กระแสไฟฟ้าคืออะไรในคำง่ายๆ

ทุกคนมีแนวคิดนามธรรมของกระแสไฟฟ้า สำหรับเครื่องใช้ไฟฟ้าแหล่งพลังงานเป็นแหล่งอากาศสำหรับสิ่งมีชีวิตในการหายใจ แต่ในการเปรียบเทียบเหล่านี้ความเข้าใจในธรรมชาติของปรากฏการณ์นั้นมี จำกัด และผู้เชี่ยวชาญเท่านั้นที่เข้าใจสาระสำคัญได้ลึกซึ้งยิ่งขึ้น

ในหลักสูตรของโรงเรียนทุกคนเรียนวิชาฟิสิกส์ซึ่งอธิบายแนวคิดพื้นฐานและกฎหมายเกี่ยวกับไฟฟ้า วิธีการทางวิทยาศาสตร์ที่แห้งแล้งไม่ได้ทำให้เด็กสนใจดังนั้นผู้ใหญ่ส่วนใหญ่จึงไม่รู้ว่ากระแสไฟฟ้าคืออะไรทำไมมันเกิดขึ้นมันมีหน่วยวัดหรือว่าอะไรก็ตามที่เคลื่อนที่ผ่านสายโลหะที่เคลื่อนที่ไม่ได้ และทำให้เครื่องใช้ไฟฟ้าทำงานได้

คำง่ายๆเกี่ยวกับกระแสไฟฟ้า

คำจำกัดความมาตรฐานจากหนังสือเรียนฟิสิกส์ของโรงเรียนอธิบายปรากฏการณ์ของกระแสไฟฟ้า แต่ตรงไปตรงมาคุณสามารถเข้าใจสิ่งนี้อย่างถ่องแท้หากคุณศึกษาเรื่องนี้อย่างลึกซึ้งยิ่งขึ้น ท้ายที่สุดแล้วข้อมูลจะถูกนำเสนอในภาษาอื่น - ทางวิทยาศาสตร์ มันง่ายกว่ามากที่จะเข้าใจธรรมชาติของปรากฏการณ์ทางกายภาพถ้าคุณอธิบายทุกสิ่งในภาษาที่คุ้นเคยที่ทุกคนเข้าใจได้ ตัวอย่างเช่นกระแสในโลหะ

ควรเริ่มต้นด้วยความจริงที่ว่าทุกสิ่งที่เราพิจารณาว่ามั่นคงและไม่เคลื่อนไหวนั้นเป็นเพียงในมุมมองของเรา ชิ้นส่วนของโลหะที่วางอยู่บนพื้นดินเป็นวัตถุที่เคลื่อนไหวไม่ได้ในความรู้สึกของมนุษย์ สำหรับการเปรียบเทียบลองจินตนาการว่าดาวเคราะห์ของเราอยู่ในอวกาศโดยมองจากพื้นผิวดาวอังคาร โลกดูเหมือนว่าจะเป็นทั้งร่างกายที่ไม่เคลื่อนไหว หากเราเข้าใกล้พื้นผิวของมันจะเห็นได้ชัดว่านี่ไม่ใช่ชิ้นส่วนของหินใหญ่ก้อนเดียว แต่เป็นการเคลื่อนที่อย่างต่อเนื่อง: น้ำ, แก๊ส, สิ่งมีชีวิต, แผ่นเปลือกโลก - ทั้งหมดนี้เคลื่อนที่ไม่หยุดแม้จะมองไม่เห็นจากที่ไกล

เรากลับไปที่ชิ้นส่วนโลหะของเรานอนราบกับพื้น มันไม่เคลื่อนไหวเพราะเรามองจากด้านข้างเป็นวัตถุเสาหิน ในระดับอะตอมประกอบด้วยองค์ประกอบนาทีที่เคลื่อนไหวอย่างต่อเนื่อง พวกมันแตกต่างกัน แต่ที่สำคัญคือเราสนใจอิเล็กตรอนซึ่งสร้างสนามแม่เหล็กไฟฟ้าในโลหะที่สร้างกระแสไฟฟ้าแบบเดียวกัน คำว่า "กระแสน้ำ" จะต้องเข้าใจอย่างแท้จริงเพราะเมื่อองค์ประกอบที่มีการเคลื่อนที่ของประจุไฟฟ้านั่นคือ "ไหล" จากวัตถุที่มีประจุหนึ่งไปยังอีกประจุหนึ่งแล้วจะเกิด "กระแสไฟฟ้า" ขึ้น

เมื่อเข้าใจแนวคิดพื้นฐานแล้วเราสามารถนิยามคำจำกัดความทั่วไปได้:

