Mindenkinek van egy elvont fogalma az elektromos áramról. Elektromos készülékek esetén az energiaforrás egyfajta levegőforrás minden légző szervezet számára. De ezekben az összehasonlításokban a jelenség természetének megértése korlátozott, és csak a szakemberek mélyebben megértik a lényegét.
Az iskolai tantervben mindenki részt vesz egy fizikai kurzuson, amely leírja a villamos energia alapelveit és törvényeit. A száraz, tudományos megközelítés nem okoz érdeklődést a gyermekek iránt, ezért a legtöbb felnőttnek fogalma sincs, mi az elektromos áram, miért keletkezik ez, hogy van egy mértékegysége, vagy hogyan mozoghat valami mozgathatatlan fémhuzalokon keresztül, és még az elektromos készülékeket is működésbe hozhatja.
Egyszerű szavakkal az elektromos áramról
Az iskolai fizika tankönyvének általános meghatározása tömören leírja az elektromos áram jelenségét. De őszintén szólva, ezt teljes mértékben megértheti, ha a témát sokkal mélyebben tanulmányozza. Végül is az információt egy másik nyelven - tudományos nyelven - nyújtják be. Sokkal könnyebb megérteni a fizikai jelenség természetét, ha mindent olyan ismerős nyelven ír le, amely bárki számára érthető. Például a fémben lévő áram.
Annak a ténynek kell kezdődnie, hogy minden, amit szilárdnak és mozdulatlannak tekintünk, csak véleményünk szerint történik. A földön fekvő fémdarab emberi értelemben vett monolitikus mozdulatlan test. Analógia céljából képzelje el bolygónkat az űrben, a Mars felszínéről nézve. Úgy tűnik, hogy a föld egy mozdulatlan test. Ha felületéhez közeledik, nyilvánvalóvá válik, hogy ez nem monolit anyag, hanem állandó mozgás: víz, gázok, élőlények, litoszféra lemezek - mindez megállás nélkül mozog, bár ez a távoli térből nem látható.
Térjünk vissza a földön fekvő fémdarabunkhoz. Mozdulatlan, mert oldalról monolitikus tárgynak tekintjük. Atomi szinten folyamatosan mozgó percelemekből áll. Különbözőek, de mindenekelőtt az elektronokat érdekli, amelyek fémekben olyan elektromágneses teret hoznak létre, amely ugyanazt az áramot generálja. Az "áram" szót szó szerint kell érteni, mert amikor az elektromos töltéssel rendelkező elemek mozognak, azaz "áramlanak" egyik feltöltött tárgyról a másikra, akkor "elektromos áram" lép fel.
Az alapfogalmak megértése után általános meghatározást kaphatunk:
A lényeg pontosabb megértése érdekében alaposan bele kell mélyülnie a részletekbe és válaszokat kell kapnia számos alapvető kérdésre.
Válaszok az elektromos árammal kapcsolatos fő kérdésekre
A definíció megfogalmazása után számos logikai kérdés merül fel.
- Mi miatt mozog a jelenlegi "áramlás", azaz mozog?
- Ha a legkisebb fém elemek folyamatosan mozognak, akkor miért nem deformálódik?
- Ha valami az egyik tárgyról a másikra áramlik, megváltozik-e ezen tárgyak tömege?
Az első kérdésre a válasz egyszerű. Ahogy a víz magas pontról alacsony szintre áramlik, így az elektronok a nagy töltöttségű testből az alacsony testhez áramolnak, betartva a fizika törvényeit. És a „töltés” (vagy potenciál) az elektronok száma a testben, és minél több van, annál nagyobb a töltés.Ha két test érintkezik egymással, különféle töltésekkel, akkor a jobban töltött test elektronjai a kevésbé töltöttbe áramlanak. Tehát lesz egy áram, amely akkor ér véget, amikor a két érintkező test díjai kiegyenlülnek.
Annak megértéséhez, hogy a huzal miért nem változtatja meg a szerkezetet, annak ellenére, hogy folyamatosan mozog, el kell képzelni egy nagy ház formájában, amelyben az emberek élnek. A ház mérete nem változik, hogy hány ember lép be és távozik be, valamint belép. Ebben az esetben az ember egy fémben lévő elektron analógja - szabadon mozog, és nincs különösebb tömege az egész épülethez képest.
