ปัจจุบันผ่านไปที่ไหน? ยังมีวิธีอื่นในการสร้างกระแสภายในอีกด้วย

ไฟฟ้าช็อตเรียกว่าการเคลื่อนที่แบบสั่งการของประจุไฟฟ้า กำกับการเคลื่อนที่ของประจุไฟฟ้าในตัวนำภายใต้อิทธิพลของแรง สนามไฟฟ้าเรียกว่า การนำกระแส- เพื่อให้ปรากฏและการมีอยู่ของกระแสการนำไฟฟ้า จำเป็นต้องมีเงื่อนไขสองประการ:

1. การมีอยู่ของประจุไฟฟ้าในสภาพแวดล้อมที่กำหนด ในโลหะสิ่งเหล่านี้คือการนำอิเล็กตรอน ในตัวนำของเหลว (อิเล็กโทรไลต์) – ไอออนบวกและลบ ในก๊าซ - ไอออนบวกและอิเล็กตรอน

2. การมีอยู่ของสนามไฟฟ้าซึ่งพลังงานนั้นจะถูกใช้ในการเคลื่อนที่ของประจุไฟฟ้า

สำหรับทิศทาง กระแสไฟฟ้ายอมรับทิศทางการเคลื่อนไหวอย่างมีเงื่อนไข ประจุบวก- ลักษณะเชิงปริมาณของกระแสไฟฟ้าคือ ความแรงในปัจจุบัน– ประจุที่ไหลผ่านหน้าตัดของตัวนำต่อหน่วยเวลา:

ความแรงในปัจจุบันสามารถสัมพันธ์กับ ความเร็วเฉลี่ย υ สั่งให้เคลื่อนย้ายข้อกล่าวหา ในช่วงเวลานั้น dtผ่านหน้าตัดของตัวนำพร้อมพื้นที่ ดีเอสประจุจะรั่ว ดีคิวซึ่งอยู่ในปริมาตรของตัวนำที่มีความยาว ดล= υ . dt, (รูปที่ 5.1)

ดีคิว=คิว 0 . n. ดีเอส ดล,

ที่ไหน คิว 0– ประจุของแต่ละอนุภาค n– ความเข้มข้นของอนุภาค

แล้วความแรงในปัจจุบัน

. (5.2)

ความหนาแน่นปัจจุบันเจ– เวกเตอร์ ปริมาณทางกายภาพโดยตัวเลขเท่ากับความแรงของกระแสที่ไหลผ่านหน่วยพื้นที่หน้าตัดของตัวนำที่วาดตั้งฉากกับทิศทางของกระแสและสอดคล้องกับทิศทางของกระแส

เพื่อให้กระแสไฟฟ้ามีอายุการใช้งานยาวนาน จำเป็นต้องมีอุปกรณ์ซึ่งพลังงานบางประเภทจะถูกแปลงเป็นพลังงานของสนามไฟฟ้าอย่างต่อเนื่อง อุปกรณ์ดังกล่าวเรียกว่า แหล่งที่มาปัจจุบัน- ในแหล่งกำเนิดปัจจุบัน การเคลื่อนที่ของพาหะเกิดขึ้นต้านแรงสนาม และสิ่งนี้เกิดขึ้นได้เนื่องจากแรงที่มีต้นกำเนิดไม่ใช่ไฟฟ้าสถิตเท่านั้น เรียกว่า โดยกองกำลังภายนอก

ขนาด, เท่ากับการทำงานเรียกว่าแรงภายนอกเพื่อเคลื่อนประจุบวกหนึ่งประจุไปตามวงจรปิด แรงเคลื่อนไฟฟ้า(EMF) x ,

แรงภายนอกที่กระทำต่อประจุสามารถแสดงได้ผ่านความแรงของสนามของแรงภายนอก

ดังนั้นแรงเคลื่อนไฟฟ้าสำหรับวงจรปิดจะถูกกำหนดโดยนิพจน์

ดังนั้น EMF ที่กระทำในวงจรปิดจะเท่ากับการไหลเวียนของเวกเตอร์ความแรงของสนามของแรงภายนอก

ปริมาณเป็นตัวเลขเท่ากับงานที่ทำโดยแรงไฟฟ้าและแรงภายนอกเมื่อเคลื่อนที่หน่วยบวก ชม.ประจุในส่วนที่กำหนดของวงจรเรียกว่า แรงดันไฟฟ้า:

ดีเอส tga=1/อาร์

รูปที่ 5.1 รูปที่ 5.2

5.2 กฎของโอห์มทั่วไป รูปแบบดิฟเฟอเรนเชียลของกฎของโอห์ม

สำหรับตัวนำแต่ละตัว - ของแข็ง ของเหลว และก๊าซ - มี การพึ่งพาอาศัยกันบางอย่างความแรงของกระแสไฟฟ้าจากแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ – ลักษณะเฉพาะของโวลต์-แอมแปร์ (VAC)มีรูปแบบที่ง่ายที่สุดสำหรับตัวนำโลหะและสารละลายอิเล็กโทรไลต์ (รูปที่ 5.2) และถูกกำหนดโดยกฎของโอห์ม

ตามกฎหมาย โอห์มสำหรับส่วนของวงจรที่เป็นเนื้อเดียวกัน (ไม่มีแรงภายนอก) ความแรงของกระแสจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ คุณและเป็นสัดส่วนผกผันกับความต้านทานของตัวนำ ร

หน่วยของความต้านทานคือ โอห์ม ([ร ] = 1 โอห์ม- โอห์มคือความต้านทานของตัวนำซึ่งมีแรงดันไฟฟ้า 1 ในกระแสไฟไหล1 ก.

ความต้านทานขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของตัวนำ รูปร่าง และตัวนำ มิติทางเรขาคณิต- สำหรับตัวนำทรงกระบอกที่เป็นเนื้อเดียวกัน

ที่ไหน ล– ความยาวของตัวนำ ส- สี่เหลี่ยม ภาพตัดขวาง,

ร- ความต้านทาน (ความต้านทานของตัวนำที่มีความยาว 1 ม. และพื้นที่หน้าตัด 1 ม. 2)ขึ้นอยู่กับลักษณะของตัวนำและอุณหภูมิ ([ ร] = โอห์ม. ม).

คุณค่าซึ่งกันและกัน ความต้านทานเรียกว่า การนำไฟฟ้า: ส = 1/รอบ

สำหรับส่วนที่ไม่สม่ำเสมอของโซ่ เช่น ส่วนที่มี EMF (รูปที่ 5.3) โดยคำนึงถึง (5.7) และ (5.8) ที่เราได้รับ

. (5.10)

สำนวนนี้เรียกว่า กฎของโอห์มทั่วไปในรูปแบบอินทิกรัล

เราได้รับกฎของโอห์มสำหรับส่วนที่เป็นเนื้อเดียวกันของห่วงโซ่เข้า รูปแบบที่แตกต่าง- ในการทำเช่นนี้ให้เราเลือกปริมาตรทรงกระบอกเบื้องต้นพร้อมเครื่องกำเนิดไฟฟ้าใกล้กับจุดหนึ่งภายในตัวนำ ขนานกับเวกเตอร์ความหนาแน่นกระแส เจณ จุดนี้ (รูปที่ 5.4)

- + ดีเอส

ร x 12 เจ

ข้าว. 5.3 รูป 5.4

กระแสไฟฟ้าไหลผ่านหน้าตัดของกระบอกสูบด้วยแรง I=jdS- แรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับกระบอกสูบคือ

ที่ไหน อี– ความแรงของสนาม ณ จุดที่กำหนด

ความต้านทานกระบอกสูบ การทดแทน ฉัน ยูและ ร

ในสูตร (5.8) และคำนึงถึงว่าเราได้รับทิศทางของเวกเตอร์ตรงกัน กฎของโอห์มสำหรับส่วนที่เป็นเนื้อเดียวกันของวงจรในรูปแบบดิฟเฟอเรนเชียล

. (5.11)

กฎของโอห์มสำหรับส่วนไม่สม่ำเสมอของวงจรวี รูปแบบที่แตกต่างจะเขียนดังนี้:

, (5.12)

ความแรงของสนามแม่เหล็กของแรงภายนอกอยู่ที่ไหน

ตัวนำและแหล่งจ่ายกระแสในวงจรไฟฟ้าสามารถเชื่อมต่อแบบอนุกรมและแบบขนานได้

สม่ำเสมอการเชื่อมต่อตัวนำนี้เรียกว่าเมื่อปลายของตัวนำหนึ่งเชื่อมต่อกับจุดเริ่มต้นของอีกตัวนำหนึ่ง (รูปที่ 5.5) ในกรณีนี้ จะต้องเป็นไปตามความสัมพันธ์ต่อไปนี้:

ฉัน=คอนต์;

U=U 1 +U 2 +…+U n;

R=R 1 +R 2 +…+R n. (5.13)

ขนานการเชื่อมต่อนี้เรียกว่าเมื่อปลายบางส่วนของตัวนำเชื่อมต่อเข้ากับโหนดเดียวและปลายอีกด้านหนึ่งเข้าที่อีกปลายหนึ่ง (รูปที่ 5.6) ในกรณีนี้จะเป็นไปตามความสัมพันธ์ต่อไปนี้:

ผม=ผม 1 +ผม 2 +…+ผม n;

U=คอนต์;

. (5.14)

คุณ

ร 1 ฉัน 1

ฉัน คุณ 1 คุณ 2 คุณ 3 ฉัน R 2 ฉัน 2 ฉัน

ร 1 ร 2 ร 3

ข้าว. 5.5 รูป 5.6

ที่ การเชื่อมต่อแบบอนุกรมแหล่งจ่ายกระแสไฟฟ้าที่เหมือนกันหลายแหล่ง (รูปที่ 5.7) แรงเคลื่อนไฟฟ้ารวมของแบตเตอรี่จะเท่ากับ ผลรวมพีชคณิต EMF ของแหล่งกำเนิดทั้งหมด และความต้านทานรวมเท่ากับผลรวมของความต้านทานภายใน:

x ข = x 1 + x 2 +…+ x n, r ข = r 1 + r 2 +…+r n

เมื่อเชื่อมต่อแบบขนาน nแหล่งที่มี EMF เดียวกัน - xและความต้านทานภายใน - ร(รูปที่ 5.8) แรงเคลื่อนไฟฟ้าของแบตเตอรี่เท่ากับแรงเคลื่อนไฟฟ้าของแหล่งเดียว (x ข = x)ก ความต้านทานภายในแบตเตอรี่ รข = ร/n.

