Plani i mësimit. Tema Rryma elektrike Përçueshmëria elektrike. Varietetet e rrymës elektrike: teoria elektronike e strukturës, rryma elektrike në një përcjellës, rryma e përçimit, dendësia e rrymës, voltazhi elektrik, madhësia, njësitë
Shpejtësia e përhapjes së një rryme elektrike .. Shpejtësia e lëvizjes së bartësve të ngarkesës në një fushë elektrike .. Çfarë e përcakton shpejtësinë e zhvendosjes së bartësve të ngarkesës? .. Efekti termik i rrymës ..
Kur studioni rrymën elektrike, shpesh lindin vështirësi për të kuptuar proceset që ndodhin në nivelin atomik dhe janë të paarritshme për shqisat tona - elektricitet nuk mund të shihet, dëgjohet ose preket. Kjo ngre një numër pyetjesh, në veçanti: pse nxehen përçuesit? Sa është shpejtësia e elektroneve në një përcjellës dhe nga çfarë varet? Pse, kur shtypim ndërprerësin, drita ndizet pothuajse menjëherë? Le të përpiqemi ta kuptojmë dhe t'i përgjigjemi së bashku këtyre dhe pyetjeve të tjera me interes për ju.
Pse llamba ndizet pothuajse menjëherë?
Para së gjithash, ju duhet të dalloni dhe mos ngatërroni konceptet « shpejtësia e përhapjes së rrymës elektrike"Dhe" shpejtësia e bartësit"Nuk janë e njëjta gjë.
Kur flasim për shpejtësinë e përhapjes së një rryme elektrike në një përcjellës, kjo do të thotë shpejtësia e përhapjes përgjatë përcjellësit fushe elektrikee cila është e barabartë me shpejtësia e dritës (300,000 ≈ km / s).
Sidoqoftë, kjo nuk do të thotë që lëvizja e bartësve të ngarkesës në një përcjellës ndodh me këtë shpejtësi të jashtëzakonshme. Aspak.
Lëvizja e bartësve të ngarkesës (në një përcjellës këto janë elektrone të lira) është gjithmonë mjaft e ngadaltë, me shpejtësinë e largimit të drejtuar nga thyesat e një milimetri para disa milimetra në sekondë, meqenëse ngarkesat elektrike, duke u përplasur me atomet e një substance, kapërcejnë pak a shumë rezistencën ndaj lëvizjes së tyre në një fushë elektrike.
Por çështja ështëse ka shumë, shumë shumë elektron të lirë në përcjellës (nëse secili atom bakri ka një elektron të lirë, atëherë ka aq elektrone të lëvizshëm në përcjellës sa ka atome bakri). Elektronet falas janë në dispozicion kudo në qark elektrik, duke përfshirë por pa u kufizuar në filamentin e llambës së dritës që është pjesë e këtij qarku.
Kur lidhni një përcjellës me një burim energji elektrike në të përhapet një fushë elektrike (me shpejtësinë e dritës), e cila fillon të veprojë në GJITHA elektronet e lira pothuajse njëkohësisht.
Prandaj, ne nuk vërejmë ndonjë vonesë midis mbylljes së kontakteve të ndërprerësit dhe fillimit të shkëlqimit të një llambë të dritës që ndodhet dhjetëra ose qindra kilometra larg termocentralit. Ata ndezën tensionin, elektronet e lira filluan të lëviznin (në të gjithë qarkun në të njëjtën kohë), transferuan ngarkesën, transferuan energji kinetike tek atomet e tungstenit (filament inkandeshent), kjo e fundit nxehet deri në shkëlqim - dhe drita është e ndezur.
Kur rryma alternative për të marrë nxehtësinë e kërkuar (shpërndarja e energjisë së filamentit), drejtimi i rrymës nuk ka rëndësi. Elektronet e lira lëkunden në përputhje me ndryshimet në fushën elektrike dhe mbajnë ngarkesën mbrapa dhe me radhë. Në këtë rast, elektronet përplasen me atomet e rrjetës kristalore të tungstenit, duke transferuar energjinë e tyre tek ata. Kjo bën që fijeza e llambës të nxehet dhe të shkëlqejë.
Çfarë e përcakton shpejtësinë e zhvendosjes së bartësve të ngarkesës?
Në shpejtësinë e transportuesve të ngarkesës gjithashtu ndikon rezistenca e përcjellësit ... Përçuesi i hollë ka më shumë rezistencë, një përcjellës me diametër të madh ka më pak rezistencë. Prandaj, në një përcjellës të hollë, shpejtësia e rrjedhës së elektroneve të lira do të jetë më e madhe se në një përcjellës të trashë (në të njëjtën rrymë).
Materiali i dirigjentit gjithashtu ka rëndësi:në një përcjellës alumini, shpejtësia e rrjedhës së elektronit do të jetë më e madhe se në një përcjellës bakri me të njëjtën prerje tërthore. Kjo do të thotë, ndër të tjera, se e njëjta rrymë do të nxejë përçuesin e aluminit më shumë se ai i bakrit.
Efekti termik i rrymës
Në mungesë të një fushe elektrike, elektronet e lira lëvizin rastësisht në kristalin metalik. Nën veprimin e një fushe elektrike, elektronet e lira, përveç lëvizjes kaotike, fitojnë një lëvizje të rregulluar në një drejtim dhe në përcjellës lind një rrymë elektrike.
Elektronet e lira përplasen me jonet e rrjetës kristalore, duke u dhënë atyre në çdo përplasje energjinë kinetike të fituar gjatë rrugës së lirë nën veprimin e një fushe elektrike. Si rezultat, lëvizja e rregulluar e elektroneve në një metal mund të konsiderohet si lëvizje uniforme me një shpejtësi të caktuar konstante.
Meqenëse energjia kinetike e elektroneve e fituar nën veprimin e një fushe elektrike transferohet në jone rrjete në rast përplasjeje, përcjellësi nxehet gjatë kalimit të rrymës së drejtpërdrejtë.
Në rastin e rrymës alternative ndodh i njëjti efekt. Dallimi i vetëm është se elektronet nuk lëvizin në një drejtim, por nën veprimin e një fushe elektrike alternative, ato lëkunden para dhe mbrapa me frekuencën e rrjetit (50/60 Hz), duke mbetur praktikisht në vend.
Në këtë rast, elektronet gjithashtu përplasen me atomet e rrjetës kristalore të metalit, transferojnë energjinë e tyre kinetike dhe kjo çon në ngrohjen e rrjetës kristalore. Me mjaft vlera të mëdha aktuale, një grilë e nxehtë fort mund të humbasë edhe lidhje të përhershme (metali do të fillojë të shkrihet).
Rryma e drejtpërdrejtë është një rrymë drejtimi dhe madhësia e së cilës nuk ndryshojnë me kalimin e kohës.
Rryma alternative është një rrymë madhësia dhe drejtimi i së cilës ndryshojnë me kalimin e kohës. Në një kuptim të gjerë, rryma alternative kuptohet si çdo rrymë që nuk është konstante. Midis rrymave alternative, kryesorja është rryma, vlera e së cilës ndryshon sipas një ligji sinusoid. Në këtë rast, potenciali i secilit skaj të përcjellësit ndryshon në lidhje me potencialin e skajit tjetër të përcjellësit në mënyrë alternative nga pozitive në negative dhe anasjelltas, duke kaluar nëpër të gjitha potencialet e ndërmjetme (përfshirë potencialin zero). Si rezultat, lind një rrymë që ndryshon vazhdimisht drejtimin: kur lëviz në një drejtim, ajo rritet, duke arritur një maksimum, të quajtur vlera e amplitudës, pastaj zvogëlohet, për një moment bëhet e barabartë me zero, pastaj rritet përsëri, por në drejtimin tjetër dhe gjithashtu arrin vlerën maksimale , bie, për të kaluar përsëri përmes zeros përsëri, pas së cilës cikli i të gjitha ndryshimeve rinis.
