenä sähkökenttä anionit ja kationit alkavat liikkua kohti vastakkaisten merkkien elektrodeja: katodia ja anodia.

Tämä varautuneiden hiukkasten vastaliike muodostaa sähkövirran nesteisiin. Tässä tapauksessa ionit, jotka ovat saavuttaneet elektrodinsa, purkautuvat sen päälle ja muodostavat sakan.

Hyvä esimerkki voivat olla galvaaniset prosessit, jotka tapahtuvat kuparisulfaatti CuSO4 -liuoksessa, johon on laskettu kuparielektrodit.

Kupari-ionit Cu ovat positiivisesti varautuneita - ne ovat anioneja. Katodilla ne menettävät varauksensa ja asettuvat ohueksi metallikerrokseksi.

Happojäännös SO4 toimii kationina. Ne tulevat anodille, purkautuvat, joutuvat kemialliseen reaktioon elektrodin kuparin kanssa, muodostavat kuparisulfaattimolekyylejä ja palaavat liuokseen.

Tämän periaatteen mukaan kaikki elektrolyytit sähkömuovauksessa toimivat ioninjohtavuuden vuoksi, kun elektrodien rakenne muuttuu ja nesteen koostumus ei muutu.

Tällä menetelmällä koruihin tai eri osien suojaavaan kerrokseen luodaan ohuita jalometalleja korroosiota vastaan. Virran voimakkuus valitaan kemiallisen reaktion nopeuden mukaan erityisistä ympäristöolosuhteista riippuen.

Kaikki akut toimivat samalla tavalla. Vain niillä on edelleen kyky kerätä varausta generaattorin käytetystä energiasta ja luovuttaa sähköä, kun ne puretaan kuluttajalle.

Nikkelikadmium-akun toiminta latauksessa ulkoisesta generaattorista ja purkautuessa kuormitukseen on havainnollistettu yksinkertaisella kaaviolla.

Kaasuvirta: väliaineen dielektriset ominaisuudet ja purkausten virtausolosuhteet

Tavallisella kaasuväliaineella on hyvät dielektriset ominaisuudet: se koostuu neutraaleista molekyyleistä ja atomeista.

Esimerkkinä ilmakehä. Sitä käytetään eristävänä materiaalina myös suurjännitelinjoissa, jotka siirtävät erittäin suuria tehoja.

Paljaat metallilangat kiinnitetään tuen päälle eristeiden läpi ja erotetaan maasilmukasta niiden suurella sähkövastuksella ja toisistaan tavallisella ilmalla. Näin toimivat kaikkien jännitteiden ilmajohdot, mukaan lukien 1150 kV.

Kaasujen dielektrisiä ominaisuuksia voidaan kuitenkin rikkoa ulkoisen energian vaikutuksesta: lämmittäminen korkeaan lämpötilaan tai lisääntynyt potentiaaliero. Vasta sitten niiden molekyylien ionisoituminen tapahtuu.

Se eroaa nesteiden sisällä tapahtuvista prosesseista. Elektrolyyteissä molekyylit jakautuvat kahteen osaan: anioneihin ja kationeihin Kaasumolekyyli vapauttaa ionisoituessaan elektronin ja pysyy positiivisesti varautuneena ionina.

Heti kun ulkoiset voimat, jotka synnyttävät kaasujen ionisaation, lakkaavat toimimasta, kaasumaisen väliaineen johtavuus katoaa välittömästi. Salaman purkautuminen ilmaan on lyhytaikainen ilmiö, joka vahvistaa tämän kannan.

Kaasuissa oleva virta voidaan luoda salamapurkauksen lisäksi ylläpitämällä sähkökaarta. Tällä periaatteella toimivat kohdevalot ja kirkkaan valon projektorit sekä teollisuuskaariuunit.

Neon- ja loistelamput käyttävät kaasuväliaineessa virtaavan hehkupurkauksen hehkua.

Toinen tekniikassa käytetty purkaustyyppi kaasuissa on kipinä. Se on luotu kaasupurkauslaitteilla suurten potentiaalien suuruuden mittaamiseksi.

