Každý člověk má abstraktní pojem elektrického proudu. U elektrického spotřebiče je zdroj energie jakýmsi zdrojem vzduchu pro jakýkoli dýchající organismus. Ale v těchto srovnáních je pochopení podstaty jevu omezené a podstatu hlouběji chápou pouze odborníci.
Ve školních osnovách každý absolvuje kurz fyziky, který popisuje základní pojmy a zákony elektřiny. Suchý, vědecký přístup nezajímá děti, takže většina dospělých netuší, co je elektrický proud, proč vzniká, jak má měrnou jednotku nebo jak se může pohybovat přes nepohyblivé kovové dráty, a dokonce nechají elektrické spotřebiče fungovat.
Zjednodušeně řečeno o elektrickém proudu
Standardní definice ze školní učebnice fyziky stručně popisuje jev elektrického proudu. Upřímně řečeno, můžete tomu plně porozumět, pokud studujete téma mnohem hlouběji. Koneckonců jsou informace prezentovány v jiném jazyce - vědeckém. Je mnohem snazší pochopit podstatu fyzického jevu, pokud popíšete vše ve známém jazyce, který je srozumitelný pro každého člověka. Například proud v kovu.
Mělo by to začít tím, že vše, co považujeme za pevné a nehybné, je pouze z našeho pohledu. Kus kovu ležící na zemi je monolitické nehybné tělo v lidském smyslu. Pro analogii si představte naši planetu ve vesmíru a dívejte se na ni z povrchu Marsu. Zdá se, že Země je celé nehybné tělo. Když se přiblížíme na jeho povrch, bude zřejmé, že se nejedná o monolitický kus hmoty, ale o neustálý pohyb: voda, plyny, živé věci, litosférické desky - to vše se pohybuje nepřetržitě, i když to není z dálky vidět.
Vraťme se k našemu kusu kovu ležícímu na zemi. Je nehybný, protože se na něj díváme ze strany jako na monolitický objekt. Na atomové úrovni se skládá z neustále se pohybujících minutových prvků. Jsou odlišné, ale mezi všemi nás zajímá elektrony, které vytvářejí elektromagnetické pole v kovech, které generuje stejný proud. Slovo „proud“ musí být chápáno doslovně, protože když se pohybují prvky s elektrickým nábojem, tj. „Tok“ z jednoho nabitého objektu do druhého, pak „elektrický proud“ nastane.
Po pochopení základních pojmů můžeme odvodit obecnou definici:
Abychom lépe pochopili podstatu, musíte se ponořit do detailů a získat odpovědi na několik základních otázek.
Odpovědi na hlavní otázky týkající se elektrického proudu
Po formulaci definice vznikne několik logických otázek.
- Co dělá současný „tok“, tj. Pohyb?
- Pokud se nejmenší kovové prvky neustále pohybují, tak proč se zdeformují?
- Pokud něco přechází z jednoho objektu do druhého, mění se hmotnost těchto objektů?
Odpověď na první otázku je jednoduchá. Jak voda teče z vysokého bodu do nízkého, tak elektrony budou proudit z těla s vysokým nábojem do těla s nízkým, dodržovat fyzikální zákony. A „náboj“ (nebo potenciál) je počet elektronů v těle, a čím více jich je, tím vyšší je náboj.Pokud dojde ke kontaktu mezi dvěma těly s různými náboji, budou elektrony z více nabitého těla proudit do méně nabitých. Takže bude existovat proud, který skončí, jakmile se vyrovnají náboje dvou kontaktujících těl.
Abychom pochopili, proč dráty nemění strukturu, navzdory skutečnosti, že se v ní neustále pohybuje, je třeba si ji představit ve formě velkého domu, v němž lidé žijí. Velikost domu se nezmění, kolik lidí vstoupí a odejde, stejně jako se stěhují dovnitř. V tomto případě je člověk analogem elektronu v kovu - pohybuje se volně a nemá ve srovnání s celou budovou žádnou zvláštní hmotnost.
