Usmereno kretanje naelektrisanih čestica: definicija, karakterizacija, fizička svojstva i primena

Kakvo je usmjereno kretanje naelektrisanih čestica? Za mnoge je ovo neshvatljiva sfera, ali zapravo je sve veoma jednostavno. Dakle, kada govore o usmjerenom kretanju naelektrisanih čestica, misle na struju. . Pogledajmo njegove glavne karakteristike i formulacije, a također razmotrimo sigurnosna pitanja tokom rada sa njim.

Opće informacije

Trebali biste početi s definicijom. Električna struja uvek znači uređeno (usmereno) kretanje naelektrisanih čestica, koje se vrši pod uticajem električnog polja. Kakvi se objekti mogu uzeti u obzir u ovom slučaju? Čestice znače elektrone, Jone, protone, rupe. Takođe je važno znati koja je trenutna snaga. Ovako je broj naelektrisanih čestica koje teku kroz poprečnu sa dijelom dirigenta za jedinica vremena.

Priroda fenomena

Sve fizičke supstance sastoje se od molekula formiranih od atoma. Oni također nisu konačni materijal, jer u sebi imaju elemente (jezgro i elektroni koji se okreću oko njega). Sve hemijske reakcije praćene su kretanjem čestica. Na primjer, uz učešće elektrona, neki atomi će doživjeti njihov nedostatak, dok će drugi doživjeti višak. U ovom slučaju supstance imaju različite troškove. Ako dođe do njihovog kontakta, elektroni iz jednog će imati tendenciju da pređu na drugi.

Ova fizička priroda elementarnih čestica objašnjava suštinu električne struje. Ovo usmjereno kretanje naelektrisanih čestica će se desiti dok se vrijednosti poravnati. Istovremeno, reakcija promjena je lanac. Drugim riječima, umjesto odlazećeg elektrona, na njegovo mjesto dolazi drugi. Za zamjenu se koriste čestice susjednog atoma. Ali ni tu lanac ne završava. Elektron takođe može doći do ekstremnog atoma, na primer, sa negativnog pola izvora tekuće struje.

Primjer takve situacije je baterija. Od negativnog dijela provodnika, elektroni se kreću na pozitivni pol izvora. Kada su sve čestice u negativno zaraženoj komponenti ponestane, trenutna prestaje. U ovom slučaju kažu da je baterija "sela". Kolika je brzina usmjerenog kretanja naelektrisanih čestica koje se kreću na ovaj način? Davanje odgovora na ovo pitanje nije tako lako kao što se može činiti na prvi pogled.

The role of tension

Za šta se koristi ovaj koncept?? Napon se naziva karakteristikom električnog polja, što je razlika potencijala dve tačke koje se nalaze unutar njega. Ovo mnogima možda ne izgleda baš jasno. Kada je u pitanju usmjereno (naručeno) kretanje naelektrisanih čestica, potrebno je razumjeti napon.

Zamislite da imamo jednostavan dirigent. Ovo može biti žica od metala, na primer, bakra ili aluminijuma. U našem slučaju ovo nije toliko važno. Masa elektrona je 9,10938215 (45)×10^-31kg. To znači da je prilično materijalno. Ali metal provodnika je čvrst. Kako onda elektroni mogu teći kroz njega??

Zašto može postojati struja u metalnim proizvodima

Okrenimo se osnovama hemije, koje je svako od nas imao priliku učiti u školi. Ako je broj elektrona jednak broju protona u supstanci, tada je osigurana neutralnost elementa. Na osnovu periodičnog zakona Mendeljejeva, određuje se sa kojom supstancom treba imati posla. Ovisi o broju protona i neutrona. Nemoguće je zanemariti veliku razliku između masa jezgra i elektrona. Ako ih uklonite, tada se težina atoma neće mnogo promijeniti.

Na primjer, masa protona je oko 1836 puta veća od vrijednosti elektrona. Ali ove mikroskopske čestice su veoma važne, jer lako mogu ostaviti neke atome i pridružiti se drugima. Istovremeno, smanjenje ili povećanje njihovog broja dovodi do promjene naboja atoma. Ako uzmemo u obzir jedan atom, onda će njegov broj elektrona uvek biti promenljiv. Stalno ga napuštaju i vraćaju se. To je zbog toplotnog kretanja i gubitka energije.

