Elektrisitet fysikk: besluttsomhet, erfaring, enhet

Elektrisitet Fysikk - er noe som står overfor hver enkelt av oss. I denne artikkelen vil vi se på de grunnleggende begreper knyttet til den.

Hva er elektrisitet? For de uinnvidde personen er assosiert med et lyn eller energiforsyning TV og vaskemaskin. Han vet at bruk av elektrisk strøm. Hva annet kan han si? Om vår avhengighet av strøm for å bli minnet på kraftledninger. Noen kan sitere flere andre eksempler.

Men på grunn av elektrisitet er mange andre, mindre åpenbare, men hverdagslige fenomener. Med alle av dem vi introdusere fysikk. Elektrisitet (oppgaver, definisjoner og formler) vi begynner å studere ved skolen. Og vi lærer mye av interessante ting. Det viser seg, det bankende hjertet, kjører idrettsutøver, sovende barn og flytende fisk - alle generere elektrisk energi.

Elektroner og protoner

Vi definerer de grunnleggende konseptene. Fra synspunktet av forskeren, elektrisitet fysikk assosiert med bevegelse av elektroner og andre ladede partikler i forskjellige stoffer. Derfor, den vitenskapelige forståelse av naturen av fenomenet av interesse for oss avhenger av nivået av kunnskap om atomer og deres konstituerende subatomære partikler. Nøkkelen til denne forståelsen er ørsmå elektroner. Atomer i en hvilken som helst substans som omfatter én eller flere elektroner beveger seg i forskjellige baner rundt kjernen, på samme måte som planet går i bane rundt solen. Vanligvis er antallet elektroner i et atom lik antallet av protoner i kjernen. Imidlertid kan protoner, blir betydelig tyngre enn elektroner bli betraktet som om angitt i sentrum for atomet. Denne ekstremt forenklet modell av atomet er nok til å forklare grunnleggende om slike fenomener som elektrisitet fysikk.

Hva annet du trenger å vite? Elektronene og protoner har samme største elektriske ladning (men med motsatt fortegn), slik at de blir tiltrukket av hverandre. ladning til protonet er positiv og den elektron - negativ. Atom som har elektron er større enn eller mindre enn vanlig, kalt ion. Hvis atomet ikke er tilstrekkelig, er det som kalles en positiv ion. Hvis den inneholder et overskudd av dem, er det som kalles en negativ ion.

Når elektronene forlater atom som får noen positiv ladning. Elektron blottet for dens motsatte - et proton eller flyttes til et annet atom, eller gå tilbake til den foregående.

Hvorfor elektronene forlater atomet?

Dette skyldes flere årsaker. Den vanligste er det faktum at under den impuls av lys eller annen ekstern elektron i et atom i bevegelse elektron kan mates ut fra sin bane. Varme bevirker at atomene svinge raskere. Dette betyr at elektronene kan slippes ut fra dens atom. I kjemiske reaksjoner, er de også bevege seg fra atom til atom.

Et godt eksempel på forholdet mellom kjemiske og elektriske aktiviteten i musklene gir oss. Deres fibre trekker seg sammen ved et elektrisk signal fra nervesystemet. Elektrisk strøm stimulerer de kjemiske reaksjonene. De kan også føre til en reduksjon i muskel. Eksterne elektriske signaler blir ofte brukt for å kunstig stimulere muskelaktivitet.

ledningsevne

I enkelte stoffer elektroner under påvirkning av et eksternt elektrisk felt beveger seg mer fritt enn i andre. De sier at slike materialer har god ledningsevne. De kalles ledere. Disse inkluderer de fleste metaller, varme gasser og enkelte væsker. Luft, gummi og olje, polyetylen og glass ikke leder elektrisitet. De kalles isolatorer og anvendes for isolering av gode ledere. Ideell isolatorer (absolutt ikke lede strøm) finnes ikke. Under visse forhold, kan elektroner bli fjernet fra et hvilket som helst atom. Vanligvis er imidlertid disse betingelsene er så vanskelig å utføre at det fra et praktisk synspunkt, kan et slikt stoff betraktes som ikke-ledende.

Bli kjent med en vitenskap som fysikk (seksjon "Strøm"), får vi vite at det er en spesiell gruppe stoffer. Det halvledere. De oppfører seg dels som et dielektrikum, og dels - som ledere. Disse omfatter, spesielt, omfatter: germanium, silisium, og kobberoksyd. På grunn av sine egenskaper til halvledere finner mange anvendelser. For eksempel kan det være en magnetventil: som sykkeldekk ventil gjør det mulig ladningene beveger seg i bare en retning. Slike enheter kalles likerettere. De brukes i miniatyr radiomottagere, og store kraftverk for å omdanne vekselstrøm til likestrøm.

Varme er en kaotisk form for bevegelse av molekyler eller atomer og temperatur - mål på intensiteten av bevegelse (ved de fleste metaller nedadgående bevegelse av elektrontemperaturen blir løsere). Dette innebærer at motstanden mot fri bevegelse av elektroner avtar med synkende temperatur. Med andre ord, dersom konduktiviteten til metalliske øker.

superledning

I enkelte stoffer ved meget lave temperaturer, til motstanden mot strømning av elektroner fullstendig forsvinner og elektroner begynner å flytte det fortsetter på ubestemt tid. Dette fenomenet kalles superledning. Ved en temperatur noen få grader over det absolutte nullpunkt (- 273 ° C) det er observert i metaller slik som tinn, bly, aluminium og niob.