Virta tyhjiössä: kuinka sitä käytetään elektronisissa laitteissa

Latinalainen sana tyhjiö tulkitaan venäjäksi tyhjyydeksi. Se syntyy käytännöllisesti pumppaamalla kaasuja suljetusta tilasta tyhjiöpumpuilla.

Tyhjiössä ei ole sähkövarausten kantajia. Ne on tuotava tähän ympäristöön virran luomiseksi. Se käyttää termionisen emission ilmiötä, joka tapahtuu, kun metallia kuumennetaan.

Elektroniset lamput toimivat tällä tavalla, jolloin katodi lämmitetään hehkulangalla. Siitä vapautuvat elektronit siirtyvät syötetyn jännitteen vaikutuksesta anodia kohti, muodostavat virran tyhjiössä.

Saman periaatteen mukaisesti luotiin kineskooppitelevision, näytön ja oskilloskoopin katodisädeputki.

Se vain lisäsi ohjauselektrodit säteen kääntämiseksi ja näytön, joka osoittaa sen sijainnin.

Kaikissa luetelluissa laitteissa virranvoimakkuus väliaineen johtimessa on laskettava, ohjattava ja ylläpidettävä tietyllä optimaalisen tilan tasolla.

lopetan tähän. Kommenttiosio on tehty erityisesti sinua varten. Sen avulla voit yksinkertaisesti ilmaista oman mielipiteesi lukemastasi artikkelista.

2. Pistevarauksen kentänvoimakkuus. Varaus jakautuu tilavuuteen, pintaan, linjaan

3. Superposition periaate. Dipolisähkökenttä

4. Voimalinjat. Sähköstaattinen kentänvoimakkuusvektorivuo. Gaussin teoreema sähköstaattiselle kentälle tyhjiössä

5. Gaussin lause. Gaussin lauseen soveltaminen sähköstaattisten kenttien laskemiseen

6. Sähköstaattisen kentän työ varauksen liikkeeseen. Sähköstaattisen kentänvoimakkuusvektorin kierto. Sähköstaattisen kentän potentiaalinen luonne.

7. Sähköstaattisen kentän potentiaali. Pistevarauksen kentän potentiaali. Mahdollinen eroavaisuus

8. Sähköstaattisen kentän voimakkuuden ja potentiaalin tiedonsiirto. Potentiaalien tasauspinnat ja jännityslinjat

9. Sähköstaattisen kentän voimakkuuden ja potentiaalin tiedonsiirto. Esimerkkejä kentän pisteiden välisen potentiaalieron laskemisesta sen intensiteetin mukaan.

10. Eristeet dielektrisessä kentässä. Eristeiden polarisaatio ja sen tyypit. Polarisaatiovektori. Suhteellinen permittiivisyys ja dielektrinen suskeptiibiliteetti

11. Sähköinen siirtymävektori. Gaussin teoreema dielektrikolle

12. Ferrosähköiset tuotteet ja niiden sovellukset

13. Sähköstaattisen kentän johtimet. Varausten jakautuminen johtimissa. Yksittäisen johtimen sähköinen kapasitanssi

14. Kondensaattorit. Sähköinen kapasiteetti. Kondensaattorien kytkentä

15. Johtimen ja kondensaattorin energia. Sähköstaattisen kentän energia

16. Sähkövirta. Nykyinen vahvuus. nykyinen tiheys

19. Yleistetty Ohmin laki

21. Biot-Savre-Laplacen laki

22. Magneettikentän vaikutus johtimeen, jolla on virta

23. Magneettikentän induktiovektorin kierto

28. Varautuneiden hiukkasten liike magneettikentässä

29. Elektronien ja atomien magneettiset momentit

30. Diamagneetit ja paramagneetit. Ferromagneetit ja niiden ominaisuudet.

31. Sähkömagneettisen induktion ilmiö. Faradayn laki

32. Itseinduktio. Induktanssi

33. Magneettikentän energia, tilavuusenergiatiheys

34. Maxwellin yhtälöt sähkömagneettiselle kentälle

16. Sähkö. Nykyinen vahvuus. nykyinen tiheys

Sähkövirta - sähköisesti varautuneiden hiukkasten suunnattu liike sähkökentän vaikutuksesta.

