Sobald wir anfangen, Physik im Lehrplan zu studieren, beginnen die Lehrer fast sofort, uns zu sagen, dass es einen sehr großen Unterschied zwischen Strom und Spannung gibt und wir sein Wissen im späteren Leben brauchen werden. Und doch kann heute selbst ein Erwachsener oft nicht über die Unterschiede zwischen den beiden Konzepten sprechen. Aber diesen Unterschied muss jeder kennen, denn wir haben im Alltag mit Strom und Spannung zu tun, zum Beispiel wenn wir einen Fernseher oder ein Handy-Ladegerät an eine Steckdose anschließen.

Definition

aktuell Der Prozess wird aufgerufen, wenn unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes die geordnete Bewegung geladener Teilchen beginnt. Partikel können eine Vielzahl von Elementen sein, alles hängt vom konkreten Fall ab. Wenn wir von Leitern sprechen, dann sind die Teilchen in dieser Situation Elektronen. Beim Studium der Elektrizität begannen die Menschen zu verstehen, dass die Möglichkeiten des Stroms es ermöglichen, ihn in verschiedenen Bereichen, einschließlich der Medizin, einzusetzen. Schließlich helfen elektrische Ladungen, Patienten wiederzubeleben und die Herzfunktion wiederherzustellen. Darüber hinaus wird Strom bei der Behandlung komplexer Erkrankungen wie Epilepsie oder Morbus Parkinson eingesetzt. Im Alltag ist sie einfach unersetzlich, denn mit ihrer Hilfe brennt in unseren Wohnungen und Häusern das Licht, Elektrogeräte funktionieren.

Stromspannung- Das Konzept ist viel komplexer als derzeit. Einzelne positive Ladungen bewegen sich von verschiedenen Punkten aus: von einem niedrigen Potential zu einem hohen. Und Spannung ist die Energie, die für diese Bewegung aufgewendet wird. Zum leichteren Verständnis wird oft ein Beispiel mit dem Wasserfluss zwischen zwei Ufern gegeben: Strom ist der Wasserfluss selbst, und Spannung zeigt den Höhenunterschied zwischen zwei Ufern. Dementsprechend wird der Fluss sein, bis die Niveaus gleich sind.

Unterschied

Wahrscheinlich war der Hauptunterschied zwischen Strom und Spannung bereits aus der Definition ersichtlich. Aber der Einfachheit halber werden wir zwei Hauptunterschiede zwischen den betrachteten Konzepten mit einer detaillierteren Beschreibung geben:

1. Strom ist die Menge an Elektrizität, während Spannung ein Maß für potentielle Energie ist. Mit anderen Worten, beide Konzepte sind stark voneinander abhängig, aber gleichzeitig sehr unterschiedlich. I (Strom) = U (Spannung) / R (Widerstand). Dies ist die Hauptformel, mit der Sie die Abhängigkeit des Stroms von der Spannung berechnen können. Der Widerstand wird von einer Reihe von Faktoren beeinflusst, einschließlich des Materials, aus dem der Leiter besteht, der Temperatur und der Umgebungsbedingungen.
2. Der Unterschied liegt im Empfangen. Der Einfluss auf elektrische Ladungen in verschiedenen Geräten (z. B. Batterien oder Generatoren) erzeugt eine Spannung. Und der Strom wird durch Anlegen einer Spannung zwischen den Punkten der Schaltung erhalten.

Die Unfähigkeit, elektrischen Strom und den Fluss von Ladungen mit eigenen Augen zu sehen, war schon immer ein Problem für diejenigen, die versuchten, grundlegende elektrische Konzepte zu verstehen. Die beiden Hauptkomponenten der Forschung sind Strom und Spannung, die von denjenigen, die versuchen, das Thema zu verstehen, tendenziell missverstanden werden. Dieser Artikel wird Ihnen helfen, den Unterschied zwischen ihnen zu verstehen.

Die Grundkonzepte der Elektrizität drehen sich um eine atomare Komponente, das Elektron. Instabile Atome haben entweder ein Defizit oder zusätzliche Elektronen in ihrem Valenzband. Zusätzliche Elektronen von einem instabilen Atom tendieren zum Valenzband eines Atoms mit einem Elektronenmangel.