Van de Graaff-generator

Læreplanen omfatter en rekke eksperimenter med elektrisitet. Det mozhestvo generatorer arter, hvorav vi ønsker å utdype. Van de Graaff akselerator blir anvendt for å oppnå superhigh spenning. Dersom et objekt som inneholder et overskudd av positive ioner, for å sette inn i beholderen, og deretter på den indre overflate av det sistnevnte vil være elektroner, og på utsiden - den samme mengde av positive ioner. Hvis nå berøre den indre overflaten av ladet objekt, så vil det passere alle frie elektroner. På utsiden av de positive ladninger forbli.

I Van de Graaff positive ioner fra kilden tilføres til et transportbånd som strekker seg inne i en metallsfæren. Bånd forbundet til den indre overflaten av kulen med en leder i form av mønet. Strømmer elektronene fra den indre overflate av kulen. På den ytre side av dette vises positive ioner. Virkningen kan forsterkes ved hjelp av to generatorer.

elektrisk strøm

I skole fysikk kurset omfatter det noe slikt som en elektrisk strøm. Hva er det? Den elektriske strøm som følge av bevegelser av elektriske ladninger. Når den elektriske lampe er koblet til batteriet, er slått på, flyter strøm langs ledningen fra den ene pol på batteriet til lampen, og deretter gjennom dens hår, forårsaker den til å gløde, og returnerer tilbake til den andre tråd til den annen pol på batteriet. Hvis du slår på bryteren vil åpne krets - nåværende trafikk stopper og lyset slukkes.

Den bevegelse av elektroner

Strøm i de fleste tilfeller er en ordnet bevegelse av elektronene i metallet tjener som dirigent. Alle ledere og enkelte andre stoffer alltid oppstå noen tilfeldige deres bevegelse, selv om strømmen ikke flyte. Elektronene i stoffet kan være forholdsvis fri, eller sterkt bundet. Gode ledere har frie elektroner i stand til å bevege seg. Men i dårlige ledere eller isolatorer, de fleste av disse partikler er tilstrekkelig fast forbundet med atomene som hindrer deres bevegelse.

Noen ganger naturlig eller kunstig skapt i lederen bevegelse av elektroner i en bestemt retning. Denne strømmen blir kalt og elektrisk støt. Den måles i ampere (A). Strømbærere kan også tjene som ioner (i gasser eller oppløsninger) og et "hull" (en mangel på elektroner i visse typer halvledere. Tidligere opptrer som positivt ladede bærere av den elektriske strøm. For å tvinge elektronene til å bevege seg i en eller annen retning, kreves en kraft. I naturen dens kilde kan være: eksponering for sollys, magnetiske effekter og kjemiske reaksjoner Noen av dem brukes til å produsere elektrisk strøm vanligvis for dette formål er: .. generator ved hjelp av magnetiske effekter, og element (batteri), hvis virkning er på grunn av kjemiske reaksjoner. Begge enhetene, noe som skaper en elektromotorisk kraft (EMF) føre elektronene til å bevege seg i en retning langs kjeden. Størrelsen av den elektromotoriske kraft ble målt i volt (V). Dette er grunnleggende enheter for effektmåling.

Størrelsen av den EMF og strøm er sammenkoblet som trykk og strømning i væsken. Vannrørene er alltid fylt med vann under et visst trykk, men den begynner vannet å strømme bare når ventilen åpnes.

På lignende måte, den elektriske kretsen kan være koblet til en kilde for elektromotorisk kraft, men den nåværende deri som ikke strømmer så lenge som ikke må etableres bane langs hvilken elektroner kan bevege seg. De kan være for eksempel en elektrisk lampe eller støvsuger, bryteren her spiller rollen som en kran "som produserer" strøm.

Forholdet mellom strøm og spenning

Etter hvert som spenningen øker og strømmen vekst i kretsen. Studerer fysikk Selvfølgelig vet vi at elektriske kretser består av flere ulike deler: vanligvis bytter ledninger og apparater - forbruker av elektrisitet. De er alle forbundet med hverandre, gir motstand mot elektrisk strøm, og (forutsatt konstant temperatur) ikke endrer seg med tiden, men for hver av dem er forskjellig for disse komponentene. Derfor, hvis den samme spenning tilføres til lampen og til jernet, vil strømmen av elektroner i hver av enhetene være forskjellig på grunn av deres forskjellig motstand. Følgelig blir den strøm som flyter gjennom en spesiell kretsparti bestemmes ikke bare spenning, men motstanden av ledere og utstyr.

Ohms lov

Den elektriske motstand ble målt i ohm (ohm) på en slik vitenskap som fysikk. Elektrisitet (formel definisjoner eksperimenter) - bredt tema. Vi vil ikke vise kompliserte formler. For første bekjentskap med faget nok har blitt sagt ovenfor. Men en formel det er verdt å ta med. Det er et blunk. For en hvilken som helst leder eller system av strømledere og anordninger forholdet mellom spenning, strøm og motstand er gitt ved: spenning = aktuell x motstand. Dette er et matematisk uttrykk for Ohms lov, oppkalt etter Georg Ohm (1787-1854 gg.), Som er den første til å etablere forholdet mellom disse tre parametrene.

Elektrisitet fysikk - en veldig interessant gren av vitenskapen. Vi har vurdert bare de grunnleggende begreper knyttet til den. Du vet hva elektrisitet er, hvordan det dannes. Vi håper denne informasjonen er nyttig for deg.