Virran voimakkuus (I) on skalaariarvo, joka on yhtä suuri kuin johtimen poikkileikkauksen läpi kulkeneen varauksen (q) suhde aikaväliin (t), jonka aikana virta kulki.

I=q/t, missä I on virran voimakkuus, q on varaus, t on aika.

Virran voimakkuuden yksikkö SI-järjestelmässä: [I]=1A (ampeeria)

17. Nykyiset lähteet. lähde emf

Virtalähde on laite, jossa jonkinlainen energia muunnetaan sähköenergiaksi.

EMF - lähteen energiaominaisuus. Tämä on fyysinen määrä, joka on yhtä suuri kuin ulkoisten voimien työn suhde siirrettäessä sähkövarausta suljettua piiriä pitkin tähän varaukseen:

Se mitataan voltteina (V).

EMF-lähde on kaksinapainen verkko, jonka napojen jännite ei riipu lähteen läpi kulkevasta virrasta ja on yhtä suuri kuin sen EMF. Lähteen emf voidaan asettaa joko vakioksi tai ajan funktiona tai ulkoisen ohjaustoiminnon funktiona.

18. Ohmin laki : johtimen homogeenisen osan läpi kulkevan virran voimakkuus on suoraan verrannollinen johtimen yli menevään jännitehäviöön:

-Ohmin laki integraalimuodossa R - johtimen sähkövastus

Resistanssin käänteislukua kutsutaan johtavuudelle. Resistiivisyyden käänteislukua kutsutaan johtavuudeksi: Ohmin käänteislukua kutsutaan Siemensiksi [Sm].

- Ohmin laki differentiaalimuodossa.

19. Yleistetty Ohmin laki

Yleistetty Ohmin laki määrittää tärkeimpien sähkösuureiden välisen suhteen tasavirtapiirin osassa, joka sisältää vastuksen, ja ihanteellisen EMF-lähteen välillä (kuva 1.2):

Kaava pätee kuvassa 1.2 esitetyn piiriosuuden jännitehäviön positiivisiin suuntiin ( Uab), ihanteellinen EMF-lähde ( E) ja positiivinen virran suunta ( minä).

Joule-Lenzin laki

Joule-Lenzin lain ilmaus

Integroitu lain muoto

Jos hyväksymme, että johtimen virran voimakkuus ja vastus eivät muutu ajan myötä, Joule-Lenzin laki voidaan kirjoittaa yksinkertaistetussa muodossa:

Ohmin lakia ja algebrallisia muunnoksia soveltamalla saadaan seuraavat vastaavat kaavat:

Vastaavat lausekkeet lämmölle Ohmin lain mukaan

Joule-Lenzin lain sanallinen määritelmä

Jos hyväksymme, että johtimen virran voimakkuus ja vastus eivät muutu ajan myötä, Joule-Lenzin laki voidaan kirjoittaa yksinkertaistetussa muodossa:

20. Magneettikenttä - voimakenttä, joka vaikuttaa liikkuviin sähkövarauksiin ja kappaleisiin, joilla on magneettinen momentti, riippumatta niiden liikkeen tilasta; sähkömagneettisen kentän magneettinen komponentti

Magneettikenttä voidaan luoda varautuneiden hiukkasten virralla ja/tai elektroniatomien magneettisilla momenteilla (ja muiden hiukkasten magneettisilla momenteilla, jotka ilmenevät yleensä paljon vähäisemmässä määrin) (kestomagneetit).

Lisäksi se syntyy sähkökentän ajanmuutoksen seurauksena.

Magneettikentän päätehoominaisuus on magneettinen induktiovektori (induktiovektori magneettikenttä). Matemaattisesti katsottuna se on vektorikenttä, joka määrittelee ja määrittelee magneettikentän fyysisen käsitteen. Usein magneettisen induktion vektoria kutsutaan yksinkertaisesti magneettikentiksi lyhyyden vuoksi (vaikka tämä ei luultavasti ole termin tiukin käyttö).

Toinen magneettikentän perusominaisuus (vaihtoehtoinen magneettinen induktio ja siihen läheisesti liittyvä, fysikaalisesti käytännöllisesti katsoen sama) on vektoripotentiaali .

