Vilken är den riktade rörelsen av laddade partiklar? För många är detta ett obegripligt område, men i själva verket är allt väldigt enkelt. Så när de talar om den riktade rörelsen av laddade partiklar menar de ström. Låt oss undersöka dess huvudsakliga egenskaper och formuleringar, samt överväga säkerhetsfrågor när vi arbetar med den.
Allmän information
Börja med en definition. Med elektrisk ström menas alltid den ordnade (riktade) rörelsen av laddade partiklar, som utförs under inverkan av ett elektriskt fält. Vilken typ av föremål kan övervägas i detta fall? Partiklar betyder elektroner, joner, protoner, hål. Det är också viktigt att veta vad strömstyrkan är. Detta är antalet laddade partiklar som strömmar genom ledarens tvärsnitt per tidsenhet.
Fenomenets natur
Alla fysikaliska ämnen är uppbyggda av molekyler som bildas av atomer. De är inte heller det slutliga materialet, eftersom de har element (en kärna och elektroner som kretsar runt den). Alla kemiska reaktioner åtföljs av rörelse av partiklar. Till exempel, med deltagande av elektroner, kommer vissa atomer att uppleva sin brist, medan andra kommer att uppleva ett överskott. I det här fallet har ämnena motsatta laddningar. Om deras kontakt uppstår kommer elektronerna från den ena att tendera att gå till den andra.
En sådan fysisk natur hos elementarpartiklar förklarar essensen av elektrisk ström. Denna riktningsrörelse av laddade partiklar kommer att fortsätta tills värdena utjämnas. I det här fallet är reaktionen av förändringar en kedja. Med andra ord, istället för den bortgångna elektronen kommer en annan i dess ställe. Partiklar från den angränsande atomen används för ersättning. Men kedjan slutar inte där heller. En elektron kan också komma till den yttersta atomen, till exempel från den negativa polen till källan till den strömmande strömmen.
Ett exempel på en sådan situation är ett batteri. Från den negativa sidan av ledaren rör sig elektronerna till källans positiva pol. När alla partiklar i den negativt infekterade komponenten tar slut stannar strömmen. I det här fallet sägs batteriet vara dött. Vilken är hastigheten för den riktade rörelsen av laddade partiklar som rör sig på detta sätt? Att svara på den här frågan är inte så lätt som det kan verka vid första anblicken.
Stressens roll
Vad används det här konceptet till? Spänning är en egenskap hos ett elektriskt fält, vilket är potentialskillnaden mellan två punkter som finns inuti det. För många kan detta verka förvirrande. När det gäller den riktade (ordnade) rörelsen av laddade partiklar måste du förstå spänningen.
Låt oss föreställa oss att vi har en enkel ledare. Detta kan vara en tråd gjord av metall, såsom koppar eller aluminium. I vårt fall är detta inte så viktigt. En elektrons massa är 9,10938215(45)×10-31kg. Det betyder att det är ganska materiellt. Men ledarmetallen är solid. Hur kan då elektroner flöda genom den?
Varför kan det vara aktuellt i metallprodukter
Låt oss övergå till grunderna i kemi, som var och en av oss fick möjlighet att lära oss i skolan. Om antalet elektroner i ämnet är lika med antalet protoner, säkerställs grundämnets neutralitet. Baserat på Mendeleevs periodiska lag bestäms det vilket ämne som ska hanteras. Det beror på antalet protoner och neutroner. Det är omöjligt att bortse från den stora skillnaden mellan kärnans massor och elektroner. Om de tas bort kommer atomens vikt att förbli praktiskt taget oförändrad.
Till exempel är massan av en proton ungefär 1836 större än värdet på en elektron. Men dessa mikroskopiska partiklar är mycket viktiga, eftersom de lätt kan lämna vissa atomer och ansluta sig till andra. Samtidigt leder en minskning eller ökning av deras antal tillatt ändra atomens laddning. Om vi betraktar en enskild atom, kommer dess antal elektroner alltid att variera. De går hela tiden och kommer tillbaka. Detta beror på termisk rörelse och energiförlust.
Kemisk specificitet för ett fysiskt fenomen
När det sker en riktad rörelse av elektriskt laddade partiklar, går inte atommassan förlorad? Förändras konduktörens sammansättning? Detta är en mycket viktig missuppfattning som förvirrar många. Svaret i detta fall är bara negativt. Detta beror på det faktum att kemiska grundämnen inte bestäms av deras atommassa, utan av antalet protoner som finns i kärnan. Närvaron eller frånvaron av elektroner/neutroner spelar ingen roll i detta fall. I praktiken ser det ut så här:
- Lägg till eller subtrahera elektroner. Det visar sig en jon.
- Lägg till eller subtrahera neutroner. Det visar sig vara en isotop.
Det kemiska elementet förändras inte. Men med protoner är situationen annorlunda. Om det bara är en så har vi väte. Två protoner - och vi pratar om helium. De tre partiklarna är litium. Etc. De som är intresserade av fortsättningen kan titta på det periodiska systemet. Kom ihåg: även om en ström passerar genom en ledare tusen gånger, kommer dess kemiska sammansättning inte att förändras. Men kanske annars.
Elektrolyter och andra intressanta punkter
Det speciella med elektrolyter är att det är deras kemiska sammansättning som förändras. Sedan, under påverkan av nuvarande,elektrolytelement. När deras potential är uttömd, kommer den riktade rörelsen av laddade partiklar att sluta. Denna situation beror på det faktum att laddningsbärare i elektrolyter är joner.
Dessutom finns det kemiska grundämnen utan elektroner alls. Ett exempel skulle vara:
- Atomiskt kosmiskt väte.
- Alla ämnen som är i plasmatillstånd.
- Gaser i den övre atmosfären (inte bara jorden, utan även andra planeter där det finns luftmassor).