Mit Hilfe einer externen elektrochemischen Quelle ist es möglich, die Bewegung von Elektronen zu erzeugen. Zwei beliebige Anschlüsse können verwendet werden, um diese Ladungsquelle anzuschließen und zwei Kontakte zu erzeugen, einen positiven und einen negativen.

Die Potentialdifferenz zwischen zwei solchen Punkten, von denen einer als Quelle und der andere als Empfänger von Elektronen fungiert, wird als Spannung bezeichnet. Die Einheit der Spannung ist das Volt, und ihr Symbol ist " V".

Der Elektronenfluss in einem Leiter verursacht einen Strom. Die Stromrichtung geht vom Pluspol zum Minuspol. Aber elektrische Ladungen, also Elektronen, wandern tatsächlich vom negativen zum positiven Potential der Quelle. Die Menge an elektrischer Ladung, die durch eine Einheitsquerschnittsfläche eines Leiters fließt, wird als Stromstärke bezeichnet. Die Stromstärke wird in Ampere gemessen und hat das Symbol " ICH".

Leistungsschalter

Die Sicherung wird in elektrischen Schaltkreisen und elektrischen Arbeiten verwendet, um den Fluss von übermäßigem Strom durch ihre Komponenten zu unterbrechen. Hersteller von elektrischen Sicherungen geben Eigenschaften anhand von zwei Parametern an - Spannung und Strom. Die Auswahlkriterien für Sicherungen hängen von der Nennspannung des Stromkreises ab, in dem sie betrieben werden.

Die Stromeigenschaften der Sicherung hängen nicht von der Art des durch sie fließenden Stroms ab - AC oder DC. Sie hängt nur von der Stromstärke im Moment des Schmelzens des Schmelzdrahtes ab. Obwohl die Dicke des Drahts und die Art des verwendeten Metalldrahts ein Faktor sind, der direkt mit der aktuellen Leistung der Ausrüstung zusammenhängt. Denn die vom Schmelzdraht erzeugte Wärme ist eine Funktion des Quadrats des durch den Leiter fließenden Stroms multipliziert mit dem Widerstand und der Stromflusszeit.

Die Wirkung von Batterien auf Strom und Spannung

Akkumulatoren (Batterien) werden im Allgemeinen nach der Strommenge (Ampere) bewertet, die sie eine Stunde lang ununterbrochen liefern können. Daher werden die Eigenschaften der Batterien in Amperestunden angegeben. Die Batterielebensdauer hängt von der angeschlossenen Last ab. Starke Lasten neigen dazu, die Batterielebensdauer zu verkürzen, während leichte Lasten die Batterielebensdauer verlängern.

Wenn die Batterien in einem Stromkreis in Reihe geschaltet sind, steigt das Stromversorgungsnetz, die Spannung im Stromkreis an und der Strom im Stromkreis bleibt auf dem gleichen Niveau.

Die Parallelschaltung von Spannungsquellen wird verwendet, um den Strom zu erhöhen, ohne die Spannung zu erhöhen.

Analogie zum Wasserfluss

Stellen Sie sich zwei Tanks vor, die durch ein transparentes Rohr verbunden sind. Das Wasser in ihnen wird auf gleicher Höhe über dem Boden gehalten. Es fließt kein Wasser im Schlauch.

Wenn wir nun die Position eines der Tanks ändern, um eine Potentialdifferenz zu erzeugen, werden wir feststellen, dass Wasser durch das Rohr von einem Behälter mit einem höheren Potential zu einem Behälter mit einem niedrigeren Potential fließt. Anstatt den Wasserstand zu ändern, können wir für denselben Zweck auch Wasserpumpen verwenden. Ventile können verwendet werden, um die Wassermenge zu steuern, die in einem Rohr von einem Reservoir zum anderen fließt.

