การหาค่ากระแสไฟฟ้า กระแสไฟฟ้าคืออะไร? ลักษณะของไฟฟ้า

" วันนี้ผมอยากจะพูดถึงหัวข้อเรื่องกระแสไฟฟ้า มันคืออะไร? เรามาลองจำหลักสูตรของโรงเรียนกันดีกว่า

กระแสไฟฟ้าคือการเคลื่อนที่ตามลำดับของอนุภาคที่มีประจุในตัวนำ

หากคุณจำได้ว่าเพื่อให้อนุภาคมีประจุเคลื่อนที่ (เกิดกระแสไฟฟ้า) จะต้องสร้างสนามไฟฟ้า ในการสร้างสนามไฟฟ้า คุณสามารถทำการทดลองพื้นฐาน เช่น การถูด้ามพลาสติกบนขนสัตว์ และมันจะดึงดูดวัตถุที่มีน้ำหนักเบาในบางครั้ง วัตถุที่สามารถดึงดูดวัตถุได้หลังจากการถูเรียกว่าไฟฟ้า เราสามารถพูดได้ว่าร่างกายในสถานะนี้มีประจุไฟฟ้า และร่างกายเองก็ถูกเรียกว่ามีประจุ จากหลักสูตรของโรงเรียน เรารู้ว่าร่างกายทั้งหมดประกอบด้วยอนุภาคเล็กๆ (โมเลกุล) โมเลกุลคืออนุภาคของสารที่สามารถแยกออกจากร่างกายได้และจะมีคุณสมบัติทั้งหมดที่มีอยู่ในร่างกายนี้ โมเลกุลของวัตถุเชิงซ้อนเกิดขึ้นจากการรวมกันของอะตอมของวัตถุเชิงเดี่ยวที่หลากหลาย ตัวอย่างเช่น โมเลกุลของน้ำประกอบด้วยโมเลกุลธรรมดาสองโมเลกุล: อะตอมออกซิเจนและอะตอมไฮโดรเจนหนึ่งอะตอม

อะตอม นิวตรอน โปรตอน และอิเล็กตรอน - พวกมันคืออะไร?

ในทางกลับกัน อะตอมประกอบด้วยนิวเคลียสและหมุนรอบนิวเคลียส อิเล็กตรอน อิเล็กตรอนแต่ละตัวในอะตอมมีประจุไฟฟ้าเล็กน้อย ตัวอย่างเช่น อะตอมไฮโดรเจนประกอบด้วยนิวเคลียสที่มีอิเล็กตรอนหมุนอยู่รอบๆ นิวเคลียสของอะตอมประกอบด้วยโปรตอนและนิวตรอนตามลำดับ นิวเคลียสของอะตอมก็มีประจุไฟฟ้าเช่นกัน โปรตอนที่ประกอบเป็นนิวเคลียสจะมีประจุไฟฟ้าและอิเล็กตรอนเท่ากัน แต่โปรตอนไม่เหมือนกับอิเล็กตรอนตรงที่ไม่มีการใช้งาน แต่มวลของพวกมันมากกว่ามวลของอิเล็กตรอนหลายเท่า อนุภาคนิวตรอนที่เป็นส่วนหนึ่งของอะตอมไม่มีประจุไฟฟ้าและเป็นกลาง อิเล็กตรอนที่หมุนรอบนิวเคลียสของอะตอมและโปรตอนที่ประกอบเป็นนิวเคลียสนั้นเป็นพาหะของประจุไฟฟ้าที่มีขนาดเท่ากัน ระหว่างอิเล็กตรอนกับโปรตอนจะมีแรงดึงดูดซึ่งกันและกันอยู่เสมอ และระหว่างอิเล็กตรอนกับโปรตอนก็จะมีแรงผลักกันซึ่งกันและกัน ด้วยเหตุนี้อิเล็กตรอนจึงมีประจุไฟฟ้าเป็นลบ และโปรตอนมีประจุบวก จากนี้เราสามารถสรุปได้ว่าไฟฟ้ามี 2 ประเภท: บวกและลบ การมีอยู่ของอนุภาคที่มีประจุเท่ากันในอะตอมนำไปสู่ความจริงที่ว่าแรงดึงดูดซึ่งกันและกันกระทำระหว่างนิวเคลียสที่มีประจุบวกของอะตอมและอิเล็กตรอนที่หมุนรอบนิวเคลียส โดยยึดอะตอมไว้ด้วยกันเป็นหนึ่งเดียว อะตอมมีความแตกต่างกันในเรื่องจำนวนนิวตรอนและโปรตอนในนิวเคลียส ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมประจุบวกของนิวเคลียสของอะตอมของสารต่างๆ จึงไม่เท่ากัน ในอะตอมของสารต่าง ๆ จำนวนอิเล็กตรอนที่หมุนได้จะไม่เท่ากันและถูกกำหนดโดยขนาดของประจุบวกของนิวเคลียส อะตอมของสารบางชนิดมีพันธะอย่างแน่นหนากับนิวเคลียส ในขณะที่อะตอมของสารบางชนิดมีพันธะที่อ่อนกว่ามาก สิ่งนี้จะอธิบายจุดแข็งต่างๆ ของร่างกาย ลวดเหล็กมีความแข็งแรงกว่าลวดทองแดงมาก ซึ่งหมายความว่าอนุภาคเหล็กจะถูกดึงดูดเข้าหากันมากกว่าอนุภาคทองแดง แรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลจะสังเกตเห็นได้ชัดเจนเป็นพิเศษเมื่ออยู่ใกล้กัน ตัวอย่างที่เด่นชัดที่สุดคือเมื่อหยดน้ำสองหยดรวมกันเป็นหนึ่งเดียวเมื่อสัมผัสกัน

