Elektriskā strāva ķēdē vienmēr izpaužas ar kādu tās darbību. Tas var būt gan darbs noteiktā slodzē, gan pavadošā strāvas darbība. Tādējādi pēc strāvas iedarbības var spriest par tās esamību vai neesamību noteiktā ķēdē: ja slodze darbojas, ir strāva. Ja tiek novērota tipiska ar strāvu saistīta parādība, ķēdē ir strāva utt.

Kopumā elektriskā strāva spēj izraisīt dažādas darbības: termiskas, ķīmiskas, magnētiskas (elektromagnētiskas), gaismas vai mehāniskas, un dažāda veida strāvas darbības bieži parādās vienlaicīgi. Šīs straumes parādības un darbības tiks apspriestas šajā rakstā.

Elektriskās strāvas termiskais efekts

Kad tiešā vai mainīgā elektriskā strāva iet caur vadītāju, vadītājs uzsilst. Šādi siltumvadītāji dažādos apstākļos un pielietojumos var būt: metāli, elektrolīti, plazma, metālu kausējumi, pusvadītāji, pusmetāli.

Vienkāršākajā gadījumā, ja, teiksim, caur nihroma vadu tiek izlaista elektriskā strāva, tad tā uzkarsīs. Šo parādību izmanto sildīšanas ierīcēs: elektriskajās tējkannās, katlos, sildītājos, elektriskās plītīs utt. Elektriskā loka metināšanā elektriskā loka temperatūra parasti sasniedz 7000 ° C, un metāls viegli kūst - tas ir arī termiskais efekts. no strāvas.

Ķēdes sekcijā izdalītā siltuma daudzums ir atkarīgs no šai sekcijai pieliktā sprieguma, plūstošās strāvas vērtības un no tās plūsmas laika ().

Pārveidojot Ohma likumu ķēdes posmam, siltuma daudzuma aprēķināšanai var izmantot vai nu spriegumu, vai strāvu, bet tad obligāti jāzina ķēdes pretestība, jo tieši tā ierobežo strāvu un izraisa , patiesībā, apkure. Vai arī, zinot strāvu un spriegumu ķēdē, jūs varat tikpat viegli atrast izdalītā siltuma daudzumu.

Elektriskās strāvas ķīmiskā darbība

Elektrolīti, kas satur jonus, tiešas elektriskās strāvas ietekmē - tā ir strāvas ķīmiskā iedarbība. Negatīvie joni (anjoni) tiek piesaistīti pozitīvajam elektrodam (anodam) elektrolīzes laikā, un pozitīvie joni (katjoni) tiek piesaistīti negatīvajam elektrodam (katodam). Tas ir, vielas, kas atrodas elektrolītā, elektrolīzes procesā tiek atbrīvotas uz strāvas avota elektrodiem.

Piemēram, elektrodu pāris tiek iegremdēts noteiktas skābes, sārma vai sāls šķīdumā, un, caur ķēdi laižot elektrisko strāvu, uz viena elektroda tiek izveidots pozitīvs lādiņš, bet uz otra - negatīvs. Šķīdumā esošie joni sāk nogulsnēties uz elektroda ar pretēju lādiņu.

Piemēram, vara sulfāta (CuSO4) elektrolīzes laikā vara katjoni Cu2+ ar pozitīvu lādiņu pāriet uz negatīvi lādētu katodu, kur saņem trūkstošo lādiņu, un kļūst par neitrāliem vara atomiem, nostājoties uz elektroda virsmas. Hidroksilgrupa -OH atdos elektronus pie anoda, un rezultātā izdalīsies skābeklis. Pozitīvi lādēti H+ ūdeņraža katjoni un negatīvi lādēti SO42- anjoni paliks šķīdumā.

Elektriskās strāvas ķīmisko iedarbību izmanto rūpniecībā, piemēram, lai sadalītu ūdeni tā sastāvdaļās (ūdeņradi un skābekli). Arī elektrolīze ļauj iegūt dažus metālus tīrā veidā. Ar elektrolīzes palīdzību uz virsmas tiek pārklāts plāns noteikta metāla (niķeļa, hroma) slānis - tas utt.

1832. gadā Maikls Faradejs atklāja, ka uz elektroda izdalītās vielas masa m ir tieši proporcionāla elektriskajam lādiņam q, kas izgājis caur elektrolītu. Ja caur elektrolītu uz laiku t tiek izlaista līdzstrāva I, tad ir spēkā Faradeja pirmais elektrolīzes likums:

Šeit proporcionalitātes koeficientu k sauc par vielas elektroķīmisko ekvivalentu. Tas ir skaitliski vienāds ar vielas masu, kas izdalās, šķērsojot vienu elektrisko lādiņu caur elektrolītu, un ir atkarīga no vielas ķīmiskās īpašības.