Eine Analogie kann zwischen dieser Situation und einer einfachen elektrischen Schaltung gezogen werden. Die Wasserpumpe wird verwendet, um das Wasser im Bach unter Druck zu setzen, nennen wir es "Spannung". Wasser verhält sich wie geladene Elektronen. Der Wasserfluss ist analog zur Bewegung von Elektronen, und die Wassermenge, die durch eine Einheitsquerschnittsfläche eines Rohrs fließt, ist analog zu „Strom“. Das Reservoir mit höherem Potential ist die "Energiequelle" und die darin enthaltene Wassermenge ist die "Speicherkapazität". Jeder entlang der Leitung installierte Kran kann als „Last“ betrachtet werden. Elektroinstallationsarbeiten

Dumme Frage, sagst du? Gar nicht. Die Erfahrung hat gezeigt, dass nicht allzu viele Menschen darauf richtig antworten können. Die Sprache führt auch zu einer gewissen Verwirrung: In dem Ausdruck „eine 12-V-Quelle steht zum Verkauf“ wird die Bedeutung verzerrt. Tatsächlich meinen wir in diesem Fall natürlich eine Spannungsquelle, keine Stromquelle, da der Strom nicht in Volt gemessen wird, aber es ist nicht üblich, dies zu sagen. Das Richtigste ist „12-Volt-Gleichstromversorgung“, aber Sie können auch „Netzteil \u003d 12 V“ schreiben, wobei das Symbol „=“ angibt, dass es sich um Gleichspannung und nicht um Wechselstrom handelt. Allerdings werden wir in diesem Buch auch mal „Fehler machen“ – Sprache ist Sprache.

Um all dies zu verstehen, erinnern wir uns zunächst an die strengen Definitionen aus dem Lehrbuch (sie auswendig zu lernen ist eine sehr nützliche Übung!). Der Strom, genauer gesagt seine Größe, ist also die Menge an elektrischer Ladung, die pro Zeiteinheit durch den Leiterquerschnitt fließt: / = Qlt. Die Einheit des Stroms heißt "Ampere", und seine Dimension im SI-System ist Coulomb pro Sekunde, die Kenntnis dieser Tatsache wird uns später nützlich sein.

Die Definition von Spannung sieht viel verwirrender aus - der Spannungswert ist die Differenz der elektrischen Potentiale zwischen zwei Punkten im Raum. Es wird in Volt gemessen, und die Dimension dieser Maßeinheit ist Joule pro Anhänger, dh U - EIQ. Warum das so ist, ist leicht zu verstehen, nachdem man sich mit der Bedeutung der strengen Definition der Spannungsgröße beschäftigt hat: 1 Volt ist eine solche Potentialdifferenz, bei der die Bewegung einer Ladung von 1 Coulomb einen Energieaufwand von 1 Joule erfordert .

All dies kann man sich gut vorstellen, wenn man den Leiter mit einem Rohr vergleicht, durch das Wasser fließt. Bei einem solchen Vergleich kann man sich den Strom als die Menge (Fluss) des Wassers vorstellen, das pro Sekunde fließt (dies ist eine ziemlich genaue Analogie), und die Spannung kann man sich als Druckdifferenz am Einlass und Auslass des Rohrs vorstellen. Meistens endet das Rohr mit einem offenen Ventil, so dass der Ausgangsdruck gleich dem atmosphärischen Druck ist und als Null angenommen werden kann. In ähnlicher Weise gibt es in elektrischen Schaltungen einen gemeinsamen Draht (oder "gemeinsamen Bus" - umgangssprachlich der Kürze halber oft als "Masse" bezeichnet, obwohl dies nicht genau ist - wir werden später auf dieses Problem zurückkommen), dessen Potenzial genommen wird als Null und relativ zu dem alle Spannungen in der Schaltung ausgelesen werden. Normalerweise (aber nicht immer!) Der Minuspol der Hauptstromversorgung der Schaltung wird als gemeinsamer Draht genommen.

Also zurück zu der im Titel gestellten Frage: Was ist also der Unterschied zwischen Strom und Spannung? Die richtige Antwort wird so klingen: Strom ist die Menge an Elektrizität und Spannung ist ein Maß für ihre potenzielle Energie. Ein in Physik unerfahrener Gesprächspartner wird natürlich anfangen, den Kopf zu schütteln und zu verstehen versuchen, und dann kann eine solche Erklärung gegeben werden. Stellen Sie sich einen fallenden Stein vor. Wenn es klein ist (die Menge an Elektrizität ist gering), aber aus großer Höhe fällt (Hochspannung), dann kann es so viel Unglück anrichten wie ein großer Stein (viel Elektrizität), aber aus geringer Höhe (niedrig Stromspannung).