ค่าไฟฟ้า

ในอะตอม ของสารใดๆ จำนวนอิเล็กตรอนที่หมุนรอบนิวเคลียสจะเท่ากับจำนวนโปรตอนที่มีอยู่ในนิวเคลียส ประจุไฟฟ้าของอิเล็กตรอนและโปรตอนมีขนาดเท่ากัน ซึ่งหมายความว่าประจุลบของอิเล็กตรอนจะเท่ากับประจุบวกของนิวเคลียส ประจุเหล่านี้จะหักล้างกัน และอะตอมยังคงเป็นกลาง ในอะตอม อิเล็กตรอนจะสร้างเปลือกอิเล็กตรอนรอบนิวเคลียส เปลือกอิเล็กตรอนและนิวเคลียสของอะตอมมีการเคลื่อนที่แบบสั่นอย่างต่อเนื่อง เมื่อเคลื่อนที่อะตอมจะชนกันและมีอิเล็กตรอนหนึ่งตัวหรือมากกว่าถูกปล่อยออกมา อะตอมสิ้นสุดความเป็นกลางและมีประจุบวก เนื่องจากประจุบวกมีมากกว่าประจุลบ (การเชื่อมต่อที่อ่อนแอระหว่างอิเล็กตรอนกับนิวเคลียส - โลหะและถ่านหิน) ในส่วนอื่นๆ (ไม้และแก้ว) เปลือกอิเล็กทรอนิกส์จะไม่ได้รับความเสียหาย เมื่อแยกออกจากอะตอมแล้ว อิเล็กตรอนอิสระจะเคลื่อนที่แบบสุ่มและสามารถถูกอะตอมอื่นจับได้ กระบวนการปรากฏและหายไปในร่างกายเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่อง เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ความเร็วของการเคลื่อนที่แบบสั่นสะเทือนของอะตอมจะเพิ่มขึ้น การชนจะบ่อยขึ้นและรุนแรงขึ้น และจำนวนอิเล็กตรอนอิสระก็เพิ่มขึ้น อย่างไรก็ตาม ร่างกายยังคงเป็นกลางทางไฟฟ้า เนื่องจากจำนวนอิเล็กตรอนและโปรตอนในร่างกายไม่เปลี่ยนแปลง หากอิเล็กตรอนอิสระจำนวนหนึ่งถูกกำจัดออกจากร่างกาย ประจุบวกจะมากกว่าประจุทั้งหมด ร่างกายจะมีประจุบวกและในทางกลับกัน หากร่างกายขาดอิเล็กตรอนก็จะมีประจุเพิ่มเติม หากมีส่วนเกินจะเป็นลบ ยิ่งขาดหรือเกินมากเท่าใด ค่าไฟฟ้าก็จะมากขึ้นตามไปด้วย ในกรณีแรก (อนุภาคที่มีประจุบวกมากกว่า) ร่างกายเรียกว่าตัวนำ (โลหะ, สารละลายเกลือและกรดที่เป็นน้ำ) และในกรณีที่สอง (ขาดอิเล็กตรอน, อนุภาคที่มีประจุลบ) ไดอิเล็กทริกหรือฉนวน (อำพัน, ควอตซ์, เอโบไนต์) . เพื่อให้กระแสไฟฟ้ามีอยู่อย่างต่อเนื่อง จะต้องรักษาความต่างศักย์ไฟฟ้าในตัวนำอย่างต่อเนื่อง

วิชาฟิสิกส์ระยะสั้นจบลงแล้ว ฉันคิดว่าด้วยความช่วยเหลือของฉัน คุณจำหลักสูตรของโรงเรียนสำหรับชั้นประถมศึกษาปีที่ 7 ได้ และเราจะดูว่าความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้นในบทความถัดไปของฉัน แล้วพบกันใหม่หน้าเพจนะครับ

อิเล็กโทรไลต์ เป็นเรื่องปกติที่จะเรียกสื่อนำไฟฟ้าซึ่งมีการไหลของกระแสไฟฟ้าพร้อมกับการถ่ายโอนสสาร ตัวพาประจุอิสระในอิเล็กโทรไลต์คือไอออนที่มีประจุบวกและประจุลบ

ตัวแทนหลักของอิเล็กโทรไลต์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในเทคโนโลยีคือสารละลายน้ำของกรดอนินทรีย์ เกลือ และเบส กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านอิเล็กโทรไลต์จะมาพร้อมกับการปล่อยสารบนอิเล็กโทรด ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า กระแสไฟฟ้า (รูปที่ 9.10) .

กระแสไฟฟ้าในอิเล็กโทรไลต์แสดงถึงการเคลื่อนที่ของไอออนของสัญญาณทั้งสองในทิศทางตรงกันข้าม ไอออนบวกจะเคลื่อนที่เข้าหาขั้วลบ ( แคโทด) ไอออนลบ – ไปยังอิเล็กโทรดบวก ( ขั้วบวก). ไอออนของสัญญาณทั้งสองจะปรากฏในสารละลายเกลือ กรด และด่างที่เป็นน้ำ ซึ่งเป็นผลมาจากการแยกโมเลกุลที่เป็นกลางบางส่วน ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า การแยกตัวด้วยไฟฟ้า .

กฎแห่งอิเล็กโทรไลซิสก่อตั้งขึ้นโดยนักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ เอ็ม. ฟาราเดย์ในปี พ.ศ. 2376

กฎข้อแรกของฟาราเดย์ กำหนดปริมาณของผลิตภัณฑ์หลักที่ปล่อยออกมาบนอิเล็กโทรดระหว่างอิเล็กโทรไลซิส: มวล m ของสารที่ปล่อยออกมาบนอิเล็กโทรดเป็นสัดส่วนโดยตรงกับประจุ q ที่ผ่านอิเล็กโทรไลต์:

ม = กิโลวัตต์ = ชุด,

ที่ไหน เค – เทียบเท่าเคมีไฟฟ้าของสาร:

เอฟ = อีเอ็น A = 96485 C/โมล – ค่าคงที่ของฟาราเดย์

กฎข้อที่สองของฟาราเดย์ความเทียบเท่าเคมีไฟฟ้าของสารต่าง ๆ รวมถึงความเทียบเท่าทางเคมีด้วย :

กฎของฟาราเดย์แบบรวมสำหรับกระแสไฟฟ้า:

กระบวนการอิเล็กโทรไลต์แบ่งได้ดังนี้:

การได้รับสารอนินทรีย์ (ไฮโดรเจน, ออกซิเจน, คลอรีน, ด่าง ฯลฯ );

การผลิตโลหะ (ลิเธียม โซเดียม โพแทสเซียม เบริลเลียม แมกนีเซียม สังกะสี อลูมิเนียม ทองแดง ฯลฯ );

การทำความสะอาดโลหะ (ทองแดง, เงิน,...);

