Cada persona té un concepte abstracte de corrent elèctric. Per a un aparell elèctric, una font d’energia és una espècie de font d’aire per a qualsevol organisme que respira. Però en aquestes comparacions, la comprensió de la naturalesa del fenomen és limitada, i només els especialistes entenen l’essència més profundament.
Al currículum escolar, tothom fa un curs de física, que descriu els conceptes bàsics i les lleis de l’electricitat. Un enfocament científic sec i no genera interès en els nens, per la qual cosa la majoria dels adults no tenen ni idea de què és un corrent elèctric, per què sorgeix, com té una unitat de mesura o com qualsevol pot moure’s a través de cables metàl·lics immobiliaris, i fins i tot fer funcionar els electrodomèstics.
En paraules senzilles sobre corrent elèctric
La definició estàndard d’un llibre de text de física de l’escola descriu succintament el fenomen del corrent elèctric. Però, francament, ho podeu entendre plenament si estudieu el tema molt més profundament. Al cap i a la fi, la informació es presenta en un altre idioma: científic. És molt més fàcil comprendre la naturalesa d’un fenomen físic si ho descrius tot en un llenguatge familiar que sigui comprensible per a qualsevol persona. Per exemple, corrent en metall.
Hauria de començar pel fet que tot el que considerem sòlid i immòbil només queda al nostre parer. Una peça de metall que es troba a terra és un cos immòbil monolític en el sentit humà. Per a una analogia, imagina el nostre planeta a l’espai, mirant-lo des de la superfície de Mart. La terra sembla ser un cos sencer, immòbil. Si ens acostem a la seva superfície, es farà evident que no es tracta d’una peça de matèria monolítica, sinó d’un moviment constant: aigua, gasos, éssers vius, plaques litosfèriques, tot això es mou sense parar, tot i que això no és visible des de molt lluny.
Tornem a la nostra peça de metall que hi ha al terra. Queda immòbil, perquè la contemplem des del costat com un objecte monolític. A nivell atòmic, consisteix en elements en moviment en moviment constant. Són diferents, però entre tots ens interessen els electrons, que creen un camp electromagnètic en metalls que genera el mateix corrent. La paraula "corrent" s'ha d'entendre literalment, perquè quan els elements amb una càrrega elèctrica es mouen, és a dir, "flueixen" d'un objecte carregat a un altre, llavors es produeix un "corrent elèctric".
Després d'haver entès els conceptes bàsics, es pot obtenir una definició general:
Per entendre l’essència amb més precisió, cal aprofundir en els detalls i obtenir respostes a diverses preguntes bàsiques.
Respostes a les principals preguntes sobre corrent elèctric
Un cop formulada la definició, es plantegen diverses preguntes lògiques.
- Què fa que el "flux" actual, és a dir, es mogui?
- Si els elements metàl·lics més petits es mouen constantment, llavors per què no es deforma?
- Si alguna cosa flueix d’un objecte a un altre, canvia la massa d’aquests objectes?
La resposta a la primera pregunta és senzilla. A mesura que l'aigua flueix d'un punt alt a un baix, també passaran electrons des d'un cos de càrrega elevada fins a un cos amb un nivell baix, obeint les lleis de la física. I és que la “càrrega” (o potencial) és el nombre d’electrons que hi ha al cos i, com més n’hi ha, més gran és la càrrega.Si es fa contacte entre dos cossos amb càrregues diferents, els electrons del cos més carregat fluiran cap a la menys carregada. De manera que hi haurà una corrent que s’acabarà quan els càrrecs dels dos òrgans de contacte s’equiparen.
Per entendre per què el filferro no canvia l’estructura, malgrat que es mogui constantment, cal que l’imaginin en forma d’una casa gran on viuen les persones. La mida de la casa no canviarà respecte a la quantitat de persones que entrin i surtin, ni es mouran cap a dins. En aquest cas, una persona és un analògic d’un electró en un metall: es mou lliurement i no té massa especial en comparació amb tot l’edifici.