เนื้อหา:

คนธรรมดาทุกคนคุ้นเคยกันดี ปริมาณไฟฟ้า- กระแส, แรงดันไฟฟ้า - ขึ้นอยู่กับการทำงานของเครื่องใช้ในครัวเรือน แต่มีเพียงไม่กี่คนที่เข้าใจความหมายของกระแสไฟฟ้าอย่างสมบูรณ์ เป็นการบ่งชี้ให้เปรียบเทียบกระแสไฟฟ้ากับการไหลของแม่น้ำ มีเพียงอนุภาคที่มีประจุเท่านั้นที่เคลื่อนที่เข้าไป และในแม่น้ำก็มีน้ำ เราต้องเข้าใจว่ากระแสเคลื่อนที่ไปในทิศทางเดียวเท่านั้น จะต้องสร้างเงื่อนไขสำหรับการดำรงอยู่ของมัน เรามาพิจารณารายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับกระบวนการเหล่านี้

คำจำกัดความพื้นฐาน

ไฟฟ้าล้อมรอบเราทุกวัน แต่ไม่ใช่ทุกคนที่เข้าใจว่ากระแสไฟฟ้าคืออะไรและปริมาณที่เกี่ยวข้อง แต่กระแสไฟฟ้ามีความสำคัญสำหรับ ชีวิตประจำวัน- มีการตีความแนวคิดเรื่องกระแสไฟฟ้าหลายประการ:

1. คำจำกัดความที่ยอมรับในตำราเรียนคือกระแสไฟฟ้าคือการเคลื่อนที่ของอนุภาคที่มีประจุเนื่องจากอิทธิพลของสนามไฟฟ้าที่มีต่ออนุภาคเหล่านั้น อนุภาคได้แก่ โปรตอน รู อิเล็กตรอน ไอออน
2. ในวรรณคดีไฟฟ้าที่สูงขึ้น สถาบันการศึกษาเขียนไว้ว่ากระแสไฟฟ้าคืออัตราที่ประจุเปลี่ยนแปลงตามเวลา ได้รับการยอมรับ ประจุลบอิเล็กตรอน บวกสำหรับโปรตอน และเป็นกลางสำหรับนิวตรอน

ในวิศวกรรมไฟฟ้าผู้เชี่ยวชาญทราบถึงความสำคัญของแนวคิดเช่นความแรงของกระแส - นี่คือจำนวนอนุภาคที่มีประจุซึ่งผ่านหน้าตัดของตัวนำเมื่อเวลาผ่านไป การเคลื่อนที่ของกระแสในตัวนำสามารถอธิบายได้ดังนี้ “...วัสดุนำไฟฟ้าทุกชนิดมี โครงสร้างภายใน(โมเลกุล อะตอม นิวเคลียสที่มีอิเล็กตรอนหมุนอยู่) เมื่อวัสดุได้รับผลกระทบจากปฏิกิริยาเคมี อิเล็กตรอนจากอะตอมหนึ่งจะเคลื่อนที่ไปยังอีกอะตอมหนึ่ง สถานการณ์เกิดขึ้นเมื่ออะตอมบางอะตอมขาดอิเล็กตรอน ในขณะที่อะตอมบางตัวมีอิเล็กตรอนมากเกินไป ซึ่งแสดงประจุที่ตรงกันข้าม อิเล็กตรอนมีแนวโน้มที่จะเคลื่อนที่จากสารหนึ่งไปยังอีกสารหนึ่ง การเคลื่อนที่นี้คือกระแสไฟฟ้า”

ผู้เชี่ยวชาญเน้นย้ำว่าในกรณีนี้ กระแสจะไหลจนกว่าประจุในสารทั้งสองจะเท่ากันเท่านั้น

เพื่อให้เข้าใจการเคลื่อนที่ของกระแสไฟฟ้า สิ่งสำคัญคือต้องทราบคำจำกัดความของแรงดันไฟฟ้า - นี่คือความต่างศักย์ที่เกิดขึ้นที่จุดสองจุดในสนามไฟฟ้าซึ่งวัดเป็นโวลต์

พลังงานไฟฟ้า

ใน ภูมิภาคต่างๆโดยเฉพาะอย่างยิ่งในยูเครนคนทั่วไปสนใจ: "ดีดไฟฟ้าคืออะไร" ใช้เพื่อวัตถุประสงค์ใดมีที่มาจากอะไร ทุกวันเราใช้พลังงานไฟฟ้าซึ่งแสดงโดยไฟฟ้ากระแสสลับในเครือข่ายไฟฟ้า

กระแสสลับในตัวนำคือเมื่ออนุภาคที่มีประจุในช่วงเวลาหนึ่งเปลี่ยนทิศทางและขนาด แบบกราฟิก เครื่องปรับอากาศปรากฏเป็นไซนัสอยด์ มันถูกสร้างขึ้นโดยเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ขดลวดหมุนและข้ามสนามแม่เหล็กในขณะที่พวกมันหมุน ในระหว่างการหมุน ขดลวดสามารถเปิดและปิดโดยสัมพันธ์กับสนามแม่เหล็ก ซึ่งจะสร้างกระแสไฟฟ้าที่เปลี่ยนทิศทางในตัวนำ และเกิดวงจรเต็มในหนึ่งนาที

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าหมุนจากกังหันไอน้ำด้วย แหล่งที่มาที่แตกต่างกันอาหาร: ถ่านหิน แก๊ส เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ น้ำมัน ถัดไปแรงดันไฟฟ้าในปัจจุบันจะเพิ่มขึ้นผ่านระบบหม้อแปลงและผ่านตัวนำที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางที่ต้องการจะถูกถ่ายโอนโดยไม่สูญเสียในระยะทางไกล เส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นลวดที่กระแสไฟฟ้าไหลผ่านจะเป็นตัวกำหนดความแข็งแรงและขนาดของเส้นลวดในอุตสาหกรรมพลังงานเรียกว่าสายส่งพลังงานหลัก นอกจากนี้ยังมีตัวเลือกที่มีการต่อสายดินเมื่อมีการส่งไฟฟ้าใต้ดิน

กระแสไฟฟ้าใช้ที่ไหน?

เป็นกระแสที่ทำให้ชีวิตของเราง่ายขึ้นมากสร้างความสะดวกสบายในบ้าน ใช้สำหรับให้แสงสว่างในอาคาร, กลางแจ้ง, สำหรับการอบแห้งสิ่งของ, ในองค์ประกอบความร้อนของเตาไฟฟ้า, ในเครื่องใช้ในครัวเรือนและอุปกรณ์อื่น ๆ, ทำหน้าที่ยกประตูโรงรถ ฯลฯ

เงื่อนไขที่จำเป็นในการรับกระแสไฟฟ้า

เพื่อการมีอยู่ของกระแสไฟฟ้าที่เราต้องการ เงื่อนไขต่อไปนี้: การมีอยู่ของอนุภาคที่มีประจุ, วัสดุนำไฟฟ้าซึ่งอนุภาคจะเคลื่อนที่ไป, แหล่งกำเนิดแรงดันไฟฟ้า เงื่อนไขสำคัญในการรับกระแสไฟฟ้าคือการมีแรงดันไฟฟ้าซึ่งพิจารณาจากความต่างศักย์ กล่าวอีกนัยหนึ่ง แรงที่สร้างขึ้นโดยอนุภาคที่มีประจุน่ารังเกียจจะมีค่ามากกว่าที่จุดหนึ่งมากกว่าที่อีกจุดหนึ่ง

น้ำพุธรรมชาติไม่มีแรงดันไฟฟ้า ด้วยเหตุนี้อิเล็กตรอนจึงกระจายรอบตัวเราเท่าๆ กัน แต่สิ่งประดิษฐ์ต่างๆ เช่น แบตเตอรี่ ทำให้สามารถกักเก็บพลังงานไฟฟ้าไว้ในตัวเราได้

เงื่อนไขที่สำคัญอีกประการหนึ่งคือ ความต้านทานไฟฟ้าหรือตัวนำที่อนุภาคมีประจุจะเคลื่อนที่ไปตามนั้น วัสดุที่เป็นไปได้ในการกระทำนี้เรียกว่าสื่อกระแสไฟฟ้าและวัสดุที่ไม่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า การเคลื่อนไหวฟรีอิเล็กตรอน - ฉนวน ลวดธรรมดามีแกนโลหะเป็นสื่อกระแสไฟฟ้าและมีปลอกฉนวน

กระแสไฟฟ้าในตัวนำ

ในตัวนำใด ๆ จะมีพาหะประจุไฟฟ้าที่เคลื่อนที่ภายใต้อิทธิพลของแรงสนามที่สร้างขึ้น เครื่องไฟฟ้า.