การผลิตโลหะผสม

ได้รับการเคลือบกัลวานิก

การรักษาพื้นผิวโลหะ (ไนไตรด์, การเจาะ, การขัดเงาด้วยไฟฟ้า, การทำความสะอาด);

การได้รับสารอินทรีย์

การแยกเกลือด้วยไฟฟ้าและการแยกเกลือออกจากน้ำ

การสะสมของฟิล์มโดยใช้อิเล็กโทรโฟเรซิส

การประยุกต์ใช้กระแสไฟฟ้าในทางปฏิบัติ

กระบวนการเคมีไฟฟ้าถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในสาขาต่างๆ ของเทคโนโลยีสมัยใหม่ ในเคมีวิเคราะห์ ชีวเคมี ฯลฯ ในอุตสาหกรรมเคมี คลอรีนและฟลูออรีน อัลคาไล คลอเรตและเปอร์คลอเรต กรดเปอร์ซัลฟิวริกและเปอร์ซัลเฟต ไฮโดรเจนและออกซิเจนบริสุทธิ์ทางเคมี ฯลฯ ถูกสร้างขึ้น โดยอิเล็กโทรลิซิส ในกรณีนี้ สารบางชนิดได้มาจากรีดักชันที่แคโทด (อัลดีไฮด์ พารา-อะมิโนฟีนอล ฯลฯ) และสารบางชนิดได้จากอิเล็กโตรออกซิเดชันที่ขั้วบวก (คลอเรต เปอร์คลอเรต โพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนต เป็นต้น)

อิเล็กโทรลิซิสในวิทยาโลหะวิทยาเป็นหนึ่งในขั้นตอนของการแปรรูปวัตถุดิบที่มีโลหะ ซึ่งช่วยให้มั่นใจได้ถึงการผลิตโลหะเชิงพาณิชย์ อิเล็กโทรไลซิสสามารถทำได้โดยใช้แอโนดที่ละลายน้ำได้ - กระบวนการอิเล็กโทรรีไฟแนนซ์ หรือด้วยแอโนดที่ไม่ละลายน้ำ - กระบวนการสกัดด้วยไฟฟ้า ภารกิจหลักในการกลั่นด้วยไฟฟ้าของโลหะคือเพื่อให้แน่ใจว่าโลหะแคโทดมีความบริสุทธิ์ตามที่ต้องการในราคาพลังงานที่ยอมรับได้ ในโลหะวิทยาที่ไม่ใช่เหล็กนั้น อิเล็กโทรไลซิสใช้เพื่อแยกโลหะออกจากแร่และทำให้บริสุทธิ์

โดยอิเล็กโทรไลซิสของตัวกลางหลอมเหลวจะได้อลูมิเนียม, แมกนีเซียม, ไทเทเนียม, เซอร์โคเนียม, ยูเรเนียม, เบริลเลียม ฯลฯ ในการปรับแต่ง (ทำความสะอาด) โลหะด้วยอิเล็กโทรไลซิสแผ่นจะถูกหล่อจากนั้นและวางเป็นขั้วบวก 1 ในอิเล็กโทรไลเซอร์ 3 (รูปที่ 9.11 ). เมื่อกระแสไหลผ่าน โลหะที่จะทำความสะอาด 1 จะต้องผ่านการละลายของขั้วบวก กล่าวคือ จะกลายเป็นสารละลายในรูปของแคตไอออน จากนั้นไอออนบวกของโลหะเหล่านี้จะถูกปล่อยออกมาที่แคโทด 2 ส่งผลให้เกิดการสะสมตัวของโลหะบริสุทธิ์ที่มีขนาดกะทัดรัด สิ่งเจือปนที่มีอยู่ในขั้วบวกยังคงไม่ละลายน้ำ 4 หรือผ่านเข้าไปในอิเล็กโทรไลต์และถูกกำจัดออก

รูปที่ 9.11 แสดงแผนภาพของการกลั่นทองแดงด้วยไฟฟ้า

การชุบด้วยไฟฟ้า – สาขาไฟฟ้าเคมีประยุกต์ที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการเคลือบโลหะบนพื้นผิวของผลิตภัณฑ์ทั้งที่เป็นโลหะและไม่ใช่โลหะ เมื่อกระแสไฟฟ้าตรงผ่านสารละลายเกลือของพวกมัน การชุบด้วยไฟฟ้าจะแบ่งออกเป็น การชุบด้วยไฟฟ้าและกัลวาโนพลาสตี้.

กัลวาโนสเตกี (จากภาษากรีกถึงปก) – นี่คือการวางตำแหน่งอิเล็กโทรดของโลหะอื่นลงบนพื้นผิวของโลหะซึ่งยึดติด (ยึดติด) อย่างแน่นหนากับโลหะเคลือบ (วัตถุ) ซึ่งทำหน้าที่เป็นแคโทดของอิเล็กโทรไลเซอร์ (รูปที่ 9.12)

ด้วยการชุบด้วยไฟฟ้า คุณสามารถเคลือบชิ้นส่วนด้วยชั้นบางๆ ของทองหรือเงิน โครเมียมหรือนิกเกิลได้ การใช้อิเล็กโทรไลซิสทำให้สามารถเคลือบโลหะบางมากบนพื้นผิวโลหะต่างๆ ได้ ด้วยวิธีการเคลือบนี้ ชิ้นส่วนจะถูกใช้เป็นแคโทดในสารละลายเกลือของโลหะที่จะนำมาเคลือบ ใช้แผ่นโลหะชนิดเดียวกันเป็นขั้วบวก

	ข้าว. 9.12	ข้าว. 9.13

เราขอแนะนำให้ชมการสาธิต "Galvanoplasty"

อิเล็กโทรไทป์ – ได้สำเนาโลหะที่แม่นยำและแยกออกจากกันด้วยกระแสไฟฟ้าความหนาที่สำคัญจากวัตถุที่ไม่ใช่โลหะและโลหะต่าง ๆ ที่เรียกว่าเมทริกซ์ (รูปที่ 9.13)

การชุบด้วยไฟฟ้าใช้ในการทำรูปปั้นครึ่งตัว รูปปั้น ฯลฯ การชุบด้วยไฟฟ้าใช้เพื่อเคลือบโลหะที่มีความหนาค่อนข้างมากกับโลหะอื่นๆ (เช่น การก่อตัวของชั้น "ซ้อนทับ" ของนิกเกิล เงิน ทอง ฯลฯ)

