Co to jest prąd elektryczny? Warunki istnienia prądu elektrycznego: charakterystyka i działania

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-17 10:38

Prąd elektryczny to ładunek elektryczny w ruchu. Może przybrać formę nagłego wyładowania elektryczności statycznej, takiej jak piorun. Lub może to być kontrolowany proces w generatorach, bateriach, ogniwach słonecznych lub paliwowych. Dzisiaj rozważymy samo pojęcie „prądu elektrycznego” i warunki istnienia prądu elektrycznego.

Energia elektryczna

Większość zużywanej przez nas energii elektrycznej pochodzi z prądu przemiennego z sieci elektrycznej. Tworzą go generatory, które działają zgodnie z prawem indukcji Faradaya, dzięki czemu zmieniające się pole magnetyczne może indukować prąd elektryczny w przewodniku.

Generatory mają obracające się zwoje drutu, które przechodzą przez pola magnetyczne, gdy sąobrót. Gdy cewki obracają się, otwierają się i zamykają w stosunku do pola magnetycznego i wytwarzają prąd elektryczny, który zmienia kierunek z każdym obrotem. Prąd przechodzi przez pełny cykl do przodu i do tyłu 60 razy na sekundę.

Generatory mogą być zasilane przez turbiny parowe ogrzewane węglem, gazem ziemnym, ropą lub reaktorem jądrowym. Z generatora prąd przepływa przez szereg transformatorów, gdzie wzrasta jego napięcie. Średnica przewodów określa ilość i siłę prądu, jaki mogą przenosić bez przegrzewania i marnowania mocy, a napięcie jest ograniczone jedynie tym, jak dobrze przewody są izolowane od ziemi.

Interesujące jest to, że prąd jest przenoszony tylko przez jeden przewód, a nie przez dwa. Jego dwie strony są oznaczone jako pozytywna i negatywna. Ponieważ jednak polaryzacja prądu przemiennego zmienia się 60 razy na sekundę, mają one inne nazwy - gorące (linie energetyczne magistralne) i uziemione (przechodzące pod ziemią w celu zakończenia obwodu).

Dlaczego potrzebujemy prądu?

Istnieje wiele zastosowań energii elektrycznej: może oświetlić dom, wyprać i wysuszyć ubrania, podnieść bramę garażową, zagotować wodę w czajniku i zasilać inne artykuły gospodarstwa domowego, które znacznie ułatwiają nam życie. Jednak zdolność prądu do przesyłania informacji staje się coraz ważniejsza.

Podczas łączenia się z Internetem komputer zużywa tylko niewielką część prądu elektrycznego, ale to jest coś, bez czego współczesny człowieknie wyobrażam sobie swojego życia.

Pojęcie prądu elektrycznego

Jak przepływ rzeki, przepływ cząsteczek wody, prąd elektryczny jest przepływem naładowanych cząstek. Co to powoduje i dlaczego nie zawsze idzie w tym samym kierunku? Kiedy słyszysz słowo flow, o czym myślisz? Może będzie to rzeka. To dobre skojarzenie, bo stąd nazwa prądu elektrycznego. Jest bardzo podobny do przepływu wody, tylko zamiast cząsteczek wody poruszających się wzdłuż kanału, naładowane cząsteczki poruszają się wzdłuż przewodnika.

Wśród warunków koniecznych do istnienia prądu elektrycznego znajduje się element, który zapewnia obecność elektronów. Atomy w materiale przewodzącym mają wiele takich wolnych, naładowanych cząstek, które unoszą się wokół atomów i między nimi. Ich ruch jest przypadkowy, więc nie ma przepływu w żadnym kierunku. Co jest potrzebne do istnienia prądu elektrycznego?

Warunki istnienia prądu elektrycznego obejmują obecność napięcia. Po przyłożeniu do przewodnika wszystkie wolne elektrony poruszają się w tym samym kierunku, tworząc prąd.

Ciekawy prąd elektryczny

Ciekawe jest to, że gdy energia elektryczna jest przesyłana przez przewodnik z prędkością światła, same elektrony poruszają się znacznie wolniej. W rzeczywistości, gdybyś szedł spokojnie obok przewodu przewodzącego, twoja prędkość byłaby 100 razy większa niżelektrony poruszają się. Wynika to z faktu, że nie muszą pokonywać ogromnych odległości, aby przekazywać sobie energię.

Prąd stały i przemienny

Dzisiaj powszechnie stosowane są dwa różne rodzaje prądu - stały i przemienny. W pierwszym elektrony poruszają się w jednym kierunku, od strony „ujemnej” do strony „dodatniej”. Prąd przemienny popycha elektrony tam iz powrotem, zmieniając kierunek przepływu kilka razy na sekundę.

Generatory używane w elektrowniach do wytwarzania energii elektrycznej są przeznaczone do wytwarzania prądu przemiennego. Prawdopodobnie nigdy nie zauważyłeś, że światło w twoim domu faktycznie migocze, gdy zmienia się aktualny kierunek, ale dzieje się to zbyt szybko, aby oczy mogły to rozpoznać.

Jakie są warunki istnienia stałego prądu elektrycznego? Dlaczego potrzebujemy obu typów i który z nich jest lepszy? To są dobre pytania. Fakt, że nadal używamy obu rodzajów prądu, sugeruje, że oba służą do określonych celów. Już w XIX wieku było jasne, że sprawne przesyłanie energii na duże odległości między elektrownią a domem jest możliwe tylko przy bardzo wysokich napięciach. Problem polegał jednak na tym, że wysyłanie naprawdę wysokiego napięcia było niezwykle niebezpieczne dla ludzi.