ตัวนำโลหะถ่ายโอนประจุโดยใช้อิเล็กตรอน ยิ่งอุณหภูมิของตัวนำและความร้อนของลวดสูงขึ้นเท่าไร กระแสไฟฟ้าก็จะยิ่งแย่ลงเท่านั้น เนื่องจากการเคลื่อนที่ของอะตอมที่วุ่นวายเริ่มต้นขึ้นเนื่องจากอิทธิพลทางความร้อนและความต้านทานของวัสดุนำไฟฟ้าจะเพิ่มขึ้น ยิ่งอุณหภูมิของตัวนำต่ำลง (ตามหลักการแล้ว มีแนวโน้มเป็นศูนย์) ความต้านทานก็จะยิ่งต่ำลง

ของเหลวสามารถนำไฟฟ้าได้โดยใช้ไอออน (อิเล็กโทรไลต์) การเคลื่อนที่เกิดขึ้นกับอิเล็กโทรดซึ่งมีเครื่องหมายตรงข้ามกับไอออน และเมื่อตกลงบนอิออน ไอออนก็จะดำเนินกระบวนการอิเล็กโทรลิซิส แอนไอออนเป็นไอออนที่มีประจุบวกซึ่งเคลื่อนที่ไปทางแคโทด แคตไอออน - ไอออนที่มีประจุลบเคลื่อนไปทางขั้วบวก เมื่ออิเล็กโทรไลต์ร้อนขึ้น ความต้านทานจะลดลง

แก๊สก็มีการนำไฟฟ้าเช่นกัน กระแสไฟฟ้าในนั้นคือพลาสมา การเคลื่อนไหวเกิดขึ้นด้วยความช่วยเหลือของไอออนที่มีประจุหรืออิเล็กตรอนอิสระซึ่งได้มาจากกระบวนการแผ่รังสี

หลอดรังสีแคโทดเป็นตัวอย่างหนึ่งของกระแสไฟฟ้าที่ไหลในสุญญากาศจากแท่งแคโทดไปยังแท่งแอโนด

กระแสไฟฟ้าในสารกึ่งตัวนำ

เพื่อให้เข้าใจถึงกระแสในเนื้อหานี้ ให้เราให้คำจำกัดความแก่มัน เซมิคอนดักเตอร์เป็นวัสดุตัวกลางระหว่างตัวนำและฉนวน ขึ้นอยู่กับค่าการนำไฟฟ้าเฉพาะ การมีสิ่งเจือปนอยู่ในนั้น สถานะอุณหภูมิ และการแผ่รังสีที่ส่งผลต่อมัน ยิ่งอุณหภูมิต่ำลง ความต้านทานของเซมิคอนดักเตอร์ก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น กระแสไฟฟ้าในเซมิคอนดักเตอร์คือผลรวมของอิเล็กตรอนและกระแสรู

เมื่ออุณหภูมิของเซมิคอนดักเตอร์เพิ่มขึ้น การแตกร้าวจะเกิดขึ้น พันธะโควาเลนต์จากการกระทำของพลังงานความร้อนต่อเวเลนซ์อิเล็กตรอน จะเกิดอิเล็กตรอนอิสระและเกิดรูที่จุดแตกหัก มันครอบครองเวเลนซ์อิเล็กตรอนของอีกคู่หนึ่ง และตัวมันเองจะเคลื่อนที่ต่อไปในคริสตัล เมื่ออิเล็กตรอนอิสระมาบรรจบกับรู การรวมตัวกันใหม่จะเกิดขึ้นระหว่างอิเล็กตรอนเหล่านั้น ซึ่งเป็นการฟื้นฟูพันธะอิเล็กทรอนิกส์ เมื่อสารกึ่งตัวนำสัมผัสกับพลังงาน รังสีแม่เหล็กไฟฟ้ามีคู่อิเล็กตรอน-รูปรากฏอยู่ในนั้น

กฎของกระแสไฟฟ้า

ในวิศวกรรมไฟฟ้า มีการใช้กฎพื้นฐานที่กำหนดกระแสไฟฟ้า สิ่งที่สำคัญที่สุดอย่างหนึ่งคือกฎของโอห์มซึ่งมีคุณลักษณะคือความเร็วของการถ่ายโอนพลังงานโดยไม่เปลี่ยนรูปร่างจากจุดหนึ่งไปอีกจุดหนึ่ง

กฎข้อนี้แสดงความสัมพันธ์ระหว่างแรงดันและกระแส ตลอดจนความต้านทานของตัวนำหรือส่วนของวงจร ความต้านทานวัดเป็นโอห์ม

การทำงานของกระแสไฟฟ้าถูกกำหนดโดยกฎของจูล-เลนซ์ ซึ่งระบุว่า ณ จุดใดๆ ในวงจร กระแสไฟฟ้าจะทำงาน

ฟาราเดย์ค้นพบการเหนี่ยวนำแม่เหล็กและยังได้ทดลองด้วยว่าเมื่อเส้นเหนี่ยวนำแม่เหล็กตัดผ่านพื้นผิวของตัวนำปิด กระแสไฟฟ้าจะปรากฏขึ้น เขาได้รับกฎการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า:

ตัวนำที่ไม่มีการปิดกำลังข้ามเส้น สนามแม่เหล็กพวกเขารับแรงดันไฟฟ้าที่ปลายซึ่งบ่งบอกถึงลักษณะที่ปรากฏ แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำ- ถ้า ฟลักซ์แม่เหล็กไม่เปลี่ยนแปลงและตัดกัน วงปิดแล้วไม่มีกระแสไฟฟ้าเกิดขึ้น แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำของวงปิดเมื่อฟลักซ์แม่เหล็กเปลี่ยนแปลง เท่ากับโมดูลัสอัตราการเปลี่ยนแปลง

บทสรุป

เมื่อกระแสไฟฟ้าไหลผ่านตัวนำจะทำให้เกิดความร้อนขึ้นด้วยเหตุนี้จึงจำเป็นต้องปฏิบัติตามข้อควรระวังด้านความปลอดภัยเมื่อทำงานกับเครื่องมือและอุปกรณ์ไฟฟ้า สายส่งไฟฟ้าจะต้องไม่รับน้ำหนักมากเกินไปเพราะอาจร้อนและทำให้เกิดไฟไหม้ได้ กระแสไฟฟ้าจะวิ่งตามเส้นทางที่มีความต้านทานน้อยที่สุดเสมอ

ในขณะนี้เกิดการลัดวงจร (ไฟฟ้าลัดวงจร) กระแสจะเพิ่มขึ้นอย่างมากและค่าความร้อนมหาศาลจะถูกปล่อยออกมาทันทีซึ่งจะทำให้โลหะละลาย กระแสไฟฟ้าอาจทำให้เกิดการไหม้บนร่างกายของคนหรือสัตว์ได้ แต่ใช้ในหอผู้ป่วยหนัก เพื่อใช้รักษาโรคซึมเศร้าและการรักษาโรค

ตามกฎความปลอดภัยทางไฟฟ้ากระแสที่บุคคลรับรู้ได้เริ่มต้นด้วยค่าหนึ่งมิลลิแอมป์และกระแส 0.01 แอมแปร์ถือว่าเป็นอันตรายต่อสุขภาพ ความแรงของกระแส 0.1 แอมแปร์ถือว่าเป็นอันตรายถึงชีวิต แรงดันไฟฟ้าที่ปลอดภัยสำหรับมนุษย์ - 12-24-32-42 โวลต์

เป็นไปไม่ได้เลยที่จะจินตนาการถึงชีวิตของคนยุคใหม่ที่ไม่มีไฟฟ้าใช้ โวลต์, แอมป์, วัตต์ - คำเหล่านี้จะได้ยินเมื่อพูดถึงอุปกรณ์ที่ทำงานด้วยไฟฟ้า แต่กระแสไฟฟ้าคืออะไรและมีเงื่อนไขในการดำรงอยู่ของมันอย่างไร? เราจะพูดถึงเรื่องนี้ต่อไปโดยการจัดหา คำอธิบายสั้น ๆสำหรับช่างไฟฟ้ามือใหม่

คำนิยาม

กระแสไฟฟ้าคือการเคลื่อนที่โดยตรงของตัวพาประจุ - นี่เป็นสูตรมาตรฐานจากหนังสือเรียนฟิสิกส์ ในทางกลับกัน ตัวพาประจุจะถูกเรียกว่าอนุภาคของสสาร พวกเขาอาจจะเป็น:

• อิเล็กตรอนเป็นพาหะประจุลบ
• ไอออนเป็นพาหะประจุบวก

แต่ผู้ให้บริการเรียกเก็บเงินมาจากไหน? เพื่อตอบคำถามนี้คุณต้องจำไว้ ความรู้พื้นฐานเกี่ยวกับโครงสร้างของสสาร ทุกสิ่งที่อยู่รอบตัวเราล้วนแต่ประกอบด้วยโมเลกุลซึ่งเป็นอนุภาคที่เล็กที่สุด โมเลกุลประกอบด้วยอะตอม อะตอมประกอบด้วยนิวเคลียสซึ่งอิเล็กตรอนเคลื่อนที่ไปในวงโคจรที่กำหนด โมเลกุลยังเคลื่อนที่แบบสุ่ม การเคลื่อนไหวและโครงสร้างของอนุภาคแต่ละอนุภาคขึ้นอยู่กับตัวสารเองและอิทธิพลของสภาพแวดล้อมที่ส่งผลต่อสารนั้น เช่น อุณหภูมิ ความเครียด และอื่นๆ

ไอออนคืออะตอมที่อัตราส่วนของอิเล็กตรอนและโปรตอนเปลี่ยนไป หากอะตอมเป็นกลางในตอนแรก ไอออนก็จะถูกแบ่งออกเป็น:

• ประจุลบเป็นไอออนบวกของอะตอมที่สูญเสียอิเล็กตรอน
• แคตไอออนเป็นอะตอมที่มีอิเล็กตรอน "พิเศษ" ติดอยู่กับอะตอม

หน่วยวัดกระแสคือแอมแปร์ตามการคำนวณโดยใช้สูตร:

โดยที่ U คือแรงดัน [V] และ R คือความต้านทาน [โอห์ม]

หรือเป็นสัดส่วนโดยตรงกับจำนวนค่าธรรมเนียมที่โอนต่อหน่วยเวลา:

โดยที่ Q – ประจุ, [C], t – เวลา, [s]

สภาวะการมีอยู่ของกระแสไฟฟ้า

เรารู้แล้วว่ากระแสไฟฟ้าคืออะไร ตอนนี้เรามาพูดถึงวิธีทำให้กระแสไฟฟ้าไหลได้อย่างไร เพื่อให้กระแสไฟฟ้าไหลต้องเป็นไปตามเงื่อนไขสองประการ:

1. การแสดงตนของผู้ให้บริการที่คิดค่าบริการฟรี
2. สนามไฟฟ้า.

