Heti kun alamme opiskella fysiikkaa koulun opetussuunnitelmassa, opettajat alkavat melkein heti kertoa meille, että virran ja jännitteen välillä on erittäin suuri ero ja tarvitsemme sen tietoa myöhemmässä elämässä. Ja silti, nyt edes aikuinen ei voi usein kertoa näiden kahden käsitteen eroista. Mutta kaikkien on tiedettävä tämä ero, koska käsittelemme virtaa ja jännitettä arjessa, esimerkiksi kytkemällä television tai puhelimen laturin päälle pistorasiaan.

Määritelmä

nykyinen Prosessia kutsutaan kun sähkökentän vaikutuksesta alkaa varautuneiden hiukkasten järjestetty liike. Hiukkaset voivat olla erilaisia ​​​​elementtejä, kaikki riippuu tapauksesta. Jos puhumme johtimista, niin tässä tilanteessa olevat hiukkaset ovat elektroneja. Sähköä opiskellessaan ihmiset alkoivat ymmärtää, että virran mahdollisuudet mahdollistavat sen käytön eri aloilla, myös lääketieteessä. Loppujen lopuksi sähkövaraukset auttavat elvyttämään potilaita, palauttamaan sydämen toiminnan. Lisäksi virtaa käytetään monimutkaisten sairauksien, kuten epilepsian tai Parkinsonin taudin, hoidossa. Arjessa se on yksinkertaisesti korvaamaton, koska sen avulla valo syttyy huoneistoissamme ja taloissamme, sähkölaitteet toimivat.

Jännite- käsite on paljon nykyistä monimutkaisempi. Yksittäiset positiiviset varaukset liikkuvat eri kohdista: matalasta potentiaalista korkeaan. Ja jännite on tähän liikkeeseen kulutettua energiaa. Ymmärtämisen helpottamiseksi annetaan usein esimerkki veden virtauksesta kahden pankin välillä: virta on itse veden virtaus ja jännite näyttää tasojen eron kahdessa pankissa. Vastaavasti virtaus on, kunnes tasot ovat yhtä suuret.

ero

Luultavasti pääasiallinen ero virran ja jännitteen välillä näkyi jo määritelmästä. Mutta mukavuuden vuoksi annamme kaksi tärkeintä eroa tarkasteltavien käsitteiden välillä yksityiskohtaisemmalla kuvauksella:

1. Virta on sähkön määrä, kun taas jännite on potentiaalienergian mitta. Toisin sanoen nämä molemmat käsitteet ovat erittäin riippuvaisia ​​toisistaan, mutta samalla ne ovat hyvin erilaisia. I (virta) = U (jännite) / R (vastus). Tämä on pääkaava, jolla voit laskea virran riippuvuuden jännitteestä. Resistanssiin vaikuttavat useat tekijät, mukaan lukien materiaali, josta johtime on valmistettu, lämpötila ja ympäristöolosuhteet.
2. Ero on vastaanottamisessa. Vaikutus sähkövarauksiin eri laitteissa (esim. akut tai generaattorit) muodostaa jännitteen. Ja virta saadaan kohdistamalla jännite piirin pisteiden väliin.

Kyvyttömyys nähdä sähkövirtaa ja varausten virtausta omin silmin on aina ollut ongelma niille, jotka yrittävät ymmärtää sähköisiä peruskäsitteitä. Tutkimuksen kaksi pääkomponenttia ovat virta ja jännite, jotka aihetta yrittävät yleensä ymmärtävät väärin. Tämä artikkeli auttaa sinua ymmärtämään niiden välisen eron.

Sähkön peruskäsitteet pyörivät yhden atomikomponentin, elektronin, ympärillä. Epävakailla atomeilla on joko alijäämä tai ylimääräisiä elektroneja valenssikaistassaan. Ylimääräiset elektronit yhdestä epävakaasta atomista pyrkivät sellaisen atomin valenssikaistalle, jossa on elektronivaje.