Die Frage mag auf den ersten Blick albern erscheinen. Die Erfahrung hat gezeigt, dass nicht viele Menschen sie richtig beantworten können. Die Sprache führt zu einer gewissen Verwirrung: In einem Ausdruck wie diesem - "es wird eine 6-Volt-Gleichstromquelle angeboten" wird die Bedeutung verzerrt. Tatsächlich wird in diesem Fall natürlich von einer Spannungsquelle ausgegangen und nicht von einer Stromquelle, da niemand den Strom in Volt misst, aber das kann man nicht sagen. Es wäre am genauesten zu sagen - "Gleichstromversorgung 6 Volt", und Sie können auch "Stromversorgung = 6 V" schreiben, dann sagt uns das Symbol "=", dass dies eine Gleichspannung ist und auf keinen Fall variabel. Aber auch hier können wir manchmal „Fehler machen“ – Sprache ist Sprache.

Um all dies zu verstehen, erinnern wir uns an die genauen Definitionen aus dem Nachschlagewerk (sie auswendig zu lernen ist sehr nützlich). Der Strom bzw. sein Wert ist also die Ladungsmenge, die pro Zeiteinheit durch den Leiterabschnitt fließt: I = Qlt. Die Einheit des Stroms heißt "Ampere" und seine Dimension ist Coulomb pro Sekunde. Das Wissen um diese Tatsache wird uns später nützlich sein. Die Geschichte mit der Spannung wird viel verwirrender sein - der Spannungswert ist die Potentialdifferenz zwischen zwei Materiepunkten. Sie wird in Volt gemessen und die Maßeinheit ist Joule.
an einem Anhänger. Warum das so ist, ist leicht zu verstehen, wenn man sich mit der genauen Definition von Spannung befasst: 1 Volt ist eine solche Potentialdifferenz, bei der die Bewegung einer Ladung von 1 Coulomb einen Energieaufwand erfordert, der 1 Joule entspricht .

All dies kann man sich perfekt vorstellen, indem man einen Leiter und ein Rohr vergleicht, durch das Wasser fließt. Anhand eines solchen Vergleichs sehen wir, dass sich die Größe des Stroms leicht als die pro Sekunde fließende Wassermenge vorstellen lässt (dies ist eine wunderbare Analogie in ihrer Genauigkeit), während die Spannung wie der Druckunterschied am Auslass und Einlass ist unseres Rohres. Normalerweise endet das Rohr in einem offenen Abfluss, sodass der Ausgangsdruck dem atmosphärischen Druck entspricht und als Referenzniveau verwendet werden kann. Ebenso gibt es in Stromkreisen einen gemeinsamen Draht (oder "gemeinsamen Bus" - kurz "Masse" genannt), obwohl dies falsch ist, dessen Potential als Null angenommen wird und gegen den alle Spannungen in der Gewöhnlich (aber nicht immer!) wird der Minuspol der Hauptstromversorgung des Stromkreises als gemeinsamer Draht genommen.

Also zurück zur Frage, wie man Strom von Spannung unterscheidet? Richtig wäre zu sagen: Strom ist die Menge an Elektrizität und Spannung ist ein Maß für potentielle Energie. Eine Person, die Physik nicht versteht, wird natürlich anfangen, den Kopf zu schütteln und zu verstehen versuchen, dann werden Sie hinzufügen: Stellen Sie sich einen Stein vor, der fällt. Wenn ein Stein klein ist (niedrige Elektrizität), aber aus großer Höhe fällt (hohe Spannung), dann kann er einen Aufprall erzeugen, der so stark ist wie ein großer Stein (viel Elektrizität), der aus geringer Höhe (niedrige Spannung) fällt.

Tatsächlich ist das Beispiel mit einem Stein schön, aber nicht genau - ein Rohr mit fließendem Wasser spiegelt den Vorgang viel genauer wider. Sie müssen wissen, dass Spannung und Strom normalerweise miteinander verbunden sind. (Ich verwende das Wort "normalerweise", weil in einigen Fällen - Spannungs- oder Stromquellen - versucht wird, diese Verbindungen zu beseitigen, auch wenn dies nie vollständig gelingt.) Ja, ja, wenn Sie auf das Beispiel mit Wasser in einem Rohr zurückkommen , kann man sich leicht ein Bild machen, da mit zunehmendem Druck in der Leitung (Spannung) die Menge des fließenden Wassers (Strom) zunimmt. Mit anderen Worten, warum müssen wir Pumpen verwenden? Schwieriger ist es, sich genau die umgekehrte Beziehung vorzustellen – wie der Strom die Spannung beeinflussen kann. Dazu müssen Sie die Essenz des Widerstands verstehen.