เงื่อนไขแรกสำหรับการดำรงอยู่และการไหลของกระแสไฟฟ้าขึ้นอยู่กับสารที่กระแสไหล (หรือไม่ไหล) รวมถึงสถานะของกระแสไฟฟ้าด้วย เงื่อนไขที่สองก็เป็นไปได้เช่นกัน: สำหรับการมีอยู่ของสนามไฟฟ้าจำเป็นต้องมีศักยภาพที่แตกต่างกันซึ่งจะมีตัวกลางที่พาหะประจุจะไหล

ให้เราเตือนคุณ:แรงดันไฟฟ้า EMF คือความต่างศักย์ เป็นไปตามนั้นเพื่อให้เป็นไปตามเงื่อนไขของการมีอยู่ของกระแส - การมีสนามไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าจำเป็นต้องใช้แรงดันไฟฟ้า สิ่งเหล่านี้อาจเป็นแผ่นของตัวเก็บประจุที่มีประจุ องค์ประกอบไฟฟ้า หรือ EMF ที่สร้างขึ้นภายใต้อิทธิพลของสนามแม่เหล็ก (เครื่องกำเนิดไฟฟ้า)

เราทราบแล้วว่ามันเกิดขึ้นได้อย่างไร เรามาพูดถึงทิศทางของมันกันดีกว่า กระแสไฟฟ้า ซึ่งส่วนใหญ่ในการใช้งานตามปกติของเรา จะมีการเคลื่อนตัวในตัวนำ (การเดินสายไฟฟ้าในอพาร์ทเมนต์ หลอดไส้) หรือในเซมิคอนดักเตอร์ (LED, โปรเซสเซอร์ของสมาร์ทโฟนและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อื่น ๆ ของคุณ) ไม่ค่อยพบในก๊าซ (หลอดฟลูออเรสเซนต์)

ดังนั้นตัวพาประจุหลักในกรณีส่วนใหญ่ก็คืออิเล็กตรอน ซึ่งพวกมันจะย้ายจากลบ (จุดที่มีศักยภาพเป็นลบ) ไปยังจุดบวก (จุดที่มีศักยภาพเชิงบวก คุณจะได้เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับเรื่องนี้ด้านล่าง)

แต่ข้อเท็จจริงที่น่าสนใจก็คือ ทิศทางของการเคลื่อนที่ในปัจจุบันถือเป็นการเคลื่อนที่ของประจุบวก - จากบวกไปลบ แม้ว่าในความเป็นจริงแล้วทุกอย่างจะเกิดขึ้นในทางกลับกันก็ตาม ความจริงก็คือการตัดสินใจเกี่ยวกับทิศทางของกระแสนั้นเกิดขึ้นก่อนที่จะศึกษาธรรมชาติของมันและก่อนที่จะพิจารณาว่ากระแสไหลและดำรงอยู่อย่างไร

กระแสไฟฟ้าในสภาพแวดล้อมต่างๆ

เราได้กล่าวไปแล้วว่าใน สภาพแวดล้อมที่แตกต่างกันกระแสไฟฟ้าอาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับประเภทของตัวพาประจุ ตัวกลางสามารถแบ่งออกได้ตามธรรมชาติของค่าการนำไฟฟ้า (ตามลำดับค่าการนำไฟฟ้าจากมากไปน้อย):

1. ตัวนำ (โลหะ)
2. สารกึ่งตัวนำ (ซิลิคอน เจอร์เมเนียม แกลเลียมอาร์เซไนด์ ฯลฯ)
3. อิเล็กทริก (สุญญากาศ อากาศ น้ำกลั่น)

ในโลหะ

โลหะมีตัวพาประจุไฟฟ้าฟรี บางครั้งเรียกว่า "ก๊าซไฟฟ้า" ผู้ให้บริการชาร์จฟรีมาจากไหน? ความจริงก็คือโลหะนั้นก็เหมือนกับสสารใด ๆ ที่ประกอบด้วยอะตอม อะตอมเคลื่อนที่หรือสั่นสะเทือนไม่ทางใดก็ทางหนึ่ง ยิ่งอุณหภูมิของโลหะสูงขึ้น การเคลื่อนไหวก็จะยิ่งแข็งแกร่งขึ้น ในเวลาเดียวกันนั้นอะตอมเองก็ด้วย มุมมองทั่วไปยังคงอยู่ที่เดิมจนเกิดเป็นโครงสร้างของโลหะจริงๆ

ใน เปลือกอิเล็กทรอนิกส์อะตอมมักจะมีอิเล็กตรอนหลายตัวซึ่งมีความสัมพันธ์กับนิวเคลียสค่อนข้างน้อย ภายใต้อิทธิพลของอุณหภูมิ ปฏิกิริยาเคมีและปฏิกิริยาของสิ่งเจือปนซึ่งไม่ว่าในกรณีใดก็ตามในโลหะ อิเล็กตรอนจะถูกแยกออกจากอะตอม และไอออนที่มีประจุบวกก็จะเกิดขึ้น อิเล็กตรอนที่แยกออกมาจะถูกเรียกว่าอิสระและเคลื่อนที่อย่างวุ่นวาย

หากสิ่งเหล่านั้นได้รับผลกระทบจากสนามไฟฟ้า เช่น หากคุณเชื่อมต่อแบตเตอรี่เข้ากับชิ้นส่วนโลหะ การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนที่วุ่นวายจะเป็นระเบียบ อิเล็กตรอนจากจุดที่เชื่อมต่อศักย์ไฟฟ้าลบ (เช่น แคโทดของเซลล์กัลวานิก) จะเริ่มเคลื่อนที่ไปยังจุดที่มีศักยภาพเป็นบวก

ในสารกึ่งตัวนำ

สารกึ่งตัวนำเป็นวัสดุที่ อยู่ในสภาพดีไม่มีผู้ให้บริการที่คิดค่าบริการฟรี พวกเขาอยู่ในเขตที่เรียกว่าเขตต้องห้าม แต่ถ้าสมัคร. กองกำลังภายนอกเช่น สนามไฟฟ้า ความร้อน การแผ่รังสีต่างๆ (แสง การแผ่รังสี ฯลฯ) พวกมันจะเอาชนะช่องว่างของแถบความถี่และเข้าไปใน เขตปลอดอากรหรือโซนการนำ อิเล็กตรอนแยกตัวออกจากอะตอมและกลายเป็นอิสระ ก่อตัวเป็นไอออน - พาหะประจุบวก

ตัวพาเชิงบวกในเซมิคอนดักเตอร์เรียกว่ารู

หากคุณเพียงถ่ายโอนพลังงานไปยังเซมิคอนดักเตอร์ เช่น ให้ความร้อนแก่มัน การเคลื่อนที่ที่วุ่นวายของตัวพาประจุจะเริ่มขึ้น แต่ถ้า เรากำลังพูดถึงเกี่ยวกับองค์ประกอบของเซมิคอนดักเตอร์เช่นไดโอดหรือทรานซิสเตอร์ EMF จะเกิดขึ้นที่ปลายด้านตรงข้ามของคริสตัล (ชั้นที่เป็นโลหะจะถูกนำไปใช้กับพวกมันและตะกั่วจะถูกบัดกรี) แต่สิ่งนี้ไม่เกี่ยวข้องกับหัวข้อของบทความของวันนี้

หากคุณใช้แหล่งกำเนิด EMF กับเซมิคอนดักเตอร์ ตัวพาประจุจะเคลื่อนไปยังแถบการนำไฟฟ้าด้วย และการเคลื่อนที่ตามทิศทางของพวกมันก็จะเริ่มขึ้นเช่นกัน - รูจะไปในทิศทางที่น้อยลง ศักย์ไฟฟ้าและอิเล็กตรอน - ไปทางด้านที่มีอันที่ใหญ่กว่า

ในสุญญากาศและแก๊ส

สุญญากาศเป็นตัวกลางที่ไม่มีก๊าซโดยสมบูรณ์ (ในอุดมคติ) หรือมีก๊าซเพียงเล็กน้อย (ในความเป็นจริง) เนื่องจากไม่มีสสารอยู่ในสุญญากาศ จึงไม่มีที่สำหรับตัวพาประจุไฟฟ้า อย่างไรก็ตาม การไหลของกระแสในสุญญากาศถือเป็นจุดเริ่มต้นของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และยุคทั้งหมด องค์ประกอบอิเล็กทรอนิกส์– โคมไฟสุญญากาศไฟฟ้า. ถูกใช้ในช่วงครึ่งแรกของศตวรรษที่ผ่านมาและในช่วงทศวรรษที่ 50 พวกเขาเริ่มค่อยๆ หลีกทางให้กับทรานซิสเตอร์ (ขึ้นอยู่กับสาขาอิเล็กทรอนิกส์เฉพาะ)

สมมติว่าเรามีภาชนะที่ใช้สูบก๊าซทั้งหมดออกไป เช่น มีสุญญากาศที่สมบูรณ์อยู่ในนั้น วางอิเล็กโทรดสองตัวไว้ในภาชนะ เรียกว่าขั้วบวกและแคโทด ถ้าเราเชื่อมต่อศักย์ไฟฟ้าลบของแหล่งกำเนิด EMF กับแคโทด และศักย์ไฟฟ้าบวกกับขั้วบวก จะไม่มีอะไรเกิดขึ้นและไม่มีกระแสไฟฟ้าไหล แต่ถ้าเราเริ่มให้ความร้อนแก่แคโทด กระแสก็จะเริ่มไหล กระบวนการนี้เรียกว่าการปล่อยความร้อน - การปล่อยอิเล็กตรอนจากพื้นผิวอิเล็กตรอนที่ให้ความร้อน