- Innehåll i acceleratorer och kolliderare.
Det bör också noteras att under påverkan av en elektrisk ström kan vissa kemikalier bokstavligen falla sönder. Ett välkänt exempel är en säkring. Hur ser det ut på mikronivå? De rörliga elektronerna trycker atomerna i deras väg. Om strömmen är mycket stark kan ledarens kristallgitter inte stå emot och förstöras, och ämnet smälts.
Tillbaka till hastighet
Tidigare berördes denna punkt ytligt. Låt oss nu titta närmare på det. Det bör noteras att konceptet med hastigheten för riktad rörelse för laddade partiklar i form av en elektrisk ström inte existerar. Detta beror på att olika värden är sammanflätade. Så ett elektriskt fält fortplantar sig genom en ledare med en hastighet som är nära ljusets rörelse, det vill säga cirka 300 000 kilometer per sekund.
Under dess inflytande börjar alla elektroner att röra sig. Men deras hastighetväldigt liten. Det är ungefär 0,007 millimeter per sekund. Samtidigt rusar de också slumpmässigt omkring i termisk rörelse. När det gäller protoner och neutroner är situationen annorlunda. De är för stora för att samma händelser ska hända dem. Som regel är det inte nödvändigt att tala om deras hastighet så nära ljusets värde.
Fysiska parametrar
Låt oss nu titta på vad är rörelsen av laddade partiklar i ett elektriskt fält ur en fysisk synvinkel. För att göra detta, låt oss föreställa oss att vi har en kartong som rymmer 12 flaskor kolsyrad dryck. Samtidigt pågår ett försök att placera ytterligare en container där. Låt oss anta att det lyckades. Men lådan överlevde knappt. När du försöker lägga i en annan flaska går den sönder och alla behållare ramlar ut.
Lådan i fråga kan jämföras med tvärsnittet av en ledare. Ju högre denna parameter (tjockare tråd), desto mer ström kan den ge. Detta bestämmer vilken volym den riktade rörelsen av laddade partiklar kan ha. I vårt fall kan en låda som innehåller från en till tolv flaskor enkelt uppfylla sitt avsedda syfte (den spricker inte). I analogi kan vi säga att ledaren inte kommer att brinna.
Om du överskrider det angivna värdet kommer objektet att misslyckas. När det gäller en ledare kommer motståndet att spela in. Ohms lag beskriver den riktade rörelsen av elektriskt laddade partiklar mycket väl.
Släktskap mellan olika fysiska parametrar
Per boxfrån vårt exempel kan du lägga en till. I det här fallet kan inte 12, utan så många som 24 flaskor placeras per ytenhet. Vi lägger till en till - och det är trettiosex av dem. En av boxarna kan betraktas som en fysisk enhet, analogt med spänning.
Ju bredare den är (och därmed minskar motståndet), desto fler flaskor (som i vårt exempel ersätter strömmen) kan placeras. Genom att öka stapeln med lådor kan du placera ytterligare behållare per ytenhet. I det här fallet ökar kraften. Detta förstör inte lådan (ledaren). Här är en sammanfattning av denna analogi:
- Tot alt antal flaskor ökar effekten.
- Antalet behållare i lådan anger den aktuella styrkan.
- Antalet lådor i höjden låter dig bedöma spänningen.
- Lådans bredd ger en uppfattning om motståndet.
Möjliga faror
Vi har redan diskuterat att den riktade rörelsen av laddade partiklar kallas ström. Det bör noteras att detta fenomen kan vara farligt för människors hälsa och till och med livet. Här är en sammanfattning av egenskaperna hos elektrisk ström:
- Gör uppvärmning av ledaren genom vilken den strömmar. Om hushållets elektriska nätverk överbelastas, kommer isoleringen gradvis att förkolna och smulas. Som ett resultat finns det risk för en kortslutning, vilket är mycket farligt.
- Elektrisk ström, när den flyter genom hushållsapparater och ledningar, mötermotstånd hos element som bildar material. Därför väljer den sökvägen som har det lägsta värdet för denna parameter.
- Om en kortslutning inträffar ökar strömstyrkan kraftigt. Detta frigör en betydande mängd värme. Den kan smälta metall.
- Kortslutning kan uppstå på grund av att fukt tränger in. I de fall som diskuterats tidigare lyser närliggande föremål, men i det här fallet lider människor alltid.
- Elektrisk stöt innebär en betydande fara. Det är sannolikt till och med dödligt. När en elektrisk ström flyter genom människokroppen reduceras vävnadernas motstånd kraftigt. De börjar bli hetta. I det här fallet förstörs celler och nervändar dör.
Säkerhetsproblem
För att undvika exponering för elektrisk ström måste du använda speciell skyddsutrustning. Arbetet bör utföras i gummihandskar med en matta av samma material, utloppsstänger, samt jordningsanordningar för arbetsplatser och utrustning.
Kretsbrytare med olika skydd har visat sig vara bra som en enhet som kan rädda en människas liv.
Man bör inte heller glömma grundläggande säkerhetsåtgärder när man arbetar. Om det uppstår en brand med elektrisk utrustning får endast koldioxid- och pulverbrandsläckare användas. De senare visar det bästa resultatet i kampen mot brand, men utrustning täckt med damm kan inte alltid återställas.
Slutsats
Med hjälp av exempel som är förståeliga för alla läsare, fick vi reda på att den ordnade riktade rörelsen av laddade partiklar kallas elektrisk ström. Detta är ett mycket intressant fenomen, viktigt från både fysik och kemi. Elektrisk ström är en outtröttlig assistent för människan. Det måste dock hanteras med försiktighet. Artikeln diskuterar säkerhetsfrågor som bör uppmärksammas om det inte finns någon önskan att dö.