Rryma pothuajse stacionare - "ndryshimi relativisht ngadalë i rrymës alternative, për vlerat e menjëhershme të të cilave ligjet e rrymave të drejtpërdrejta janë të kënaqur me saktësi të mjaftueshme" (TSB). Këto ligje janë ligji i Ohmit, rregullat e Kirchhoff dhe të tjerët. Rryma kuazi-stacionare, si dhe rryma e drejtpërdrejtë, kanë të njëjtën forcë të rrymës në të gjitha seksionet e një qarku të degëzuar. Kur llogaritni qarqet e një rryme pothuajse stacionare për shkak të e-së që del. etj me. induksionet e kapacitetit dhe induktivitetit merren parasysh si parametra të grumbulluar. Rrymat e zakonshme industriale janë pothuajse stacionare, me përjashtim të rrymave në linjat e transmetimit në distanca të gjata, në të cilat gjendja e kuazi-stacionaritetit përgjatë vijës nuk është e kënaqur.
Shpejtësia e lëvizjes së drejtuar të grimcave në përcjellës varet nga materiali i përcjellësit, masa dhe ngarkesa e grimcave, temperatura e ambientit, ndryshimi i mundshëm i aplikuar dhe është shumë më i vogël se shpejtësia e dritës. Në 1 sekondë, elektronet në përcjellës lëvizin për shkak të lëvizjes së rregulluar me më pak se 0,1 mm. Përkundër kësaj, shpejtësia e përhapjes së rrymës elektrike në vetvete është e barabartë me shpejtësinë e dritës (shpejtësia e përhapjes së pjesës së përparme të një vale elektromagnetike). Kjo është, vendi ku elektronet ndryshojnë shpejtësinë e tyre të lëvizjes pasi ndryshojnë lëvizjet e tensionit me shpejtësinë e përhapjes valët elektromagnetike.
Forca dhe dendësia e rrymës
Rryma elektrike ka karakteristika sasiore: skalar - forca e rrymës dhe vektori - dendësia e rrymës.
Rezistenca e rrezatimit shkaktohet nga gjenerimi i valëve elektromagnetike rreth përcjellësit. Kjo rezistencë është në varësi komplekse nga forma dhe madhësia e përcjellësit, nga gjatësia e valës së emetuar. Për një dirigjent të vetëm drejtvizor, në të cilin kudo rryma e të njëjtit drejtim dhe forcë, dhe gjatësia e së cilës L është shumë më e vogël se gjatësia e valës elektromagnetike të emetuar nga ajo λ (\\ displaystyle \\ lambda), varësia e rezistencës nga gjatësia e valës dhe përcjellësi është relativisht e thjeshtë:
R \u003d 3200 (L λ) (\\ stili i shfaqjes R \u003d 3200 \\ majtas ((\\ frac (L) (\\ lambda)) \\ djathtas))Rryma elektrike më e përdorur me frekuencë standarde 50 Hz korrespondon me një valë me një gjatësi prej rreth 6 mijë kilometra, prandaj fuqia e rrezatimit është zakonisht e papërfillshme në krahasim me fuqinë e humbjes së nxehtësisë. Sidoqoftë, me një rritje të frekuencës së rrymës, gjatësia e valës së emetuar zvogëlohet, përkatësisht, fuqia e rrezatimit rritet. Një dirigjent i aftë të lëshojë energji të dukshme quhet antenë.
Frekuenca
Frekuenca i referohet një rryme alternative që ndryshon në mënyrë periodike forcën dhe / ose drejtimin. Kjo gjithashtu përfshin rrymën sinusoidale më të përdorur.
Një periudhë e rrymës alternative është sasia më e vogël e kohës (e shprehur në sekonda) pas së cilës përsëriten ndryshimet në rrymë (dhe tension). Numri i periudhave të kryera nga rryma për njësi të kohës quhet frekuencë. Frekuenca matet në herc, një herc (Hz) korrespondon me një cikël në sekondë.
Rryma e paragjykimit
Ndonjëherë, për lehtësi, futet koncepti i rrymës së zhvendosjes. Në ekuacionet e Maksuellit, rryma e zhvendosjes është e pranishme në një bazë të barabartë me rrymën e shkaktuar nga lëvizja e ngarkesave. Intensiteti fushë magnetike varet nga rryma totale elektrike, e barabartë me shumën e rrymës së përçimit dhe rrymës së zhvendosjes. Sipas përkufizimit, dendësia aktuale e paragjykimit j D → (\\ stili i shfaqjes (\\ vec (j_ (D)))) është një sasi vektoriale proporcionale me shpejtësinë e ndryshimit të fushës elektrike E → (\\ stili i shfaqjes (\\ vec (E))) në kohë:
j D → \u003d ∂ E → ∂ t (\\ stili i shfaqjes (\\ vec (j_ (D))) \u003d (\\ frac (\\ pjesshëm (\\ vec (E)))) (\\ pjesshëm t)))Fakti është se kur fusha elektrike ndryshon, si dhe kur rryma rrjedh, gjenerohet një fushë magnetike, e cila i bën këto dy procese të ngjashme me njëri-tjetrin. Përveç kësaj, një ndryshim në fushën elektrike zakonisht shoqërohet me transferimin e energjisë. Për shembull, kur karikoni dhe shkarkoni një kondensator, pavarësisht nga fakti se nuk ka lëvizje të grimcave të ngarkuara midis pllakave të tij, ata flasin për një rrymë zhvendosjeje që rrjedh nëpër të, duke bartur disa energji dhe duke mbyllur një qark elektrik në një mënyrë të veçantë. Rryma e paragjykimit I D (\\ displaystyle I_ (D)) në kondensator përcaktohet nga formula:
ID \u003d d Q dt \u003d - C d U dt (\\ stili i shfaqjes I_ (D) \u003d (\\ frac ((\\ rm (d)) Q) ((\\ rm (d)) t)) \u003d - C (\\ frac ( (\\ rm (d)) U) ((\\ rm (d)) t))),ku Q (\\ stili i shfaqjes Q) - ngarkuar në pllaka kondensatori, U (\\ displaystyle U) - ndryshimi i mundshëm midis pllakave, C (\\ stili i shfaqjes C) - kapaciteti i kondensatorit.
Rryma e zhvendosjes nuk është një rrymë elektrike, pasi nuk shoqërohet me lëvizjen e ngarkesës elektrike.
Llojet themelore të përcjellësve
Në ndryshim nga dielektrikët, përcjellësit kanë bartës të lirë të ngarkesave të pakompensuara, të cilat, nën veprimin e një force, si rregull, ndryshimi në potencialet elektrike, hyjnë në lëvizje dhe krijojnë një rrymë elektrike. Karakteristika volt-amper (varësia e fuqisë aktuale nga voltazhi) është karakteristika më e rëndësishme e një përcjellësi. Për përçuesit metalikë dhe elektrolitet, ajo ka formën më të thjeshtë: forca aktuale është drejtpërdrejt proporcionale me tensionin (ligji i Ohmit).
Metalet - këtu bartësit e rrymës janë elektronet përçues, të cilët zakonisht konsiderohen si një gaz elektron që shfaq qartë vetitë kuantike të një gazi të degjeneruar.
Plazma është një gaz jonizues. Një ngarkesë elektrike bartet nga jonet (pozitive dhe negative) dhe elektronet e lira, të cilat formohen nën veprimin e rrezatimit (ultraviolet, rrezet X dhe të tjerët) dhe / ose ngrohja.
Elektrolitet janë "substanca dhe sisteme të lëngëta ose të ngurta në të cilat jonet janë të pranishme në çdo përqendrim të dukshëm, të cilat shkaktojnë kalimin e rrymës elektrike". Jonet formohen gjatë procesit disociimi elektrolitik... Kur nxehet, rezistenca e elektroliteve zvogëlohet për shkak të rritjes së numrit të molekulave të zbërthyera në jone. Si rezultat i kalimit të rrymës përmes elektrolitit, jonet afrohen me elektrodat dhe neutralizohen, duke u vendosur mbi to. Ligjet e elektrolizës së Faraday përcaktojnë masën e substancës së lëshuar në elektroda.
Ekziston edhe një rrymë elektrike e elektroneve në një vakum, e cila përdoret në pajisjet e rrezeve katodë.
Rrymat elektrike në natyrë
Rryma elektrike përdoret si bartës i sinjaleve me kompleksitet dhe lloje të ndryshme në zona të ndryshme (telefoni, radio, paneli i kontrollit, butoni i bllokimit të derës, etj.).
Në disa raste, ndodhin rryma elektrike të padëshiruara, siç janë rrymat e humbura ose rrymat e qarkut të shkurtër.