กระแสไฟฟ้าคืออะไร

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

ตามทฤษฎีวงจรไฟฟ้า กระแสถือเป็นการเคลื่อนที่ในทิศทางของตัวพาประจุในตัวกลางนำไฟฟ้าภายใต้อิทธิพลของสนามไฟฟ้า

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

นิพจน์นี้ใช้ได้กับวงจรไฟฟ้ากระแสตรง สำหรับวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ จะใช้สิ่งที่เรียกว่าค่ากระแสชั่วขณะ ซึ่งเท่ากับอัตราการเปลี่ยนแปลงประจุเมื่อเวลาผ่านไป i(t)= dq/dt

กระแสไฟฟ้าเกิดขึ้นเมื่อสนามไฟฟ้าหรือความต่างศักย์ปรากฏขึ้นในส่วนของวงจรไฟฟ้าระหว่างจุดสองจุดของตัวนำ ความต่างศักย์ระหว่างจุดสองจุดเรียกว่าแรงดันไฟฟ้าหรือ แรงดันตกคร่อมในส่วนนี้ของวงจร.

แทนที่จะใช้คำว่า "ปัจจุบัน" ("ขนาดปัจจุบัน") มักใช้คำว่า "ความแรงในปัจจุบัน" อย่างไรก็ตามสิ่งหลังไม่สามารถเรียกได้ว่าประสบความสำเร็จเนื่องจากความแรงของกระแสไม่ใช่แรงใด ๆ ในความหมายที่แท้จริงของคำ แต่เป็นเพียงความเข้มของการเคลื่อนที่ของประจุไฟฟ้าในตัวนำปริมาณไฟฟ้าที่ส่งผ่านต่อหน่วยเวลาผ่านไม้กางเขน -พื้นที่หน้าตัดของตัวนำ
กระแสไฟฟ้ามีลักษณะเฉพาะโดย ซึ่งในระบบ SI วัดเป็นแอมแปร์ (A) และโดยความหนาแน่นกระแส ซึ่งในระบบ SI วัดเป็นแอมแปร์ต่อตารางเมตร
หนึ่งแอมแปร์สอดคล้องกับการเคลื่อนที่ของประจุไฟฟ้าเท่ากับหนึ่งคูลอมบ์ (C) ผ่านหน้าตัดของตัวนำเป็นเวลาหนึ่งวินาที:

1A = 1C/วินาที

ในกรณีทั่วไป แทนกระแสด้วยตัวอักษร 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 ตามข้อเท็จจริงที่ว่าไอออนที่มีประจุบวกในอิเล็กโทรไลต์จะเคลื่อนที่จากขั้วบวกไปยังขั้วลบ ในอดีตทิศทางของกระแสไฟฟ้าจะตรงกันข้ามกับทิศทางการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน

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

ค่าเท่ากับอัตราส่วนของกระแสต่อพื้นที่หน้าตัด S เรียกว่าความหนาแน่นกระแส (แสดงโดย δ): δ= เป็น

สันนิษฐานว่ากระแสมีการกระจายเท่าๆ กันบนหน้าตัดของตัวนำ ความหนาแน่นกระแสในสายไฟมักจะวัดเป็น A/mm2

ตามประเภทของตัวพาประจุไฟฟ้าและสื่อในการเคลื่อนที่พวกมันมีความโดดเด่น กระแสการนำและกระแสการกระจัด การนำไฟฟ้าแบ่งออกเป็นแบบอิเล็กทรอนิกส์และแบบไอออนิก สำหรับสภาวะคงตัว กระแสจะแบ่งออกเป็นสองประเภท: กระแสตรงและกระแสสลับ

การถ่ายโอนกระแสไฟฟ้าเรียกปรากฏการณ์การถ่ายโอนประจุไฟฟ้าโดยอนุภาคหรือวัตถุที่มีประจุซึ่งเคลื่อนที่ในอวกาศ กระแสการถ่ายโอนไฟฟ้าประเภทหลักคือการเคลื่อนที่ในโมฆะของอนุภาคมูลฐานที่มีประจุ (การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนอิสระในหลอดอิเล็กตรอน) การเคลื่อนที่ของไอออนอิสระในอุปกรณ์ปล่อยก๊าซ

กระแสดิสเพลสเมนต์ไฟฟ้า (กระแสโพลาไรเซชัน)เรียกว่าการเคลื่อนย้ายตามคำสั่งของตัวพาประจุไฟฟ้าที่ถูกผูกไว้ กระแสไฟฟ้าประเภทนี้สามารถสังเกตได้ในไดอิเล็กทริก
กระแสไฟฟ้าทั้งหมด- ปริมาณสเกลาร์เท่ากับผลรวมของกระแสการนำไฟฟ้า กระแสถ่ายโอนไฟฟ้า และกระแสแทนที่ไฟฟ้าผ่านพื้นผิวที่พิจารณา

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) ของกระแสตรงและกระแสสลับแสดงด้วยตัวพิมพ์ใหญ่ I ค่าที่ไม่คงที่ (ทันที) - ตัวอักษร i ตามอัตภาพ ทิศทางกระแสบวกถือเป็นทิศทางการเคลื่อนที่ของประจุบวก

นี่คือกระแสที่เปลี่ยนแปลงตามกฎไซน์เมื่อเวลาผ่านไป

กระแสสลับยังหมายถึงกระแสในเครือข่ายเฟสเดียวและสามเฟสทั่วไป ในกรณีนี้ พารามิเตอร์กระแสสลับจะเปลี่ยนไปตามกฎฮาร์มอนิก