รูปแสดงกระบวนการไหลของกระแสในหลอดสุญญากาศ ในหลอดสุญญากาศ แคโทดจะถูกให้ความร้อนโดยเส้นใยที่อยู่ใกล้ๆ บนรูป (H) เช่น ในหลอดไฟ

ในเวลาเดียวกันหากคุณเปลี่ยนขั้วของแหล่งจ่ายไฟ - ใช้ลบกับขั้วบวกและบวกกับแคโทด - จะไม่มีกระแสไหล นี่จะพิสูจน์ว่ากระแสในสุญญากาศไหลเนื่องจากการเคลื่อนตัวของอิเล็กตรอนจากแคโทดไปยังขั้วบวก

แก๊สเช่นเดียวกับสารใด ๆ ประกอบด้วยโมเลกุลและอะตอมซึ่งหมายความว่าหากก๊าซอยู่ภายใต้อิทธิพลของสนามไฟฟ้าอิเล็กตรอนจะแตกตัวออกจากอะตอมที่ความแรงบางอย่าง (แรงดันไอออไนเซชัน) จากนั้นทั้งสองสภาวะของการไหล ของกระแสไฟฟ้าก็จะพอใจ - สนามและสื่อเสรี

ดังที่ได้กล่าวไปแล้ว กระบวนการนี้เรียกว่าการแตกตัวเป็นไอออน มันสามารถเกิดขึ้นได้ไม่เพียงแต่จากแรงดันไฟฟ้าที่ใช้เท่านั้น แต่ยังเกิดขึ้นได้เมื่อก๊าซถูกทำให้ร้อน การฉายรังสีเอกซ์,ภายใต้อิทธิพลของรังสีอัลตราไวโอเลตและอื่นๆ.

กระแสไฟฟ้าจะไหลผ่านอากาศ แม้ว่าจะมีการติดตั้งหัวเผาไว้ระหว่างขั้วไฟฟ้าก็ตาม

การไหลของกระแสในก๊าซเฉื่อยจะมาพร้อมกับการเรืองแสงของก๊าซปรากฏการณ์นี้ถูกใช้อย่างแข็งขันในหลอดฟลูออเรสเซนต์ การไหลของกระแสไฟฟ้าในตัวกลางที่เป็นก๊าซเรียกว่าการปล่อยก๊าซ

ในของเหลว

สมมติว่าเรามีภาชนะที่มีน้ำซึ่งวางอิเล็กโทรดสองอันไว้ซึ่งเชื่อมต่อกับแหล่งพลังงาน หากน้ำกลั่น กล่าวคือ บริสุทธิ์และไม่มีสิ่งเจือปน มันจะเป็นอิเล็กทริก แต่ถ้าเราเติมเกลือ กรดซัลฟิวริก หรือสารอื่นๆ ลงในน้ำเล็กน้อย อิเล็กโทรไลต์จะถูกสร้างขึ้นและกระแสจะเริ่มไหลผ่าน

อิเล็กโทรไลต์เป็นสารที่นำกระแสไฟฟ้าเนื่องจากการแยกตัวออกเป็นไอออน

หากคุณเติมคอปเปอร์ซัลเฟตลงในน้ำชั้นของทองแดงจะสะสมอยู่บนอิเล็กโทรดตัวใดตัวหนึ่ง (แคโทด) ซึ่งเรียกว่าอิเล็กโทรไลซิสซึ่งพิสูจน์ว่ากระแสไฟฟ้าในของเหลวเกิดขึ้นเนื่องจากการเคลื่อนที่ของไอออน - บวกและลบ ผู้ให้บริการชาร์จ

อิเล็กโทรไลซิสเป็นกระบวนการทางกายภาพและเคมีที่เกี่ยวข้องกับการแยกส่วนประกอบที่ประกอบเป็นอิเล็กโทรไลต์บนอิเล็กโทรด

นี่คือวิธีการชุบทองแดง การปิดทอง และการเคลือบด้วยโลหะอื่นๆ ที่เกิดขึ้น

บทสรุป

โดยสรุป เพื่อให้กระแสไฟฟ้าไหลได้ จำเป็นต้องมีตัวพาประจุฟรี:

• อิเล็กตรอนในตัวนำ (โลหะ) และสุญญากาศ
• อิเล็กตรอนและรูในเซมิคอนดักเตอร์
• ไอออน (แอนไอออนและแคตไอออน) ในของเหลวและก๊าซ

เพื่อให้การเคลื่อนที่ของพาหะเหล่านี้เป็นระเบียบ จำเป็นต้องมีสนามไฟฟ้า ด้วยคำพูดง่ายๆ- ใช้แรงดันไฟฟ้าที่ส่วนปลายของตัวเครื่องหรือติดตั้งอิเล็กโทรดสองตัวในสภาพแวดล้อมที่คาดว่าจะมีกระแสไฟฟ้าไหล

เป็นที่น่าสังเกตว่ากระแสมีอิทธิพลต่อสสารในลักษณะใดลักษณะหนึ่ง อิทธิพลมีสามประเภท:

• ความร้อน;
• เคมี;
• ทางกายภาพ.

มีประโยชน์

ชาร์จในการเคลื่อนไหว อาจอยู่ในรูปของการระบายออกอย่างกะทันหัน ไฟฟ้าสถิตย์เช่นฟ้าผ่า หรืออาจจะเป็น กระบวนการควบคุมในเครื่องปั่นไฟ แบตเตอรี่ พลังงานแสงอาทิตย์ หรือ เซลล์เชื้อเพลิง- วันนี้เราจะมาดูแนวคิดเรื่อง "กระแสไฟฟ้า" และเงื่อนไขของการมีอยู่ของกระแสไฟฟ้า

พลังงานไฟฟ้า

ที่สุดไฟฟ้าที่เราใช้มาในรูปของไฟฟ้ากระแสสลับจากโครงข่ายไฟฟ้า มันถูกสร้างขึ้นโดยเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ทำงานตามกฎการเหนี่ยวนำของฟาราเดย์ เนื่องจากสนามแม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลงสามารถเหนี่ยวนำกระแสไฟฟ้าในตัวนำได้

เครื่องกำเนิดไฟฟ้ามีขดลวดหมุนซึ่งผ่านสนามแม่เหล็กขณะหมุน เมื่อขดลวดหมุน ขดลวดจะเปิดและปิดโดยสัมพันธ์กับสนามแม่เหล็ก และสร้างกระแสไฟฟ้าที่เปลี่ยนทิศทางในแต่ละรอบ กระแสไฟไหลผ่านเต็มรอบกลับไปกลับมา 60 ครั้งต่อวินาที

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าสามารถขับเคลื่อนด้วยกังหันไอน้ำที่ให้ความร้อนด้วยถ่านหิน ก๊าซธรรมชาติ, น้ำมันหรือ เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์- จากเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสจะไหลผ่านชุดหม้อแปลงซึ่งแรงดันไฟฟ้าจะเพิ่มขึ้น เส้นผ่านศูนย์กลางของสายไฟเป็นตัวกำหนดปริมาณและความเข้มของกระแสไฟที่สามารถนำพาไปได้โดยไม่เกิดความร้อนสูงเกินไปและสูญเสียพลังงาน และแรงดันไฟฟ้าจะถูกจำกัดด้วยฉนวนของสายไฟจากกราวด์เท่านั้น

เป็นที่น่าสนใจที่จะทราบว่ากระแสไฟฟ้าไหลผ่านด้วยสายไฟเพียงเส้นเดียวไม่ใช่สองเส้น ทั้งสองด้านถูกกำหนดให้เป็นบวกและลบ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากขั้วของกระแสสลับเปลี่ยนแปลง 60 ครั้งต่อวินาที จึงมีชื่ออื่น ได้แก่ ร้อน (สายไฟหลัก) และกราวด์ (วิ่งใต้ดินเพื่อทำให้วงจรสมบูรณ์)

เหตุใดจึงต้องใช้กระแสไฟฟ้า?

กระแสไฟฟ้ามีประโยชน์หลายอย่าง: สามารถทำให้บ้านของคุณสว่างขึ้น, ซักและตากเสื้อผ้า, ยกประตูโรงรถ, ทำให้น้ำเดือดในกาต้มน้ำ และช่วยให้สิ่งของในครัวเรือนอื่นๆ ที่ทำให้ชีวิตของเราง่ายขึ้นมาก อย่างไรก็ตาม ความสามารถของกระแสในการส่งข้อมูลกำลังมีความสำคัญมากขึ้น

เมื่อคอมพิวเตอร์ของคุณเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ต จะใช้กระแสไฟฟ้าเพียงเล็กน้อยเท่านั้น แต่นั่นเป็นสิ่งที่ไม่มี คนทันสมัยไม่สามารถจินตนาการถึงชีวิตของเขาได้

แนวคิดเรื่องกระแสไฟฟ้า

เช่นเดียวกับการไหลของแม่น้ำ การไหลของโมเลกุลของน้ำ กระแสไฟฟ้าคือการไหลของอนุภาคที่มีประจุ อะไรเป็นสาเหตุ และเหตุใดจึงไม่ไปในทิศทางเดียวกันเสมอไป? เมื่อได้ยินคำว่าไหล คุณนึกถึงอะไร? บางทีอาจจะเป็นแม่น้ำ นี่เป็นการเชื่อมโยงที่ดีเพราะเหตุนี้กระแสไฟฟ้าจึงได้ชื่อนี้ มันคล้ายกับการไหลของน้ำมาก แต่แทนที่จะให้โมเลกุลของน้ำเคลื่อนที่ไปตามช่องทาง อนุภาคที่มีประจุจะเคลื่อนที่ไปตามตัวนำ

ท่ามกลางเงื่อนไขที่จำเป็นสำหรับการดำรงอยู่ของกระแสไฟฟ้า มีจุดที่ต้องมีอิเล็กตรอนอยู่ด้วย อะตอมในวัสดุนำไฟฟ้ามีอนุภาคมีประจุอิสระจำนวนมากลอยอยู่รอบๆ และระหว่างอะตอม การเคลื่อนไหวของพวกเขาเป็นแบบสุ่มดังนั้นการไหลในสิ่งใดสิ่งหนึ่ง ทิศทางที่กำหนดไม่มา. สิ่งที่จำเป็นสำหรับกระแสไฟฟ้ามีอยู่?