Pokud se elektrony pohybují z jednoho těla do druhého - proč se hmota těl nemění? Faktem je, že hmotnost elektronů je tak malá, že i když odstraníte všechny elektrony z těla, její hmotnost se nezmění.
Co je jednotka proudu
Pro „výpočet“ elektrického proudu se používají různé měrné jednotky, analyzujeme tři hlavní:
- Aktuální síla.
- Napětí.
- Odpor
Pokud se pokusíte popsat pojem současné síly jednoduchými slovy, je nejlepší si představit tok automobilů procházejících tunelem. Auta jsou elektrony a tunel je drát. Čím více aut projde najednou v čase průřezem tunelu - tím větší je proudová síla, která se měří zařízením pod názvem „ampérmetr“ v Amperes (A) a ve vzorcích je označeno písmenem (I).
Napětí je relativní hodnota vyjadřující rozdíl v poplatcích těl, mezi nimiž proudí proud. Pokud má jeden objekt velmi vysoký náboj a druhý je velmi nízký, pak mezi nimi bude vysoké napětí, aby se změřilo, které voltmetr a jednotka nazývaná Volt (V) se používají. Ve vzorcích označených písmenem (U).
Odpor charakterizuje schopnost vodiče, podmíněně měděného drátu, projít jistým množstvím proudu skrz sebe, tj. Elektrony. Odporový vodič generuje teplo a utrácí část energie proudu, který jím prochází, čímž snižuje jeho sílu. Odpor se počítá v Ohmech (Ohms) a ve vzorcích se používá písmeno (R).
Vzorce pro výpočet proudových charakteristik
Pomocí tří fyzických veličin je možné vypočítat charakteristiky proudu pomocí Ohmova zákona. Je vyjádřeno vzorcem:
I = U / R
Kde I je proudová síla, U je napětí v obvodu, R je odpor.
Ze vzorce vidíme, že proudová síla se vypočítá vydělením hodnoty napětí hodnotou odporu. Máme tedy znění zákona:
Matematicky lze z tohoto vzorce vypočítat další komponenty.
Odpor
R = U / I
Napětí:
U = I * R
Je důležité si uvědomit, že vzorec platí pouze pro určitou část řetězce. Pro úplný uzavřený okruh a další zvláštní případy existují další Ohmovy zákony.
Vliv proudu na různé materiály a živé věci
Různé chemické prvky se při působení proudu chovají odlišně. Některé supravodiče neodolávají elektronům, které jimi procházejí, aniž by způsobovaly jakoukoli chemickou reakci. Kovy s nadměrným stresem pro ně mohou být zničeny, roztaví se. Dielektrika, která nepřecházejí proud, s ní vůbec nepřicházejí do interakce, a proto před ní chrání životní prostředí. Tento jev úspěšně používají lidé při izolaci drátů gumou.
Pro živé organismy je proud dvojznačným jevem. Je schopen mít prospěšné i destruktivní účinky. Lidé dlouhodobě používají řízené výboje pro léčebné účely: od výbojů světla stimulujících mozkovou aktivitu až po silné elektrické šoky, které mohou začít zastavit srdce a přinést člověka zpět k životu. Silný výboj může vést k vážným zdravotním problémům, popáleninám, tkáňové smrti nebo dokonce k okamžité smrti. Při práci s elektrickými spotřebiči je třeba dodržovat bezpečnostní předpisy.
V přírodě najdete mnoho jevů, ve kterých hraje elektřina klíčovou roli: od hlubinných tvorů (elektrické rampy), kteří mohou šokovat, až k blesku během bouřky. Člověk tuto přirozenou sílu dlouho ovládl a dovedně ji používá, díky čemuž funguje veškerá moderní elektronika.
Je třeba si uvědomit, že přírodní jevy mohou být pro člověka užitečné i škodlivé. Studium na školní lavici a dalším vzdělávání pomáhá lidem moudře využívat fenomény světa ve prospěch společnosti.