Ulkoisen sähkökemiallisen lähteen avulla on mahdollista saada aikaan elektronien liikettä. Mitä tahansa kahta liitintä voidaan käyttää kytkemään tämä latauslähde ja luomaan kaksi kontaktia, yksi positiivinen ja yksi negatiivinen.

Potentiaalieroa kahden tällaisen pisteen välillä, joista toinen toimii elektronien lähteenä ja toinen vastaanottajana, kutsutaan jännitteeksi. Jännitteen yksikkö on voltti ja sen symboli on " V".

Elektronien virtaus johtimessa aiheuttaa virran. Virran suunta kulkee positiivisesta navasta negatiiviseen. Mutta sähkövaraukset, eli elektronit, kulkevat itse asiassa lähteen negatiivisesta positiiviseen potentiaaliin. Johtimen yksikköpoikkipinta-alan läpi virtaavaa sähkövarauksen määrää kutsutaan virranvoimakkuudella. Virran voimakkuus mitataan ampeereina ja siinä on symboli " minä".

Katkaisijat

Sulaketta käytetään sähköpiireissä ja sähkötöissä katkaisemaan liiallisen virran virtaus sen komponenttien läpi. Sähkösulakkeiden valmistajat ilmoittavat ominaisuudet käyttämällä kahta parametria - jännite ja virta. Sulakkeen valintakriteerit riippuvat sen piirin nimellisjännitteestä, jossa se toimii.

Sulakkeen virtaominaisuudet eivät riipu sen läpi kulkevan virran tyypistä - AC tai DC. Se riippuu vain virran suuruudesta sulavan langan sulamishetkellä. Vaikka langan paksuus ja käytetyn metallilangan tyyppi ovat tekijä, joka liittyy suoraan laitteen nykyiseen suorituskykyyn. Tämä johtuu siitä, että sulavan johdon tuottama lämpö on johtimen läpi virtaavan virran neliön funktio kerrottuna resistanssilla ja virran kulkuajalla.

Paristojen vaikutus virtaan ja jännitteeseen

Akut (paristot) luokitellaan yleensä virran määrällä (ampeerit), jotka ne voivat syöttää jatkuvasti tunnin ajan. Siksi akkujen ominaisuudet on ilmoitettu ampeeritunteina. Akun käyttöikä riippuu sen kautta kytketystä kuormasta. Raskaat kuormat yleensä lyhentävät akun käyttöikää, kun taas kevyet kuormat lisäävät akun käyttöikää.

Jos akut kytketään sarjaan sähköpiiriin, virransyöttöverkko, piirin jännite kasvaa ja virtapiirissä pysyy samalla tasolla.

Jännitelähteiden rinnakkaiskytkentää käytetään lisäämään virtaa jännitettä lisäämättä.

Veden virtauksen analogia

Harkitse kahta läpinäkyvällä putkella yhdistettyä säiliötä, joissa vesi pidetään samalla korkeudella maasta. Putkessa ei ole vesivirtausta.

Jos nyt muutamme yhden säiliön asentoa potentiaalieron luomiseksi, huomaamme, että vesi virtaa putken läpi suuremman potentiaalin säiliöstä pienemmän potentiaalin omaavaan säiliöön. Vedenkorkeuden muuttamisen sijaan voimme käyttää myös vesipumppuja samaan tarkoitukseen. Venttiileillä voidaan ohjata putkessa säiliöstä toiseen virtaavan veden määrää.

Tämän tilanteen ja yksinkertaisen sähköpiirin välillä voidaan vetää analogia. Vesipumppua käytetään paineistamaan vettä virrassa, kutsutaan sitä "jännitteeksi". Vesi käyttäytyy kuin varautuneita elektroneja. Veden virtaus on analoginen elektronien liikkeen kanssa, ja putken poikkileikkausyksikön läpi virtaavan veden määrä on analoginen "virran" kanssa. Suurempi potentiaalinen säiliö on "virtalähde" ​​ja sen sisältämä vesimäärä on "akkukapasiteetti". Mitä tahansa putkeen asennettua nosturia voidaan pitää "kuormana". sähköasennustyöt