เงื่อนไขของการมีอยู่ของกระแสไฟฟ้ารวมถึงการมีอยู่ของแรงดันไฟฟ้า เมื่อนำไปใช้กับตัวนำ อิเล็กตรอนอิสระทั้งหมดจะเคลื่อนที่ไปในทิศทางเดียวกัน ทำให้เกิดกระแสไฟฟ้า

อยากรู้เกี่ยวกับกระแสไฟฟ้า

สิ่งที่น่าสนใจคือเมื่อไร พลังงานไฟฟ้าส่งผ่านตัวนำด้วยความเร็วแสงอิเล็กตรอนจะเคลื่อนที่ช้าลงมาก ในความเป็นจริง หากคุณเดินช้าๆ ข้างเส้นลวดนำไฟฟ้า ความเร็วของคุณจะเร็วกว่าอิเล็กตรอนถึง 100 เท่า เนื่องจากไม่จำเป็นต้องเดินทางไกลเพื่อถ่ายโอนพลังงานให้กันและกัน

กระแสตรงและกระแสสลับ

วันนี้มีสองที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย ประเภทต่างๆปัจจุบัน - ตรงและสลับกัน ประการแรก อิเล็กตรอนเคลื่อนที่ไปในทิศทางเดียว จากด้าน "ลบ" ไปยังด้าน "บวก" กระแสสลับจะผลักอิเล็กตรอนไปมา และเปลี่ยนทิศทางการไหลหลายครั้งต่อวินาที

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ใช้ในโรงไฟฟ้าเพื่อผลิตไฟฟ้าได้รับการออกแบบเพื่อผลิตไฟฟ้ากระแสสลับ คุณอาจไม่เคยสังเกตเห็นว่าไฟในบ้านของคุณกะพริบจริงๆ เนื่องจากทิศทางปัจจุบันเปลี่ยนไป แต่เกิดขึ้นเร็วเกินกว่าที่ดวงตาของคุณจะตรวจจับได้

กระแสไฟฟ้าตรงมีเงื่อนไขอย่างไร? ทำไมเราถึงต้องการทั้งสองประเภทและอันไหนดีกว่ากัน? นี้ คำถามที่ดี- ความจริงที่ว่าเรายังคงใช้กระแสไฟฟ้าทั้งสองประเภทอยู่ แสดงว่าทั้งสองประเภทมีจุดประสงค์เฉพาะเจาะจง ย้อนกลับไปในศตวรรษที่ 19 เห็นได้ชัดว่าการส่งพลังงานอย่างมีประสิทธิภาพในระยะทางไกลระหว่างโรงไฟฟ้าและบ้านสามารถทำได้ที่แรงดันไฟฟ้าที่สูงมากเท่านั้น แต่ปัญหาคือส่งจริงๆ ไฟฟ้าแรงสูงเป็นอันตรายต่อผู้คนอย่างมาก

วิธีแก้ปัญหานี้คือลดความตึงเครียดนอกบ้านก่อนส่งเข้าไปภายในบ้าน จนถึงทุกวันนี้ กระแสไฟฟ้าตรงถูกใช้เพื่อการส่งผ่านในระยะทางไกล สาเหตุหลักมาจากความสามารถในการแปลงเป็นแรงดันไฟฟ้าอื่นได้ง่าย

กระแสไฟฟ้าทำงานอย่างไร?

สภาวะของการมีอยู่ของกระแสไฟฟ้า ได้แก่ การมีอยู่ของอนุภาคที่มีประจุ ตัวนำ และแรงดันไฟฟ้า นักวิทยาศาสตร์หลายคนได้ศึกษาเรื่องไฟฟ้าและค้นพบว่ามีไฟฟ้าอยู่ 2 ประเภท คือ ไฟฟ้าสถิตและกระแสไฟฟ้า

มันเป็นอันที่สองที่เล่น บทบาทที่ยิ่งใหญ่ในชีวิตประจำวันของบุคคลใด ๆ เนื่องจากเป็นสัญลักษณ์กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านวงจร เราใช้มันทุกวันเพื่อจ่ายไฟให้กับบ้านของเราและอื่นๆ อีกมากมาย

กระแสไฟฟ้าคืออะไร?

เมื่อประจุไฟฟ้าไหลเวียนในวงจรจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่ง กระแสไฟฟ้าจะถูกสร้างขึ้น เงื่อนไขสำหรับการดำรงอยู่ของกระแสไฟฟ้ายังรวมถึงการมีตัวนำนอกเหนือจากอนุภาคที่มีประจุด้วย ส่วนใหญ่มักเป็นสายไฟ วงจรของมันคือวงจรปิดซึ่งกระแสไหลผ่านจากแหล่งพลังงาน เมื่อวงจรเปิดเขาไม่สามารถเดินทางได้สำเร็จ เช่น เมื่อไฟในห้องดับ วงจรจะเปิด แต่เมื่อปิดวงจร ไฟก็จะเปิด

กำลังปัจจุบัน

สภาวะของการมีอยู่ของกระแสไฟฟ้าในตัวนำได้รับอิทธิพลอย่างมากจากลักษณะเฉพาะของแรงดันไฟฟ้า เช่น กำลัง นี่เป็นการวัดปริมาณพลังงานที่ใช้ไปในระหว่างนั้น ช่วงระยะเวลาหนึ่งเวลา.

มีหน่วยต่างๆ มากมายที่สามารถใช้เพื่อแสดงคุณลักษณะนี้ได้ อย่างไรก็ตาม กำลังไฟฟ้าวัดได้เกือบเป็นหน่วยวัตต์ หนึ่งวัตต์เท่ากับหนึ่งจูลต่อวินาที

ประจุไฟฟ้าในการเคลื่อนที่

กระแสไฟฟ้ามีเงื่อนไขอย่างไร? อาจอยู่ในรูปของการปล่อยประจุไฟฟ้าสถิตกะทันหัน เช่น ฟ้าผ่า หรือประกายไฟจากการเสียดสีกับผ้าขนสัตว์ อย่างไรก็ตาม บ่อยครั้งมากขึ้นเมื่อเราพูดถึงกระแสไฟฟ้า เรากำลังพูดถึงรูปแบบไฟฟ้าที่มีการควบคุมมากขึ้น ซึ่งทำให้หลอดไฟไหม้และเครื่องใช้ไฟฟ้าทำงานได้ ประจุไฟฟ้าส่วนใหญ่จะพาไปด้วยอิเล็กตรอนลบและโปรตอนบวกภายในอะตอม อย่างไรก็ตาม ส่วนหลังส่วนใหญ่จะถูกตรึงไว้ภายใน นิวเคลียสของอะตอมดังนั้นงานถ่ายโอนประจุจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่งจึงกระทำโดยอิเล็กตรอน

อิเล็กตรอนในวัสดุนำไฟฟ้า เช่น โลหะ ส่วนใหญ่มีอิสระที่จะเคลื่อนที่จากอะตอมหนึ่งไปอีกอะตอมหนึ่งตามแถบการนำไฟฟ้า ซึ่งเป็นวงโคจรของอิเล็กตรอนที่สูงที่สุด เพียงพอ แรงเคลื่อนไฟฟ้าหรือแรงดันไฟฟ้าทำให้เกิดความไม่สมดุลของประจุจนทำให้อิเล็กตรอนไหลผ่านตัวนำในรูปของกระแสไฟฟ้าได้

ถ้าเราวาดการเปรียบเทียบกับน้ำก็ให้ใช้ท่อเป็นตัวอย่าง เมื่อเราเปิดวาล์วด้านหนึ่งเพื่อให้น้ำไหลเข้าท่อ เราก็ไม่จำเป็นต้องรอให้น้ำไหลไปจนสุดท่อ เราจะได้รับน้ำที่ปลายอีกด้านแทบจะทันทีเพราะน้ำที่เข้ามาดันน้ำที่อยู่ในท่ออยู่แล้ว นี่คือสิ่งที่เกิดขึ้นเมื่อมีกระแสไฟฟ้าอยู่ในสายไฟ

กระแสไฟฟ้า: เงื่อนไขของการมีอยู่ของกระแสไฟฟ้า

กระแสไฟฟ้ามักคิดว่าเป็นการไหลของอิเล็กตรอน เมื่อปลายทั้งสองด้านของแบตเตอรี่เชื่อมต่อกันโดยใช้ลวดโลหะ มวลที่มีประจุนี้จะผ่านสายไฟจากปลายด้านหนึ่ง (อิเล็กโทรดหรือขั้ว) ของแบตเตอรี่ไปยังอีกด้านหนึ่ง ลองตั้งชื่อเงื่อนไขของการมีอยู่ของกระแสไฟฟ้า:

1. อนุภาคที่มีประจุ
2. คอนดักเตอร์
3. แหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้า

อย่างไรก็ตามไม่ใช่ทุกอย่างจะง่ายนัก เงื่อนไขใดที่จำเป็นสำหรับการมีอยู่ของกระแสไฟฟ้า? คำถามนี้สามารถตอบได้ละเอียดยิ่งขึ้นโดยพิจารณาจากลักษณะดังต่อไปนี้:

