Kiekvienas žmogus turi abstrakčią elektros srovės sampratą. Elektros prietaiso energijos šaltinis yra tam tikro oro šaltinis bet kuriam kvėpuojančiam organizmui. Tačiau šiuose palyginimuose reiškinio prigimtis nėra suprantama ir tik specialistai giliau supranta esmę.
Mokyklos programoje kiekvienas lanko fizikos kursą, kuriame aprašomos pagrindinės elektros sąvokos ir dėsniai. Sausas mokslinis požiūris nesukelia susidomėjimo vaikais, todėl dauguma suaugusiųjų net neįsivaizduoja, kas yra elektros srovė, kodėl ji atsiranda, kaip ji turi matavimo vienetą ar kaip kas gali judėti per nejudamus metalinius laidus, ir net priversti elektrinius prietaisus veikti.
Paprastais žodžiais apie elektros srovę
Standartinis apibrėžimas iš mokyklos fizikos vadovėlio glaustai apibūdina elektros srovės reiškinį. Bet atvirai kalbant, jūs galite tai visiškai suprasti, jei studijuojate dalyką daug giliau. Juk informacija pateikiama kita kalba - moksline. Fizinio reiškinio prigimtį yra daug lengviau suprasti, jei viską aprašote pažįstama kalba, suprantama bet kuriam asmeniui. Pavyzdžiui, srovė metale.
Tai turėtų prasidėti tuo, kad viskas, ką mes laikome solidžiu ir nejudriu, yra tik mūsų nuomone. Ant žemės gulintis metalo gabalas yra monolitinis nejudantis kūnas žmogaus prasme. Norėdami gauti analogiją, įsivaizduokite mūsų planetą erdvėje, žiūrėdami į ją iš Marso paviršiaus. Atrodo, kad žemė yra visas nejudrus kūnas. Jei priartėsime prie jo paviršiaus, taps akivaizdu, kad tai nėra monolitinis materijos gabalas, o nuolatinis judėjimas: vanduo, dujos, gyvi daiktai, litosferos plokštės - visa tai juda be perstojo, nors tai nėra matoma iš toli iš kosmoso.
Grįžkime prie savo metalo gabalo, gulinčio ant žemės. Jis nejuda, nes į jį žiūrime iš šono kaip į monolitinį objektą. Atominiame lygmenyje jį sudaro nuolat judantys minutiniai elementai. Jie yra skirtingi, tačiau, visų pirma, mus domina elektronai, sukuriantys metalų elektromagnetinį lauką, sukuriantį tokią pat srovę. Žodis „srovė“ turi būti suprantamas pažodžiui, nes kai elementai, turintys elektrinį krūvį, juda, tai yra, „teka“ iš vieno įkrauto objekto į kitą, atsiranda „elektros srovė“.
Supratę pagrindines sąvokas, galime išvesti bendrą apibrėžimą:
Norėdami tiksliau suprasti esmę, turite įsigilinti į detales ir gauti atsakymus į keletą pagrindinių klausimų.
Atsakymai į pagrindinius klausimus apie elektros srovę
Suformulavus apibrėžimą, kyla keletas loginių klausimų.
- Kas verčia dabartinį „srautą“, tai yra, judėti?
- Jei mažiausi metaliniai elementai nuolat juda, tai kodėl jis nėra deformuotas?
- Jei kažkas teka iš vieno objekto į kitą, ar keičiasi šių objektų masė?
Atsakymas į pirmąjį klausimą yra paprastas. Vandeniui tekant iš aukšto taško į žemą, elektronai tekės iš kūno, turinčio didelį krūvį, į kūną su žemu, laikydamiesi fizikos įstatymų. O „krūvis“ (arba potencialas) yra elektronų skaičius kūne, ir kuo daugiau jų yra, tuo didesnis krūvis.Jei liečiamasi tarp dviejų kūnų su skirtingais krūviais, elektronai iš labiau įkrauto kūno tekės į mažiau įkrautą. Taigi bus srovė, kuri pasibaigs, kai dviejų kontaktinių įstaigų krūviai išsilygins.
Norėdami suprasti, kodėl viela nekeičia struktūros, nepaisant to, kad joje nuolat judama, turite ją įsivaizduoti kaip didelį namą, kuriame gyvena žmonės. Namo dydis nepasikeis, kiek žmonių įeis ir iš jo išeis, taip pat judės viduje. Šiuo atveju žmogus yra metalo elektrono analogas - jis juda laisvai ir neturi ypatingos masės, palyginti su visu pastatu.