Tyhmä kysymys, sanotko? Ei lainkaan. Kokemus on osoittanut, että liian monet ihmiset eivät osaa vastata siihen oikein. Kieli tuo myös hämmennystä: ilmaisussa "12 V lähde on myynnissä" merkitys on vääristynyt. Itse asiassa tässä tapauksessa tarkoitamme tietysti jännitelähdettä, ei virtalähdettä, koska virtaa ei mitata voltteina, mutta niin ei ole tapana sanoa. Oikein sanottu on "12 voltin tasavirtalähde", mutta voit myös kirjoittaa "virtalähde \u003d 12V", jossa "="-symboli osoittaa, että tämä on tasajännite, ei AC. Kuitenkin tässä kirjassa myös joskus "tehdään virheitä" - kieli on kieltä.

Ymmärtääksemme kaiken tämän muistamme ensin oppikirjan tiukat määritelmät (niiden muistaminen on erittäin hyödyllinen harjoitus!). Joten virta, tarkemmin sen suuruus, on johtimen poikkileikkauksen läpi virtaavan sähkövarauksen määrä aikayksikköä kohti: / = Qlt. Virran yksikköä kutsutaan "ampeeriksi", ja sen mitta SI-järjestelmässä on kulonia sekunnissa, tieto tästä tosiasiasta on hyödyllistä meille myöhemmin.

Jännitteen määritelmä näyttää paljon hämmentävämmältä - jännitteen suuruus on kahden avaruuden pisteen sähköisten potentiaalien ero. Se mitataan voltteina, ja tämän mittayksikön mitta on joule per riipus, eli U - EIQ. Miksi näin on, on helppo ymmärtää, kun on perehtynyt jännitteen suuruuden tiukan määritelmän merkitykseen: 1 voltti on sellainen potentiaaliero, jolla 1 coulombin varauksen liike vaatii 1 joulea vastaavan energiankulutuksen .

Kaikki tämä voidaan selvästi kuvitella vertaamalla johdinta putkeen, jonka läpi vesi virtaa. Tällaisella vertailulla virta voidaan kuvitella sekunnissa virtaavan veden määränä (virtauksena) (tämä on melko tarkka analogia), ja jännite voidaan kuvitella paine-erona putken sisään- ja ulostulossa. Useimmiten putki päättyy avoimeen venttiiliin, joten ulostulopaine on yhtä suuri kuin ilmanpaine, ja se voidaan pitää nollana. Samoin sähköpiireissä on yhteinen johto (tai "yhteinen väylä" - puhekielessä lyhyyden vuoksi sitä kutsutaan usein "maaksi", vaikka tämä ei ole tarkkaa - palaamme tähän asiaan myöhemmin), jonka potentiaali otetaan huomioon. nollana ja suhteessa siihen, että kaikki piirin jännitteet luetaan. Yleensä (mutta ei aina!) Piirin päävirtalähteen negatiivinen napa otetaan yhteiseksi johdoksi.

Joten, takaisin otsikossa esitettyyn kysymykseen: mikä on ero virran ja jännitteen välillä? Oikea vastaus kuulostaa tältä: virta on sähkön määrä ja jännite on sen potentiaalisen energian mitta. Fysiikassa kokematon keskustelukumppani alkaa tietysti pudistaa päätään yrittäen ymmärtää, ja sitten tällainen selitys voidaan antaa. Kuvittele putoava kivi. Jos se on pieni (sähkön määrä on pieni), mutta putoaa suurelta korkeudelta (korkea jännite), niin se voi aiheuttaa yhtä paljon onnettomuutta kuin iso kivi (paljon sähköä), mutta putoaminen matalalta (matala) Jännite).

