Elektrický prúd v obvode sa vždy prejavuje nejakou svojou činnosťou. Môže to byť práca v určitom zaťažení a sprievodné pôsobenie prúdu. Pôsobením prúdu je teda možné posúdiť jeho prítomnosť alebo neprítomnosť v danom obvode: ak záťaž funguje, existuje prúd. Ak sa pozoruje typický jav súvisiaci s prúdom, v obvode je prúd atď.

Vo všeobecnosti je elektrický prúd schopný spôsobiť rôzne akcie: tepelné, chemické, magnetické (elektromagnetické), svetelné alebo mechanické a rôzne druhy prúdových akcií sa často objavujú súčasne. O týchto javoch a akciách prúdu sa bude diskutovať v tomto článku.

Tepelný účinok elektrického prúdu

Keď vodičom prechádza jednosmerný alebo striedavý elektrický prúd, vodič sa zahrieva. Takéto vykurovacie vodiče za rôznych podmienok a aplikácií môžu byť: kovy, elektrolyty, plazma, tavenina kovov, polovodiče, polokovy.

V najjednoduchšom prípade, ak, povedzme, elektrický prúd prechádza cez nichrómový drôt, potom sa zahreje. Tento jav sa používa vo vykurovacích zariadeniach: v rýchlovarných kanvicách, bojleroch, ohrievačoch, elektrických sporákoch atď. Pri zváraní elektrickým oblúkom teplota elektrického oblúka vo všeobecnosti dosahuje 7000 ° C a kov sa ľahko topí - to je tiež tepelný efekt prúdu.

Množstvo tepla uvoľneného v sekcii obvodu závisí od napätia aplikovaného na túto sekciu, hodnoty pretekajúceho prúdu a od času jeho toku ().

Transformáciou Ohmovho zákona pre časť obvodu je možné použiť buď napätie alebo prúd na výpočet množstva tepla, ale potom je nevyhnutné poznať odpor obvodu, pretože to je to, čo obmedzuje prúd a spôsobuje v skutočnosti kúrenie. Alebo, keď poznáte prúd a napätie v obvode, môžete rovnako ľahko nájsť množstvo uvoľneného tepla.

Chemické pôsobenie elektrického prúdu

Elektrolyty obsahujúce ióny pod pôsobením jednosmerného elektrického prúdu - to je chemický účinok prúdu. Záporné ióny (anióny) sú priťahované ku kladnej elektróde (anóde) počas elektrolýzy a kladné ióny (katióny) sú priťahované k zápornej elektróde (katóde). To znamená, že látky obsiahnuté v elektrolyte sa v procese elektrolýzy uvoľňujú na elektródach zdroja prúdu.

Napríklad pár elektród je ponorený do roztoku určitej kyseliny, zásady alebo soli a keď obvodom prechádza elektrický prúd, na jednej elektróde sa vytvorí kladný náboj a na druhej záporný náboj. Ióny obsiahnuté v roztoku sa začnú ukladať na elektródu s opačným nábojom.

Napríklad pri elektrolýze síranu meďnatého (CuSO4) sa katióny medi Cu2+ s kladným nábojom presunú na záporne nabitú katódu, kde dostanú chýbajúci náboj a stanú sa neutrálnymi atómami medi, ktoré sa usadia na povrchu elektródy. Hydroxylová skupina -OH sa vzdá elektrónov na anóde a v dôsledku toho sa uvoľní kyslík. Kladne nabité vodíkové katióny H+ a záporne nabité anióny SO42- zostanú v roztoku.

Chemické pôsobenie elektrického prúdu sa využíva v priemysle napríklad na rozklad vody na jej zložky (vodík a kyslík). Elektrolýza vám tiež umožňuje získať niektoré kovy v čistej forme. Pomocou elektrolýzy sa na povrch nanesie tenká vrstva určitého kovu (nikel, chróm) - tento atď.

V roku 1832 Michael Faraday zistil, že hmotnosť m látky uvoľnenej na elektróde je priamo úmerná elektrickému náboju q, ktorý prešiel cez elektrolyt. Ak elektrolytom prechádza jednosmerný prúd I po dobu t, potom platí prvý Faradayov zákon elektrolýzy:

Tu sa koeficient úmernosti k nazýva elektrochemický ekvivalent látky. Číselne sa rovná hmotnosti látky uvoľnenej pri prechode jediného elektrického náboja cez elektrolyt a závisí od chemickej povahy látky.