Përdorimi i rrymës elektrike si bartës i energjisë
- marrja e energjisë mekanike në të gjitha llojet e motorëve elektrikë,
- marrja e energjisë së nxehtësisë në pajisjet e ngrohjes, furrat elektrike, gjatë saldimit elektrik,
- marrja e energjisë së dritës në pajisjet e ndriçimit dhe sinjalizimit,
- ngacmimi i lëkundjeve elektromagnetike me frekuencë të lartë, frekuencë ultrahigh dhe radio valë,
- duke marrë zë,
- marrja substanca të ndryshme me elektrolizë, karikimin e baterive elektrike. Këtu energjia elektromagnetike shndërrohet në energji kimike,
- krijimi i një fushe magnetike (në elektromagnet).
Përdorimi i rrymës elektrike në mjekësi
- diagnostifikimi - rrymat biologjike të organeve të shëndetshme dhe të sëmura janë të ndryshme, ndërsa është e mundur të përcaktohet sëmundja, shkaqet e saj dhe të përshkruhet trajtimi. Seksioni i fiziologjisë që studion fenomenet elektrike në trup quhet elektrofiziologji.
- Elektroencefalografia është një metodë për studimin e gjendjes funksionale të trurit.
- Elektrokardiografia është një teknikë për regjistrimin dhe studimin e fushave elektrike gjatë punës së zemrës.
- Elektrogastrografia është një metodë për studimin e aktivitetit motorik të stomakut.
- Elektromiografia është një metodë për studimin e potencialeve bioelektrike që dalin në muskujt e skeletit.
- Trajtimi dhe ringjallja: stimulimi elektrik i zonave të caktuara të trurit; trajtimi i sëmundjes Parkinson dhe epilepsisë, gjithashtu për elektroforezë. Një stimulues kardiak që stimulon muskulin e zemrës me një rrymë impulsive përdoret për bradikardi dhe aritmi të tjera kardiake.
sigurinë elektrike
Ai përfshin masa ligjore, socio-ekonomike, organizative dhe teknike, sanitare dhe higjienike, trajtuese dhe profilaktike, rehabilituese dhe masa të tjera. Rregullat e sigurisë elektrike rregullohen nga dokumentet ligjore dhe teknike, baza rregullatore dhe teknike. Njohja e bazave të sigurisë elektrike është e detyrueshme për personelin që servison instalimet elektrike dhe pajisjet elektrike. Trupi i njeriut është përcjellës i rrymës elektrike. Rezistenca njerëzore me lëkurë të thatë dhe të paprekur shkon nga 3 në 100 kΩ.
Rryma e kaluar nëpër trupin e njeriut ose të kafshëve prodhon veprimet e mëposhtme:
- termike (djegiet, ngrohja dhe dëmtimi i enëve të gjakut);
- elektrolitike (dekompozimi i gjakut, shkelja e përbërjes fizike dhe kimike);
- biologjike (acarim dhe eksitim i indeve të trupit, konvulsione)
- mekanike (këputja e enëve të gjakut nën ndikimin e presionit të avullit të marrë nga ngrohja me rrjedhën e gjakut)
Faktori kryesor që përcakton rezultatin e goditjes elektrike është sasia e rrymës që kalon përmes trupit të njeriut. Për arsye sigurie, rryma elektrike klasifikohet si më poshtë:
- i sigurt konsiderohet një rrymë, kalimi i zgjatur i së cilës përmes trupit të njeriut nuk e dëmton atë dhe nuk shkakton ndonjë ndjesi, vlera e saj nuk kalon 50 μA (rryma alternative 50 Hz) dhe 100 μA rryma e drejtpërdrejtë;
- minimalisht i perceptueshëm AC njerëzor është rreth 0.6-1.5mA (AC 50Hz) dhe 5-7mA DC;
- pragu duke mos e lene te shkoje quhet rryma minimale e një force të tillë në të cilën një person nuk është më në gjendje të heq duart nga pjesa e gjallë me një përpjekje vullneti. Për rrymën alternative është rreth 10-15 mA, për konstante - 50-80 mA;
- pragu i fibrilimit quhet një rrymë alternative (50 Hz) prej rreth 100 mA dhe 300 mA e rrymës së drejtpërdrejtë, efekti i së cilës për më shumë se 0,5 s ka të ngjarë të shkaktojë dridhje të muskujve të zemrës. Ky prag në të njëjtën kohë konsiderohet fatalisht me kusht për njerëzit.
Në Rusi, në përputhje me Rregullat për funksionimin teknik të instalimeve elektrike të konsumatorëve dhe Rregullat për mbrojtjen e punës gjatë funksionimit të instalimeve elektrike, janë krijuar 5 grupe kualifikimi për sigurinë elektrike, në varësi të kualifikimeve dhe përvojës së punonjësit dhe tensionit të instalimeve elektrike.
Shiko gjithashtu
- Rryma e rrjedhjes
Shënime
Letërsi
- Baumgart K.K.,. // Fjalori Enciklopedik i Brockhaus dhe Efron: në 86 vëllime (82 vëllime dhe 4 shtesë). - SPb , 1890-1907.
". Sot dua të prek një temë të tillë si rryma elektrike. Cfare eshte Le të përpiqemi të kujtojmë programin shkollor.
Rryma elektrike është lëvizja e rregulluar e grimcave të ngarkuara në një përcjellës
Nëse e mbani mend, në mënyrë që grimcat e ngarkuara të lëvizin, (shfaqet një rrymë elektrike), duhet të krijoni një fushë elektrike. Për të krijuar një fushë elektrike, ju mund të kryeni eksperimente të tilla elementare si fërkimi i një doreze plastike në lesh dhe kjo do të tërheqë objekte të lehta për disa kohë. Trupat e aftë për të tërhequr objekte pas fërkimit quhen të elektrizuar. Mund të themi se një trup në këtë gjendje ka ngarkesa elektrike, dhe vetë trupat quhen të ngarkuar. Ne nga programi shkollor e dimë që të gjithë trupat janë të përbërë nga grimcat (molekulat) më të vogla. Një molekulë është një grimcë e materies që mund të ndahet nga trupi dhe ajo do të ketë të gjitha vetitë e natyrshme në këtë trup. Molekulat e trupave kompleksë formohen nga kombinime të ndryshme të atomeve të trupave të thjeshtë. Për shembull, një molekulë uji përbëhet nga dy të thjeshta: një atom oksigjeni dhe një atom hidrogjeni.
Atomet, neutronet, protonet dhe elektronet - cilat janë ato?
Nga ana tjetër, atomi përbëhet nga një bërthamë dhe rrotullohet rreth tij 
elektronet. Secili elektron në një atom ka një ngarkesë të vogël elektrike. Për shembull, një atom hidrogjeni përbëhet nga bërthama e një elektroni që rrotullohet rreth tij. 
Bërthama e një atomi përbëhet, nga ana tjetër, nga protone dhe neutrone. Bërthama e një atomi, nga ana tjetër, ka një ngarkesë elektrike. Protonet që përbëjnë bërthamën kanë të njëjtat ngarkesa elektrike dhe elektronet. Por protonet, ndryshe nga elektronet, janë joaktivë, por masa e tyre është shumë herë më e madhe se masa e një elektroni. 
Neutroni i grimcave, i cili është pjesë e atomit, nuk ka ngarkesë elektrike, është neutral. Elektronet që rrotullohen rreth bërthamës së atomit dhe protonet që përbëjnë bërthamën janë bartës të ngarkesave elektrike të barabarta. Një forcë e tërheqjes reciproke vepron gjithmonë midis një elektroni dhe një protoni, dhe midis vetë elektroneve dhe midis protoneve ekziston një forcë e zmbrapsjes reciproke. Për shkak të kësaj, elektroni ka një ngarkesë elektrike negative, dhe protoni është pozitiv. Nga kjo mund të konkludojmë se ekzistojnë 2 lloje të energjisë elektrike: pozitive dhe negative. Prania e grimcave të ngarkuara në mënyrë të barabartë në një atom çon në faktin se forcat e tërheqjes reciproke veprojnë midis bërthamës së ngarkuar pozitivisht të atomit dhe elektroneve që rrotullohen rreth tij, duke mbajtur atomin së bashku. Atomet ndryshojnë nga njëri-tjetri në numrin e neutroneve dhe protoneve në bërthama, prandaj ngarkesa pozitive e bërthamave të atomeve të substancave të ndryshme nuk është e njëjtë. Për atomet e substancave të ndryshme, numri i elektroneve rrotulluese nuk është i njëjtë dhe përcaktohet nga madhësia e ngarkesës pozitive të bërthamës. Atomet e disa substancave janë të lidhur fort me bërthamën, ndërsa në të tjerët kjo lidhje mund të jetë shumë më e dobët. Kjo shpjegon forcën e ndryshme të trupave. Teli çeliku është shumë më i fortë se bakri, që do të thotë se grimcat e çelikut tërhiqen më shumë nga njëra-tjetra sesa grimcat e bakrit. Tërheqja midis molekulave vërehet veçanërisht kur ato janë afër njëra-tjetrës. Shumica shembull i gjallë - dy pika uji bashkohen në një në kontakt.
