Ano ang electric current at ano ang mga kondisyon ng pagkakaroon nito
Kahulugan
Ang isang electric current ay ang direksyon ng paggalaw ng mga carrier ng singil - ito ang pamantayang pagbabalangkas mula sa isang aklat-aralin sa pisika. Kaugnay nito, ang ilang mga partikulo ng isang sangkap ay tinatawag na mga carrier ng singil. Maaari silang maging:
- Ang mga elektron ay negatibong carriers.
- Ang mga Ion ay positibong carriers.
Ngunit saan nagmumula ang mga singil ng carrier? Upang masagot ang tanong na ito, kailangan mong isipin ang pangunahing kaalaman tungkol sa istraktura ng bagay. Ang lahat ng nakapaligid sa amin ay mahalaga, binubuo ito ng mga molekula, ang pinakamaliit na mga partikulo nito. Ang mga molekula ay binubuo ng mga atomo. Ang isang atom ay binubuo ng isang nucleus sa paligid kung saan ang mga electron ay gumagalaw sa mga naibigay na orbit. Ang mga molekula ay sapalarang ilipat. Ang paggalaw at istraktura ng bawat isa sa mga particle ay nakasalalay sa sangkap mismo at ang impluwensya ng kapaligiran dito, tulad ng temperatura, boltahe, at iba pa.
Ang isang ion ay isang atom kung saan nagbago ang ratio ng mga electron sa mga proton. Kung ang atom ay una ay neutral, kung gayon ang mga ion ay nahahati sa:
- Ang mga anion ay ang positibong ion ng isang atom na nawalan ng mga electron.
- Ang mga kase ay isang atom na may "dagdag" na mga electron na nakakabit sa atom.
Kasalukuyang yunit - Amp, ayon sa Batas ng Ohm Ito ay kinakalkula ng formula:
Ako = U / R,
kung saan ang U ang boltahe, [V], at R ang paglaban, [Ohm].
O direktang proporsyonal sa dami ng singil na inilipat sa bawat yunit ng oras:
Ako = Q / t,
kung saan ang Q ang singil, [C], t ay oras, [s].
Mga kondisyon para sa pagkakaroon ng electric current
Ano ang electric current, naisip namin, ngayon pag-usapan natin kung paano matiyak ang daloy nito. Para sa daloy ng kuryente na kasalukuyang daloy, dapat matugunan ang dalawang kundisyon:
- Ang pagkakaroon ng mga libreng carriers.
- Patlang ng kuryente.
Ang unang kondisyon para sa pagkakaroon at daloy ng kuryente ay nakasalalay sa sangkap kung saan ang kasalukuyang daloy (o hindi dumadaloy), pati na rin ang estado nito. Ang pangalawang kondisyon ay nasiyahan din: para sa pagkakaroon ng isang electric field, kinakailangan na magkaroon ng iba't ibang mga potensyal, sa pagitan ng kung saan mayroong isang daluyan kung saan ang daloy ng mga carrier ay dumadaloy.
Magugunita:Boltahe, ang EMF ay ang potensyal na pagkakaiba. Sinusunod nito upang matupad ang mga kondisyon para sa pagkakaroon ng kasalukuyang - ang pagkakaroon ng isang electric field at isang electric current, kinakailangan ang boltahe. Ito ay maaaring ang mga plato ng isang sisingilin kapasitor, isang galvanic cell, isang emf na nagmula sa ilalim ng impluwensya ng isang magnetic field (generator).
Kung paano ito bumangon, nalamang namin, pag-usapan natin kung saan ito nakadirekta.Ang kasalukuyang, higit sa lahat sa aming karaniwang paggamit, ay gumagalaw sa mga conductor (mga de-koryenteng mga kable sa isang apartment, mga maliwanag na maliwanag na bombilya) o sa mga semiconductors (LEDs, processor ng iyong smartphone at iba pang mga elektronik), mas madalas sa mga gas (fluorescent lamp).
Kaya, sa karamihan ng mga kaso, ang mga pangunahing singil sa carrier ay mga elektron, lumilipat sila mula sa minus (ang punto na may negatibong potensyal) hanggang sa plus (ang punto na may positibong potensyal, marami kang matutunan tungkol sa ibaba).
Ngunit ang isang nakawiwiling katotohanan ay ang direksyon ng kasalukuyang kinuha upang maging kilusan ng mga positibong singil - mula sa karagdagan sa minus. Bagaman sa katunayan, ang lahat ay nangyayari sa iba pang paraan sa paligid. Ang katotohanan ay ang pagpapasya tungkol sa direksyon ng kasalukuyang ginawa bago pag-aralan ang likas na katangian, pati na rin bago ito natukoy dahil sa kung ano ang kasalukuyang daloy at umiiral.