Kysymys saattaa tuntua tyhmältä ensi silmäyksellä. Kokemus on osoittanut, että monet ihmiset eivät osaa vastata siihen oikein. Kieli tuo tietyn hämmennyksen: tällaisessa ilmaisussa - "myynnissä on 6 voltin tasavirtalähde" ​​merkitys on vääristynyt. Itse asiassa tässä tapauksessa oletetaan tietysti jännitelähdettä, ei virtalähdettä, koska kukaan ei mittaa virtaa voltteina, mutta et voi sanoa sitä. Olisi tarkin sanoa - "DC-virtalähde 6 volttia", ja voit myös kirjoittaa "virtalähde = 6 V", jolloin symboli "=" kertoo meille, että tämä on tasajännite, eikä missään tapauksessa muuttuva. Kuitenkin täälläkin voimme joskus "tehdä virheitä" - kieli on kieltä.

Ymmärtääksemme kaiken tämän, muistakaamme tarkat määritelmät hakuteoksesta (niiden muistaminen on erittäin hyödyllistä). Joten virta, tai pikemminkin sen arvo, on varauksen määrä, joka kulkee johdinosan läpi aikayksikköä kohti: I = Qlt. Virran yksikköä kutsutaan "ampeeriksi" ja sen mitta on kulonia sekunnissa. Tämän tosiasian tietäminen on hyödyllistä meille myöhemmin. Missä tarina jännitteestä on hämmentävämpi - jännitteen arvo on kahden ainepisteen välinen potentiaaliero. Se mitataan voltteina, ja mittayksikkö on joule.
riipuksessa. Miksi näin on, on helppo ymmärtää, kun syventyy jännitteen tarkan määritelmän ymmärtämiseen: 1 voltti on sellainen potentiaaliero, jolla 1 coulombin varauksen liike vaatii energiankulutuksen, joka on yhtä suuri kuin 1 joule .

Kaikki tämä voidaan kuvitella täydellisesti vertaamalla johdinta ja putkea, jonka läpi vesi virtaa. Tällaista vertailua käyttämällä näemme, että virran suuruus voidaan helposti kuvitella sekunnissa virtaavan veden määränä (tämä on hieno analogia sen tarkkuudessa), kun taas jännite on kuin paine-ero ulostulossa ja sisääntulossa. meidän putkesta. Yleensä putki päättyy avoimeen viemäriin, joten ulostulopaine on yhtä suuri kuin ilmanpaine ja sitä voidaan pitää vertailutasona. Samalla tavalla sähköpiireissä on yhteinen johdin (tai "yhteinen väylä" - lyhennettynä sitä kutsutaan "maaksi", vaikka tämä on väärin, jonka potentiaali otetaan nollaksi ja johon suhteutettuna kaikki jännitteet Yleensä (mutta ei aina!) piirin päävirtalähteen negatiivinen napa otetaan yhteiseksi johdoksi.

Joten takaisin kysymykseen, kuinka erottaa virta jännitteestä? Olisi oikein sanoa näin: virta on sähkön määrä ja jännite on potentiaalienergian mitta. Henkilö, joka ei ymmärrä fysiikkaa, alkaa tietysti pudistaa päätään yrittäen ymmärtää, sitten lisäät: kuvittele kivi, joka putoaa. Jos kivi on pieni (vähän sähköä) mutta putoaa korkealta (korkea jännite), se voi aiheuttaa yhtä voimakkaan iskun kuin iso kivi (paljon sähköä), joka putoaa vaatimattomalta korkeudelta (pieni jännite).

Itse asiassa esimerkki kivillä on kaunis, mutta ei tarkka - putki, jossa on virtaava vesi, heijastaa prosessia paljon tarkemmin. Sinun on tiedettävä, että jännite ja virta ovat yleensä yhteydessä toisiinsa. (Käytän sanaa "yleensä", koska joissain tapauksissa - jännite- tai virtalähteet - ne yrittävät päästä eroon näistä kytkennöistä, vaikka ne eivät koskaan onnistuisi täysin.) Kyllä, kyllä, jos palaat esimerkkiin vesi putkessa , on helppo saada käsitys, sillä putken paineen (jännitteen) kasvaessa virtaavan veden määrä (virta) kasvaa. Toisin sanoen, miksi meidän on käytettävä pumppuja? On vaikeampaa kuvitella tarkalleen käänteistä suhdetta - kuinka virta voi vaikuttaa jännitteeseen. Tätä varten sinun on ymmärrettävä vastustuksen ydin.