Hemijska specifičnost fizičkog fenomena

Kada postoji usmjereno kretanje električno naelektrisanih čestica, da li se atomska masa ne gubi? Da li se sastav provodnika mijenja? Ovo je veoma važna zabluda koja mnoge zbunjuje. Odgovor u ovom slučaju je samo negativan. To je zbog činjenice da hemijski elementi nisu određeni njihovom atomskom masom, već brojem protona koji se nalaze u jezgri. Prisustvo ili odsustvo elektrona / neutrona u ovom slučaju nije važno. U praksi to izgleda ovako:

• Dodajte ili oduzmite elektrone. Ispada da je ion.
• Dodavanje ili oduzimanje neutrona. Dobijen je izotop.

Hemijski element se ne mijenja u isto vrijeme. Ali sa protonima je situacija drugačija. Ako postoji samo jedan, onda imamo vodonik ispred sebe. Dva protona – i već govorimo o helijumu. Tri čestice su litijum. I tako dalje. Koga zanima nastavak, može pogledati periodni sistem. Zapamtite: najmanje hiljadu puta će struja proći kroz provodnik, njen hemijski sastav se neće promeniti. Ali nešto drugo je moguće.

Elektroliti i druge zanimljive tačke

Posebnost elektrolita je u tome što se njihov hemijski sastav mijenja. Zatim se pod uticajem struje iz rastvora oslobađaju elektrolitni elementi. Kada se njihov potencijal iscrpi, usmjereno kretanje naelektrisanih čestica će prestati. Ova situacija je posljedica činjenice da su nosioci naboja u elektrolitima Joni.

Pored toga, postoje hemijski elementi bez elektrona. Kao primer , može se navesti sledeće:

• Atomski svemirski vodonik.
• Sve supstance u stanju plazme.
• Gasovi u gornjoj atmosferi (ne samo zemlja, već i druge planete na kojima postoje mase vazduha).
• Sadržaj akceleratora i sudarača.

Takođe treba napomenuti da se pod uticajem električne struje neke hemikalije mogu bukvalno raspasti. Dobro poznati primjer je osigurač. Kako to izgleda na mikro nivou? Pokretni elektroni razdvajaju atome na njihovom putu. Ako je struja vrlo jaka, tada kristalna rešetka provodnika ne podnosi i urušava se, a supstanca se topi.

Back to speed

Ranije je ova tačka površno dotaknuta. Sada obratimo bliže pažnju na to. Treba napomenuti da koncept brzine usmjerenog kretanja naelektrisanih čestica u obliku električne struje ne postoji. To je zbog činjenice da su različite količine isprepletene. Dakle, električno polje se širi kroz provodnik brzinom koja je blizu kretanja svjetlosti, odnosno oko 300.000 kilometara u sekundi.

Pod njegovim uticajem svi elektroni počinju da se kreću. Ali njihova brzina je veoma mala. To je otprilike 0,007 milimetara u sekundi. U isto vrijeme, oni također nasumično žure u toplotnom pokretu. U slučaju protona i neutrona situacija je drugačija. Prevelike su da bi im se desili isti događaji. Po pravilu, nije potrebno govoriti o njihovoj brzini što bliže vrijednosti svjetlosti.

Fizički parametri

Pogledajmo sada šta je kretanje naelektrisanih čestica u električnom polju sa fizičke tačke gledišta. Da biste to uradili, zamislite da imamo kartonsku kutiju koja sadrži 12 bočice gaziranog pića. U isto vrijeme, postoji pokušaj da se tu stavi još jedan kontejner. Pretpostavimo da je uspio. Ali kutija se jedva držala. Kada pokušate da gurnete drugu flašu, ona se pokvari i svi kontejneri ispadaju.