• ความต่างศักย์ (แรงดันไฟฟ้า)นี่เป็นหนึ่งในเงื่อนไขบังคับ จะต้องมีความแตกต่างที่เป็นไปได้ระหว่าง 2 จุด ซึ่งหมายความว่าแรงผลักที่สร้างขึ้นโดยอนุภาคที่มีประจุที่จุดหนึ่งจะต้องมากกว่าแรงที่จุดอื่น โดยทั่วไปไม่พบแหล่งกำเนิดแรงดันไฟฟ้าในธรรมชาติ และมีการกระจายอิเล็กตรอนเข้าไป สิ่งแวดล้อมค่อนข้างเท่าเทียมกัน แต่นักวิทยาศาสตร์ก็สามารถประดิษฐ์คิดค้นได้ บางประเภทอุปกรณ์ที่อนุภาคมีประจุเหล่านี้สามารถสะสมได้ ทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าที่จำเป็นมาก (เช่น ในแบตเตอรี่)
• ความต้านทานไฟฟ้า (ตัวนำ)นี่เป็นครั้งที่สอง สภาพที่สำคัญซึ่งจำเป็นต่อการมีอยู่ของกระแสไฟฟ้า นี่คือเส้นทางที่อนุภาคมีประจุเคลื่อนที่ไป เฉพาะวัสดุที่ช่วยให้อิเล็กตรอนเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระเท่านั้นที่ทำหน้าที่เป็นตัวนำ ผู้ที่ไม่มีความสามารถนี้เรียกว่าฉนวน ตัวอย่างเช่น ลวดโลหะจะเป็นตัวนำที่ดีเยี่ยม ในขณะที่ปลอกยางจะเป็นฉนวนที่ดีเยี่ยม

เมื่อศึกษาเงื่อนไขของการเกิดขึ้นและการดำรงอยู่ของกระแสไฟฟ้าอย่างรอบคอบแล้ว ผู้คนก็สามารถควบคุมองค์ประกอบที่ทรงพลังและอันตรายนี้และควบคุมมันเพื่อประโยชน์ของมนุษยชาติ

กระแสไฟฟ้าคืออะไร

กำกับการเคลื่อนที่ของอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าภายใต้อิทธิพลของ อนุภาคดังกล่าวอาจเป็น: ในตัวนำ – อิเล็กตรอน ในอิเล็กโทรไลต์ – ไอออน (แคตไอออนและแอนไอออน) ในสารกึ่งตัวนำ – อิเล็กตรอน และสิ่งที่เรียกว่า "รู" (“การนำไฟฟ้าของรูอิเล็กตรอน”) นอกจากนี้ยังมี "กระแสอคติ" ซึ่งการไหลนั้นเกิดจากกระบวนการชาร์จความจุเช่น เปลี่ยนความต่างศักย์ระหว่างแผ่นเปลือกโลก ไม่มีการเคลื่อนที่ของอนุภาคระหว่างแผ่นเปลือกโลก แต่กระแสไหลผ่านตัวเก็บประจุ

ในทางทฤษฎี วงจรไฟฟ้ากระแสถือเป็นการเคลื่อนที่ในทิศทางของตัวพาประจุในตัวกลางนำไฟฟ้าภายใต้อิทธิพลของสนามไฟฟ้า

กระแสการนำ (กระแสอย่างง่าย) ในทฤษฎีวงจรไฟฟ้าคือปริมาณไฟฟ้าที่ไหลต่อหน่วยเวลาผ่านหน้าตัดของตัวนำ: i=q/t โดยที่ i เป็นกระแส ก; q = 1.6·10 9 - ประจุอิเล็กตรอน, C; เสื้อ - เวลาส

นิพจน์นี้ใช้ได้กับวงจร ดี.ซี- สำหรับวงจรไฟฟ้ากระแสสลับจะใช้ค่ากระแสชั่วขณะที่เรียกว่า เท่ากับความเร็วประจุเปลี่ยนแปลงตามเวลา: i(t)= dq/dt

กระแสไฟฟ้าเกิดขึ้นเมื่อสนามไฟฟ้าหรือความต่างศักย์ปรากฏขึ้นในส่วนของวงจรไฟฟ้าระหว่างจุดสองจุดของตัวนำ ความต่างศักย์ระหว่างจุดสองจุดเรียกว่าแรงดันไฟฟ้าหรือ แรงดันตกคร่อมในส่วนนี้ของวงจร.

แทนที่จะใช้คำว่า "ปัจจุบัน" ("ขนาดปัจจุบัน") มักใช้คำว่า "ความแรงในปัจจุบัน" อย่างไรก็ตาม อย่างหลังไม่สามารถเรียกได้ว่าประสบความสำเร็จ เนื่องจากความแข็งแกร่งในปัจจุบันไม่มีกำลังใดๆ เข้ามา อย่างแท้จริงคำนี้แต่เพียงความเข้มของการเคลื่อนที่ของประจุไฟฟ้าในตัวนำปริมาณไฟฟ้าที่ส่งผ่านต่อหน่วยเวลาผ่านพื้นที่หน้าตัดของตัวนำ
กระแสไฟฟ้ามีลักษณะเฉพาะโดย ซึ่งในระบบ SI วัดเป็นแอมแปร์ (A) และโดยความหนาแน่นกระแส ซึ่งในระบบ SI วัดเป็นแอมแปร์ต่อตารางเมตร
หนึ่งแอมแปร์สอดคล้องกับการเคลื่อนที่ของประจุไฟฟ้าเท่ากับหนึ่งคูลอมบ์ (C) ผ่านหน้าตัดของตัวนำเป็นเวลาหนึ่งวินาที:

1A = 1C/วินาที

ใน กรณีทั่วไปซึ่งแสดงถึงกระแสด้วยตัวอักษร i และประจุด้วย q เราได้รับ:

ฉัน = dq / dt

หน่วยของกระแสไฟฟ้าเรียกว่าแอมแปร์ (A) กระแสไฟฟ้าในตัวนำคือ 1 A ถ้าประจุไฟฟ้าเท่ากับ 1 คูลอมบ์ผ่านหน้าตัดของตัวนำใน 1 วินาที

ถ้าแรงดันไฟฟ้าถูกจ่ายไปตามตัวนำ สนามไฟฟ้าจะเกิดขึ้นภายในตัวนำ ที่ความแรงของสนาม E อิเล็กตรอนที่มีประจุ e จะถูกกระทำด้วยแรง f = Ee ปริมาณ f และ E เป็นเวกเตอร์ ในช่วงเวลาของเส้นทางอิสระ อิเล็กตรอนจะได้รับการเคลื่อนที่ในทิศทางพร้อมกับการเคลื่อนที่ที่วุ่นวาย อิเล็กตรอนแต่ละตัวมีประจุลบและรับองค์ประกอบความเร็วตรงข้ามกับเวกเตอร์ E (รูปที่ 1) การเคลื่อนไหวที่ได้รับคำสั่งซึ่งมีลักษณะเฉพาะด้วยความเร็วอิเล็กตรอนเฉลี่ย vcp จะกำหนดการไหลของกระแสไฟฟ้า

อิเล็กตรอนสามารถกำหนดทิศทางการเคลื่อนที่ในก๊าซที่ทำให้บริสุทธิ์ได้ ในอิเล็กโทรไลต์และก๊าซไอออไนซ์ การไหลของกระแสมีสาเหตุหลักมาจากการเคลื่อนที่ของไอออน ตามความจริงที่ว่าไอออนที่มีประจุบวกในอิเล็กโทรไลต์จะเคลื่อนที่จากขั้วบวกไปยังขั้วลบในอดีตทิศทางของกระแสได้รับการยอมรับในอดีต ทิศทางย้อนกลับการเคลื่อนไหวของอิเล็กตรอน

ทิศทางของกระแสถือเป็นทิศทางที่อนุภาคที่มีประจุบวกเคลื่อนที่ กล่าวคือ ทิศทางตรงกันข้ามกับการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน
ตามทฤษฎีวงจรไฟฟ้า ทิศทางของกระแสในวงจรพาสซีฟ (แหล่งพลังงานภายนอก) ถือเป็นทิศทางการเคลื่อนที่ของอนุภาคที่มีประจุบวกจากศักย์ที่สูงกว่าไปยังค่าที่ต่ำกว่า ทิศทางนี้ถูกนำมาใช้ในช่วงเริ่มต้นของการพัฒนาวิศวกรรมไฟฟ้าและขัดแย้งกับทิศทางที่แท้จริงของการเคลื่อนที่ของตัวพาประจุ - อิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่ในการนำสื่อจากลบไปบวก

ค่าเท่ากับอัตราส่วนของกระแสต่อพื้นที่หน้าตัด S เรียกว่าความหนาแน่นกระแส (แสดงโดย δ): δ= เป็น

สันนิษฐานว่ากระแสมีการกระจายสม่ำเสมอตลอดหน้าตัดของตัวนำ ความหนาแน่นกระแสในสายไฟมักจะวัดเป็น A/mm2

ตามประเภทของตัวพาประจุไฟฟ้าและสื่อในการเคลื่อนที่พวกมันมีความโดดเด่น กระแสการนำและกระแสการกระจัด การนำไฟฟ้าแบ่งออกเป็นแบบอิเล็กทรอนิกส์และแบบไอออนิก สำหรับสภาวะคงตัว กระแสจะแบ่งออกเป็นสองประเภท: กระแสตรงและกระแสสลับ

การถ่ายโอนกระแสไฟฟ้าเรียกปรากฏการณ์การถ่ายโอนประจุไฟฟ้าโดยอนุภาคหรือวัตถุที่มีประจุซึ่งเคลื่อนที่ในอวกาศ การถ่ายโอนกระแสไฟฟ้าประเภทหลักคือการเคลื่อนที่ในความว่างเปล่า อนุภาคมูลฐานมีประจุ (การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนอิสระในหลอดสุญญากาศ) การเคลื่อนที่ของไอออนอิสระในอุปกรณ์ปล่อยก๊าซ