Elektriskās strāvas klātbūtnē jebkurā vadītājā (cietā, šķidrā vai gāzveida) ap vadītāju tiek novērots magnētiskais lauks, tas ir, strāvu nesošais vadītājs iegūst magnētiskas īpašības.

Tātad, ja pie vadītāja, caur kuru plūst strāva, tiek pievadīts magnēts, piemēram, magnētiskā kompasa adatas veidā, bultiņa pagriezīsies perpendikulāri vadītājam, un, ja vadītājs ir uztīts uz dzelzs serdes un tiešā strāva tiek izlaista caur vadītāju, kodols kļūs par elektromagnētu.

1820. gadā Oersted atklāja strāvas magnētisko ietekmi uz magnētisko adatu, un Ampere noteica kvantitatīvos likumus vadītāju magnētiskajai mijiedarbībai ar strāvu.

Magnētisko lauku vienmēr ģenerē strāva, tas ir, pārvietojot elektriskos lādiņus, jo īpaši lādētas daļiņas (elektronus, jonus). Pretēji virzītas strāvas atgrūž viena otru, vienvirziena strāvas piesaista viena otru.

Šāda mehāniska mijiedarbība notiek strāvu magnētisko lauku mijiedarbības dēļ, tas ir, pirmkārt, tā ir magnētiskā mijiedarbība un tikai pēc tam mehāniska. Tādējādi strāvu magnētiskā mijiedarbība ir primāra.

1831. gadā Faradejs konstatēja, ka mainīgs magnētiskais lauks no vienas ķēdes ģenerē strāvu citā ķēdē: ģenerētais emf ir proporcionāls magnētiskās plūsmas izmaiņu ātrumam. Loģiski, ka tieši strāvu magnētiskā darbība tiek izmantota visos transformatoros, nevis tikai elektromagnētos (piemēram, rūpnieciskajos).

Vienkāršākajā veidā elektriskās strāvas gaismas efektu var novērot kvēlspuldzē, kuras spirāli caur to ejošā strāva uzkarsē līdz baltajam karstumam un izstaro gaismu.

Kvēlspuldzei gaismas enerģija veido aptuveni 5% no piegādātās elektroenerģijas, atlikušie 95% tiek pārvērsti siltumā.

Luminiscences spuldzes efektīvāk pārvērš strāvas enerģiju gaismā – līdz 20% elektroenerģijas tiek pārvērsta redzamā gaismā, pateicoties fosforam, kas saņem no elektriskās izlādes dzīvsudraba tvaikos vai inertā gāzē, piemēram, neonā.

Elektriskās strāvas gaismas efekts efektīvāk tiek realizēts gaismas diodēs. Caur p-n savienojumu virzot elektrisko strāvu virzienā uz priekšu, lādiņu nesēji - elektroni un caurumi - rekombinējas ar fotonu emisiju (sakarā ar elektronu pāreju no viena enerģijas līmeņa uz otru).

Labākie gaismas izstarotāji ir tiešās spraugas pusvadītāji (t.i., tie, kas nodrošina tiešas optiskās joslas pārejas), piemēram, GaAs, InP, ZnSe vai CdTe. Variējot pusvadītāju sastāvu, iespējams izveidot gaismas diodes visiem iespējamiem viļņu garumiem no ultravioletās (GaN) līdz vidējai infrasarkanajai (PbS). LED kā gaismas avota efektivitāte sasniedz vidēji 50%.

Kā minēts iepriekš, katrs vadītājs, caur kuru plūst elektriskā strāva, veidojas ap sevi. Magnētiskās darbības tiek pārvērstas kustībā, piemēram, elektromotoros, magnētiskās pacelšanas ierīcēs, magnētiskajos vārstos, relejos utt.

Vienas strāvas mehāniskā iedarbība uz otru apraksta Ampēra likumu. Pirmo reizi šo likumu 1820. gadā izveidoja Andrē Marī Ampērs attiecībā uz līdzstrāvu. No tā izriet, ka paralēli vadītāji ar elektriskām strāvām, kas plūst vienā virzienā, piesaista, un pretējos virzienos tie atgrūž.

Ampēra likumu sauc arī par likumu, kas nosaka spēku, ar kādu magnētiskais lauks iedarbojas uz nelielu strāvu nesoša vadītāja segmentu. Spēks, ar kādu magnētiskais lauks iedarbojas uz vadītāja elementu ar strāvu magnētiskajā laukā, ir tieši proporcionāls strāvai vadītājā un vadītāja garuma elementa un magnētiskās indukcijas vektora reizinājumam.

Tas ir balstīts uz šo principu, kur rotors spēlē rāmja lomu ar strāvu, kas orientēts statora ārējā magnētiskajā laukā ar griezes momentu M.