Elektricitet fysik: beslutsomhed, erfaring, enhed

Elektricitet Fysik - er noget, som hver enkelt af os står over for. I denne artikel vil vi se på de grundlæggende begreber, der er forbundet med det.

Hvad er elektricitet? For uindviede personen er tilknyttet med et lyn eller energiforsyning tv og vaskemaskine. Han ved, at brugen af en elektrisk strøm. Hvad kan han fortælle? Om vores afhængighed af elektricitet at blive mindet højspændingsledninger. Nogen kan citere flere andre eksempler.

Men på grund af elektricitet er mange andre, mindre indlysende, men dagligdags fænomener. Med alle dem vi indfører fysik. Elektricitet (opgaver, definitioner og formler) vi begynder at studere på skolen. Og vi lærer en masse interessante ting. Det viser sig, det bankende hjerte, der kører atlet, sovende barn og flydende fisk - alle generere elektrisk energi.

Elektroner og protoner

Vi definerer de grundlæggende begreber. Fra synspunktet om den videnskabsmand, elektricitet fysik i forbindelse med bevægelser af elektroner og andre ladede partikler i forskellige stoffer. Derfor er den videnskabelige forståelse af karakteren af fænomenet interesse for os afhænger af niveauet af viden om atomer og deres konstituerende subatomare partikler. Nøglen til denne forståelse er bittesmå elektroner. Atomer af ethvert stof, der omfatter en eller flere elektroner bevæger sig i forskellige kredsløb omkring kernen, ligesom planeten baner omkring solen. Typisk er antallet af elektroner i et atom er lig med antallet af protoner i kernen. Dog kan betragtes, protoner, bliver betydeligt tungere end elektroner som hvis angivet i midten af atomet. Denne ekstremt simplificeret model af atomet er nok til at forklare det grundlæggende i sådanne fænomener som elektricitet fysik.

Hvad du ellers har brug for at vide? De elektroner og protoner har samme største elektriske ladning (men med modsat fortegn), så de er tiltrukket af hinanden. ladning af protonen er positiv, og elektronen - negativ. Atom med elektron er større end eller mindre end normalt, kaldet ion. Hvis atomet ikke er nok, kaldes det en positiv ion. Hvis den indeholder et overskud af dem, kaldes det en negativ ion.

Når elektronerne forlader atomet, der erhverver nogle positive ladning. Elektron uden dets modsatte - en proton eller flytter til et andet atom, eller vender tilbage til den foregående.

Hvorfor elektroner forlader atomet?

Dette skyldes flere årsager. Den mest almindelige er, at under impuls af lys eller en ekstern elektron i et atom bevæger elektron kan udstødes fra sin bane. Varme får atomerne til at oscillere hurtigere. Det betyder, at elektronerne kan afgives fra dets atom. I kemiske reaktioner, de også bevæge sig fra atom til atom.

Et godt eksempel på forholdet af kemiske og elektriske aktivitet af musklerne giver os. Deres fibre kontrakt, når et elektrisk signal fra nervesystemet. Elektrisk strøm stimulerer de kemiske reaktioner. De fører også til en reduktion i muskel. Eksterne elektriske signaler anvendes ofte til kunstigt at stimulere muskelaktivitet.

ledningsevne

I nogle stoffer elektroner under påvirkning af en ekstern elektrisk felt bevæger sig mere frit end i andre. De siger, at disse materialer har god ledningsevne. De kaldes ledere. Disse omfatter de fleste metaller, varme gasser og nogle væsker. Luft, gummi og olie, polyethylen og glas ikke lede elektricitet. De kaldes isolatorer og anvendes til isolering af gode ledere. Ideel isolatorer (absolut ikke lede strøm) findes ikke. Under visse betingelser, kan elektroner blive fjernet fra alle atom. Sædvanligvis er disse betingelser er så vanskelig at gennemføre, at fra et praktisk synspunkt, kan et sådant stof betragtes som ikke-ledende.

Kom godt bekendtskab med en videnskab som fysik (sektion "Electricity"), lærer vi, at der er en særlig gruppe af stoffer. It halvledere. De opfører sig dels som et dielektrikum, og dels - som ledere. Disse omfatter især omfatte: germanium, silicium og kobberoxid. På grund af dets egenskaber af halvledere finder mange anvendelser. For eksempel kan det være en elektrisk ventil: som cykel dækventil den muliggør ladningerne bevæger sig i én retning. Sådanne indretninger kaldes ensrettere. De anvendes i miniature radiomodtagere, og store kraftværker til at konvertere AC til DC.

Varme er en kaotisk form for bevægelse af molekyler eller atomer og temperatur - måling af intensiteten af bevægelsen (ved de fleste metaller nedadgående bevægelse af elektron temperaturen bliver løsere). Det betyder, at modstanden mod frie elektroner falder med faldende temperatur. Med andre ord, ledningsevne metal stiger.

superledning

I nogle stoffer ved meget lave temperaturer, at modstand strømning af elektroner helt forsvinder, og elektronerne begynder at flytte det fortsætter på ubestemt tid. Dette fænomen kaldes superledning. Ved en temperatur et par grader over det absolutte nulpunkt (- 273 ° C) er det observeret i metaller, såsom tin, bly, aluminium og niobium.