Ha az elektronok mozognak az egyik testből a másikba - miért nem változik a testek tömege? A tény az, hogy az elektron tömege olyan kicsi, hogy még ha az összes elektronot eltávolítja is a testből, annak tömege nem változik.
Mi az az áram egység?
Az elektromos áram "kiszámításához" különféle mértékegységeket használunk, három fő elemzést végezzünk:
- Jelenlegi erő.
- Feszültség.
- Ellenállás.
Ha megpróbáljuk egyszerű szavakkal leírni a jelenlegi erő fogalmát, akkor a legjobb, ha elképzeljük az alagúton áthaladó autók áramlását. Az autók elektronok, az alagút huzal. Minél több autó halad át egy adott pillanatban az alagút keresztmetszetén, annál nagyobb az áramerősség, amelyet egy ampermérővel ellátott készülék mér, Amperesben (A), és a képletekben az (I) betű jelzi.
A feszültség egy relatív érték, amely kifejezi a test töltéseinek különbségét, amelyek között az áram áramlik. Ha az egyik tárgy nagyon magas töltéssel rendelkezik, a másik pedig nagyon alacsony, akkor nagy feszültség lesz közöttük annak mérésére, hogy melyik voltmérőt és egy Volt (V) nevű egységet használnak. Az (U) betűvel azonosított képletekben.
Az ellenállás jellemzi egy vezető, feltételesen rézvezeték képességét, hogy bizonyos mennyiségű áramot magán, azaz elektronokon továbbítsa. Az ellenállásvezető hőt termel, és az energiának egy részét költözi rajta áthaladó áram révén, ezáltal csökkenve az ereje. Az ellenállást ohmban (Ohms) számolják, és az R betűt használják a képletekben.
Az áramjellemzők kiszámítására szolgáló képletek
Három fizikai mennyiség felhasználásával az Ohm törvénye alapján kiszámítható az áram jellemzői. Ezt a következő képlet fejezi ki:
I = U / R
Ahol I a jelenlegi erő, U az áramkör feszültsége, R az ellenállás.
A képletből kiderül, hogy az áramerősséget úgy számoljuk, hogy a feszültség értékét elosztjuk az ellenállás értékével. Ezért van a törvény megfogalmazása:
Matematikailag más összetevők kiszámíthatók ebből a képletből.
ellenállás:
R = U / I
feszültség:
U = I * R
Fontos megjegyezni, hogy a képlet csak a lánc egy meghatározott szakaszára érvényes. A teljes, zárt áramkörhez és más különleges esetekhez más Ohm törvényei is vannak.
Az áram hatása a különféle anyagokra és élő dolgokra
A különböző kémiai elemek eltérően viselkednek az áram hatására. Egyes szupravezetők nem tudnak ellenállni a rajtuk mozgó elektronoknak anélkül, hogy kémiai reakciót okoznának. A fémek, amelyek túlzott stresszt okoznak nekik, megsemmisülhetnek, megolvadhatnak. Az áramot nem adó dielektrikumok egyáltalán nem lépnek kölcsönhatásba vele, és ezzel védik a környezetet a től. Ezt a jelenséget az emberek sikeresen alkalmazzák a huzalok gumi szigetelésében.
Az élő szervezetek számára a jelenség kétértelmű jelenség. Képesek mind jótékony, mind pusztító hatásúak. Az emberek már régóta használnak ellenőrzött kisüléseket gyógyászati célokra: az agyi tevékenységet stimuláló könnyű kisülésektől az erőteljes elektromos sokkokig, amelyek megállíthatják a szívet és újból életrehozhatják az embert. Az erőteljes ürítés súlyos egészségügyi problémákat, égési sérüléseket, szöveti halált és akár azonnali halált is eredményezhet. Elektromos készülékekkel végzett munka során be kell tartani a biztonsági előírásokat.
A természetben számos olyan jelenség található, amelyekben a villamos energia kulcsszerepet játszik: a mélytengeri lényektől (elektromos rámpák), amelyek sokkolhatnak, és a zivatarok villámlásáig. Az ember már régóta elsajátította ezt a természetes erőt és ügyesen használja azt, amelynek köszönhetően minden modern elektronika működik.
Nem szabad elfelejteni, hogy a természeti jelenségek hasznosak és ártalmasak lehetnek az emberekre is. Az iskolából történő tanulás és a továbbképzés segít az embereknek a világ jelenségeinek okos felhasználásában a társadalom érdekében.