Yhdeksännentoista vuosisadan ensimmäisellä puoliskolla fyysikot eivät tienneet kuinka karakterisoida virran riippuvuutta jännitteestä. Tämä on yksinkertainen selitys. Yritä selvittää kokeellisesti, miltä tämä riippuvuus näyttää.

Vain Georg Ohmin lahjakkuuden ansiosta pystyi näkemään vastustuksen todellisen luonteen kaikkien pensaiden ja esteiden takana. Eli päätellä, että virran riippuvuus jännitteestä voidaan kuvata kaavalla: I \u003d U / R. Resistanssin R arvo riippuu materiaalista, josta johdin on valmistettu, ja ympäristön ulkoisista olosuhteista, erityisesti lämpötilasta.

Virta on elektronien (varautuneiden hiukkasten) suunnattua liikettä. Se tapahtuu, jos piirissä on potentiaaliero, eli sähkövirran johtimen toisella puolella on liikaa varautuneita hiukkasia ja toisaalta niiden puute. Potentiaaliero, joka sallii sähkövirran kulkea johtimen läpi, on jännite. Ilman jännitettä ei ole sähkövirtaa.

Fysiikassa tämä suhde ilmaistaan ​​kaavalla I \u003d U / R, jossa I on virran voimakkuus johtimessa, U on jännite tämän sähköpiirin päissä ja R on tämän piirin vastus. Mitä suurempi jännite piirissä on, sitä enemmän varautuneita hiukkasia kulkee sen läpi ja päinvastoin.

Virta ja jännite ovat kvantitatiivisia parametreja, joita käytetään sähköpiireissä. Useimmiten nämä arvot muuttuvat ajan myötä, muuten sähköpiirin toiminnassa ei olisi järkeä.

Jännite

Perinteisesti jännite ilmaistaan ​​kirjaimella U. Työ, joka tehdään siirtääkseen varausyksikköä alhaisen potentiaalin pisteestä korkean potentiaalin pisteeseen, on näiden kahden pisteen välinen jännite. Toisin sanoen tämä on energia, joka vapautuu sen jälkeen, kun varausyksikkö on siirtynyt korkeasta potentiaalista pieneen.

Jännitettä voidaan kutsua myös potentiaalieroksi, samoin kuin sähkömoottorivoimaksi. Tämä parametri mitataan voltteina. Siirtääksesi 1 coulombin varausta kahden pisteen välillä, joiden jännite on 1 voltti, sinun on tehtävä 1 joule työtä. Coulombit mittaavat sähkövarauksia. 1 riipus vastaa 6x10 18 elektronin varausta.

Jännite on jaettu useisiin tyyppeihin virtatyypeistä riippuen.

• Jatkuva paine . Sitä esiintyy sähköstaattisissa piireissä ja tasavirtapiireissä.
• AC jännite . Tämän tyyppistä jännitettä on saatavana piireissä, joissa on sinimuotoinen ja vaihtovirta. Sinimuotoisen virran tapauksessa jänniteominaisuudet, kuten:
  jännitteen vaihtelun amplitudi on sen suurin poikkeama x-akselista;
  välitön jännite, joka ilmaistaan ​​tietyllä hetkellä;
  käyttöjännite, määräytyy ensimmäisen puolijakson aktiivisen työn perusteella;
  tasasuuntautunut keskijännite, joka määräytyy tasasuunnatun jännitteen moduulin mukaan yhdelle harmoniselle jaksolle.

Kun sähköä siirretään ilmajohtojen kautta, tukien sijoittelu ja niiden mitat riippuvat käytetyn jännitteen suuruudesta. Vaiheiden välistä jännitettä kutsutaan verkkojännite , ja maan ja kunkin vaiheen välinen jännite on vaihejännite . Tämä sääntö koskee kaikentyyppisiä ilmajohtoja. Venäjällä kotimaan sähköverkoissa standardi on kolmivaiheinen jännite, jonka lineaarinen jännite on 380 volttia ja vaihejännitteen arvo 220 volttia.