Rozwiązaniem tego problemu było zmniejszenie stresu poza domem przed wysłaniem go do środka. Do dziś do przesyłania dużych ilości używa się stałego prądu elektrycznegoodległość, głównie ze względu na możliwość łatwej konwersji na inne napięcia.

Jak działa prąd elektryczny

Warunki istnienia prądu elektrycznego obejmują obecność naładowanych cząstek, przewodnika i napięcia. Wielu naukowców badało elektryczność i odkryło, że istnieją dwa jej rodzaje: statyczne i prądowe.

Jest to drugi, który odgrywa ogromną rolę w codziennym życiu każdej osoby, ponieważ jest to prąd elektryczny, który przepływa przez obwód. Używamy go codziennie do zasilania naszych domów i nie tylko.

Co to jest prąd elektryczny?

Gdy ładunki elektryczne krążą w obwodzie z jednego miejsca do drugiego, wytwarzany jest prąd elektryczny. Warunkiem istnienia prądu elektrycznego jest, oprócz naładowanych cząstek, obecność przewodnika. Najczęściej jest to drut. Jego obwód jest obwodem zamkniętym, w którym prąd płynie ze źródła zasilania. Kiedy obwód jest otwarty, nie może ukończyć podróży. Na przykład, gdy światło w twoim pokoju jest wyłączone, obwód jest otwarty, ale gdy obwód jest zamknięty, światło jest włączone.

Aktualna moc

Na warunki istnienia prądu elektrycznego w przewodniku duży wpływ ma taka charakterystyka napięcia jak moc. Jest to miara zużycia energii w danym okresie.

Istnieje wiele różnych jednostek, których można używaćwyrażenia tej cechy. Jednak moc elektryczną mierzy się prawie w watach. Jeden wat to jeden dżul na sekundę.

Ładunek elektryczny w ruchu

Jakie są warunki istnienia prądu elektrycznego? Może to przybrać formę nagłego wyładowania elektryczności statycznej, takiej jak piorun lub iskra od tarcia o wełnianą tkaninę. Częściej jednak, gdy mówimy o prądzie elektrycznym, mamy na myśli bardziej kontrolowaną formę elektryczności, która sprawia, że działają światła i urządzenia. Większość ładunku elektrycznego jest przenoszona przez ujemne elektrony i dodatnie protony w atomie. Jednak te ostatnie są w większości unieruchomione w jądrach atomowych, więc pracę polegającą na przenoszeniu ładunku z jednego miejsca na drugie wykonują elektrony.

Elektrony w materiale przewodzącym, takim jak metal, w dużej mierze mogą swobodnie przemieszczać się od jednego atomu do drugiego wzdłuż pasm przewodnictwa, które są wyższymi orbitami elektronów. Wystarczająca siła elektromotoryczna lub napięcie tworzy nierównowagę ładunku, która może powodować przemieszczanie się elektronów przez przewodnik w postaci prądu elektrycznego.

Jeśli narysujemy analogię z wodą, weźmy na przykład fajkę. Kiedy otwieramy zawór na jednym końcu, aby woda dostała się do rury, nie musimy czekać, aż ta woda przepłynie aż do końca rury. Na drugim końcu dostajemy wodę niemal natychmiast, ponieważ napływająca woda popycha wodę już znajdującą się w rurze. Tak się dzieje, gdy w przewodzie jest prąd elektryczny.

Prąd elektryczny: warunki istnienia prądu elektrycznego

Prąd elektryczny jest zwykle postrzegany jako przepływ elektronów. Gdy dwa końce akumulatora są połączone ze sobą metalowym przewodem, ta naładowana masa przepływa przez przewód z jednego końca (elektrody lub bieguna) akumulatora na przeciwny. Wymieńmy więc warunki istnienia prądu elektrycznego:

1. Naładowane cząsteczki.
2. Eksplorator.
3. Źródło napięcia.

Jednak nie wszystko jest takie proste. Jakie warunki są niezbędne do istnienia prądu elektrycznego? Na to pytanie można odpowiedzieć bardziej szczegółowo, przyglądając się następującym cechom:

• Różnica potencjałów (napięcie). To jeden z warunków wstępnych. Pomiędzy tymi dwoma punktami musi istnieć różnica potencjałów, co oznacza, że siła odpychania wytworzona przez naładowane cząstki w jednym miejscu musi być większa niż ich siła w innym punkcie. Źródła napięcia z reguły nie występują w przyrodzie, a elektrony są rozmieszczone w środowisku dość równomiernie. Niemniej jednak naukowcom udało się wynaleźć pewne rodzaje urządzeń, w których te naładowane cząstki mogą się gromadzić, tworząc w ten sposób bardzo potrzebne napięcie (na przykład w bateriach).
• Opór elektryczny (przewodnik). Jest to drugi ważny warunek niezbędny do istnienia prądu elektrycznego. Jest to droga, po której poruszają się naładowane cząstki. Tylko te materiały, które umożliwiają swobodny ruch elektronów, działają jako przewodniki. Te same wktóre nie mają tej zdolności nazywane są izolatorami. Na przykład drut metalowy będzie doskonałym przewodnikiem, a jego gumowa osłona będzie doskonałym izolatorem.

Po dokładnym przestudiowaniu warunków powstania i istnienia prądu elektrycznego, ludzie byli w stanie okiełznać ten potężny i niebezpieczny pierwiastek i skierować go z korzyścią dla ludzkości.