Electric kasalukuyang sa iba't ibang mga kapaligiran
Nabanggit na namin na sa iba't ibang mga kapaligiran ang electric kasalukuyang ay maaaring magkakaiba sa uri ng mga carriers. Ang media ay maaaring nahahati sa likas na katangian ng kondaktibiti (sa pagbawas ng kondaktibo):
- Konduktor (metal).
- Semiconductor (silikon, germanium, galium arsenide, atbp.).
- Dielectric (vacuum, air, distilled water).
Sa mga metal
Sa mga metal mayroong mga libreng carrier ng singil, kung minsan ay tinawag silang "electric gas". Saan nagmumula ang mga libreng bayad na carrier? Ang katotohanan ay ang metal, tulad ng anumang sangkap, ay binubuo ng mga atomo. Ang mga atom, isang paraan o iba pa, ay gumagalaw o mag-oscillate. Ang mas mataas na temperatura ng metal, mas malakas ang kilusang ito. Kasabay nito, ang mga atomo mismo sa pangkalahatang anyo ay mananatili sa kanilang mga lugar, na aktwal na bumubuo ng istraktura ng metal.
Sa mga electron shell ng isang atom, karaniwang may ilang mga electron kung saan ang bono na may nucleus ay medyo mahina. Sa ilalim ng impluwensya ng mga temperatura, ang mga reaksyon ng kemikal at ang pakikipag-ugnayan ng mga dumi, na sa anumang kaso ay nasa metal, ang mga electron ay humihiwalay sa kanilang mga atomo, ang mga positibong sisingilin na mga ion ay nabuo. Ang mga hiwalay na mga electron ay tinatawag na libre at ilipat nang random.
Kung sila ay apektado ng isang electric field, halimbawa, kung ikinonekta mo ang isang baterya sa isang piraso ng metal, maiutos ang random na paggalaw ng mga electron. Ang mga elektron mula sa punto kung saan ang negatibong potensyal ay konektado (ang katod ng isang galvanic cell, halimbawa) ay magsisimulang lumipat sa puntong may positibong potensyal.
Sa mga semiconductors
Ang mga Semiconductor ay mga materyales na kung saan sa normal na estado ay walang mga tagadala ng libreng bayad. Sila ay nasa tinatawag na ipinagbabawal na zone. Ngunit kung ang mga panlabas na puwersa, tulad ng isang electric field, init, iba't ibang radiation (ilaw, radiation, atbp.) Ay inilalapat, nalampasan nila ang ipinagbabawal na zone at pumasa sa libreng zone o conduction zone. Ang mga elektron ay lumayo sa kanilang mga atomo at nagiging libre, na bumubuo ng mga ion - positibong mga tagadala ng singil.
Ang mga positibong carrier sa semiconductors ay tinatawag na mga butas.
Kung lilipat mo lang ang enerhiya sa isang semiconductor, halimbawa, painitin ito, magulong paggalaw ng mga carrier ng singil. Ngunit kung pinag-uusapan natin ang tungkol sa mga elemento ng semiconductor, tulad ng isang diode o isang transistor, kung gayon sa kabaligtaran na mga dulo ng kristal (isang metallized layer ay idineposito sa kanila at ang mga konklusyon ay ibinebenta), isang EMF ay babangon, ngunit hindi ito nalalapat sa paksa ng artikulo ngayon.
Kung ilakip mo ang mapagkukunan ng emf sa semiconductor, pagkatapos ang singil ng mga carrier ay papasok din sa conduction band, at magsisimula ang kanilang direksyon na paggalaw - ang mga butas ay pupunta sa gilid na may isang mas mababang potensyal na elektrikal, at ang mga electron - sa gilid na may mas malaki.
Sa vacuum at gas
Ang Vacuum ay isang daluyan na may isang kumpletong (mainam na kaso) kawalan ng mga gas o ang dami nito na pinaliit (sa katotohanan). Dahil walang sangkap sa isang vacuum, ang mga carrier ng singil ay hindi maaaring makuha mula sa kahit saan. Gayunpaman, ang daloy ng kasalukuyang sa isang vacuum ay naglatag ng pundasyon para sa electronics at isang buong panahon ng mga elektronikong elemento - mga electric tubo ng vacuum.Ginamit ang mga ito sa unang kalahati ng huling siglo, at sa 50s nagsimula silang unti-unting magbigay daan sa mga transistor (depende sa partikular na larangan ng electronics).