Sähkö

Virta sähköpiirissä on elektronien nopeus tietyssä pisteessä, mitattuna ampeereina, ja se on merkitty kaavioissa kirjaimella " minä". Ampeerin johdettuja yksiköitä käytetään myös sopivilla etuliitteillä milli-, mikro-, nano jne. 1 ampeerin virta syntyy siirtämällä 1 coulombin varausyksikkö 1 sekunnissa.

Perinteisesti katsotaan, että virta kulkee positiivisesta potentiaalista negatiiviseen suuntaan. Fysiikan kurssista tiedetään kuitenkin, että elektroni liikkuu vastakkaiseen suuntaan.

Sinun on tiedettävä, että jännite mitataan piirin 2 pisteen välillä ja virta kulkee tietyn piirin pisteen tai sen elementin läpi. Siksi, jos joku käyttää ilmaisua "vastusjännite", tämä on virheellinen ja lukutaidoton. Mutta usein puhumme jännitteestä tietyssä piirin kohdassa. Tämä viittaa maan ja tämän pisteen väliseen jännitteeseen.

Jännite muodostuu generaattoreiden ja muiden laitteiden sähkövarauksiin kohdistuvasta vaikutuksesta. Virta syntyy kohdistamalla jännite piirin kahteen pisteeseen.

Virran ja jännitteen ymmärtämiseksi olisi oikeampaa käyttää. Siinä näet virran ja jännitteen, jotka muuttavat arvojaan ajan myötä. Käytännössä sähköpiirin elementit on yhdistetty johtimilla. Tietyissä kohdissa piirielementeillä on oma jännitearvonsa.

Virta ja jännite noudattavat sääntöjä:

• Pisteeseen tulevien virtojen summa on yhtä suuri kuin pisteestä lähtevien virtojen summa (varauksen säilymissääntö). Tällainen sääntö on Kirchhoffin virran laki. Virran tulo- ja poistumiskohtaa kutsutaan tässä tapauksessa solmuksi. Tämän lain seuraus on seuraava väite: elementtiryhmän sarjasähköpiirissä kaikkien pisteiden virta on sama.
• Elementtien rinnakkaisessa piirissä kaikkien elementtien jännite on sama. Toisin sanoen suljetun piirin jännitehäviöiden summa on nolla. Tämä Kirchhoffin laki koskee jännityksiä.
• Piirin (teho) aikayksikköä kohti tekemä työ ilmaistaan ​​seuraavasti: P \u003d U * I. Teho mitataan watteina. 1 joule sekunnissa tehtyä työtä vastaa 1 wattia. Teho jakautuu lämmön muodossa, kuluu mekaaniseen työhön (sähkömoottoreissa), muunnetaan erityyppiseksi säteilyksi ja kerääntyy säiliöihin tai akkuihin. Monimutkaisia ​​sähköjärjestelmiä suunniteltaessa yksi haasteista on järjestelmän lämpökuorma.

Sähkövirran ominaisuus

Edellytys virran olemassaololle sähköpiirissä on suljettu piiri. Jos virtapiiri katkeaa, virta pysähtyy.

Kaikki sähkötekniikassa toimii tällä periaatteella. Ne katkaisevat sähköpiirin liikkuvilla mekaanisilla koskettimilla, ja tämä pysäyttää virran kulun ja sammuttaa laitteen.

Energiateollisuudessa sähkövirtaa esiintyy virtajohtimien sisällä, jotka on valmistettu renkaiden ja muiden virtaa johtavien osien muodossa.

On myös muita tapoja luoda sisäinen virta:

• Varautuneiden ionien liikkeestä johtuvat nesteet ja kaasut.
• Tyhjiö, kaasu ja ilma termionisella emissiolla.
• johtuen varauksenkuljettajien liikkumisesta.