Si els electrons es mouen d’un cos a un altre - per què la massa dels cossos no canvia? El fet és que el pes de l’electró és tan petit que, fins i tot si traieu tots els electrons del cos, la seva massa no canviarà.
Què és una unitat de corrent
Per "calcular" el corrent elèctric s'utilitzen diferents unitats de mesura, analitzarem tres de principals:
- Força actual.
- Tensió.
- Resistència
Si intenteu descriure el concepte de força actual amb paraules simples, el millor és imaginar el flux de cotxes que passen per un túnel. Els cotxes són electrons i un túnel és filferro. Com més cotxes passin en un moment del temps per la secció transversal del túnel, més gran és la força actual, que es mesura pel dispositiu amb el nom de "amperímetre" a Amperes (A), i en les fórmules s'indica amb la lletra (I).
El voltatge és un valor relatiu que expressa la diferència de les càrregues dels cossos entre els quals flueix el corrent. Si un objecte té una càrrega molt alta i l’altre és molt baix, hi haurà una tensió alta entre ells, per mesurar quin voltmetre i una unitat anomenada Volt (V). A les fórmules identificades per la lletra (U).
La resistència caracteritza la capacitat d’un conductor, el fil conductor de coure, de passar una certa quantitat de corrent a través d’ella mateixa, és a dir, d’electrons. El conductor de resistència genera calor, gastant part de l’energia del corrent que hi passa, disminuint la seva força. La resistència es calcula en Ohms (Ohms) i la lletra (R) s'utilitza en les fórmules.
Fórmules per calcular les característiques actuals
Utilitzant tres quantitats físiques, és possible calcular les característiques del corrent mitjançant la llei d'Ohm d'Os. S'expressa amb la fórmula:
I = U / R
On I és la força actual, U és la tensió al circuit, R és la resistència.
A partir de la fórmula veiem que la força actual es calcula dividint el valor de tensió pel valor de resistència. D’aquí tenim la redacció de la llei:
Matemàticament, es poden calcular altres components a partir d’aquesta fórmula.
Resistència
R = U / I
Tensió:
U = I * R
És important tenir en compte que la fórmula és vàlida només per a una secció específica de la cadena. Per a un circuit complet i tancat, a més d'altres casos especials, hi ha altres lleis d'Ohm.
L’efecte del corrent sobre diferents materials i éssers vius
Diferents elements químics es comporten de manera diferent sota l’acció del corrent. Alguns superconductors no resisteixen que els electrons es desplacin a través d’ells, sense provocar cap reacció química. Es poden destruir metalls amb estrès excessiu perquè es fonguin. Les dielèctriques que no passen de corrent no entren en cap interacció amb ell i protegeixen així el medi ambient. Els humans utilitzen aquest fenomen amb èxit en l'aïllament de cables amb cautxú.
Per als organismes vius, el corrent és un fenomen ambigu. És capaç de tenir efectes beneficiosos i destructors. Les persones fa temps que utilitzen descàrregues controlades amb finalitats medicinals: des de descàrregues lleugeres que estimulen l’activitat cerebral fins a potents xocs elèctrics que poden iniciar un cor aturat i tornar a la vida a una persona. Una forta descàrrega pot comportar greus problemes de salut, cremades, mort de teixits i fins i tot mort instantània. Quan es treballa amb aparells elèctrics cal respectar les normes de seguretat.
A la naturalesa, es poden trobar molts fenòmens en els quals el paper clau el juga l’electricitat: des de criatures de mar profund (rampes elèctriques) que poden xocar, fins a llamps durant una tempesta. Un home ja fa temps que domina aquesta força natural i l’utilitza hàbilment, gràcies a la qual funcionen tots els electrònics moderns.
Cal recordar que els fenòmens naturals poden ser útils i perjudicials per als humans. Estudiar des del banc escolar i continuar l'educació ajuda les persones a utilitzar amb prudència els fenòmens del món en benefici de la societat.