เพื่อให้เข้าใจถึงเนื้อหาที่สำคัญยิ่งขึ้นคุณต้องเจาะลึกรายละเอียดและรับคำตอบสำหรับคำถามพื้นฐานหลายข้อ

คำตอบของคำถามหลักเกี่ยวกับกระแสไฟฟ้า

หลังจากกำหนดคำจำกัดความแล้วจะมีคำถามตรรกะหลายข้อเกิดขึ้น

1. อะไรทำให้ "กระแส" ในปัจจุบันนั่นคือย้าย
2. หากองค์ประกอบโลหะที่เล็กที่สุดเคลื่อนที่อย่างต่อเนื่องแล้วทำไมมันไม่ผิดรูป?
3. หากบางสิ่งบางอย่างไหลจากวัตถุหนึ่งไปยังวัตถุอื่นมวลของวัตถุเหล่านี้จะเปลี่ยนไปหรือไม่?

คำตอบของคำถามแรกนั้นง่าย เมื่อน้ำไหลจากจุดสูงไปยังจุดต่ำดังนั้นอิเล็กตรอนจะไหลออกมาจากร่างกายที่มีประจุสูงไปยังร่างกายที่มีระดับต่ำซึ่งเป็นไปตามกฎของฟิสิกส์ และ "ประจุ" (หรือศักย์ไฟฟ้า) คือจำนวนอิเล็กตรอนในร่างกายและยิ่งมีประจุก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้นหากมีการสัมผัสกันระหว่างวัตถุสองชนิดที่มีประจุต่างกันอิเล็กตรอนจากวัตถุที่มีประจุมากกว่าจะไหลเข้าสู่ประจุที่น้อยลง ดังนั้นจะมีกระแสไฟฟ้าที่จะสิ้นสุดลงเมื่อประจุของทั้งสองฝ่ายที่สัมผัสกันเท่ากัน

เพื่อให้เข้าใจว่าทำไมเส้นลวดจึงไม่เปลี่ยนแปลงโครงสร้างแม้จะมีการเคลื่อนไหวอยู่ตลอดเวลาคุณต้องจินตนาการในรูปแบบของบ้านหลังใหญ่ที่ผู้คนอาศัยอยู่ ขนาดของบ้านจะไม่เปลี่ยนแปลงกับจำนวนคนที่เข้าและออกจากบ้านเช่นเดียวกับที่ย้ายเข้าไปข้างใน ในกรณีนี้คนเป็นอะนาล็อกของอิเล็กตรอนในโลหะมันเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระและไม่มีมวลพิเศษเมื่อเปรียบเทียบกับสิ่งปลูกสร้างทั้งหมด

ถ้าอิเล็กตรอนเคลื่อนที่จากร่างหนึ่งไปอีกร่างหนึ่งทำไมมวลของร่างกายถึงไม่เปลี่ยนแปลง? ความจริงก็คือน้ำหนักของอิเล็กตรอนมีขนาดเล็กมากถึงแม้ว่าคุณจะเอาอิเล็กตรอนออกจากร่างกายมวลของมันจะไม่เปลี่ยนแปลง

หน่วยของกระแสไฟฟ้าคืออะไร

ในการ "คำนวณ" กระแสไฟฟ้าใช้หน่วยการวัดต่างกันเราจะวิเคราะห์สามหลัก:

• ความแข็งแรงในปัจจุบัน
• แรงดันไฟฟ้า
• ความต้านทาน

หากคุณพยายามที่จะอธิบายแนวคิดของความแข็งแกร่งในปัจจุบันในคำง่าย ๆ ก็เป็นการดีที่สุดที่จะจินตนาการถึงการไหลเวียนของรถยนต์ที่วิ่งผ่านอุโมงค์ รถยนต์เป็นอิเล็กตรอนและอุโมงค์เป็นลวด ยิ่งรถยนต์ผ่านไปสักครู่ในช่วงเวลาหนึ่งผ่านส่วนตัดของอุโมงค์ความแรงของกระแสก็ยิ่งมากขึ้นซึ่งวัดโดยอุปกรณ์ที่เรียกว่า "แอมมิเตอร์" ใน Amperes (A) และในสูตรจะถูกระบุด้วยตัวอักษร (I)

แรงดันไฟฟ้าเป็นค่าสัมพัทธ์ที่แสดงถึงความแตกต่างในประจุของวัตถุระหว่างกระแสไฟฟ้าที่ไหล หากวัตถุหนึ่งมีประจุสูงมากและอีกวัตถุหนึ่งนั้นมีค่าต่ำมากจะมีแรงดันไฟฟ้าสูงระหว่างวัตถุเหล่านั้นสำหรับการวัดโวลต์มิเตอร์และหน่วยที่เรียกว่าโวลต์ (V) ในสูตรที่ระบุโดยตัวอักษร (U)