เนื่องจากกระแสสลับแปรผันตามเวลา วิธีการแก้ไขปัญหาง่ายๆ ที่เหมาะสำหรับวงจรไฟฟ้ากระแสตรงจึงไม่สามารถใช้ได้โดยตรงในที่นี้ ที่ความถี่ที่สูงมาก ประจุอาจเกิดการเคลื่อนที่แบบออสซิลเลเตอร์ โดยไหลจากที่หนึ่งในวงจรและย้อนกลับ ในกรณีนี้ กระแสในตัวนำที่ต่อแบบอนุกรมอาจไม่เหมือนกัน ซึ่งต่างจากวงจรไฟฟ้ากระแสตรง ความจุไฟฟ้ากระแสสลับในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับช่วยเพิ่มผลกระทบนี้ นอกจากนี้ เมื่อกระแสเปลี่ยนแปลง จะเกิดเอฟเฟกต์การเหนี่ยวนำตัวเอง ซึ่งจะมีความสำคัญแม้ที่ความถี่ต่ำหากใช้คอยล์ที่มีความเหนี่ยวนำสูง ที่ความถี่ที่ค่อนข้างต่ำ วงจรไฟฟ้ากระแสสลับยังคงสามารถคำนวณได้โดยใช้ ซึ่งจะต้องแก้ไขตามนั้น

วงจรที่มีตัวต้านทาน ตัวเหนี่ยวนำ และตัวเก็บประจุต่างๆ สามารถปฏิบัติเสมือนว่าประกอบด้วยตัวต้านทาน ตัวเก็บประจุ และตัวเหนี่ยวนำทั่วไปที่เชื่อมต่อแบบอนุกรม

ลองพิจารณาคุณสมบัติของวงจรดังกล่าวที่เชื่อมต่อกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับไซน์ซอยด์ ในการกำหนดกฎสำหรับการคำนวณวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ คุณต้องค้นหาความสัมพันธ์ระหว่างแรงดันไฟฟ้าตกและกระแสไฟฟ้าสำหรับแต่ละส่วนประกอบของวงจรดังกล่าว

มีบทบาทที่แตกต่างอย่างสิ้นเชิงในวงจร AC และ DC ตัวอย่างเช่น หากองค์ประกอบไฟฟ้าเคมีเชื่อมต่อกับวงจร ตัวเก็บประจุจะเริ่มชาร์จจนกว่าแรงดันไฟฟ้าที่ตกคร่อมจะเท่ากับแรงเคลื่อนไฟฟ้าขององค์ประกอบ จากนั้นการชาร์จจะหยุดลงและกระแสไฟจะลดลงเหลือศูนย์ หากวงจรเชื่อมต่อกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับอิเล็กตรอนจะไหลออกจากแผ่นด้านซ้ายของตัวเก็บประจุในครึ่งวงจรและสะสมทางด้านขวาและในทางกลับกัน อิเล็กตรอนที่กำลังเคลื่อนที่เหล่านี้เป็นตัวแทนของกระแสสลับซึ่งมีความแข็งแรงเท่ากันทั้งสองด้านของตัวเก็บประจุ ตราบใดที่ความถี่ของกระแสสลับไม่สูงมาก กระแสที่ผ่านตัวต้านทานและตัวเหนี่ยวนำก็เหมือนกัน

ในอุปกรณ์ที่ใช้ไฟฟ้ากระแสสลับ กระแสไฟฟ้ากระแสสลับมักถูกแก้ไขโดยวงจรเรียงกระแสเพื่อสร้างกระแสไฟฟ้ากระแสตรง

ตัวนำกระแสไฟฟ้า

วัสดุที่เรียกว่ากระแสไหล วัสดุบางชนิดกลายเป็นตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิต่ำ ในสถานะนี้ แทบไม่มีความต้านทานต่อกระแสไฟฟ้าเลย ความต้านทานมีแนวโน้มที่จะเป็นศูนย์ ในกรณีอื่น ๆ ตัวนำจะต้านทานการไหลของกระแสและเป็นผลให้พลังงานส่วนหนึ่งของอนุภาคไฟฟ้าถูกแปลงเป็นความร้อน ความแรงของกระแสไฟฟ้าสามารถคำนวณได้โดยใช้ส่วนวงจรและกฎของโอห์มสำหรับวงจรทั้งหมด

ความเร็วของการเคลื่อนที่ของอนุภาคในตัวนำขึ้นอยู่กับวัสดุของตัวนำ มวลและประจุของอนุภาค อุณหภูมิโดยรอบ ความต่างศักย์ที่ใช้ และน้อยกว่าความเร็วแสงมาก อย่างไรก็ตามความเร็วของการแพร่กระจายของกระแสไฟฟ้านั้นเท่ากับความเร็วของแสงในตัวกลางที่กำหนดนั่นคือความเร็วของการแพร่กระจายของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าด้านหน้า

กระแสน้ำส่งผลต่อร่างกายมนุษย์อย่างไร?

กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านร่างกายของคนหรือสัตว์อาจทำให้เกิดไฟฟ้าไหม้ ภาวะกระตุกหรือเสียชีวิตได้ ในทางกลับกัน กระแสไฟฟ้าถูกนำมาใช้ในการดูแลผู้ป่วยหนักเพื่อรักษาอาการป่วยทางจิต โดยเฉพาะภาวะซึมเศร้า การกระตุ้นด้วยไฟฟ้าในบางพื้นที่ของสมองใช้ในการรักษาโรคต่างๆ เช่น โรคพาร์กินสัน และโรคลมบ้าหมู ซึ่งเป็นเครื่องกระตุ้นหัวใจที่กระตุ้นกล้ามเนื้อหัวใจด้วยการเต้นของหัวใจ กระแสไฟฟ้าใช้สำหรับภาวะหัวใจเต้นช้า ในมนุษย์และสัตว์ กระแสไฟฟ้าถูกใช้เพื่อส่งกระแสประสาท

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

กระแสไฟฟ้าใด ๆ จะปรากฏขึ้นต่อหน้าแหล่งกำเนิดที่มีอนุภาคมีประจุอิสระเท่านั้น เนื่องจากในสุญญากาศไม่มีสารใด ๆ รวมถึงค่าไฟฟ้าด้วย ดังนั้นสุญญากาศจึงถือว่าดีที่สุด เพื่อให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านได้จำเป็นต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่ามีประจุฟรีจำนวนเพียงพอ ในบทความนี้เราจะดูว่ากระแสไฟฟ้าในสุญญากาศมีอะไรบ้าง

กระแสไฟฟ้าปรากฏในสุญญากาศได้อย่างไร?