Ngarkesa elektrike
Në atom 
e çdo lënde, numri i elektroneve që rrotullohen rreth bërthamës është i barabartë me numrin e protoneve që përmbahen në bërthamë. Ngarkesa elektrike e një elektroni dhe një protoni janë të madhësisë së barabartë, që do të thotë se ngarkesa negative e elektroneve është e barabartë me ngarkesën pozitive të bërthamës. Këto ngarkesa reciprokisht balancojnë njëra-tjetrën, dhe atomi mbetet neutral. Në një atom, elektronet krijojnë një predhë elektronike rreth bërthamës. Predha elektronike dhe bërthama e atomit janë në lëvizje të vazhdueshme lëkundëse. Ndërsa atomet lëvizin, ato përplasen me njëri-tjetrin dhe një ose më shumë elektrone lëshohen prej tyre. Atomi pushon së qeni neutral, ngarkohet pozitivisht. Meqenëse ngarkesa e saj pozitive është bërë më negative (lidhje e dobët midis elektronit dhe bërthamës - metalit dhe qymyrit). Trupat e tjerë (druri dhe qelqi) kanë shkelje predha elektronike nuk po ndodh. Pasi të jenë shkëputur atomet, elektronet e lira lëvizin rastësisht dhe mund të kapen nga atomet e tjerë. Procesi i shfaqjes dhe zhdukjes në trup ndodh vazhdimisht. Me rritjen e temperaturës, shpejtësia e lëvizjes vibruese të atomeve rritet, përplasjet bëhen më të shpeshta, bëhen më të forta, rritet numri i elektroneve të lira. Sidoqoftë, trupi mbetet elektrikisht neutral, pasi që numri i elektroneve dhe protoneve në trup nuk ndryshon. Nëse hiqni një sasi të caktuar të elektroneve të lira nga trupi, atëherë ngarkesa plus bëhet më e madhe se ngarkesa totale. Trupi do të ngarkohet pozitivisht dhe anasjelltas. Nëse krijohet një mungesë e elektroneve në trup, atëherë ajo ngarkohet shtesë. Nëse teprica është negative. Sa më shumë kjo mungesë apo tepricë, aq më shumë ngarkesa elektrike... Në rastin e parë (grimca më të ngarkuara pozitivisht), trupat quhen përçues (metale, tretësira ujore kripërat dhe acidet), dhe në të dytën (mungesa e elektroneve, grimca të ngarkuara negativisht) dielektrikë ose izolatorë (qelibar, kuarc, ebonit). Për ekzistencën e vazhdueshme të një rryme elektrike, një ndryshim potencial duhet të mbahet vazhdimisht në një përcjellës.
Epo, këtu ka një kurs të vogël të fizikës. Unë mendoj se ju, me ndihmën time, keni kujtuar programin shkollor për klasën 7, dhe cili është ndryshimi i mundshëm që do të analizojmë në artikullin tim të ardhshëm. Deri herën tjetër në sit.
Dhe të tjerët. Për drejtimin e rrymës merrni drejtimin e lëvizjes së grimcave të ngarkuara pozitivisht; nëse rryma krijohet nga grimca të ngarkuara negativisht (për shembull, elektronet), atëherë drejtimi i rrymës konsiderohet i kundërt me drejtimin e lëvizjes së grimcave.
Bëni dallimin midis rrymës elektrike të përçimit të shoqëruar me lëvizjen e grimcave të ngarkuara në lidhje me një medium të veçantë (d.m.th., brenda trupave makroskopikë) dhe rrymës së konvekcionit - lëvizja e trupave të ngarkuar makroskopik si një e tërë (për shembull, pika shiu të ngarkuar).
Nëse një rrymë elektrike është vendosur në qark, kjo do të thotë që një ngarkesë elektrike transferohet vazhdimisht përmes seksionit kryq të përcjellësit. Ngarkesa e transferuar për njësi të kohës shërben si karakteristika kryesore sasiore e rrymës, e quajtur forca e rrymës. Fuqia e rrymës është e barabartë me raportin e sasisë së ngarkesës të transferuar përmes prerjes tërthore të përcjellësit për një interval të caktuar kohor deri në kohëzgjatjen e këtij intervali. Nëse forca e rrymës dhe drejtimi i saj nuk ndryshojnë me kalimin e kohës, atëherë rryma quhet rrymë e drejtpërdrejtë.
Për shfaqjen dhe ekzistencën e një rryme elektrike, është e nevojshme të keni grimca të lira të ngarkuara pozitivisht ose negativisht që nuk janë të lidhura në një sistem të vetëm elektrikisht neutral, dhe një forcë që krijon dhe mban lëvizjen e tyre të rregulluar. Në mënyrë tipike, forca që shkakton këtë lëvizje është forca nga fusha elektrike brenda përcjellësit, e cila përcaktohet nga voltazhi elektrik në skajet e përcjellësit.
Karakteristika më e rëndësishme e një përcjellësi është varësia e fuqisë aktuale nga voltazhi - karakteristika e tensionit aktual. Ka formën më të thjeshtë për përçuesit metalikë dhe elektrolitet: rryma është drejtpërdrejt proporcionale me tensionin (ligji i Ohmit).
Duke rrjedhur nëpër një substancë, një rrymë elektrike mund të sigurojë magnetike, termike, sulm kimik... Veprimi magnetik konsiston në shfaqjen e një fushe magnetike, ky veprim është universal, manifestohet në të gjithë përcjellësit pa përjashtim. Efekti termik i një rryme elektrike konsiston në ngrohjen e substancës përmes së cilës rrjedh rryma (me përjashtim të superpërçuesve , në të cilën nuk ka çlirim të nxehtësisë). Veprimi kimik vërehet kryesisht në elektrolite dhe konsiston në shfaqjen e reaksioneve kimike nën ndikimin e një rryme elektrike (për shembull, gjatë elektrolizës).
Maxwell prezantoi konceptin e rrymës totale, i cili, në përputhje me teorinë e tij, është gjithmonë i mbyllur: vetëm rryma e përçimit prishet në skajet e përcjellësit, dhe në dielektrik (vakum) ekziston një rrymë zhvendosje midis skajeve të përcjellësit, e cila mbyll rrymën e përçimit. Prandaj, dendësia e rrymës totale elektrike j është e barabartë me shumën e dendësisë së rrymës së përçimit j dhe dendësia e rrymës paragjykuese j cm, dhe përcakton fushën magnetike të krijuar prej saj.
J e plotë \u003d j +? D /? T
Aftësia e substancave për të përcjellë rrymë elektrike ndryshon shumë për materiale të ndryshme dhe karakterizohet nga përçueshmëri elektrike. Përçuesit, për shkak të pranisë në to të një numri të madh të grimcave të ngarkuara lëvizëse - transportuesit e ngarkesës, e përçojnë rrymën elektrike mirë. Përqendrimi i bartësve të ngarkesës në dielektrikë është jashtëzakonisht i ulët, madje edhe në tensione të larta ato shërbejnë si izolator të mirë. Në metale, grimcat e ngarkuara falas - bartësit e rrymës - janë elektron përçues, përqendrimi i të cilave është praktikisht i pavarur nga temperatura dhe është 10 22 -10 23 cm -3. Në elektrolitet, rryma elektrike shkaktohet nga lëvizja drejtuese e joneve pozitive dhe negative të formuara si rezultat i disociimit elektrolitik.
Gazrat nga molekulat neutrale janë dielektrikë. Vetëm gazrat jonizues - plazma - përcjellin rrymë elektrike. Transportuesit e rrymës plazmatike janë jone pozitive dhe negative (si në elektrolite) dhe elektronet e lira (si në metale).