ความต้านทานเป็นลักษณะความสามารถของตัวนำลวดทองแดงที่มีเงื่อนไขเพื่อส่งผ่านจำนวนหนึ่งของกระแสไฟฟ้าผ่านตัวมันเองคืออิเล็กตรอน ตัวนำความต้านทานจะสร้างความร้อนโดยใช้พลังงานส่วนหนึ่งของกระแสที่ไหลผ่านซึ่งจะเป็นการลดความแข็งแรง ความต้านทานถูกคำนวณเป็นโอห์ม (โอห์ม) และใช้ตัวอักษร (R) ในสูตร

สูตรสำหรับคำนวณลักษณะปัจจุบัน

การใช้ปริมาณทางกายภาพสามปริมาณสามารถคำนวณลักษณะของกระแสได้โดยใช้กฎของโอห์ม มันแสดงโดยสูตร:

I = U / R

ที่ฉันคือความแรงของกระแส U คือแรงดันในวงจร R คือความต้านทาน

จากสูตรที่เราเห็นว่ามีการคำนวณความแรงของกระแสโดยหารค่าแรงดันด้วยค่าความต้านทาน ดังนั้นเราจึงมีถ้อยคำของกฎหมาย:

ในทางคณิตศาสตร์ส่วนประกอบอื่น ๆ สามารถคำนวณได้จากสูตรนี้

ต้านทาน:

R = U / I

แรงดันไฟฟ้า:

U = I * R

มันเป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องทราบว่าสูตรที่ถูกต้องสำหรับส่วนเฉพาะของห่วงโซ่ สำหรับวงจรปิดที่สมบูรณ์รวมถึงกรณีพิเศษอื่น ๆ มีกฎของโอห์มอยู่

ผลกระทบของกระแสที่มีต่อวัสดุและสิ่งมีชีวิตที่แตกต่างกัน

องค์ประกอบทางเคมีที่แตกต่างกันจะทำงานแตกต่างกันภายใต้การกระทำของกระแส ตัวนำยิ่งยวดบางตัวไม่ต้านทานอิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่ผ่านพวกมันโดยไม่ทำให้เกิดปฏิกิริยาเคมี โลหะที่มีความเครียดมากเกินไปสำหรับพวกเขาสามารถถูกทำลายละลายได้ ไดอิเล็กทริกที่ไม่ผ่านกระแสไม่ได้เข้าสู่การโต้ตอบกับมันเลยและปกป้องสิ่งแวดล้อมจากมัน ปรากฏการณ์นี้มนุษย์ใช้ในฉนวนของสายไฟกับยางเรียบร้อยแล้ว

สำหรับสิ่งมีชีวิตปัจจุบันเป็นปรากฏการณ์ที่คลุมเครือ เขาสามารถมีทั้งผลประโยชน์และการทำลายล้าง ผู้คนมีการใช้การควบคุมที่ปล่อยออกมาเป็นเวลานานเพื่อจุดประสงค์ในการรักษา: ตั้งแต่การปล่อยแสงกระตุ้นการทำงานของสมองไปจนถึงการกระตุ้นด้วยไฟฟ้าอันทรงพลังซึ่งสามารถเริ่มต้นหัวใจหยุดเต้น การปลดปล่อยที่แข็งแกร่งสามารถนำไปสู่ปัญหาสุขภาพที่รุนแรง, การเผาไหม้, การตายของเนื้อเยื่อและแม้กระทั่งความตายทันที เมื่อทำงานกับเครื่องใช้ไฟฟ้าต้องปฏิบัติตามกฎความปลอดภัย

ในธรรมชาติคุณจะพบปรากฏการณ์มากมายที่มีบทบาทสำคัญทางไฟฟ้า: จากสิ่งมีชีวิตใต้ท้องทะเล (ทางลาดไฟฟ้า) ที่สามารถทำให้ตกใจหรือฟ้าผ่าในระหว่างเกิดพายุฝนฟ้าคะนอง ผู้ชายใช้อำนาจธรรมชาตินี้มานานแล้วและใช้มันอย่างชำนาญขอบคุณอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ทันสมัยทั้งหมดทำงานได้

ควรจำไว้ว่าปรากฏการณ์ทางธรรมชาตินั้นมีประโยชน์และเป็นอันตรายต่อมนุษย์ การเรียนจากโรงเรียนและการศึกษาเพิ่มเติมช่วยให้ผู้คนใช้ปรากฏการณ์ของโลกอย่างชาญฉลาดเพื่อประโยชน์ของสังคม