ในการสร้างกระแสไฟฟ้าเต็มรูปแบบในสุญญากาศ จำเป็นต้องใช้ปรากฏการณ์ทางกายภาพ เช่น การปล่อยความร้อน ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของสารเฉพาะที่จะปล่อยอิเล็กตรอนอิสระเมื่อถูกความร้อน อิเล็กตรอนดังกล่าวที่ออกจากร่างกายที่ถูกความร้อนเรียกว่าอิเล็กตรอนเทอร์โมนิก และทั้งร่างกายเรียกว่าตัวปล่อย

การปล่อยความร้อนเป็นไปตามการทำงานของอุปกรณ์สุญญากาศ หรือที่รู้จักกันดีในชื่อหลอดสุญญากาศ การออกแบบที่ง่ายที่สุดประกอบด้วยอิเล็กโทรดสองตัว หนึ่งในนั้นคือแคโทดซึ่งเป็นเกลียวซึ่งเป็นวัสดุโมลิบดีนัมหรือทังสเตน เขาคือผู้ถูกทำให้ร้อนด้วยกระแสไฟฟ้า อิเล็กโทรดตัวที่สองเรียกว่าขั้วบวก อยู่ในสภาวะเย็นทำหน้าที่รวบรวมอิเล็กตรอนความร้อน ตามกฎแล้วขั้วบวกจะทำเป็นรูปทรงกระบอกและมีแคโทดที่ให้ความร้อนอยู่ข้างใน

การประยุกต์ใช้กระแสไฟฟ้าในสุญญากาศ

ในศตวรรษที่ผ่านมา หลอดสุญญากาศมีบทบาทสำคัญในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ และแม้ว่าจะถูกแทนที่ด้วยอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์มานานแล้ว แต่หลักการทำงานของอุปกรณ์เหล่านี้ยังใช้ในหลอดรังสีแคโทด หลักการนี้ใช้ในงานเชื่อมและหลอมในสุญญากาศและงานอื่นๆ

ดังนั้นกระแสประเภทหนึ่งคือการไหลของอิเล็กตรอนที่ไหลในสุญญากาศ เมื่อแคโทดได้รับความร้อน สนามไฟฟ้าจะปรากฏขึ้นระหว่างแคโทดกับขั้วบวก นี่คือสิ่งที่ทำให้อิเล็กตรอนมีทิศทางและความเร็วที่แน่นอน หลอดอิเล็กตรอนที่มีอิเล็กโทรดสองตัว (ไดโอด) ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในวิศวกรรมวิทยุและอิเล็กทรอนิกส์ ทำงานบนหลักการนี้

อุปกรณ์ที่ทันสมัยคือทรงกระบอกที่ทำจากแก้วหรือโลหะซึ่งก่อนหน้านี้มีการสูบอากาศออก อิเล็กโทรดสองตัวคือแคโทดและแอโนดถูกบัดกรีภายในกระบอกสูบนี้ เพื่อปรับปรุงคุณลักษณะทางเทคนิค จึงมีการติดตั้งกริดเพิ่มเติม ซึ่งช่วยให้การไหลของอิเล็กตรอนเพิ่มขึ้น

กระแสและแรงดันเป็นพารามิเตอร์เชิงปริมาณที่ใช้ในวงจรไฟฟ้า บ่อยครั้งที่ปริมาณเหล่านี้เปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลาไม่เช่นนั้นวงจรไฟฟ้าจะไม่ทำงาน

แรงดันไฟฟ้า

ตามอัตภาพ แรงดันไฟฟ้าจะถูกระบุด้วยตัวอักษร "ยู". งานที่ใช้ในการย้ายหน่วยประจุจากจุดศักย์ไฟฟ้าต่ำไปยังจุดศักย์ไฟฟ้าสูงคือแรงดันไฟฟ้าระหว่างจุดสองจุด กล่าวอีกนัยหนึ่ง มันคือพลังงานที่ปล่อยออกมาหลังจากหน่วยประจุเคลื่อนที่จากศักย์ไฟฟ้าสูงไปยังต่ำ

แรงดันไฟฟ้าสามารถเรียกได้ว่าเป็นความต่างศักย์เช่นเดียวกับแรงเคลื่อนไฟฟ้า พารามิเตอร์นี้วัดเป็นโวลต์ หากต้องการย้ายประจุ 1 คูลอมบ์ระหว่างจุดสองจุดที่มีแรงดันไฟฟ้า 1 โวลต์ จะต้องทำงาน 1 จูล คูลอมบ์วัดประจุไฟฟ้า 1 คูลอมบ์เท่ากับประจุของอิเล็กตรอน 6x10 18 ตัว

แรงดันไฟฟ้าแบ่งออกเป็นหลายประเภท ขึ้นอยู่กับประเภทของกระแสไฟฟ้า

• ความดันคงที่ . มีอยู่ในวงจรไฟฟ้าสถิตและไฟฟ้ากระแสตรง
• แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ . แรงดันไฟฟ้าประเภทนี้พบได้ในวงจรที่มีกระแสไซน์และกระแสสลับ ในกรณีของกระแสไซน์ซอยด์ จะพิจารณาคุณลักษณะแรงดันไฟฟ้าต่อไปนี้:
  ความกว้างของความผันผวนของแรงดันไฟฟ้า– นี่คือค่าเบี่ยงเบนสูงสุดจากแกน x
  แรงดันไฟฟ้าทันทีซึ่งแสดง ณ จุดใดจุดหนึ่ง
  แรงดันไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพถูกกำหนดโดยงานที่กำลังดำเนินการอยู่ในครึ่งรอบที่ 1
  แรงดันไฟฟ้าที่แก้ไขโดยเฉลี่ยกำหนดโดยขนาดของแรงดันไฟฟ้าที่แก้ไขในช่วงฮาร์มอนิกหนึ่งคาบ

เมื่อส่งกระแสไฟฟ้าผ่านสายเหนือศีรษะ การออกแบบส่วนรองรับและขนาดของมันจะขึ้นอยู่กับขนาดของแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ เรียกว่าแรงดันไฟฟ้าระหว่างเฟส แรงดันไฟฟ้าของสาย และแรงดันไฟฟ้าระหว่างกราวด์กับแต่ละเฟสคือ แรงดันเฟส . กฎนี้ใช้กับเส้นค่าโสหุ้ยทุกประเภท ในรัสเซียในเครือข่ายไฟฟ้าในครัวเรือนมาตรฐานคือแรงดันไฟฟ้าสามเฟสโดยมีแรงดันไฟฟ้าเชิงเส้น 380 โวลต์และแรงดันไฟฟ้าเฟส 220 โวลต์