Ipagpalagay na mayroon kaming isang sisidlan mula sa kung saan ang lahat ng gas ay pumped out, i.e. mayroon itong kumpletong vacuum. Ang dalawang electrodes ay inilalagay sa daluyan, tawagan natin silang anode at katod. Kung ikinonekta namin ang negatibong potensyal ng mapagkukunan ng emf sa katod, at ang positibong potensyal sa anode, walang mangyayari at ang kasalukuyang hindi dumadaloy. Ngunit kung sinimulan natin ang pag-init ng katod, ang kasalukuyang magsisimulang dumaloy. Ang prosesong ito ay tinatawag na thermionic emission - ang paglabas ng mga electron mula sa isang pinainit na ibabaw ng isang elektron.
Ipinapakita ng figure ang proseso ng kasalukuyang daloy sa isang lampara ng vacuum. Sa mga tubo ng vacuum, ang katod ay pinainit ng isang malapit na filament sa bigas (H), tulad ng isang light bombilya.
Dagdag pa, kung binago mo ang polaridad ng supply ng kuryente - mag-apply ng isang minus sa anode, at mag-aplay ng isang plus sa katod - ang kasalukuyang hindi dumadaloy. Patunayan nito na ang kasalukuyang sa daloy ng vacuum ay dahil sa paggalaw ng mga electron mula sa CATHODE hanggang ANODE.
Ang isang gas, tulad ng anumang sangkap, ay binubuo ng mga molekula at atomo, na nangangahulugang kung ang gas ay nasa ilalim ng impluwensya ng isang larangan ng kuryente, pagkatapos ay sa isang tiyak na lakas (boltahe ng ionization) ang mga electron ay humihiwalay mula sa atom, kung gayon ang parehong mga kondisyon ng daloy ng electric kasalukuyang ay nasiyahan - ang bukid at libreng media.
Tulad ng nabanggit na, ang prosesong ito ay tinatawag na ionization. Maaari itong mangyari hindi lamang mula sa inilapat na boltahe, ngunit din sa panahon ng pag-init ng gas, radiation ng x-ray, sa ilalim ng impluwensya ng radiation ng ultraviolet at iba pang mga bagay.
Ang kasalukuyang ay dumadaloy sa hangin kahit na ang isang burner ay naka-install sa pagitan ng mga electrodes.
Ang daloy ng kasalukuyang mga inert gas ay sinamahan ng luminescence ng gas, ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay aktibong ginagamit sa mga ilaw na fluorescent. Ang daloy ng electric current sa isang gas na daluyan ay tinatawag na gas discharge.
Sa likido
Ipagpalagay na mayroon kaming isang sisidlan na may tubig kung saan inilalagay ang dalawang mga electrodes, kung saan nakakonekta ang isang mapagkukunan ng kuryente. Kung ang tubig ay distilled, iyon ay, puro at hindi naglalaman ng mga impurities, pagkatapos ito ay isang dielectric. Ngunit kung magdagdag tayo ng kaunting asin, asupre acid o anumang iba pang sangkap sa tubig, isang electrolyte ang bubuo at isang kasalukuyang magsisimulang dumaloy dito.
Ang isang electrolyte ay isang sangkap na nagsasagawa ng isang electric current dahil sa dissociation sa mga ions.
Kung ang tanso sulpate ay idinagdag sa tubig, kung gayon ang isang layer ng tanso ay tumira sa isa sa mga electrodes (cathode) - ito ay tinatawag na electrolysis, na nagpapatunay na ang kasalukuyang electric sa likido ay dahil sa paggalaw ng mga ions - positibo at negatibong mga tagadala ng singil.
Ang elektrolisis ay isang proseso ng physicochemical na nagsasangkot ng paghihiwalay ng mga sangkap na bumubuo ng isang electrolyte sa mga electrodes.
Kaya, ang kalupkop na tanso, gilding at coating sa iba pang mga metal.
Konklusyon
Upang buod, para sa daloy ng kasalukuyang kasalukuyang kailangan namin ng mga libreng carrier:
- mga electron sa conductor (metal) at vacuum;
- mga electron at butas sa semiconductors;
- ions (anion at cations) sa likido at gas.
Upang ang paggalaw ng mga carriers na ito ay maging order, kinakailangan ang isang electric field. Sa mga simpleng salita - mag-apply ng boltahe sa mga dulo ng katawan o mag-install ng dalawang mga electrodes sa isang daluyan kung saan ang koryente ay dapat na daloy.
Kapansin-pansin din na ang kasalukuyang sa isang tiyak na paraan ay nakakaapekto sa sangkap, mayroong tatlong uri ng pagkakalantad:
- thermal;
- kemikal;
- pisikal.
Sa huli, inirerekumenda namin ang panonood ng isang kapaki-pakinabang na video kung saan ang mga kondisyon para sa pagkakaroon at daloy ng electric kasalukuyang ay masuri nang mas detalyado:
Kapaki-pakinabang sa paksa:
Naglo-load ...