Van De Graaff generator

Studieordningen indeholder en række eksperimenter med elektricitet. Der mozhestvo generatorer arter, hvoraf den ene vi gerne vil uddybe. Den Van De Graaff accelerator bruges til at opnå superhigh spænding. Hvis en genstand indeholdende et overskud af positive ioner, at sætte ind i beholderen, derefter på den indvendige overflade af sidstnævnte vil være elektroner, og på ydersiden - den samme mængde af positive ioner. Hvis nu rører den indre overflade af den ladede objekt, så vil det passere alle de frie elektroner. På ydersiden af de positive ladninger tilbage.

I Van De Graaff positive ioner fra kilden tilføres til et transportbånd, der strækker sig inde i en metalkugle. Tape forbundet med den indre overflade af kuglen med en leder i form af kammen. Elektronerne strømmer fra den indre overflade af kuglen. På den ydre side deraf forekommer positive ioner. Effekten kan forstærkes ved anvendelse af to generatorer.

elektrisk strøm

I skole fysik det omfatter selvfølgelig sådan noget som en elektrisk strøm. Hvad er det? Den elektriske strøm på grund af bevægelse af elektriske ladninger. Når elektrisk lampe forbundet med batteriet, er tændt, løber strømmen langs tråden fra den ene pol på batteriet til lampen, derefter gennem sin hår, får det til at gløde, og returnerer tilbage til den anden ledning til den anden pol på batteriet. Hvis du tænder på kontakten vil åbne kredsløbet - nuværende trafik stopper og lys går ud.

Bevægelsen af elektroner

Aktuel i de fleste tilfælde er en ordnet bevægelse af elektronerne i metallet, der tjener som dirigent. Alle ledere og nogle andre stoffer altid forekomme nogle tilfældige deres bevægelse, selv hvis den nuværende ikke flyder. Elektronerne i stoffet kan være relativt fri, eller stærkt bundet. Gode ledere har frie elektroner i stand til at bevæge sig. Men i dårlige ledere eller isolatorer, at størstedelen af disse partikler er tilstrækkeligt fast forbundet med de atomer, som forhindrer deres bevægelse.

Undertiden naturligt eller kunstigt skabt i lederen bevægelse af elektroner i en bestemt retning. Denne strømning kaldes og elektrisk stød. Den måles i ampere (A). Aktuelle bærere kan også tjene som ioner (i gasser eller opløsninger) og et "hul" (mangel på elektroner i visse typer halvledere. Nylige opfører sig som positivt ladede bærere af den elektriske strøm. For at tvinge elektronerne at bevæge sig i den ene eller anden retning, kræves en kraft. I naturen dens kilde kan være: udsættelse for sollys, magnetiske virkninger og kemiske reaktioner Nogle af dem anvendes til at producere elektrisk strøm Normalt for dette formål er: .. generator under anvendelse af magnetiske effekter, og element (batteri), hvis virkning skyldes kemiske reaktioner. Begge enheder, hvilket skaber en elektromotorisk kraft (EMF) forårsager elektroner til at bevæge sig i én retning langs kæden. Størrelsen af den elektromotoriske kraft måles i volt (V). Dette er den grundlæggende enhed for effektmåling.

Størrelsen af den EMF og strøm er indbyrdes forbundet som tryk og flow i væsken. Vandrør altid fyldt med vand under et vist tryk, men vandet begynder at flyde, når ventilen åbnes.

Tilsvarende det elektriske kredsløb kan være forbundet med en kilde for elektromotorisk kraft, men den nuværende deri flyder ikke så længe det ikke skal oprettes bane, ad hvilken elektroner kan bevæge sig. De kan for eksempel være en elektrisk lampe eller støvsuger, kontakten her spiller rollen som en kran "som producerer" strøm.

Forholdet mellem strøm og spænding

Som spændingen øges og den nuværende vækst i kredsløbet. At studere fysik kursus, ved vi, at elektriske kredsløb består af flere forskellige sektioner: normalt skifte ledninger og apparater - forbruger af elektricitet. De er alle forbundet med hinanden, yde modstand mod elektrisk strøm, som (under antagelse temperatur konstant) ikke ændrer sig med tiden, men for hver af dem er forskellig for disse komponenter. Derfor, hvis den samme spænding tilføres til lampen og til jern, vil strømmen af elektroner i hver af indretningerne være anderledes på grund af deres forskellige modstand. Følgelig er den strøm, der løber gennem et bestemt kredsløbsdel ikke kun bestemt spænding, men modstanden af ledere og enheder.

Ohms lov

Den elektriske modstand måles i ohm (ohm) i en sådan videnskab som fysik. Elektricitet (formel definitioner eksperimenter) - bredt emne. Vi vil ikke vise komplekse formler. For første bekendtskab med emnet nok er blevet sagt ovenfor. Men en formel er det værd at bringe. Det er en snap. For enhver leder eller ordning af ledere og enheder forholdet mellem spænding, strøm og modstand er givet ved: spænding = strøm x modstand. Dette er et matematisk udtryk for Ohms lov, opkaldt til ære for Georg Ohm (1787-1854 gg.), Som er den første til at fastslå forholdet mellem disse tre parametre.

Elektricitet Fysik - en meget interessant gren af videnskaben. Vi har overvejet kun de grundlæggende begreber forbundet med det. Du ved, hvad elektricitet er, hvordan det er dannet. Vi håber, at denne information er nyttig for dig.