ไฟฟ้า

กระแสไฟฟ้าในวงจรไฟฟ้าคือความเร็วการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน ณ จุดหนึ่ง วัดเป็นแอมแปร์ และแสดงเป็นแผนภาพด้วยตัวอักษร “ ฉัน" นอกจากนี้ยังใช้หน่วยแอมแปร์ที่ได้รับพร้อมกับคำนำหน้าที่สอดคล้องกัน เช่น มิลลิ-, ไมโคร-, นาโน ฯลฯ กระแสไฟฟ้า 1 แอมแปร์เกิดขึ้นจากการเคลื่อนย้ายหน่วยประจุ 1 คูลอมบ์ใน 1 วินาที

ตามอัตภาพถือว่ากระแสไหลไปในทิศทางจากศักย์บวกไปเป็นลบ อย่างไรก็ตาม จากหลักสูตรฟิสิกส์ เรารู้ว่าอิเล็กตรอนเคลื่อนที่ไปในทิศทางตรงกันข้าม

คุณจำเป็นต้องรู้ว่าแรงดันไฟฟ้าวัดระหว่าง 2 จุดบนวงจร และกระแสไหลผ่านจุดเฉพาะในวงจรหรือผ่านส่วนประกอบของวงจร ดังนั้น หากมีใครใช้สำนวน "ความตึงเครียดในการต่อต้าน" ก็ถือว่าไม่ถูกต้องและไม่รู้หนังสือ แต่บ่อยครั้งที่เรากำลังพูดถึงแรงดันไฟฟ้าที่จุดใดจุดหนึ่งในวงจร นี่หมายถึงแรงดันไฟฟ้าระหว่างกราวด์กับจุดนี้

แรงดันไฟฟ้าเกิดจากการสัมผัสกับประจุไฟฟ้าในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและอุปกรณ์อื่นๆ กระแสไฟฟ้าถูกสร้างขึ้นโดยการใช้แรงดันไฟฟ้าไปยังจุดสองจุดบนวงจร

เพื่อให้เข้าใจว่ากระแสและแรงดันเป็นเท่าใดควรใช้ให้ถูกต้องมากขึ้น คุณสามารถเห็นกระแสและแรงดันไฟฟ้าซึ่งเปลี่ยนค่าเมื่อเวลาผ่านไป ในทางปฏิบัติ องค์ประกอบของวงจรไฟฟ้าเชื่อมต่อกันด้วยตัวนำ ในบางจุด องค์ประกอบของวงจรจะมีค่าแรงดันไฟฟ้าของตัวเอง

กระแสและแรงดันไฟฟ้าเป็นไปตามกฎ:

• ผลรวมของกระแสที่ไหลเข้าจุดจะเท่ากับผลรวมของกระแสที่ไหลออกจากจุด (กฎการอนุรักษ์ประจุ) กฎนี้เป็นกฎของ Kirchhoff สำหรับกระแส จุดเริ่มต้นและทางออกของกระแสในกรณีนี้เรียกว่าโหนด ข้อพิสูจน์ของกฎหมายนี้คือข้อความต่อไปนี้: ในวงจรไฟฟ้าแบบอนุกรมของกลุ่มองค์ประกอบ ค่าปัจจุบันจะเท่ากันทุกจุด
• ในวงจรขนานขององค์ประกอบต่างๆ แรงดันไฟฟ้าทั่วทั้งองค์ประกอบจะเท่ากัน กล่าวอีกนัยหนึ่ง ผลรวมของแรงดันไฟฟ้าที่ลดลงในวงจรปิดเป็นศูนย์ กฎหมาย Kirchhoff นี้ใช้กับความเครียด
• งานที่ทำต่อหน่วยเวลาโดยวงจร (กำลัง) แสดงได้ดังนี้ P = U*I. กำลังไฟฟ้าวัดเป็นวัตต์ งาน 1 จูลที่ทำเสร็จใน 1 วินาที เท่ากับ 1 วัตต์ พลังงานถูกกระจายในรูปของความร้อน ใช้ไปกับงานเครื่องกล (ในมอเตอร์ไฟฟ้า) แปลงเป็นรังสีชนิดต่างๆ และสะสมในภาชนะหรือแบตเตอรี่ เมื่อออกแบบระบบไฟฟ้าที่ซับซ้อน ความท้าทายประการหนึ่งคือภาระความร้อนของระบบ

ลักษณะของกระแสไฟฟ้า

ข้อกำหนดเบื้องต้นสำหรับการมีกระแสไฟฟ้าในวงจรไฟฟ้าคือวงจรปิด ถ้าวงจรขาด กระแสจะหยุด

ทุกคนในสาขาวิศวกรรมไฟฟ้าใช้หลักการนี้ พวกเขาทำลายวงจรไฟฟ้าด้วยหน้าสัมผัสทางกลที่สามารถเคลื่อนย้ายได้และด้วยเหตุนี้จึงหยุดการไหลของกระแสโดยปิดอุปกรณ์

ในอุตสาหกรรมพลังงาน กระแสไฟฟ้าเกิดขึ้นภายในตัวนำกระแสไฟฟ้า ซึ่งผลิตขึ้นในรูปของบัสบาร์และส่วนอื่นๆ ที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า

ยังมีวิธีอื่นในการสร้างกระแสภายในใน:

• ของเหลวและก๊าซเนื่องจากการเคลื่อนที่ของไอออนที่มีประจุ
• สุญญากาศ ก๊าซ และอากาศโดยใช้การปล่อยความร้อน
• เนื่องจากการเคลื่อนตัวของผู้ให้บริการชาร์จ

สภาวะการเกิดกระแสไฟฟ้า

• การทำความร้อนของตัวนำ (ไม่ใช่ตัวนำยิ่งยวด)
• การใช้ความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้นกับผู้ให้บริการเรียกเก็บเงิน
• ปฏิกิริยาเคมีที่ปล่อยสารใหม่ออกมา
• ผลกระทบของสนามแม่เหล็กต่อตัวนำ