Edellytykset sähkövirran esiintymiselle

• Lämmitysjohtimet (ei suprajohteet).
• Sovellus potentiaalieron kantajien lataamiseen.
• Kemiallinen reaktio uusien aineiden vapautumisen kanssa.
• Magneettikentän vaikutus johtimeen.

Nykyiset aaltomuodot

• Suora viiva.
• Muuttuva harmoninen siniaalto.
• Siniaalolta näyttävä mutka, jossa on terävät kulmat (joskus kulmat voidaan tasoittaa).
• Yhden suunnan sykkivä muoto, jonka amplitudi vaihtelee nollasta suurimpaan arvoon tietyn lain mukaan.

Sähkövirran työtyypit

• Valaistuslaitteiden lähettämä valo.
• Lämmön tuottaminen lämmityselementeillä.
• Mekaaniset työt (sähkömoottorien pyöriminen, muiden sähkölaitteiden toiminta).
• Sähkömagneettisen säteilyn luominen.

Sähkövirran aiheuttamat negatiiviset ilmiöt

• Koskettimien ja virtaa kuljettavien osien ylikuumeneminen.
• Pyörrevirtojen esiintyminen sähkölaitteiden ytimissä.
• Ulkoiseen ympäristöön kohdistuva sähkömagneettinen säteily.

Sähkölaitteiden ja erilaisten piirien tekijöiden on suunnittelussaan otettava huomioon edellä mainitut sähkövirran ominaisuudet suunnittelussaan. Esimerkiksi sähkömoottoreiden, muuntajien ja generaattoreiden pyörrevirtojen haitallista vaikutusta vähennetään sekoittamalla magneettivuon siirtämiseen käytettäviä sydämiä. Sydänsekoitus ei ole sen valmistusta yhdestä metallikappaleesta, vaan sarjasta erillisiä ohuita erikoisteräslevyjä.

Mutta toisaalta, pyörrevirtoja käytetään mikroaaltouunien, uunien toimintaan, jotka toimivat magneettisen induktion periaatteella. Siksi voimme sanoa, että pyörrevirrat eivät ole vain haitallisia, vaan myös hyödyllisiä.

Vaihtovirta, jonka signaali on sinimuotoinen, voi vaihdella värähtelytaajuudessa aikayksikköä kohden. Maassamme sähkölaitteiden teollisuusvirtataajuus on vakio ja on yhtä suuri kuin 50 hertsiä. Joissakin maissa nykyinen taajuus on 60 hertsiä.

Eri tarkoituksiin sähkötekniikassa ja radiotekniikassa käytetään muita taajuusarvoja:

• Matalataajuiset signaalit pienemmällä virtataajuudella.
• Korkeataajuiset signaalit, jotka ovat paljon korkeampia kuin nykyinen teollisen käytön taajuus.

Uskotaan, että sähkövirtaa syntyy, kun elektronit liikkuvat johtimen sisällä, joten sitä kutsutaan johtovirraksi. Mutta on olemassa toisenlainen sähkövirta, jota kutsutaan konvektioksi. Se tapahtuu, kun varautuneet makroeliöt liikkuvat, esimerkiksi sadepisarat.

Sähkövirta metalleissa

Elektronien liikettä niihin kohdistuvan jatkuvan voiman vaikutuksesta verrataan laskuvarjohyppääjään, joka laskeutuu maahan. Näissä kahdessa tapauksessa tapahtuu tasaista liikettä. Painovoima vaikuttaa laskuvarjohyppääjään, ja ilmanvastus vastustaa sitä. Sähkökenttävoima vaikuttaa elektronien liikkeeseen, ja kidehilojen ionit vastustavat tätä liikettä. Elektronien keskinopeus saavuttaa vakioarvon, kuten myös laskuvarjohyppääjän nopeus.

Metallijohtimessa yhden elektronin nopeus on 0,1 mm sekunnissa ja sähkövirran nopeus on noin 300 000 km sekunnissa. Tämä johtuu siitä, että sähkövirta kulkee vain siellä, missä jännite kohdistetaan varautuneisiin hiukkasiin. Siksi saavutetaan suuri virran virtausnopeus.