Kapitulli V1 RREGULLAT ELEKTRIKE DC
Në klasën e 7-të, ne fantazonim se çfarë do të ndodhte nëse forca e fërkimit zhdukej, e cila, nga rruga, ishte shkaktuar nga ndërveprimet elektrike midis molekulave dhe atomeve të trupave të ndryshëm.
Tani imagjinoni që të gjitha pajisjet që përdorin ndërveprimet elektrike janë prishur për disa minuta. Do të ishte një katastrofë. Ashensori, trenat e metrosë, trenat elektrikë do të ndalen, furnizimi me ujë i shtëpive dhe ajri i minierave do të ndalet. Aeroplanët nuk do të jenë në gjendje të ulen, radioja dhe televizioni do të ndalojnë së punuari, telefonat do të heshtin, etj.
Dhe krijimi i të gjitha këtyre pajisjeve filloi me vëzhgimin më të thjeshtë se si grimcat e vogla ngjiten në qelibar, të lënë pas dore në mëndafsh. Shoqëria moderne nuk mund ta imagjinojë jetën pa energji elektrike.
§53 Shndërrimi i energjisë kur një ngarkesë lëviz në një fushë elektrike.
Për shkak të bashkëveprimeve elektrike, një trup me një ngarkesë mund të ndryshojë energjinë e tij. Merrni parasysh disa eksperimente mendimi. Le të ketë një ngarkesë në majë të malit që krijon një fushë elektrike
Në rrëzë të malit ne do të vendosim një karrocë me një ngarkesë të shenjës së kundërt. Fusha elektrike do ta çojë karrocën lart në kodër. Ne do të supozojmë se fusha, ngarkesa dhe masa e karrocës janë të tilla që kjo lëvizje të jetë e mundur.
Çfarë po shohim? Si rezultat i punës së bërë nga fusha elektrike, energjia e mundshme e karrocës rritet.
Le të dalim me një eksperiment të mendimit që do të demonstrojë transformimin e energjisë së një fushe elektrike në energjinë kinetike të një karroce të ngarkuar.
Kur një karrocë e ngarkuar negativisht lëviz përgjatë një sipërfaqe horizontale, shpejtësia e saj do të rritet nën ndikimin e një fushe elektrike. (Ne mund ta bëjmë fërkimin mendërisht shumë të vogël.)
Kjo rrit energjinë kinetike të karrocës E k \u003d mv 2/2. Nëse fërkimi krijohet në mënyrë që karroca të lëvizë në një sipërfaqe horizontale pa rritur shpejtësinë e saj, karroca dhe sipërfaqja në të cilën ajo lëviz do të nxehen, d.m.th. energjia e fushës elektrike mund të shndërrohet në energji të brendshme.
Në tre rastet e shqyrtuara, energjia e fushës elektrike u ul, pasi që karroca e ngarkuar afrohej ngarkesës duke krijuar fushën, forca pas karrocës ulej. Le të imagjinojmë që një pikë ujë me të njëjtën madhësi, por e kundërta në shenjë tërhiqet nga një top i ngarkuar pozitivisht. Midis tyre ekziston një fushë, pamja e së cilës tregohet në
Ndërsa rënia i afrohet topit, shpejtësia e tij, dhe për këtë arsye energjia kinetike, rritet. Në momentin e kontaktit të rënies me top, ngarkesa e tyre bëhet e barabartë me zero. Fusha do të zhduket, domethënë e gjithë energjia e fushës do të kthehet në mekanike dhe termike.
Theksojmë edhe një herë se puna nga një fushë elektrike kryhet vetëm kur një trup i ngarkuar lëviz. Për më tepër, sa më shumë ngarkesë të ketë lëvizur, aq më shumë punë bëhet nga terreni. Në këtë rast, vetë fusha ndryshon dhe energjia e saj zvogëlohet nëse rritet energjia totale e ngarkesës lëvizëse të ngarkesës.
Sa më e shkurtër të jetë koha e udhëtimit të ngarkesës, aq më e madhe është fuqia e fushës. Për shembull, kur rrufeja ndodh midis dy reve
Një fushë elektrike mund të bëjë punë kur lëviz një trup i ngarkuar.
Për shkak të performancës së punës nga një fushë elektrike, potenciali, energjia kinetike dhe e brendshme e trupit mund të ndryshojnë.
Ushtrimi 53.
- Karroca është në një fushë me një tension prej 10,000 V / m. Cila është forca që vepron në karrocë nëse ngarkesa e saj është 5 μC? Çfarë pune do të kryejë fusha elektrike kur karroca lëviz 10 cm përgjatë vijave të forcës?
Topi i ngarkuar, duke lëvizur nën veprimin e forcave të fushës elektrike, rriti energjinë kinetike me 3 J. Çfarë pune bëri fusha elektrike?
Kur një ngarkesë prej 6 μC lëvizte në një fushë elektrike uniforme në një distancë prej 0.5 m, shpejtësia e tij u rrit nga 0 në 2 m / s. Sa është forca e fushës elektrike nëse masa e ngarkesës është 4g?
Në një tub të izoluar me nxehtësi me ujë të distiluar, një top i lehtë me një ngarkesë prej 10 μC lëviz në një distancë prej 1 m nën veprimin e një fushe elektrike me një forcë prej 10,000 V / m. Sa do të rritet temperatura e ujit nëse masa e tij është 20 g? Masa e topit mund të neglizhohet. Konsideroni se e gjithë puna ka për qëllim rritjen e energjisë së brendshme të ujit. Nxehtësia specifike ujë 4200 J / kg deg.
§54 Rryma elektrike. Forca aktuale.
Imagjinoni një rreze protonesh, d.m.th. një numër i madh i protoneve që fluturojnë në një drejtim. (Rrezet e tilla janë krijuar nga shkencëtarët në laboratorë dhe në prodhim.)
Në të njëjtën mënyrë si lëvizja e makinave në një autostradë në një drejtim quhet rrjedhë ngarkese. Nëse jeni duke qëndruar në anë të rrugës, mund të llogaritni se sa është masa e ngarkesës që kalon pranë jush në një orë. Kjo vlerë karakterizon intensitetin e lëvizjes së ngarkesës. Ju mund të krahasoni se në cilën rrugë lëvizin më shumë mallra.
Pra, nëse 10 19 protone fluturuan pranë vëzhguesit në një drejtim në një sekondë, atëherë ngarkesa e tyre totale është 1.6 C, dhe forca aktuale 1.6 Cl / s.
Rryma elektrike ka një drejtim. Drejtimi i lëvizjes merret si drejtim i rrymës elektrike akuza pozitive, në rastin tonë - protonet. Nëse grimcat e ngarkuara negativisht lëvizin në drejtim, atëherë drejtimi i rrymës elektrike është i kundërt me lëvizjen e këtyre grimcave.
Në lëvizjen e ngarkesave, jo vetëm grimcat e ngarkuara pozitivisht dhe negativisht (për shembull, elektronet) mund të marrin pjesë njëkohësisht. Nëse pozitive dhe ngarkesa negative lëvizin në një drejtim, akuzat e tyre zbriten; nëse në të kundërt, atëherë akuzat e tyre shtohen.
Për shembull, nëse 12 grimca me një ngarkesë prej +2 C secila fluturoi pranë vëzhguesit në shportë për 1 sekondë, dhe 4 grimca me një ngarkesë prej –1 C secila fluturoi në të njëjtën shportë, atëherë forca aktuale 20 C / s. (Ngarkesa e shportës, në të cilën ranë këto grimca, rritet me 20 C në sekondë).
Nëse grimcat pozitive fluturojnë në shportë, dhe ato negative fluturojnë nga ajo, atëherë ngarkesa e shportës rritet me 28 C për 1 sekondë. Për shembull, 4 grimca me ngarkesë –1 C, të emetuara nga shporta, rrisin ngarkesën e saj me 4 C. Fuqia aktuale është 28 C / s.
Drejtimi i rrymës përkon me shpejtësinë e grimcave pozitive dhe kundërshpejtësia e kundërt është negative.
Forca e rrymës matet në amper (A). Kjo njësi është emëruar pas fizikantit francez A. Ampere (1775 - 1836). Me një rrymë prej një amperi, një ngarkesë e një kulombi kalon nëpër seksionin kryq të përcjellësit çdo sekondë.
Përdoren njësi thyesore dhe të shumëfishta të mA, μA, kA.