Yhdessä, magneettinen jasähköinenkentät muodostavatelektromagneettinen kenttä, jonka ilmentymiä ovat erityisestivaloaja kaikki muutelektromagneettiset aallot.

Magneettikenttä luodaan (muodostetaan)varautuneiden hiukkasten virtatai muuttuvat ajan myötäsähkökenttä, tai omaamagneettisia hetkiähiukkaset (jälkimmäiset voidaan kuvan tasaisuuden vuoksi muodollisesti pelkistää sähkövirroiksi)

Graafinen esitys magneettikentistä

Magneettikenttien graafiseen esittämiseen käytetään magneettisia induktioviivoja. Magneettisen induktion viiva on viiva, jonka jokaisessa pisteessä magneettinen induktiovektori on suunnattu tangentiaalisesti siihen.

Määritelmä 1

Virta on prosessi, jonka aikana (suoraan sähkökentän vaikutuksesta) joidenkin varautuneiden hiukkasten liike alkaa tapahtua.

Tällaiset varautuneet hiukkaset voivat olla erilaisia elementtejä (kaikki riippuu tilanteesta). Esimerkiksi johtimien tapauksessa elektronit toimivat sellaisina hiukkasina.

Virran voimakkuuden käsite

Sähkövirran voimakkuus edustaa sähkövarausten liikejärjestystä kuvaavaa määrää, joka on numeerisesti yhtä suuri kuin varauksen määrä $\delta q$, joka tässä tapauksessa virtaa tietyn pinnan $S$ läpi (jotka edustavat poikkileikkausta johtimesta) aikayksikköä kohti:

$I=\frac(\delta q)(\delta t)$

Virran voimakkuuden $I$ määrittämiseksi on jaettava johtimen poikkileikkauksen läpi ajavana $\delta t$ sähkövaraus $\delta q$ tällä ajalla.

Virran voimakkuus riippuu kaikkien hiukkasten kuljettamasta varauksesta, niiden tiettyyn suuntaan suuntautuneesta liikenopeudesta ja johtimen poikkileikkausalasta.

Tarkastellaan johdinta, jonka poikkipinta-ala on $S$. Kaikkien hiukkasten varausta merkitään arvolla $q_o$. Kahden osan rajaaman johtimen tilavuus sisältää $nS\delta l$ hiukkasia, missä $n$ edustaa niiden pitoisuutta. Niiden kokonaismaksu on:

$q=(q_o)(nS\delta I)$

Hiukkasten liikkeen olosuhteissa keskinopeudella $v$ aikana $\delta t=\frac(\delta I)(v)$ kaikki tarkasteltavan tilavuuden sisältämät hiukkaset ehtivät kulkea toisen ristin läpi. osa, mikä tarkoittaa, että virran voimakkuus vastaa tämän kaavan mukaisia laskelmia:

$I=(q_o)(nvS)$, missä:

$I$ - sähkön voimakkuuden merkintä, mitattuna ampeereina (A) tai coulombeina sekunnissa;
$q$ - johtimen läpi kulkeva varaus, yksikkö Coulomb (C);

SI:ssä virran yksikköä pidetään pääyksikkönä, ja sitä kutsutaan ampeeriksi (A). Mittauslaite on ampeerimittari, jonka toimintaperiaate perustuu virran magneettiseen vaikutukseen.

Huomautus 1

Arvioitaessa elektronien järjestetyn liikkeen nopeutta johtimen sisällä, joka suoritetaan kuparijohtimen kaavan mukaan, jonka poikkileikkauspinta-ala on yksi neliömillimetri, saamme merkityksettömän arvon (0,1 mm / s) .

Ero virran ja jännitteen välillä

Fysiikassa on sellaisia käsitteitä kuin "virta" ja "jännite". Niiden välillä on joitain eroja, joiden huomioiminen vaikuttaa merkitys ymmärtääksesi virran voimakkuuden periaatteen.

"Vahvuuden" alla ymmärretään tietty määrä sähköä, "jännite", samalla potentiaalisen energian mitta. Samalla nämä käsitteet ovat melko vahvasti riippuvaisia toisistaan. Tärkeimmät niihin vaikuttavat tekijät ovat:

johdin materiaali;
lämpötila;
ulkoiset olosuhteet.