Jei elektronai juda iš vieno kūno į kitą - kodėl nesikeičia kūnų masė? Faktas yra tas, kad elektronų svoris yra toks mažas, kad net jei jūs pašalinsite visus elektronus iš kūno, jo masė nepasikeis.
Kas yra srovės vienetas
Elektros srovei „apskaičiuoti“ naudojami skirtingi matavimo vienetai, išanalizuosime tris pagrindinius:
- Srovės stipris.
- Įtampa.
- Pasipriešinimas
Jei bandysite apibūdinti srovės stiprumo sąvoką paprastais žodžiais, geriau įsivaizduoti automobilių srautą, einantį tuneliu. Automobiliai yra elektronai, o tunelis - viela. Kuo daugiau automobilių per vieną valandą praeina pro tunelio skerspjūvį - tuo didesnis srovės stipris, kuris matuojamas prietaisu pavadinimu „ampermetras“ amperuose (A), o formulėse nurodomas raide (I).
Įtampa yra santykinė vertė, išreiškianti kūnų, tarp kurių teka srovė, krūvių skirtumą. Jei vienas objektas turi labai aukštą įkrovą, o kitas yra labai žemas, tada tarp jų bus aukšta įtampa, norint išmatuoti, kuris voltmetras ir blokas vadinamas V (V). Formulėse, žymimose raide (U).
Atsparumas apibūdina laidininko, sąlygiškai varinės vielos, sugebėjimą praleisti tam tikrą srovės kiekį per save, tai yra elektronus. Pasipriešinimo laidininkas generuoja šilumą, praleidžiant dalį pro ją praeinančios srovės energijos, taip sumažinant jos stiprumą. Atsparumas apskaičiuojamas omu (omu), o formulėse naudojama raidė (R).
Srovės charakteristikų apskaičiavimo formulės
Naudojant tris fizinius dydžius, galima apskaičiuoti srovės charakteristikas pagal Ohmo dėsnį. Jis išreiškiamas formule:
I = U / R
Kur I yra srovės stipris, U yra įtampa grandinėje, R yra varža.
Iš formulės matome, kad srovės stipris apskaičiuojamas padalijus įtampos vertę iš varžos vertės. Taigi mes turime įstatymo formuluotę:
Matematiškai pagal šią formulę galima apskaičiuoti kitus komponentus.
Pasipriešinimas
R = U / I
Įtampa:
U = I * R
Svarbu pažymėti, kad formulė galioja tik tam tikroje grandinės atkarpoje. Visiškam uždaram kontūrui, taip pat ir kitiems ypatingiems atvejams, galioja kiti Ohmo įstatymai.
Srovės poveikis skirtingoms medžiagoms ir gyviesiems daiktams
Skirtingi cheminiai elementai, veikdami srovę, elgiasi skirtingai. Kai kurie superlaidininkai nesipriešina judantiems elektronams, nesukeldami jokios cheminės reakcijos. Metalai, turintys jiems pernelyg didelį stresą, gali būti sunaikinti, ištirpti. Dielektrikai, kurie nepraleidžia srovės, visiškai su ja nesikiša ir tokiu būdu apsaugo aplinką nuo jos. Šį reiškinį žmonės sėkmingai naudoja izoliuodami laidus guma.
Gyvų organizmų srovė yra dviprasmiškas reiškinys. Jis sugeba turėti ir teigiamą, ir destruktyvų poveikį. Žmonės jau seniai naudoja kontroliuojamą iškrovą medicininiais tikslais: nuo lengvų iškrovų, stimuliuojančių smegenų veiklą, iki galingų elektros šokų, kurie gali sustabdyti širdį ir sugrąžinti žmogų į gyvenimą. Stiprus išmetimas gali sukelti rimtų sveikatos problemų, nudegimus, audinių mirtį ir net tiesioginę mirtį. Dirbant su elektriniais prietaisais, reikia laikytis saugos taisyklių.
Gamtoje galite rasti daugybę reiškinių, kuriuose elektra vaidina pagrindinį vaidmenį: nuo giliavandenių būtybių (elektrinių rampų), kurios gali šokiruoti, iki žaibo per perkūniją. Žmogus jau seniai įvaldė šią gamtos jėgą ir sumaniai ją naudoja, kurios dėka veikia visa šiuolaikinė elektronika.
Įkeliama ...Reikėtų prisiminti, kad gamtos reiškiniai gali būti ir naudingi, ir kenksmingi žmonėms. Mokymasis nuo mokyklos suolo ir tolesnis mokymasis padeda žmonėms protingai naudotis pasaulio reiškiniais visuomenės labui.
