Što je električna struja? Uvjeti postojanja električne struje: karakteristike i radnje

Električna struja je električni naboj u pokretu. To može biti oblik naglog ispuštanja statičkog elektriciteta, kao što je, na primjer, munja. Ili može biti kontrolirani proces generatora, baterija, solarnih ili gorivnih ćelija. Danas ćemo razmotriti sam pojam "električne struje" i uvjete postojanja električne struje.

električna energija

Većina električne energije koju koristimo dolazi u obliku izmjenične struje iz električne mreže. Stvaraju ga generatori koji rade prema Faradayjevom indukcijskom zakonu, kroz koji mijenjaju magnetsko polje mogu inducirati električnu struju u vodiču.

Generatori imaju rotirajuće zavojnice žice koja prolaze kroz magnetska polja dok se okreću. Kada zavojnice rotiraju, otvaraju se i zatvaraju u odnosu na magnetsko polje i stvaraju električnu struju koja mijenja smjer svakog skretanja. Struja prolazi kroz cijeli ciklus naprijed i nazad 60 puta u sekundi.

Generatori se mogu napajati iz parnih turbina koje se grije ugljenom, prirodnim plinom, uljem ili nuklearnim reaktorom. Iz generatora, struja prolazi kroz niz transformatora, gdje se njegov napon povećava. Promjer žice određuje veličinu jakosti struje i mogu tolerirati bez pregrijavanja i energetskih gubitaka, a napon je ograničen samo kako su dobro linije izolirani iz zemlje.

Zanimljivo je da struja nosi samo jedna žica, a ne dva. Njegove dvije strane označene su kao pozitivne i negativne. Međutim, budući da je polaritet izmjenične struje se mijenja 60 puta u sekundi, oni imaju druge nazive - topla (glavna dalekovoda) i uzemljen (proširivanje pod zemljom dovršiti krug).

Zašto mi treba struja?

Postoji mnogo mogućnosti za primjenu električne struje: ona može osvijetliti svoj dom, oprati i osušiti odjeću, pokupiti svoj garažna vrata, da kuhati vodu u kotlu i dopustiti da rade druge kućanske predmete, što je uvelike olakšalo naše živote. Ipak, sposobnost struje za prijenos informacija postaje sve važnija.

Kada se povežete s internetskim računalom koristi samo mali dio električne struje, ali to je nešto bez koje moderna osoba ne predstavlja svoj život.

Koncept električne struje

Kao i struja rijeke, protok molekula vode, električna struja je tok nabijenih čestica. Što to uzrokuje i zašto ne ide uvijek u jednom smjeru? Kada čujete riječ "teče", što mislite? Možda će to biti rijeka. Ovo je dobra povezanost, jer zbog toga električna struja ima svoje ime. Vrlo je sličan tokom protoka vode, samo umjesto molekula vode koji se kreću duž kreveta, napunjene čestice kreću se duž vodiča.

Među uvjetima potrebnim za postojanje električne struje, postoji klauzula koja osigurava prisustvo elektrona. Atomi u vodljivom materijalu imaju mnoge od tih slobodnih nabijenih čestica koje se plutaju oko i između atoma. Njihovo kretanje je slučajno, pa je tijek u bilo kojem smjeru odsutan. Što je potrebno za električnu struju?

Uvjeti postojanja električne struje uključuju prisutnost napona. Kada se primjenjuje na vodič, svi slobodni elektroni će se kretati u jednom smjeru, stvarajući struju.

Znatiželjan o električnoj struji

Zanimljivo, kada se električna energija prenosi putem vodiča brzinom svjetlosti, elektroni se kreću mnogo sporije. U stvari, ako ne namjerno prošao blizu vodljive žice, vaša brzina će biti 100 puta brže nego elektroni pomaknuti. To je zbog činjenice da ne trebaju putovati velike udaljenosti da bi se energije prenijele jedna na drugu.

Izravna i izmjenična struja

Danas se naširoko koriste dvije različite vrste struje: konstantne i varijabilne. U prvom, elektroni se kreću u jednom smjeru, od "negativne" strane do "pozitivne" strane. Izmjenjiva struja gura elektrone naprijed-nazad, mijenjajući smjer strujanja nekoliko puta u sekundi.

Generatori koji se koriste u elektranama za proizvodnju električne energije namijenjeni su proizvodnji izmjenične struje. Vjerojatno vam se nikada nije obratila pozornost na činjenicu da svjetlost u vašem domu zapravo treperi, jer se trenutačni smjer mijenja, ali je prebrzo za oči da je prepoznaju.

Koji su uvjeti za postojanje stalne električne struje? Zašto trebamo obje vrste i koja je bolja? Ovo su dobra pitanja. Činjenica da još uvijek koristimo obje vrste tekućine sugerira da oboje služe određenim ciljevima. Natrag u 19. stoljeću bilo je jasno da je učinkovit prijenos snage na velike udaljenosti između elektrane i kuće bio moguć samo pri vrlo visokim naponima. Ali problem je bio da je slanje stvarno visokog napona bilo iznimno opasno za ljude.