In der ersten Hälfte des 19. Jahrhunderts wussten die Physiker nicht, wie man die Abhängigkeit des Stroms von der Spannung charakterisiert. Dies ist eine einfache Erklärung. Versuchen Sie experimentell herauszufinden, wie diese Abhängigkeit aussieht.

Nur dank des Talents von Georg Ohm war es möglich, die wahre Natur des Widerstands hinter all den Dickichten und Hindernissen zu sehen. Das heißt, um abzuleiten, dass die Abhängigkeit des Stroms von der Spannung durch die Formel beschrieben werden kann: I \u003d U / R. Der Wert des Widerstands R hängt von dem Material ab, aus dem der Leiter besteht, und von den äußeren Bedingungen in der Umgebung, insbesondere von der Temperatur.

Strom ist die gerichtete Bewegung von Elektronen (geladene Teilchen). Es tritt auf, wenn im Stromkreis eine Potentialdifferenz besteht, dh auf der einen Seite des elektrischen Stromleiters ein Überschuss an geladenen Teilchen und auf der anderen Seite deren Mangel. Die Potentialdifferenz, die elektrischen Strom durch einen Leiter fließen lässt, ist Spannung. Ohne Spannung gibt es keinen elektrischen Strom.

In der Physik wird diese Beziehung durch die Formel I \u003d U / R ausgedrückt, wobei I die Stromstärke im Leiter, U die Spannung an den Enden dieses Stromkreises und R der Widerstand dieses Stromkreises ist. Je höher die Spannung im Stromkreis ist, desto mehr geladene Teilchen passieren ihn und umgekehrt.

Strom und Spannung sind quantitative Größen, die in elektrischen Schaltungen verwendet werden. Meistens ändern sich diese Werte im Laufe der Zeit, sonst hätte der Betrieb des Stromkreises keinen Sinn.

Stromspannung

Herkömmlicherweise wird die Spannung durch den Buchstaben angegeben U. Die Arbeit, die verrichtet wird, um eine Ladungseinheit von einem Punkt mit niedrigem Potential zu einem Punkt mit hohem Potential zu bewegen, ist die Spannung zwischen diesen beiden Punkten. Mit anderen Worten, dies ist die Energie, die nach dem Übergang einer Ladungseinheit von einem hohen auf ein niedriges Potential freigesetzt wird.

Spannung kann auch als Potentialdifferenz sowie als elektromotorische Kraft bezeichnet werden. Dieser Parameter wird in Volt gemessen. Um 1 Coulomb Ladung zwischen zwei Punkten mit einer Spannung von 1 Volt zu bewegen, müssen Sie 1 Joule Arbeit verrichten. Coulomb misst elektrische Ladungen. 1 Anhänger entspricht der Ladung von 6x10 18 Elektronen.

Die Spannung wird in Abhängigkeit von den Stromarten in mehrere Typen unterteilt.

• Konstanter Druck . Es ist in elektrostatischen Schaltkreisen und Gleichstromkreisen vorhanden.
• Wechselstrom Spannung . Diese Spannungsart ist in Stromkreisen mit Sinus- und Wechselströmen vorhanden. Bei sinusförmigem Strom sind Spannungsverläufe wie:
  Spannungsschwankungsamplitude ist seine maximale Abweichung von der x-Achse;
  sofortige Spannung, die zu einem bestimmten Zeitpunkt ausgedrückt wird;
  Betriebsspannung, wird durch die aktive Arbeit des 1. Halbzyklus bestimmt;
  mittlere gleichgerichtete Spannung, bestimmt durch den Modul der gleichgerichteten Spannung für eine harmonische Periode.

Bei der Übertragung von Strom durch Freileitungen hängen die Anordnung der Stützen und ihre Abmessungen von der Größe der angelegten Spannung ab. Die Spannung zwischen den Phasen wird aufgerufen Leitungsspannung , und die Spannung zwischen Masse und jeder der Phasen ist Phasenspannung . Diese Regel gilt für alle Arten von Freileitungen. In Russland ist der Standard in elektrischen Haushaltsnetzen eine dreiphasige Spannung mit einer linearen Spannung von 380 Volt und einem Phasenspannungswert von 220 Volt.