Filamenti i një llambë elektrike nxehet për shkak të faktit se një lëvizje e drejtuar e elektroneve ndodh në të nën veprimin e një fushe elektrike. Ku forca aktuale në një fije rreth 0.5 A. Çfarë do të thotë kjo? Nëse mendërisht e kalojmë fillin me një aeroplan
dhe ne llogarisim se çfarë ngarkese kaloi nëpër këtë plan (quhet seksion kryq), atëherë gjejmë se në një sekondë kjo ngarkesë është 0,5 C, në 5 sekonda - 2,5 C.
Une
Une = q/ t
Për të matur fuqinë aktuale, përdoren pajisjet e quajtura ampermetra.
Për të matur fuqinë aktuale, përdoren pajisjet e quajtura ampermetër.
Lëvizja e drejtuar e grimcave të ngarkuara quhet rrymë elektrike.
Madhësia e ngarkesës së të gjitha grimcave që fluturojnë përtej vëzhguesit në 1 sekondë quhet forca aktuale.
Rryma elektrike ka një drejtim.
Drejtimi i lëvizjes së ngarkesave pozitive merret si drejtim i rrymës elektrike.
Forca e rrymës matet në amper (1 A)
Me një rrymë prej një amperi, një ngarkesë e një kulombi kalon nëpër seksionin kryq të përcjellësit çdo sekondë.
Fuqia aktuale tregohet me shkronjëUne
Ushtrimi 54.
Arma elektronike "gjuan" 10 18 elektrone në sekondë. Sa është forca aktuale e rrezes elektronike?
Në kripën e shkrirë të tryezës, jonet e klorit lëvizin me ngarkesë prej -1.6 10 -19 C dhe jonet e natriumit me ngarkesë +1.6 10 -19 C. 10 19 jone natriumi kaluan nëpër seksion kryq nga e djathta në të majtë në 1 sekondë, dhe 2 10 19 jone klor nga e majta në të djathtë në të njëjtën sekondë. Cila është forca aktuale?
Një rreze elektronike me një rrymë prej 1 μA drejtohet në një top metalik të pa ngarkuar. Sa do të jetë ngarkesa e topit në 5 sekonda?
Sa do të jetë forca e fushës në sipërfaqen e topit (shih problemin 3) nëse rrezja e saj është 1 cm?
Pika me një ngarkesë prej 0,1 μC bie nga pipeta. 10 pika ranë në 10 sekonda. Sa ka ndryshuar ngarkesa e pipetës me lëngun e mbetur? Cila është forca mesatare e rrymës (raporti i ngarkesës totale të kaluar në kohën gjatë së cilës kalon kjo ngarkesë)?
Detyrat
1. Merrni një shishe plastike, mbusheni me ujë. Bëni një vrimë në mbulesë. Vrima duhet të jetë aq e madhe sa të lejojë që flluskat e ajrit të futen në shishe. Tapë shishen. Rrokullisni shishen përmbys mbi një lavaman ose vaskë.
Çfarë duhet bërë për të mos lëvizur flluskat? Shikoni për ngritjen e flluskave të ajrit. Imagjinoni që çdo flluskë mbart një ngarkesë prej -10 mC. Përcaktoni fuqinë mesatare të "rrymës". Cili është drejtimi i rrymës?
2. Zhytni njëzet copa të vogla plasteline (më të vogla se një kokë shkrepëse) të një forme të parregullt në të njëjtën shishe. Kthejeni shishen me kokë të mprehtë. Matni kohën që duhet për të gjitha pjesët për të arritur në tapë. Përcaktoni amperazhin mesatar, duke supozuar që secila pjesë mbart një ngarkesë prej + 30 mC. Si do të ndryshojë forca aktuale nëse në shishe në vend të ujit kishte pelte?
*** Për të interesuarit
Gjatë eksperimenteve me një makinë elektrike, fizikantët vunë re se energjia elektrike transferohej nga një rreth qelqi i fërkuar në një përcjellës. Shumë herë ata u përpoqën të shkarkonin Leyden Jar përmes një vargu të gjatë njerëzish që mbanin duart. Por askush nuk shprehu një ide të qartë për mundësinë e një rrjedhje të gjatë të energjisë elektrike përmes përcjellësve. Koncepti i rrymës elektrike u fut në shkencë më vonë nga fizikani italian Volta.
Zbulimi i rrymës u parapri nga eksperimentet e anatomistit italian Luigi Galvani (1737-1798), i cili studioi efektin e një shkarkese elektrike në muskujt dhe nervat e një bretkosë të ngordhur. Shkarkimi i dirigjentit makine elektrike përmes nervit të këmbës së një bretkocë, të lidhur me një tel metali në tokë, ai vuri re tkurrje muskulore konvulsive. Nuk kishte asgjë të papritur në këtë akoma. Kontraktimet konvulsive të muskujve janë vërejtur edhe kur shkarkohen kavanoz leiden"Përmes një zinxhiri njerëzish që mbajnë duart. Por rastësia e lejoi eksperimentuesin të vëzhgonte një fenomen mahnitës.
Një këmbë bretkocë shtrihej në plastikën metalike. Për të mos e marrë këmbën me duar, Galvani e lidhi atë me një goditje bakri. Duke prekur aksidentalisht fundin e grepit në pllakën e hekurt, Galvani u befasua kur pa që muskujt e këmbës së bretkosës u tkurrën, si nga një shkarkesë elektrike. Duke reflektuar mbi shkakun e këtij fenomeni, Galvani vendosi që "energjia elektrike e kafshëve" të përmbahet në muskujt e bretkosës. Prandaj, kur nervi është i lidhur me muskujt nga përçuesit (një goditje bakri dhe një pllakë hekuri), ndodh një shkarkesë.
Zbulimi i Galvanit interesoi fizikantin italian Volta, i cili filloi të provonte këto eksperimente për të parë nëse "elektriciteti i kafshëve" ekzistonte vërtet. Duke vendosur një copë fletë metalike në majë të gjuhës së tij dhe një monedhë argjendi në majë të gjuhës dhe duke i lidhur me një tel të hollë, ai e shijoi shijen e thartë. Volta sugjeroi që shkaku i fenomenit të vëzhguar nga Galvani ishte prania e dy metaleve (një goditje bakri dhe hekuri). Udhëhequr nga ky mendim, ai bëri shumë eksperimente dhe, më në fund, bëri një zbulim të rëndësishëm, siç raportohet në 1800 në Londër Shoqëria Mbretërore... Volta shkruajti se kishte gjetur një burim të ri të energjisë elektrike. Pajisja karikohet vetvetiu dhe shkarkohet vazhdimisht. Në të njëjtën kohë, ai gjithashtu dha një përshkrim të pajisjes së tij, të rregulluar si më poshtë.
Volta mori disa duzina gota zinku dhe bakri. Ai i vendosi kriklla në një kolonë, duke alternuar bakër dhe zink, dhe i sistemoi me thasë kartoni të njomur në një solucion klorur natriumi. Kur Volta preku turi i poshtëm bakri me njërën dorë dhe turi i sipërm i zinkut me dorën tjetër, ai përjetoi një goditje të fortë elektrike. Në këtë rast, pajisja nuk u shkarkua, dhe pa marrë parasysh sa herë eksperimentuesi preku qarqet, ndikimi u përsërit, domethënë ngarkesa e energjisë elektrike ngrihej vazhdimisht.
Ky ishte një burim i ri i energjisë elektrike - "pol i voltit", të cilin fizikantët menjëherë filluan ta përdorin.
Fizikanti rus V.V.Petrov (1761-1834) ndërtoi për eksperimentet e tij një bateri prej 4200 rrathësh bakri dhe zinku të vendosur në katër kuti prej druri. Për izolim, ai mbuloi muret e brendshme të kutive me llak dylli. Duke lidhur dy shufra karboni (elektroda) me një tel bakri (në qarqet e sipërme dhe të poshtme) të shtyllave të baterisë dhe duke i afruar skajet e tyre, V.V. Petrov pa se si një hark i ndritshëm u shfaq midis tyre. Ajo ndezi laboratorin dhe kur fizikani filloi të fuste pjesë metalesh në të, ato u shkrinë shumë shpejt. Ky ishte i ashtuquajturi hark voltaik.
Kështu që u zbulua një fenomen i ri - rryma elektrike.
§55 Efekti termik i rrymës elektrike
Ajo që i dallon përçuesit nga dielektrikët është se grimcat e ngarkuara mund të lëvizin drejtuar në to.
