Ce este un curent electric? Condiții pentru existența unui curent electric: caracteristici și acțiuni

Curentul electric este o sarcină electrică în mișcare. Poate lua forma unei descărcări bruște de electricitate statică, cum ar fi, de exemplu, fulgere. Sau poate fi un proces controlat în generatoare, baterii, celule solare sau pile de combustie. Astăzi vom analiza însăși conceptul de "curent electric" și condițiile existenței unui curent electric.

energie electrică

Cea mai mare parte a energiei electrice pe care o folosim vine sub forma curentului alternativ din rețeaua electrică. Acesta este creat de generatoare care operează în conformitate cu Legea de inducție Faraday, prin care un câmp magnetic în schimbare poate induce un curent electric în conductor.

Generatoarele au bobine rotative de sârmă care trec prin câmpuri magnetice în timp ce se rotesc. Când bobinele se rotesc, se deschid și se închid în raport cu câmpul magnetic și creează un curent electric care schimbă direcția la fiecare rotire. Curentul trece prin ciclul complet înainte și înapoi de 60 de ori pe secundă.

Generatoarele pot fi alimentate de la turbine cu abur încălzite de cărbune, gaze naturale, petrol sau un reactor nuclear. Din generator, curentul trece printr-o serie de transformatoare, unde crește tensiunea acestuia. Diametrul firelor determină magnitudinea și puterea curentă pe care le pot transporta fără supraîncălzire și pierdere de energie, iar tensiunea este limitată numai de cât de bine liniile sunt izolate de la sol.

Este interesant de observat că curentul este purtat doar de un fir, nu de două. Cele două părți sunt notate pozitiv și negativ. Cu toate acestea, deoarece polaritatea curentului alternativ variază de 60 de ori pe secundă, acestea au și alte denumiri - fierbinți (linii electrice principale) și împământați (trecând sub pământ pentru a închide circuitul).

De ce am nevoie de un curent electric?

Există o mulțime de oportunități de aplicare a curentului electric: acesta poate ilumina casa ta, se spală și se usucă hainele, ridica ușa de garaj, face apa fierbe în fierbător și se lasă să se opereze alte obiecte de uz casnic, care facilitează foarte mult viața noastră. Cu toate acestea, capacitatea curentului de a transmite informații devine din ce în ce mai importantă.

Când vă conectați la computerul de Internet folosiți doar o mică parte a curentului electric, dar acesta este ceva fără de care o persoană modernă nu-și reprezintă viața.

Conceptul de curent electric

Ca și curentul fluvial, fluxul moleculelor de apă, curentul electric este un curent de particule încărcate. Care este cauza și de ce nu merge întotdeauna într-o singură direcție? Când auzi cuvântul "curge", ce crezi? Poate că va fi un râu. Aceasta este o asociere bună, pentru că din acest motiv curentul electric are numele său. Este foarte asemănător fluxului de apă, numai în locul moleculelor de apă care se deplasează de-a lungul patului, particulele încărcate se deplasează de-a lungul conductorului.

Printre condițiile necesare existenței unui curent electric există o clauză care prevede prezența electronilor. Atomii dintr-un material conductor au multe dintre aceste particule încărcate libere care plutesc în jurul și între atomi. Mișcarea lor este aleatoră, prin urmare fluxul în orice direcție dată este absent. Ce este necesar pentru a avea un curent electric?

Condițiile existenței unui curent electric includ prezența unei tensiuni. Când se aplică la un conductor, toți electronii liberi se vor mișca într-o direcție, creând un curent.

Curios despre curentul electric

Este interesant faptul că atunci când energia electrică este transmisă printr-un conductor la viteza luminii, electronii înșiși se mișcă mult mai încet. De fapt, dacă nu te grăbiți alături de conductorul conductiv, viteza ta ar fi de 100 de ori mai rapidă decât electronii care se mișcă. Acest lucru se datorează faptului că nu au nevoie să călătorească distanțe lungi pentru a transfera energie unul altuia.

Curent direct și alternativ

Astăzi, două tipuri diferite de curent sunt utilizate pe scară largă: constante și variabile. În primul, electronii se mișcă într-o direcție, de la partea "negativă" până la partea "pozitivă". Curentul alternativ împinge electronii înainte și înapoi, schimbând direcția fluxului de mai multe ori pe secundă.

Generatoarele utilizate în centralele electrice pentru producția de energie electrică sunt destinate producerii de curent alternativ. Probabil că niciodată nu ați acordat atenție faptului că lumina din casa dvs. este de fapt pâlpâind, deoarece direcția actuală se schimbă, dar este prea rapid ca ochii să o recunoască.

Care sunt condițiile pentru existența unui curent electric constant? De ce avem nevoie de ambele tipuri și care este mai bine? Acestea sunt întrebări bune. Faptul că încă mai folosim ambele tipuri de curent sugerează că ambele servesc scopuri specifice. În secolul al XIX-lea, a fost clar că transmisia eficientă a energiei pe distanțe lungi între centrala electrică și casă a fost posibilă numai la tensiuni foarte mari. Dar problema a fost că trimiterea unei tensiuni foarte ridicate a fost extrem de periculoasă pentru oameni.