Elektrischer Strom

Der Strom in einem Stromkreis ist die Geschwindigkeit der Elektronen an einem bestimmten Punkt, gemessen in Ampere, und wird in den Diagrammen durch den Buchstaben " ich". Abgeleitete Einheiten des Ampere werden auch mit den entsprechenden Präfixen Milli-, Mikro-, Nano usw. verwendet. Ein Strom von 1 Ampere wird erzeugt, indem eine Ladungseinheit von 1 Coulomb in 1 Sekunde bewegt wird.

Herkömmlicherweise wird davon ausgegangen, dass der Strom in der Richtung vom positiven zum negativen Potential fließt. Aus dem Physikunterricht ist jedoch bekannt, dass sich das Elektron in die entgegengesetzte Richtung bewegt.

Sie müssen wissen, dass die Spannung zwischen 2 Punkten des Stromkreises gemessen wird und der Strom durch einen bestimmten Punkt des Stromkreises oder durch sein Element fließt. Wenn also jemand den Ausdruck "Spannung im Widerstand" verwendet, ist dies falsch und Analphabet. Aber oft sprechen wir von Spannung an einem bestimmten Punkt in der Schaltung. Damit ist die Spannung zwischen Masse und diesem Punkt gemeint.

Spannung entsteht durch den Einfluss auf elektrische Ladungen in Generatoren und anderen Geräten. Strom wird durch Anlegen einer Spannung an zwei Punkte in einem Stromkreis erzeugt.

Um zu verstehen, was Strom und Spannung sind, wäre es richtiger, sie zu verwenden. Darauf sieht man den Strom und die Spannung, die ihre Werte im Laufe der Zeit ändern. In der Praxis werden die Elemente eines Stromkreises durch Leiter verbunden. An bestimmten Punkten haben die Schaltungselemente ihren eigenen Spannungswert.

Strom und Spannung gehorchen den Regeln:

• Die Summe der in den Punkt eintretenden Ströme ist gleich der Summe der aus dem Punkt austretenden Ströme (Ladungserhaltungssatz). Eine solche Regel ist das Kirchhoffsche Stromgesetz. Der Ein- und Austrittspunkt des Stroms wird in diesem Fall als Knoten bezeichnet. Eine Folge dieses Gesetzes ist die folgende Aussage: In einer elektrischen Reihenschaltung einer Gruppe von Elementen ist der Strom für alle Punkte gleich.
• In einer Parallelschaltung von Elementen ist die Spannung an allen Elementen gleich. Mit anderen Worten, die Summe der Spannungsabfälle in einem geschlossenen Stromkreis ist Null. Dieses Kirchhoffsche Gesetz gilt für Spannungen.
• Die vom Stromkreis pro Zeiteinheit geleistete Arbeit (Leistung) wird wie folgt ausgedrückt: P \u003d U * I. Leistung wird in Watt gemessen. 1 Joule Arbeit, die in 1 Sekunde verrichtet wird, entspricht 1 Watt. Energie wird in Form von Wärme verteilt, für mechanische Arbeit (in Elektromotoren) aufgewendet, in Strahlung verschiedener Art umgewandelt und in Tanks oder Batterien gespeichert. Eine der Herausforderungen bei der Auslegung komplexer elektrischer Systeme ist die thermische Belastung des Systems.

Charakteristik des elektrischen Stroms

Voraussetzung für das Vorhandensein von Strom in einem Stromkreis ist ein geschlossener Stromkreis. Wenn der Stromkreis unterbrochen wird, wird der Strom unterbrochen.

Alles in der Elektrotechnik funktioniert nach diesem Prinzip. Sie unterbrechen den Stromkreis mit beweglichen mechanischen Kontakten, wodurch der Stromfluss unterbrochen und das Gerät ausgeschaltet wird.

In der Energiewirtschaft tritt elektrischer Strom in Stromleitern auf, die in Form von Reifen und anderen stromführenden Teilen hergestellt sind.