รูปคลื่นปัจจุบัน

• เส้นตรง.
• คลื่นไซน์ฮาร์มอนิกแปรผัน
• คดเคี้ยว คล้ายกับคลื่นไซน์ แต่มีมุมแหลมคม (บางครั้งมุมสามารถปรับให้เรียบได้)
• รูปแบบการเต้นเป็นจังหวะของทิศทางเดียว โดยมีแอมพลิจูดแปรผันจากศูนย์ถึงค่าสูงสุดตามกฎบางประการ

ประเภทงานของกระแสไฟฟ้า

• การแผ่รังสีแสงที่เกิดจากอุปกรณ์ให้แสงสว่าง
• การสร้างความร้อนโดยใช้องค์ประกอบความร้อน
• งานเครื่องกล (การหมุนมอเตอร์ไฟฟ้า การทำงานของอุปกรณ์ไฟฟ้าอื่นๆ)
• การสร้างรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า

ปรากฏการณ์เชิงลบที่เกิดจากกระแสไฟฟ้า

• ความร้อนสูงเกินไปของหน้าสัมผัสและชิ้นส่วนที่มีไฟฟ้า
• การเกิดกระแสเอ็ดดี้ในแกนของอุปกรณ์ไฟฟ้า
• รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าออกสู่สิ่งแวดล้อมภายนอก

เมื่อออกแบบผู้สร้างอุปกรณ์ไฟฟ้าและวงจรต่างๆ จะต้องคำนึงถึงคุณสมบัติของกระแสไฟฟ้าข้างต้นในการออกแบบด้วย ตัวอย่างเช่น ผลกระทบที่เป็นอันตรายของกระแสเอ็ดดี้ในมอเตอร์ไฟฟ้า หม้อแปลง และเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะลดลงโดยการหลอมรวมของแกนที่ใช้ในการส่งผ่านฟลักซ์แม่เหล็ก การเคลือบแกนไม่ได้ผลิตจากโลหะชิ้นเดียว แต่มาจากชุดแผ่นเหล็กไฟฟ้าชนิดพิเศษบาง ๆ

แต่ในทางกลับกัน กระแสเอ็ดดี้ถูกใช้เพื่อควบคุมเตาอบไมโครเวฟและเตาอบที่ทำงานบนหลักการเหนี่ยวนำแม่เหล็ก ดังนั้นเราจึงสามารถพูดได้ว่ากระแสน้ำวนไม่เพียงแต่เป็นอันตราย แต่ยังเป็นประโยชน์อีกด้วย

กระแสสลับที่มีสัญญาณในรูปของไซนัสอยด์อาจแตกต่างกันในความถี่ของการแกว่งต่อหน่วยเวลา ในประเทศของเรา ความถี่ทางอุตสาหกรรมของกระแสไฟฟ้าเป็นมาตรฐานและเท่ากับ 50 เฮิรตซ์ ในบางประเทศ จะใช้ความถี่ปัจจุบันที่ 60 เฮิรตซ์

เพื่อวัตถุประสงค์ต่าง ๆ ในวิศวกรรมไฟฟ้าและวิศวกรรมวิทยุ จะใช้ค่าความถี่อื่น ๆ :

• สัญญาณความถี่ต่ำที่มีความถี่กระแสต่ำกว่า
• สัญญาณความถี่สูงที่สูงกว่าความถี่ของกระแสไฟฟ้าทางอุตสาหกรรมมาก

เชื่อกันว่ากระแสไฟฟ้าเกิดจากการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนภายในตัวนำ จึงเรียกว่ากระแสการนำไฟฟ้า แต่มีกระแสไฟฟ้าอีกประเภทหนึ่งซึ่งเรียกว่าการพาความร้อน มันเกิดขึ้นเมื่อมาโครบอดีที่มีประจุเคลื่อนที่ เช่น เม็ดฝน

กระแสไฟฟ้าในโลหะ

การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนเมื่อถูกแรงคงที่จะถูกเปรียบเทียบกับนักกระโดดร่มชูชีพที่ตกลงสู่พื้น ในสองกรณีนี้ จะเกิดการเคลื่อนไหวที่สม่ำเสมอ แรงโน้มถ่วงกระทำต่อนักดิ่งพสุธา และแรงต้านทานอากาศจะต่อต้านมัน การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนได้รับผลกระทบจากแรงของสนามไฟฟ้า และไอออนของโครงผลึกจะต้านทานการเคลื่อนไหวนี้ ความเร็วเฉลี่ยของอิเล็กตรอนถึงค่าคงที่ เช่นเดียวกับความเร็วของนักกระโดดร่มชูชีพ

ในตัวนำโลหะ ความเร็วการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนหนึ่งตัวคือ 0.1 มม. ต่อวินาที และความเร็วของกระแสไฟฟ้าคือประมาณ 300,000 กม. ต่อวินาที เนื่องจากกระแสไฟฟ้าจะไหลเฉพาะที่แรงดันไฟฟ้าถูกจ่ายให้กับอนุภาคที่มีประจุเท่านั้น ดังนั้นจึงได้อัตราการไหลกระแสสูง

เมื่ออิเล็กตรอนเคลื่อนที่ในโครงตาข่ายคริสตัล จะได้รูปแบบดังต่อไปนี้ อิเล็กตรอนไม่ชนกับไอออนที่กำลังจะมาถึงทั้งหมด แต่จะชนกับทุกๆ 10 เท่านั้น สิ่งนี้อธิบายได้ด้วยกฎของกลศาสตร์ควอนตัม ซึ่งสามารถอธิบายให้ง่ายขึ้นได้ดังนี้

การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนถูกขัดขวางโดยไอออนขนาดใหญ่ที่ให้ความต้านทาน สิ่งนี้จะสังเกตเห็นได้ชัดเจนโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อโลหะได้รับความร้อน เมื่อไอออนหนัก "แกว่งไปมา" จะเพิ่มขนาดและลดค่าการนำไฟฟ้าของโครงผลึกของตัวนำ ดังนั้นเมื่อโลหะถูกให้ความร้อน ความต้านทานของพวกมันจะเพิ่มขึ้นเสมอ เมื่ออุณหภูมิลดลง ค่าการนำไฟฟ้าจะเพิ่มขึ้น ด้วยการลดอุณหภูมิของโลหะให้เป็นศูนย์สัมบูรณ์ จึงสามารถบรรลุผลของความเป็นตัวนำยิ่งยวดได้