Soluția la această problemă a fost de a reduce tensiunea în afara casei înainte de a o trimite înăuntru. Iar până în prezent, un curent electric constant este utilizat pentru transmisie pe distanțe lungi, în principal datorită capacității sale de a se converti cu ușurință la alte tensiuni.

Cum funcționează curentul electric

Condițiile existenței unui curent electric includ prezența particulelor încărcate, conductorilor și tensiunilor. Mulți oameni de știință au studiat energia electrică și au descoperit că există două tipuri de energie electrică: statică și curentă.

Acesta din urmă joacă un rol imens în viața de zi cu zi a oricărei persoane, deoarece reprezintă un curent electric care trece printr-un lanț. Îl folosim zilnic pentru a ne hrăni casele și multe altele.

Ce este un curent electric?

Când circuitele electrice circulă dintr-un loc în altul în circuit, se generează un curent electric. Condițiile existenței unui curent electric includ, în plus față de particulele încărcate, prezența unui conductor. Cel mai adesea acest fir. Circuitul său este o buclă închisă în care curentul trece de la sursa de alimentare. Când lanțul este deschis, acesta nu poate termina calea. De exemplu, când lumina din camera dvs. este oprită, circuitul este deschis, dar când circuitul este închis, lumina este aprinsă.

Puterea curentă

Condițiile existenței unui curent electric într-un conductor sunt puternic influențate de o caracteristică de tensiune, cum ar fi puterea. Acesta este un indicator al cantității de energie utilizată pentru o anumită perioadă de timp.

Există multe unități diferite care pot fi folosite pentru a exprima această caracteristică. Cu toate acestea, puterea electrică este aproape măsurată în wați. Un watt este egal cu o joule pe secundă.

Încărcarea electrică în mișcare

Care sunt condițiile pentru existența unui curent electric? Poate lua forma unei descărcări bruște de electricitate statică, cum ar fi fulgerul sau o scânteie de la frecare cu o cârpă de lână. Cu toate acestea, mai des, atunci când vorbim de curent electric, înțelegem o formă mai controlată de electricitate, datorită căreia lumina arde și aparatele funcționează. Cea mai mare parte a încărcăturii electrice este transportată de electroni negativi și de protoni pozitivi în interiorul atomului. Cu toate acestea, acestea din urmă sunt practic imobilizate în interiorul nucleelor ​​atomice, astfel încât lucrarea privind transferul sarcinii de la un loc la altul se face prin electroni.

Electronii dintr-un material conductiv, cum ar fi un metal, sunt în mare măsură libere să treacă de la un atom la altul de-a lungul benzilor lor de conducere, care sunt orbite de electroni mai mari. O forță sau o tensiune suficient de electromotoare creează un dezechilibru al încărcării care poate cauza electronilor să se miște prin conductor ca un curent electric.

Dacă facem o analogie cu apa, luăm, de exemplu, o țeavă. Când deschidem supapa la un capăt, astfel încât apa să pătrundă în țeavă, atunci nu trebuie să așteptăm ca această apă să pătrundă până la capăt. Aproape imediat se obține apă la celălalt capăt, deoarece apa care intră împinge apa care este deja în conductă. Asta se întâmplă în cazul unui curent electric în fir.

Curent electric: condiții pentru existența unui curent electric

Curentul electric este de obicei considerat drept fluxul de electroni. Când cele două capete ale bateriei sunt conectate între ele printr-un fir metalic, această masă încărcată trece prin firul de la un capăt (electrodul sau polul) al bateriei la partea opusă. Deci, să numim condițiile pentru existența unui curent electric:

1. Particulele încărcate.
2. Conductorul.
3. Sursa de tensiune.

Cu toate acestea, nu totul este atât de simplu. Ce condiții sunt necesare pentru existența unui curent electric? La această întrebare se poate răspunde mai detaliat, având în vedere următoarele caracteristici:

• Diferența potențială (tensiune). Aceasta este una dintre condițiile obligatorii. Între cele două puncte trebuie să existe o diferență de potențial, ceea ce înseamnă că forța respingătoare care este creată de particulele încărcate într-un singur loc trebuie să fie mai mare decât forța lor la alt punct. Sursele de tensiune, ca regulă, nu apar în natură, iar electronii sunt distribuiți destul de uniform în mediul înconjurător. Totuși, oamenii de știință au reușit să inventeze anumite tipuri de dispozitive, unde se pot acumula particulele încărcate, creând astfel tensiunea cea mai necesară (de exemplu, în baterii).
• Rezistența electrică (conductor). Aceasta este a doua condiție importantă care este necesară pentru existența unui curent electric. Aceasta este calea prin care particulele încărcate se mișcă. Fiindcă conductorii sunt doar acele materiale care permit electronilor să se miște liber. Cei care nu au această abilitate sunt numiți izolatori. De exemplu, un fir metalic ar fi un conductor excelent, în timp ce mantaua de cauciuc ar fi un excelent izolator.

Studiind cu atenție condițiile pentru apariția și existența unui curent electric, oamenii au putut să îmblânzească acest element puternic și periculos și să-l direcționeze spre binele umanității.