Në metale, grimca të tilla janë elektronet, në përçimin e lëngjeve (elektrolite) - jonet, në plazmë - jonet dhe elektronet.
Në mungesë të një fushe elektrike, të gjitha grimcat lëvizin në mënyrë kaotike. Energjia mesatare kinetike e të gjitha grimcave është e njëjtë.
Kur një fushë elektrike shfaqet brenda një përcjellësi, grimcat e ngarkuara fillojnë të lëvizin përgjatë vijave të forcës.
Mbajtja e lëvizjes kaotike termike. Figura tregon normat e lëvizjes termike të grimcave.
Grimcat e ngarkuara pozitivisht lëvizin në drejtim të forcës së fushës, negativisht - drejt tij, lind një rrymë elektrike. Grimcat, duke lëvizur, fitojnë energji shtesë, e cila transferohet në grimca të pa ngarkuara për shkak të përplasjeve kaotike. Si rezultat, energjia kinetike e të gjitha grimcave rritet, d.m.th. rritet temperatura dhe energjia e brendshme e trupit.
Si pasojë, rryma elektrike në substancë bën që ajo të nxehet. Ky fenomen quhet efekti termik i një rryme elektrike.
Efekti termik i rrymës elektrike përdoret në ngrohësit elektrikë.
Në jetën e përditshme, përdoren shumë pajisje të ndryshme elektrike për ngrohje. Këto përfshijnë: një fireplace elektrike, i cili siguron nxehtësi shtesë në vendin e dhomës ku ju nevojitet; kazanët elektrikë, tenxheret për kafe përdoren për ngrohjen e ujit; ushqimi përgatitet shpejt në soba elektrike; flokët e lagur mund të thahen shpejt me një rrjedhë ajri të nxehtë të thatë të krijuar nga një tharëse flokësh elektrike; Amviset hekurosin lirinë e larë me një hekur elektrik. Kjo listë mund të vazhdojë. Le të ndalemi në pajisje individuale në detaje.
Në apartamente moderne, soba elektrike janë instaluar në kuzhina. Ata zëvendësuan sobat e karburantit të ngurtë dhe soba me gaz, pasi ato janë më miqësore me mjedisin: nuk ka produkte me djegie të karburantit të ngurtë / hirit, skorjeve, tymit /, nuk ka ndotje të mjedisit. Tenxheret elektrike gjithashtu kanë përparësi teknike: ato janë të pajisura me një sistem automatik të kontrollit të temperaturës, i cili lejon, kur të arrihet temperatura e dëshiruar, ajo të shkëputet automatikisht nga rrjeti elektrik të gjithë ose një pjesë të pajisjes / elementit elektrik të ngrohjes të furrës ose furrës së nxehtë. Kur ngrohësi elektrik ftohet, ai automatikisht lidhet me rrjetin.
Ndërtimi i shtëpisë soba elektrike shumë e larmishme.
Figura 187 tregon njërën prej tyre. Ka dy pllaka (djegie) në sipërfaqen e sipërme të sobës. Elementi ngrohës i pllakës, i bërë nga teli nikrom (nikrom është një aliazh i dy metaleve nikel dhe krom), shtypet në një bazë qeramike rezistente ndaj nxehtësisë në formën e një unaze. (Zgjedhja e nikromit përcaktohet nga fakti që ai ka një pikë të lartë shkrirje dhe nuk oksidohet kur temperaturat e larta... Përveç kësaj, vetitë e nikromit janë të tilla që me një forcë të vogël aktuale, një sasi e madhe e nxehtësisë lirohet në të).
Në murin e përparmë të sobës ka çelësa të veçantë për rregullimin e shkallës së ngrohjes së pllakave dhe furrës.
2. Efekti termik i rrymës përdoret jo vetëm në jetën e përditshme, por edhe në teknologji.
Një shembull është saldimi elektrik me kontakt. Ky lloj saldimi elektrik bazohet në përdorimin e nxehtësisë së lëshuar në pikën e kontaktit (kontaktit) të dy pjesëve të metaleve, në pikën e kontaktit të tyre kur kalon një rrymë elektrike përmes tyre.
Pjesët që do të bashkohen janë të fiksuara midis pirgjeve, të futura në kontakt dhe përmes tyre kalon një rrymë elektrike.
Në pikën e kontaktit, më së shumti sasi e madhe nxehtësia, duke bërë që metali të nxehet shumë. Kur bëhet plastike për shkak të ngrohjes, rryma fiket automatikisht dhe makina ngjesh pjesët e zbutura të pjesëve aq fort sa ato janë të lidhura mirë.
Saldimi elektrik i kontaktit kryhet automatikisht nga makinat automatike.
3. Në bujqësia termikeveprimi aktual gjithashtu gjeti përdorim, për shembull, për tharjen e pirjeve të sanëve të lagura nga shiu.
Avionët e ajrit të nxehtë nga ventilatori dhe ngrohësi kryhen përmes tubit nga poshtë deri në mes të pirgut dhe shpejt e thajnë atë. Në fermat e bagëtive, përdoren pajisje speciale, në të cilat ngrohësit elektrikë mbajnë temperaturën më të mirë për kafshët e sapo lindura.
Në inkubatorë, qindra dhe mijëra pula janë çelur nga vezët. Në këto "pula elektrike" një temperaturë e caktuar (rreth 38 ° C) ruhet me saktësi të madhe, e cila është më e favorshme për zhvillimin e embrioneve në vezë. Dhe një mekanizëm i veçantë kthen vezët në mënyrë që ato të ngrohen në mënyrë të barabartë nga të gjitha anët.
Rryma elektrike në një substancë bën që ajo të nxehet. Ky fenomen quhet efekti termik i një rryme elektrike.
Sa më shumë ngarkesë të kalojë përmes përcjellësit, aq më shumë nxehet përcjellësi dhe aq më shumë rritet energjia e tij.
Ushtrimi 55.
Cila është pjesa kryesore e të gjithë ngrohësve elektrikë? Çfarë efekti të rrymës përdoret në to?
Pse llambë elektrike inkandeshente mund të përdoret si një ngrohës elektrik? Si funksionon një llambë inkandeshente? Cila pjesë e llambës inkandeshente është pjesa kryesore?
Çfarë lloj ngrohësish elektrikë përdorni?
Pse përdoret tela nikrom për ngrohjen e elementeve të sobave elektrike?
Elementi ngrohës i sobave elektrike mund të ndizet për disa gradë ngrohje. Si arrihet kjo?
§56 Veprimi kimik i rrymës.
Nën ndikimin e një fushe elektrike, jo vetëm që është i mundur një ndryshim në energjinë e brendshme të përcjellësit (ngrohja e tij), por edhe fenomene të tjera.
Le të vendosim dy pllaka karboni në shkrirjen e kripës, njëra prej të cilave - anoda - është e ngarkuar pozitivisht (ka mungesë elektronesh), dhe tjetra - katoda - është negative (ka një tepricë elektronesh). Anoda dhe katoda quhen elektroda.
Fusha elektrike midis pllakave do të bëjë që jonet e natriumit pozitiv të lëvizin drejt pllakës negative - katodë, dhe joneve të klorit të ngarkuar negativisht - në një pllakë të ngarkuar pozitivisht - anode. Prandaj, një jon i ngarkuar pozitivisht që lëviz nën veprimin e një fushe elektrike në katodë quhet kation, dhe një jon i ngarkuar negativisht që lëviz në anodë quhet anion.
Në sipërfaqen e pllakave, jonet e natriumit do të kapin një elektron, meqë pllaka negative ka një tepricë të tyre, dhe kthehet në një atom natriumi neutral. Në pllakën tjetër, joni i klorit do të dhurojë një elektron, duke u kthyer gjithashtu në një atom neutral të klorit.
Ne siperfaqe anodedhe natriumi do të lirohet, katodë - klori Nën veprimin e një fushe elektrike, kloruri i natriumit shndërrohet në natrium dhe klor, d.m.th. ndodh një reaksion kimik.
Përkufizim më preciz elektrolizadhe jepet në kimi.
Sasia e substancës së lëshuar në elektrodë, aq më e madhe, aq më shumë jone vijnë në të. Secili jon ka një ngarkesë. Kjo do të thotë që sa më shumë ngarkesë të lëvizë në elektron, aq më shumë materie lirohet në të.