V prítomnosti elektrického prúdu v akomkoľvek vodiči (pevnom, kvapalnom alebo plynnom) sa okolo vodiča pozoruje magnetické pole, to znamená, že vodič s prúdom získava magnetické vlastnosti.

Ak sa teda magnet privedie k vodiču, ktorým preteká prúd, napríklad vo forme magnetickej strelky kompasu, šípka sa otočí kolmo na vodič a ak je vodič navinutý na železnom jadre a vodičom prechádza jednosmerný prúd, jadro sa stane elektromagnetom.

V roku 1820 objavil Oersted magnetický účinok prúdu na magnetickú ihlu a Ampere stanovil kvantitatívne zákony magnetickej interakcie vodičov s prúdom.

Magnetické pole je vždy generované prúdom, to znamená pohybom elektrických nábojov, najmä nabitých častíc (elektrónov, iónov). Opačné prúdy sa navzájom odpudzujú, jednosmerné prúdy sa priťahujú.

K takejto mechanickej interakcii dochádza v dôsledku interakcie magnetických polí prúdov, to znamená, že ide predovšetkým o magnetickú interakciu a až potom o mechanickú. Primárna je teda magnetická interakcia prúdov.

V roku 1831 Faraday zistil, že meniace sa magnetické pole z jedného obvodu generuje prúd v inom obvode: generované emf je úmerné rýchlosti zmeny magnetického toku. Je logické, že práve magnetické pôsobenie prúdov sa dodnes využíva vo všetkých transformátoroch a nielen v elektromagnetoch (napríklad v priemyselných).

V najjednoduchšej forme možno svetelný efekt elektrického prúdu pozorovať v žiarovke, ktorej špirála sa prúdom, ktorý ňou prechádza, zahrieva na biele teplo a vyžaruje svetlo.

V prípade žiarovky predstavuje svetelná energia asi 5 % dodanej elektriny, zvyšných 95 % sa premieňa na teplo.

Žiarivky efektívnejšie premieňajú prúdovú energiu na svetlo – až 20 % elektriny sa premení na viditeľné svetlo vďaka fosforu, ktorý získava z elektrického výboja v ortuťových parách alebo v inertnom plyne, akým je neón.

Svetelný efekt elektrického prúdu sa efektívnejšie realizuje v svetelných diódach. Pri prechode elektrického prúdu cez p-n prechod v doprednom smere sa nosiče náboja - elektróny a diery - rekombinujú s emisiou fotónov (v dôsledku prechodu elektrónov z jednej energetickej úrovne na druhú).

Najlepšími svetelnými žiaričmi sú polovodiče s priamou medzerou (t. j. tie, ktoré umožňujú priame optické prechody medzi pásmami), ako sú GaAs, InP, ZnSe alebo CdTe. Zmenou zloženia polovodičov je možné vytvárať LED diódy pre všetky možné vlnové dĺžky od ultrafialovej (GaN) po strednú infračervenú (PbS). Účinnosť LED ako svetelného zdroja dosahuje v priemere 50 %.

Ako je uvedené vyššie, každý vodič, ktorým preteká elektrický prúd, sa vytvára okolo seba. Magnetické pôsobenie sa mení na pohyb napríklad v elektromotoroch, v magnetických zdvíhacích zariadeniach, v magnetických ventiloch, v relé atď.

Mechanické pôsobenie jedného prúdu na druhý popisuje Ampérov zákon. Tento zákon prvýkrát zaviedol André Marie Ampère v roku 1820 pre jednosmerný prúd. Z toho vyplýva, že paralelné vodiče s elektrickými prúdmi tečúcimi v jednom smere sa priťahujú a v opačných sa odpudzujú.

Ampérov zákon sa nazýva aj zákon, ktorý určuje silu, ktorou magnetické pole pôsobí na malý segment vodiča s prúdom. Sila, ktorou magnetické pole pôsobí na vodivý prvok s prúdom v magnetickom poli, je priamo úmerná prúdu vo vodiči a vektorovému súčinu dĺžky vodiaceho prvku a magnetickej indukcie.

Je založený na tomto princípe, kde rotor hrá rolu rámu s prúdom, orientovaným vo vonkajšom magnetickom poli statora s krútiacim momentom M.