Dotična kutija se može uporediti sa presjekom provodnika. Što je ovaj parametar veći (što je žica deblja), to veća snaga struje može obezbijediti. Ovo određuje, koliko volumena može imati usmjereno kretanje naelektrisanih čestica. U našem slučaju, kutija koja sadrži od jedne do dvanaest bočica može sigurno ispuniti svoju direktnu svrhu (neće se slomiti). Po analogiji možemo reći da dirigent neće izgorjeti.

Ako prekoračite naznačenu vrijednost, objekt neće uspjeti. U slučaju provodnika, otpor će stupiti na snagu. Ohmov zakon veoma dobro opisuje usmereno kretanje električno naelektrisanih čestica.

Odnos različitih fizičkih parametara

Možete staviti drugu na okvir iz našeg primjera. U ovom slučaju biće moguće postaviti ne 12, već čak 24 flaše na jedinicu površine. Dodajte još jedan – i već ih ima trideset i šest. Jedna od kutija može se smatrati fizičkom jedinicom, sličnom naponu.

Što je širi (uz smanjenje otpora), može se postaviti više bočica (koje u našem primjeru zamjenjuju amperažu). Povećanjem gomile kutija, Dodatni kontejneri se mogu postaviti na jedinicu površine. U ovom slučaju snaga raste. Istovremeno, kutija (dirigent) nije uništena. Evo šta ukratko proizilazi po ovoj analogiji:

• Ukupan broj bočica povećava kapacitet.
• Broj kapaciteta u kutiji pokazuje trenutnu snagu.
• Broj kutija po visini omogućava vam da procijenite napon.
• Širina okvira daje ideju o otporu.

Moguće opasnosti

Već smo shvatili da se usmjereno kretanje naelektrisanih čestica naziva strujom. Treba napomenuti da ova pojava može biti opasna za ljudsko zdravlje pa čak i život. Evo kratkog spiska svojstava električne struje:

• Obezbeđuje grejanje provodnika kroz koji teče. Ako je električna mreža za domaćinstvo preopterećena, izolacija će se postepeno ugljenisati i raspasti. Kao rezultat, postoji mogućnost kratkog spoja, što je veoma opasno.
• Električna struja, kada teče kroz kućanske aparate i žice, zadovoljava otpor elemenata koji formiraju materijale. Stoga bira putanju koja ima minimalnu vrijednost ovog parametra.
• Ako postoji kratak spoj, tada se trenutna snaga naglo povećava. Istovremeno se oslobađa značajna količina toplote. Može istopiti metal.
• Može doći do kratkog spoja usled ulaska vlage. U slučajevima o kojima smo ranije govorili, objekti koji se nalaze u blizini svetle, ali u ovom slučaju ljudi uvek pate.
• Električni udar nosi značajnu opasnost. Čak je i fatalni ishod prilično vjerojatan. Kada električna struja teče kroz ljudsko tijelo, otpor tkiva je znatno smanjen. Počinju da se zagrevaju. Istovremeno, ćelije se uništavaju i nervni završeci umiru.

Sigurnosna pitanja

Da biste izbjegli izlaganje električnoj struji, potrebno je koristiti posebnu zaštitnu opremu. Radove treba izvoditi u gumenim rukavicama pomoću prostirke od istog materijala, šipki za pražnjenje, kao i uređaja za uzemljenje za radna mjesta i opremu.

Prekidači sa različitim zaštitama dobro su se dokazali kao uređaj koji čovjeku može spasiti život.

Takođe, ne zaboravite na basic sigurnost mjere predostrožnosti na poslu. Ako postoji požar koji uključuje električnu opremu, samo ugljen-dioksid i prah za gašenje požara. Ovi drugi pokazuju najbolji rezultat u borbi protiv požara, ali oprema prekrivena prašinom ne može se uvek obnoviti.

Zaključak

Koristeći primjere koji su razumljivi svakom čitaocu, otkrili smo da se uređeno usmjereno kretanje nabijenih čestica naziva električna struja. Ovo je vrlo zanimljiv fenomen, važan sa stanovišta fizike i hemije. Električna struja je neumorni pomagač čovjeka. Međutim, morate to pažljivo riješiti. Članak govori o sigurnosnim pitanjima na koja treba obratiti pažnju, ako nema želja za smrću.