Es gibt auch andere Möglichkeiten, einen internen Strom zu erzeugen in:

• Flüssigkeiten und Gase aufgrund der Bewegung geladener Ionen.
• Vakuum, Gas und Luft mit thermionischer Emission.
• aufgrund der Bewegung von Ladungsträgern.

Bedingungen für das Auftreten von elektrischem Strom

• Heizleiter (keine Supraleiter).
• Anwendung auf Ladungsträger der Potentialdifferenz.
• Chemische Reaktion mit Freisetzung neuer Substanzen.
• Die Wirkung eines Magnetfeldes auf einen Leiter.

Aktuelle Wellenformen

• Gerade Linie.
• Variable harmonische Sinuswelle.
• Ein Mäander, der wie eine Sinuswelle aussieht, aber scharfe Ecken hat (manchmal können die Ecken geglättet werden).
• Eine pulsierende Form einer Richtung mit einer Amplitude, die nach einem bestimmten Gesetz von Null bis zum größten Wert schwankt.

Arten der Arbeit des elektrischen Stroms

• Licht, das von Beleuchtungsgeräten ausgestrahlt wird.
• Wärmeerzeugung mit Heizelementen.
• Mechanische Arbeit (Rotation von Elektromotoren, Aktion anderer elektrischer Geräte).
• Entstehung elektromagnetischer Strahlung.

Negative Phänomene, die durch elektrischen Strom verursacht werden

• Überhitzung von Kontakten und stromführenden Teilen.
• Das Auftreten von Wirbelströmen in den Kernen elektrischer Geräte.
• Elektromagnetische Strahlung an die äußere Umgebung.

Die Entwickler von elektrischen Geräten und verschiedenen Schaltungen müssen beim Entwerfen die oben genannten Eigenschaften des elektrischen Stroms in ihren Entwürfen berücksichtigen. Beispielsweise wird die schädliche Wirkung von Wirbelströmen in Elektromotoren, Transformatoren und Generatoren reduziert, indem die Kerne zur Übertragung magnetischer Flüsse gemischt werden. Core Blending ist die Herstellung nicht aus einem einzigen Stück Metall, sondern aus einem Satz separater dünner Platten aus speziellem Elektrostahl.

Andererseits werden Wirbelströme zum Betreiben von Mikrowellenöfen und Öfen verwendet, die nach dem Prinzip der magnetischen Induktion arbeiten. Daher können wir sagen, dass Wirbelströme nicht nur schädlich, sondern auch förderlich sind.

Ein Wechselstrom mit einem Signal in Form einer Sinuskurve kann in der Schwingungsfrequenz pro Zeiteinheit variieren. In unserem Land ist die industrielle Stromfrequenz von Elektrogeräten Standard und beträgt 50 Hertz. In einigen Ländern beträgt die aktuelle Frequenz 60 Hertz.

Für verschiedene Zwecke in der Elektrotechnik und Funktechnik werden andere Frequenzwerte verwendet:

• Niederfrequente Signale mit niedrigerer Stromfrequenz.
• Hochfrequenzsignale, die viel höher sind als die derzeitige Frequenz der industriellen Nutzung.

Es wird angenommen, dass elektrischer Strom entsteht, wenn sich Elektronen in einem Leiter bewegen, daher wird er als Leitungsstrom bezeichnet. Aber es gibt noch eine andere Art von elektrischem Strom, die Konvektion genannt wird. Es tritt auf, wenn sich geladene Makrokörper bewegen, zum Beispiel Regentropfen.

Elektrischer Strom in Metallen

Die Bewegung von Elektronen unter dem Einfluss einer konstanten Kraft auf sie wird mit einem Fallschirmspringer verglichen, der zu Boden sinkt. In diesen beiden Fällen tritt eine gleichförmige Bewegung auf. Auf den Fallschirmspringer wirkt die Schwerkraft, der Luftwiderstand wirkt ihr entgegen. Die elektrische Feldkraft wirkt auf die Bewegung von Elektronen, und die Ionen der Kristallgitter widersetzen sich dieser Bewegung. Die Durchschnittsgeschwindigkeit der Elektronen erreicht einen konstanten Wert, ebenso wie die Geschwindigkeit des Fallschirmspringers.