กระแสดิสเพลสเมนต์ไฟฟ้า (กระแสโพลาไรเซชัน)เรียกว่าการเคลื่อนย้ายตามคำสั่งของตัวพาประจุไฟฟ้าที่ถูกผูกไว้ กระแสไฟฟ้าประเภทนี้สามารถสังเกตได้ในไดอิเล็กทริก
กระแสไฟฟ้าทั้งหมด - ปริมาณสเกลาร์, เท่ากับผลรวมกระแสการนำไฟฟ้า กระแสถ่ายโอนไฟฟ้า และกระแสแทนที่ไฟฟ้าผ่านพื้นผิวที่ต้องการ

ค่าคงที่คือกระแสที่สามารถเปลี่ยนแปลงขนาดได้ แต่ไม่เปลี่ยนเครื่องหมายเป็นเวลานานโดยพลการ อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับเรื่องนี้ได้ที่นี่:

กระแสสลับคือกระแสที่เปลี่ยนแปลงเป็นระยะทั้งขนาดและเครื่องหมายปริมาณที่กำหนดลักษณะของกระแสสลับคือความถี่ (วัดเป็นเฮิรตซ์ในระบบ SI) ในกรณีที่ความแรงของกระแสไฟเปลี่ยนแปลงเป็นระยะ กระแสสลับความถี่สูงถูกบังคับให้อยู่บนพื้นผิวของตัวนำ กระแสความถี่สูงถูกนำมาใช้ในวิศวกรรมเครื่องกลสำหรับการรักษาความร้อนของพื้นผิวของชิ้นส่วนและการเชื่อม และในโลหะวิทยาสำหรับการหลอมโลหะกระแสสลับแบ่งออกเป็นไซน์ซอยด์และ ไม่ใช่ไซนัส- กระแสที่แปรผันตามกฎฮาร์มอนิกเรียกว่าไซน์ซอยด์:

i = ฉันบาป ωt

อัตราการเปลี่ยนแปลงของกระแสสลับนั้นมีลักษณะเฉพาะ ซึ่งกำหนดเป็นจำนวนการสั่นซ้ำที่สมบูรณ์ต่อหน่วยเวลา ความถี่ถูกกำหนดด้วยตัวอักษร f และวัดเป็นเฮิรตซ์ (Hz) ดังนั้น ความถี่ปัจจุบันในเครือข่าย 50 เฮิรตซ์จึงสอดคล้องกับการสั่นสมบูรณ์ 50 ครั้งต่อวินาที ความถี่เชิงมุม ω คืออัตราการเปลี่ยนแปลงของกระแสเป็นเรเดียนต่อวินาที และสัมพันธ์กับความถี่ด้วยความสัมพันธ์ง่ายๆ:

ω = 2πฟ

ค่าคงที่ (คงที่) ของกระแสตรงและกระแสสลับแสดงถึง อักษรตัวใหญ่ฉันไม่คงที่ (ทันที) ค่า - ตัวอักษร i ตามอัตภาพ ทิศทางกระแสบวกถือเป็นทิศทางการเคลื่อนที่ของประจุบวก

นี่คือกระแสที่เปลี่ยนแปลงตามกฎไซน์เมื่อเวลาผ่านไป

กระแสสลับยังหมายถึงกระแสในเครือข่ายเฟสเดียวและสามเฟสทั่วไป ในกรณีนี้ พารามิเตอร์กระแสสลับจะเปลี่ยนไปตามกฎฮาร์มอนิก

เนื่องจากกระแสสลับเปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลา วิธีง่ายๆวิธีแก้ปัญหาที่เหมาะสมสำหรับวงจร DC ไม่สามารถใช้ได้กับที่นี่โดยตรง อย่างมาก ความถี่สูงค่าธรรมเนียมสามารถทำได้ การเคลื่อนที่แบบสั่น- ไหลจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่งและย้อนกลับ ในกรณีนี้ กระแสในตัวนำที่ต่อแบบอนุกรมอาจไม่เหมือนกัน ซึ่งต่างจากวงจรไฟฟ้ากระแสตรง ความจุไฟฟ้ากระแสสลับในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับช่วยเพิ่มผลกระทบนี้ นอกจากนี้ เมื่อกระแสเปลี่ยนแปลง จะเกิดเอฟเฟกต์การเหนี่ยวนำตัวเอง ซึ่งจะมีความสำคัญแม้ที่ความถี่ต่ำหากใช้คอยล์ที่มีความเหนี่ยวนำสูง ที่ความถี่ที่ค่อนข้างต่ำ วงจรไฟฟ้ากระแสสลับยังคงสามารถคำนวณได้โดยใช้ ซึ่งจะต้องแก้ไขตามนั้น

วงจรที่มีตัวต้านทาน ตัวเหนี่ยวนำ และตัวเก็บประจุหลายชนิดสามารถปฏิบัติเสมือนว่าประกอบด้วยตัวต้านทาน ตัวเก็บประจุ และตัวเหนี่ยวนำทั่วไปที่เชื่อมต่อแบบอนุกรม

ลองพิจารณาคุณสมบัติของวงจรดังกล่าวที่เชื่อมต่อกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับไซน์ซอยด์ ในการกำหนดกฎสำหรับการคำนวณวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ คุณจำเป็นต้องค้นหาความสัมพันธ์ระหว่างแรงดันตกคร่อมและกระแสไฟฟ้าสำหรับแต่ละส่วนประกอบของวงจรดังกล่าว

เล่นได้สมบูรณ์แบบ บทบาทที่แตกต่างกันในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับและกระแสตรง ตัวอย่างเช่น หากคุณเชื่อมต่อกับวงจร เซลล์ไฟฟ้าเคมีจากนั้นตัวเก็บประจุจะเริ่มชาร์จจนกระทั่งแรงดันไฟฟ้าที่ตกคร่อมจะเท่ากับ EMF ขององค์ประกอบ จากนั้นการชาร์จจะหยุดลงและกระแสไฟจะลดลงเหลือศูนย์ หากวงจรเชื่อมต่อกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับอิเล็กตรอนจะไหลออกจากแผ่นด้านซ้ายของตัวเก็บประจุในครึ่งวงจรและสะสมทางด้านขวาและในทางกลับกัน อิเล็กตรอนที่กำลังเคลื่อนที่เหล่านี้เป็นตัวแทนของกระแสสลับซึ่งมีความแข็งแรงเท่ากันทั้งสองด้านของตัวเก็บประจุ ตราบใดที่ความถี่ของกระแสสลับไม่สูงมาก กระแสที่ผ่านตัวต้านทานและตัวเหนี่ยวนำก็เหมือนกัน

ในอุปกรณ์ที่ใช้ไฟฟ้ากระแสสลับ กระแสไฟฟ้ากระแสสลับมักถูกแก้ไขโดยวงจรเรียงกระแสเพื่อสร้างกระแสไฟฟ้ากระแสตรง

ตัวนำกระแสไฟฟ้า

วัสดุที่เรียกว่ากระแสไหล วัสดุบางอย่าง อุณหภูมิต่ำเข้าสู่สภาวะความเป็นตัวนำยิ่งยวด ในสถานะนี้ แทบไม่มีความต้านทานต่อกระแสไฟฟ้าเลย ในกรณีอื่นๆ ทั้งหมด ตัวนำจะต้านทานการไหลของกระแสและเป็นผลให้พลังงานบางส่วนเกิดขึ้น อนุภาคไฟฟ้ากลายเป็นความร้อน ความแรงของกระแสไฟฟ้าสามารถคำนวณได้โดยใช้ส่วนวงจรและกฎของโอห์มสำหรับวงจรทั้งหมด

ความเร็วของการเคลื่อนที่ของอนุภาคในตัวนำขึ้นอยู่กับวัสดุของตัวนำ มวลและประจุของอนุภาค อุณหภูมิโดยรอบ ความต่างศักย์ที่ใช้ และมีมาก ความเร็วต่ำลงสเวต้า อย่างไรก็ตามความเร็วของการแพร่กระจายของกระแสไฟฟ้านั้นเท่ากับความเร็วของแสงในตัวกลางที่กำหนดนั่นคือความเร็วของการแพร่กระจายของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าด้านหน้า

กระแสน้ำส่งผลต่อร่างกายมนุษย์อย่างไร?

กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านร่างกายของคนหรือสัตว์อาจทำให้เกิดไฟฟ้าไหม้ ภาวะกระตุกหรือเสียชีวิตได้ ในทางกลับกัน กระแสไฟฟ้าจะถูกใช้ในการรักษาผู้ป่วยหนัก ความเจ็บป่วยทางจิตโดยเฉพาะภาวะซึมเศร้า การกระตุ้นด้วยไฟฟ้าของสมองบางส่วนใช้เพื่อรักษาโรคต่างๆ เช่น โรคพาร์กินสัน และโรคลมบ้าหมู เครื่องกระตุ้นหัวใจที่ไปกระตุ้นกล้ามเนื้อหัวใจ กระแสพัลส์ใช้สำหรับภาวะหัวใจเต้นช้า ในมนุษย์และสัตว์ กระแสไฟฟ้าถูกใช้เพื่อส่งกระแสประสาท

ตามข้อกำหนดด้านความปลอดภัย กระแสไฟฟ้าขั้นต่ำที่มนุษย์รับรู้ได้คือ 1 mA กระแสไฟเป็นอันตรายต่อชีวิตมนุษย์โดยเริ่มจากแรงประมาณ 0.01 A กระแสไฟจะเป็นอันตรายถึงชีวิตบุคคลโดยเริ่มจากแรงประมาณ 0.1 A แรงดันไฟฟ้าที่น้อยกว่า 42 V ถือว่าปลอดภัย