Rješenje ovog problema bio je smanjiti napetost izvan kuće prije nego što je poslao unutra. I do današnjeg dana konstantna električna struja se koristi za prijenos na velike udaljenosti, uglavnom zbog svoje sposobnosti da se lako pretvori u druge napone.

Kako radi električna struja

Uvjeti postojanja električne struje uključuju prisutnost napunjenih čestica, vodiča i napona. Mnogi znanstvenici proučavali su električnu energiju i otkrili da postoje dvije vrste: statična i struja.

To je potonje koje igra veliku ulogu u svakodnevnom životu bilo koje osobe, jer predstavlja električnu struju koja prolazi kroz lanac. Svakodnevno ga koristimo za hranjenje naših domova i još mnogo toga.

Što je električna struja?

Kada električni napuni cirkuliraju s jednog mjesta na drugi u krugu, stvara se električna struja. Uvjeti za postojanje električne struje uključuju, osim nabijenih čestica, prisustvo vodiča. Najčešće ova žica. Njegov krug je zatvorena petlja u kojoj struja prolazi iz izvora napajanja. Kad je lanac otvoren, ne može završiti put. Na primjer, kada je svjetlo u vašoj sobi isključeno, krug je otvoren, ali kada je krug zatvoren, svjetlo je uključeno.

Trenutna snaga

Uvjeti postojanja električne struje u vodiču znatno su pod utjecajem karakteristika napona, kao što je snaga. Ovo je pokazatelj koliko se energije koristi određeno vremensko razdoblje.

Postoji mnogo različitih jedinica koje se mogu koristiti za izražavanje ove karakteristike. Međutim, električna energija gotovo se mjeri u vatima. Jedna watta jednaka je jedan joule u sekundi.

Električno punjenje u pokretu

Koji su uvjeti za postojanje električne struje? Može doći do iznenadnog pražnjenja statičkog elektriciteta, poput munje ili iskra iz trenja s vunenim krpom. Međutim, češće, kada govorimo o električnoj struji, mislimo na kontrolirani oblik električne energije, zahvaljujući kojima svjetla opekle i uređaji rade. Veći dio električnog naboja prenosi negativni elektroni i pozitivni protoni unutar atoma. Međutim, potonji su u osnovi imobilizirani unutar atomske jezgre pa rad na prijenosu naboja s jednog mjesta na drugo obavlja elektrone.

Elektroni u vodljivom materijalu, kao što je metal, u velikoj su mjeri slobodni prijelaz iz jednog atoma na drugu uz svoje vodljive vrpce, koji su veći elektronički orbiti. Dovoljna elektromotorna sila ili napon stvaraju neravnotežu punjenja koja može uzrokovati da elektroni prolaze kroz vodič kao električna struja.

Ako nacrtamo analogiju s vodom, onda uzmimo, na primjer, cijev. Kada smo otvorili ventil na jednom kraju, tako da voda uđe u cijev, onda mi ne treba čekati da se voda će otvoriti sve do kraja. Mi smo dobili vodu na drugom kraju gotovo odmah, jer dio vode gura vodu koja je već u cijevi. To se događa u slučaju električne struje u žici.

Električna struja: uvjeti postojanja električne struje

Električna se struja obično smatra strujom elektrona. Kada su dva kraja baterije su međusobno povezani pomoću metalne žice, ova žica kroz tereti mase pada s jednog kraja (elektrode ili stup) na drugu bateriju. Dakle, nazovimo uvjete za postojanje električne struje:

1. Napunjene čestice.
2. Dirigent.
3. Izvor napona.

Međutim, nije sve tako jednostavno. Koji su uvjeti potrebni za postojanje električne struje? Na ovo pitanje možete dobiti više odgovora s obzirom na sljedeće karakteristike:

• Potencijalna razlika (napon). Ovo je jedan od obveznih uvjeta. Između 2 točke mora postojati potencijalna razlika, što znači da je odbojna sila koju stvaraju napunjene čestice na jednom mjestu moraju biti veća od njihove snage u drugoj točki. Izvori napona, u pravilu, se ne pojavljuju u prirodi, a elektroni se ravnomjerno distribuiraju u okoliš. Ipak, znanstvenici su uspjeli izmisliti određene vrste uređaja, gdje se te nabijene čestice mogu akumulirati, stvarajući tako najpotrebniji napon (na primjer, u baterijama).
• Električni otpor (vodič). Ovo je drugi važan uvjet koji je neophodan za postojanje električne struje. Ovo je put kroz koji se kreću čestice napunjene. Budući da su dirigenti samo oni materijali koji elektrone omogućavaju slobodno kretanje. Oni koji nemaju tu sposobnost zovu se izolatori. Na primjer, metalna žica bi bila izvrsni dirigent, a njezin gumeni omotač bio bi odličan izolator.

Nakon što je pažljivo proučio uvjete nastanka i postojanja električnom strujom, ljudi su bili u stanju da ukroti ovaj snažan i opasan element i poslati ga na dobrobit čovječanstva.