Një reaksion kimik që ndodh nën ndikimin e një fushe elektrike shoqërohet nga lëvizja e drejtuar e joneve, d.m.th. goditje elektrike. Koncepti përdoret shpesh veprimi kimik i rrymës... Sipas mendimit tonë, do të ishte më korrekte të flitet për ndodhjen e një rryme në reaksion kimik.
Si rezultat i ekspozimit në një fushë elektrike, janë të mundshme reaksione kimike që nuk shoqërohen me marrjen ose lëshimin e elektroneve në elektroda. Pra, kur ndodh një shkëndijë midis topave të një makine elektroforetike (në mësim) ose vetëtimës (në natyrë), formohet një sasi e madhe e substancave të reja: ozoni, përbërjet e azotit, etj.
Efekti i një fushe elektrike në reaksionet kimike mund të shfrytëzohet.
Për shembull uh elektroliza Përdoret për të aplikuar në sipërfaqet metalike të një produkti me çfarëdo konfigurimi shtresën më të hollë të një metali tjetër: ari, argjendi, kromi, nikeli, etj. Veshjet janë të forta, me trashësi uniforme dhe të qëndrueshme. Ata jo vetëm që mbrojnë metalin nga korrozioni, por gjithashtu u japin një pamje të bukur dekorative produkteve metalike. Kjo industri quhet elektroplating.
Një industri tjetër që përdor elektrolizën quhet g alvanoplastikoth Metoda elektroformimi bëni kopje metalike nga objekte të ndryshme. Një printim dylli / matricë bëhet nga objekti i gdhendur në skenë. Në mënyrë që ajo të përçojë rrymën, sipërfaqja e saj është e mbuluar me një shtresë të hollë grafit. Ky grafit katodë zhytur në një banjë me një solucion të sulfatit të bakrit ; anode shërben si bakër. Kur anoda e elektrolizëstretet, dhe më tej katodë bakri precipitohet. Kështu, merret një kopje e saktë bakri e sendit.
Elektrotipi u shpik në 1838 nga shkencëtari rus B.S. Jacobi. (1801 - 1874). Përdorimi i r alvanoplastikadhe të bëjë klikime për shtypje, pllaka gramafoni, etj.
Elektrolitetnga një solucion i sulfatit të bakrit (sulfat bakri / СuSО 4 /) shoqërohet me transferimin e bakrit nga elektroda pozitive / anode/ në elektrodën negative / katoda /, ndërsa në k atode lirohet bakri i pastër. Kjo përdoret gjerësisht për pastrimin / rafinimin / bakrin nga papastërtitë. Në
përshkruan një impiant pastrimi bakri. Rafinimi me e elektroliza solucionet e kripës përdoren gjithashtu për të përftuar argjend, ar dhe metale të tjera.
Elektroliza solucionet përdoren në industrinë kimike dhe për të përftuar substanca të pastra. Për shembull, përmes elektrolizatretësirë \u200b\u200be klorurit të natriumit merrni klor, hidrogjen dhe hidroksid natriumi.
Me rëndësi të madhe është e elektroliza shkrihet Natriumi nxirret nga soda kaustike e shkrirë. Beriliumi, magnezi dhe metalet e tjera merren në të njëjtën mënyrë. Për të marrë alumin nga boksiti (një lloj i veçantë argjile) Me përpunim, merret oksid alumini / alumin /, i cili, në një përzierje me kripëra me shkrirje të ulët, shkrihet në një furrë elektrike, dhe pastaj i nënshtrohet elektroliza. Në këtë rast, alumini lirohet në katodë / në fund të banjës elektrike /.
Një pllakë e ngarkuar pozitivisht (ka mungesë elektronesh) quhet anodë dhe një e ngarkuar negativisht (ka një tepricë elektronesh) quhet katodë.
Anoda dhe katoda quhen elektroda.
Reaksioni kimik që ndodh në sipërfaqen e një elektrode quhet elektrolizë.
Sasia e substancës së lëshuar në elektrodë, aq më e madhe, aq më shumë jone vijnë në të.
Secili jon ka një ngarkesë. Kjo do të thotë që sa më shumë ngarkesë të lëvizë në elektron, aq më shumë materie lirohet në të.
Ushtrimi # 56
Cilat janë grimcat e ngarkuara me lëvizje në tretësira të kripërave, acideve dhe alkaleve?
Cili është emri i një elektrode të ngarkuar pozitivisht? Ngarkuar negativisht?
Era po fryn në veri. Cili është drejtimi i erës?
Jonet e klorit lëvizin nga perëndimi në lindje. Cili është drejtimi i rrymës?
* Çfarë ngarkese duhet të transferohet në elektrodë për të lëshuar një mol natriumi mbi të. Ngarkesa e jonit të natriumit është e barabartë në modul me ngarkesën elektronike q \u003d 1,6 10 -19 C. Numri Avagadro N A \u003d 6 10 -23 1 / mol. A është realiste të grumbullohet një ngarkesë e tillë në një elektrodë të izoluar?
Detyrat
Merrni një KBS bateri ose "kurorë". Vendosni kontaktet e baterisë në një prerje të freskët të patateve. Pas disa minutash, ekzaminoni shenjat e kontaktit në patate. Përshkruani foton e vëzhguar.
Vendosni kontaktet e baterisë në gjuhë. Do të provoni një shije të thartë. Një ndryshim në shije tregon shfaqjen e një substance të re, d.m.th. reaksion kimik. Merrni dy objekte të ndryshme metalike, të tilla si fletë alumini dhe një çelës çeliku, ose tela bakri dhe një pirun argjendi. Gjëja kryesore është se metalet janë të ndryshme. Shijoni secilin artikull individualisht. Pastaj lidhni skajet e këtyre artikujve dhe shijoni skajet e lirshme në të njëjtën kohë. Na tregoni për ndjenjat tuaja.
*** Për të interesuarit
Për të mbajtur rrymën elektrike në përcjellës, përdoren pajisjet e quajtura burime të rrymës. Le të shqyrtojmë burimet aktuale në të cilat energjia kimike e nevojshme për veprimin e tyre rinovohet përmes elektrolizës. Qelizat e tilla quhen bateri / njësi magazinimi / dhe procesi i grumbullimit të energjisë në to përmes elektrolizës quhet karikim i baterisë. Kur karikohen bateritë, rryma kalon nëpër to nga ndonjë burim i huaj në drejtim të kundërt me drejtimin e rrymës që ata japin.
Ekzistojnë dy lloje të baterive: acid dhe alkaline. Bateritë e acidit përbëhen nga pllaka të zhytura në një tretësirë \u200b\u200btë acidit sulfurik
Pllakat negative janë bërë nga plumbi i pastër me një sipërfaqe shumë të lirshme; pllakat pozitive janë të veshura me peroksid plumbi. Kur bateria shkarkohet, të dy pllakat gradualisht mbulohen me sulfat plumbi. Kur karikohen bateritë, ndryshimi në përbërjen e pllakave pozitive dhe negative rikthehet me elektrolizë. Në procesin e ngarkimit të baterisë, jonet e hidrogjenit / H / lëvizin në të njëjtin drejtim si rryma, dhe jonet e formuara si rezultat i dekompozimit të acidit sulfurik / SO 4 / shkojnë në drejtim të kundërt.
Në bateritë alkaline, pllakat dhe enët janë bërë prej hekuri. Pllakat e hekurit zhyten në një tretësirë \u200b\u200btë kaliumit kaustik / KOH / ose sodës kaustike / NaOH / në ujë të distiluar. Të dy zgjidhjet janë alkaline, prandaj bateritë quhen alkaline.
Bateritë alkaline transportohen lehtë, pasi janë të goditura nga goditjet. Ata dallohen nga forca e tyre strukturore, nuk lëshojnë gazra të dëmshëm gjatë operimit dhe kur karikohen, ata nuk kanë frikë nga mbingarkesa dhe mund të qëndrojnë në një gjendje gjysmë të shkarkuar ose shkarkuar për një kohë të gjatë.
Krahasuar me bateritë alkaline, bateritë acide kanë një tension më të lartë pune dhe një koeficient më të lartë veprim i dobishëm. Rezistenca e brendshme më shumë bateri alkaline sesa
acidike
Bateritë përdoren më së shpeshti në makina, aeroplanë, trena me drita elektrike, shkëmbime telefonike, nëndetëse, etj.