Erot voidaan havaita myös tavassa, jolla ne saadaan. Jos sähkövarauksiin kohdistuvan vaikutuksen yhteydessä syntyy jännite, virta syntyy jo piirin pisteiden välisen jännitteen vaikutuksesta. Ero on myös verrattuna sellaiseen käsitteeseen "energiankulutus". Se tulee olemaan tehon suhteen. Joten jos jännitettä vaaditaan potentiaalisen energian karakterisoimiseksi, virta kuvaa jo kineettistä energiaa.

Menetelmät virran voimakkuuden määrittämiseksi

Virran voimakkuus lasketaan käytännössä erityisillä mittauslaitteilla tai erillisillä kaavoilla (alkutietojen saatavuuden mukaan). Peruskaava, jonka mukaan virranvoimakkuus lasketaan, on seuraava:

Sähkön olemassaolo voi olla vakio (esimerkiksi akun sisältämä virta) sekä muuttuva (virta pistorasiassa). Tilojen valaistus ja kaikkien sähkötyyppisten laitteiden toiminta tapahtuu juuri vaihtosähkön vaikutuksesta. Suurin ero vaihto- ja tasavirran välillä on sen voimakkaampi muuntautumiskyky.

Hyvä esimerkki vaihtovirran toiminnasta voi toimia myös loistelamppujen syttymisen vaikutuksena. Joten tällaisen lampun sytytysprosessissa varattujen hiukkasten liike alkaa liikkua eteenpäin ja taaksepäin, mikä selittää vaihtovirran vaikutuksen. Juuri tämäntyyppistä sähköä pidetään yleisimpänä jokapäiväisessä elämässä. Ohmin lain mukaan virran voimakkuus lasketaan kaavalla (sähköpiirin osalle):

Tämän vuoksi virran voimakkuus on suoraan verrannollinen jännitteeseen $U$, mitattuna voltteina, piiriosaan ja kääntäen verrannollinen määritellyn osan johtimen $R$-resistanssiin, ilmaistuna ohmeina. Sähkön voimakkuuden laskenta täydellisessä piirissä lasketaan seuraavasti:

$I=\frac(E)(R+r)$, missä:

$E$ - sähkömotorinen voima, EMF, voltti;
$R$ - ulkoinen vastus, ohm;
$r$ - sisäinen vastus, ohm.

Tärkeimmät menetelmät virranvoimakkuuden määrittämiseksi instrumenttijärjestelmien avulla käytännössä ovat seuraavat:

Magnetosähköinen mittausmenetelmä. Sen etuja ovat korkea herkkyys ja lukemien tarkkuus alhaisella virrankulutuksella. Tätä menetelmää voidaan soveltaa vain tasavirran suuruutta määritettäessä.
Sähkömagneettinen menetelmä koostuu vaihtelevien ja vakiotyyppisten virtojen voimakkuuden löytämisestä muuntamalla sähkömagneettinen kenttä magneettisen modulaarisen anturin signaaliksi.
Epäsuoralla menetelmällä pyritään määrittämään jännite tietyllä resistanssilla volttimittarilla.

Huomautus 2

Virran voimakkuuden löytämiseksi käytännössä käytetään usein erityistä laiteampeerimittaria. Tällainen laite sisällytetään sähköpiirin katkoksiin vaaditussa kohdassa, jotta voidaan mitata johdinosan läpi jonkin aikaa kulkeneen sähkövarauksen voimakkuus.

Pienen sähkön voimakkuuden suuruutta määritettäessä käytetään milliammetreja, mikroampereita ja myös galvanometrejä, jotka on myös kytketty tiettyyn paikkaan piirissä, josta on tarpeen löytää virran voimakkuus. Yhteys voidaan tehdä kahdella tavalla:

johdonmukainen;
rinnakkain.

Kulutetun virranvoimakkuuden määrittämistä ei pidetä yhtä usein tarpeellisena kuin jännitteen tai vastuksen mittaamista. Samanaikaisesti virrankulutuksen laskeminen on mahdotonta laskea virranvoimakkuuden fyysistä arvoa.