Kun elektroneja siirretään kidehilassa, on seuraava säännöllisyys. Elektronit eivät törmää kaikkien vastaan ​​tulevien ionien kanssa, vaan vain joka kymmenes niistä. Tämä selittyy kvanttimekaniikan laeilla, jotka voidaan yksinkertaistaa seuraavasti.

Elektronien liikkumista estävät suuret ionit, jotka vastustavat. Tämä on erityisen havaittavissa, kun metalleja kuumennetaan, kun raskaat ionit "keinuvat", kasvavat kokoa ja vähentävät johtimen kidehilojen sähkönjohtavuutta. Siksi kun metalleja kuumennetaan, niiden vastus kasvaa aina. Kun lämpötila laskee, sähkönjohtavuus kasvaa. Alentamalla metallin lämpötila absoluuttiseen nollaan voidaan saavuttaa suprajohtavuuden vaikutus.

Mikä on jännite ja virta?

Tänään puhumme virran voimakkuuden, jännitteen peruskäsitteistä, joista ilman yleistä ymmärrystä on mahdotonta rakentaa mitään sähkölaitetta.

Joten mitä on jännitys?

Yksinkertaisesti sanottuna Jännite- potentiaaliero sähköpiirin kahden pisteen välillä, mitattuna voltteina. On syytä huomata, että jännite mitataan aina kahden pisteen väliltä! Eli kun sanotaan, että säätimen jalan jännite on 3 volttia, se tarkoittaa, että säätimen jalan ja maan välinen potentiaaliero on sama 3 volttia.

Maa (Mass, Zero) on piste sähköpiirissä, jonka potentiaali on 0 volttia. On kuitenkin syytä huomata, että jännitettä ei aina mitata suhteessa maahan. Esimerkiksi mittaamalla ohjaimen kahden navan välistä jännitettä saamme näiden piiripisteiden sähköpotentiaalien eron. Eli jos yhdellä jalalla on 3 volttia (eli tämän pisteen potentiaali on 3 volttia suhteessa maahan) ja toisella 5 voltilla (jälleen potentiaali suhteessa maahan), saamme jännitearvo on 2 volttia, mikä on yhtä suuri kuin pisteiden 5 ja 3 voltin välinen potentiaaliero.

Jännitteen käsitteestä seuraa seuraava käsite - sähkövirta. Muistamme sen yleisen fysiikan kurssilta sähkövirta on varautuneiden hiukkasten suunnattua liikettä johtimessa, ampeereina mitattuna. Varautuneet hiukkaset liikkuvat pisteiden välisen potentiaalieron vuoksi. On yleisesti hyväksyttyä, että virta kulkee pisteestä, jossa on suuri varaus, pisteeseen, jossa on pienempi varaus. Eli jännite (potentiaaliero) luo edellytykset virran kulkemiselle. Jännitteen puuttuessa virta on mahdoton, eli yhtä suuren potentiaalin pisteiden välillä ei ole virtaa.

Matkallaan virta kohtaa vastuksen muodossa olevan esteen, joka estää sen virtauksen. Resistanssi mitataan ohmeina. Puhumme siitä lisää seuraavassa oppitunnissa. Seuraava suhde on kuitenkin jo pitkään johdettu virran, jännitteen ja vastuksen välillä:

Missä I - virta ampeerina, U - jännite voltteina, R - vastus ohmeina.

Tätä suhdetta kutsutaan Ohmin laiksi. Seuraavat Ohmin lain päätelmät ovat myös päteviä:

Jos sinulla on vielä kysyttävää, kysy ne kommenteissa. Vain kysymystesi ansiosta voimme parantaa tällä sivustolla esitettyä materiaalia!

Siinä kaikki, seuraavassa oppitunnissa puhumme vastustuskyvystä.

Materiaalin tai sen osien kopioiminen, jäljentäminen, lainaus on sallittu vain MKPROG .RU:n hallinnon kirjallisella luvalla. Laiton kopiointi, lainaus, jäljentäminen on lain mukaan rangaistavaa!