In einem Metallleiter beträgt die Geschwindigkeit eines Elektrons 0,1 mm pro Sekunde und die Geschwindigkeit eines elektrischen Stroms etwa 300.000 km pro Sekunde. Denn elektrischer Strom fließt nur dort, wo Spannung an die geladenen Teilchen angelegt wird. Daher wird eine hohe Stromflussrate erreicht.

Bei der Bewegung von Elektronen in einem Kristallgitter gibt es folgende Regelmäßigkeit. Die Elektronen kollidieren nicht mit allen Ionen, denen sie begegnen, sondern nur mit jedem zehnten von ihnen. Dies wird durch die Gesetze der Quantenmechanik erklärt, die wie folgt vereinfacht werden können.

Die Bewegung von Elektronen wird durch große Ionen behindert, die Widerstand leisten. Dies macht sich besonders bemerkbar, wenn Metalle erhitzt werden, wenn schwere Ionen „schwingen“, an Größe zunehmen und die elektrische Leitfähigkeit der Kristallgitter des Leiters verringern. Wenn Metalle erhitzt werden, erhöht sich daher immer ihr Widerstand. Mit sinkender Temperatur steigt die elektrische Leitfähigkeit. Indem die Temperatur des Metalls auf den absoluten Nullpunkt gesenkt wird, kann der Effekt der Supraleitung erzielt werden.

Was ist spannung und strom?

Heute werden wir über die grundlegendsten Konzepte der Stromstärke und Spannung sprechen, ohne deren allgemeines Verständnis es unmöglich ist, ein elektrisches Gerät zu bauen.

Was ist also Spannung?

Einfach gesagt Stromspannung- Potentialunterschied zwischen zwei Punkten in einem Stromkreis, gemessen in Volt. Es ist erwähnenswert, dass die Spannung immer zwischen zwei Punkten gemessen wird! Das heißt, wenn sie sagen, dass die Spannung am Controller-Bein 3 Volt beträgt, bedeutet dies, dass die Potenzialdifferenz zwischen dem Controller-Bein und der Masse die gleichen 3 Volt beträgt.

Erde (Masse, Null) ist ein Punkt in einem Stromkreis mit einem Potential von 0 Volt. Es ist jedoch erwähnenswert, dass die Spannung nicht immer relativ zur Erde gemessen wird. Wenn wir beispielsweise die Spannung zwischen den beiden Anschlüssen des Controllers messen, erhalten wir die Differenz der elektrischen Potentiale dieser Schaltungspunkte. Das heißt, wenn an einem Bein 3 Volt anliegen (d. h. dieser Punkt hat ein Potential von 3 Volt relativ zur Erde) und am zweiten 5 Volt (wiederum das Potential relativ zur Erde), erhalten wir a Spannungswert gleich 2 Volt, was gleich der Potentialdifferenz zwischen den Punkten 5 und 3 Volta ist.

Aus dem Konzept der Spannung folgt das nächste Konzept - elektrischer Strom. Aus dem Studium der allgemeinen Physik kennen wir das elektrischer Strom ist die gerichtete Bewegung geladener Teilchen entlang eines Leiters, in Ampere gemessen. Geladene Teilchen bewegen sich aufgrund der Potentialdifferenz zwischen den Punkten. Es ist allgemein anerkannt, dass Strom von einem Punkt mit großer Ladung zu einem Punkt mit geringerer Ladung fließt. Das heißt, es ist die Spannung (Potenzialdifferenz), die die Bedingungen für den Stromfluss schafft. Ohne Spannung ist Strom unmöglich, das heißt, es gibt keinen Strom zwischen Punkten mit gleichem Potential.

Auf seinem Weg trifft der Strom auf ein Hindernis in Form eines Widerstands, der seinen Fluss verhindert. Der Widerstand wird in Ohm gemessen. Wir werden in der nächsten Lektion mehr darüber sprechen. Zwischen Strom, Spannung und Widerstand wird jedoch seit langem folgender Zusammenhang hergeleitet:

Wobei I - Strom in Ampere, U - Spannung in Volt, R - Widerstand in Ohm.

Dieser Zusammenhang wird als Ohmsches Gesetz bezeichnet. Es gelten auch die folgenden Schlussfolgerungen aus dem Ohmschen Gesetz:

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Das ist alles, in der nächsten Lektion werden wir über Widerstand sprechen.

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