Le courant électrique se produit quand. Courant électrique. Force actuelle. Résistance. Champ électrique stationnaire

Mouvement dirigé de particules chargées dans un champ électrique.

Les particules chargées peuvent être des électrons ou des ions (atomes chargés).

Un atome qui a perdu un ou plusieurs électrons acquiert une charge positive. - Anion (ion positif).
Un atome qui a gagné un ou plusieurs électrons acquiert une charge négative. - Cation (ion négatif).
Les ions sont considérés comme des particules chargées mobiles dans les liquides et les gaz.

Dans les métaux, les porteurs de charge sont des électrons libres, comme des particules chargées négativement.

Dans les semi-conducteurs, nous considérons le mouvement (mouvement) des électrons chargés négativement d'un atome à un autre et, par conséquent, le mouvement entre les atomes des espaces vacants chargés positivement qui en résultent - les trous.

Pour direction du courant électrique la direction de déplacement des charges positives est classiquement acceptée. Cette règle a été établie bien avant l’étude de l’électron et reste vraie aujourd’hui. L'intensité du champ électrique est également déterminée pour une charge de test positive.

Pour toute charge unique q dans un champ électrique d'intensité E la force agit F = qE, qui déplace la charge dans la direction du vecteur de cette force.

La figure montre que le vecteur force F- = -qE, agissant sur une charge négative -q, est dirigé dans la direction opposée au vecteur d’intensité de champ, en tant que produit du vecteur Eà une valeur négative. Par conséquent, les électrons chargés négativement, qui sont porteurs de charge dans les conducteurs métalliques, ont en réalité une direction de mouvement opposée au vecteur d'intensité de champ et à la direction généralement acceptée du courant électrique.

Montant des frais Q= 1 pendentif déplacé dans le temps à travers la section transversale du conducteur t= 1 seconde, déterminé par la valeur actuelle je= 1 Ampère du rapport :

je = Q/t.

Ratio actuel je= 1 ampère de conducteur par rapport à sa section transversale S= 1 m 2 déterminera la densité de courant j= 1A/m2 :

Emploi UN= 1 Joule dépensé en frais de transport Q= 1 Le pendentif du point 1 au point 2 déterminera la valeur tension électrique U= 1 Volt comme différence de potentiel φ 1 et φ 2 entre ces points du calcul :

U = A/Q = φ 1 - φ 2

Le courant électrique peut être continu ou alternatif.

Courant continu - courant électrique, dont la direction et l’ampleur ne changent pas avec le temps.

Le courant alternatif est un courant électrique dont l'intensité et la direction changent avec le temps.

En 1826, le physicien allemand Georg Ohm a découvert une loi importante de l'électricité, qui détermine la relation quantitative entre le courant électrique et les propriétés du conducteur, caractérisant leur capacité à résister au courant électrique.
Ces propriétés devinrent plus tard connues sous le nom de résistance électrique, désigné par une lettre R. et mesuré en Ohms en l'honneur du découvreur.
La loi d'Ohm dans son interprétation moderne utilisant le rapport U/R classique détermine la quantité de courant électrique dans un conducteur en fonction de la tension. U aux extrémités de ce conducteur et sa résistance R.:

Courant électrique dans les conducteurs

Les conducteurs contiennent des porteurs de charge libres qui, sous l'influence d'un champ électrique, se déplacent et créent un courant électrique.

Dans les conducteurs métalliques, les porteurs de charge sont des électrons libres.
À mesure que la température augmente, le mouvement thermique chaotique des atomes interfère avec le mouvement directionnel des électrons et la résistance du conducteur augmente.
Lors du refroidissement et de la température proche du zéro absolu, lorsque le mouvement thermique s'arrête, la résistance du métal tend vers zéro.

Le courant électrique dans les liquides (électrolytes) existe sous la forme d’un mouvement dirigé d’atomes chargés (ions), qui se forment au cours du processus de dissociation électrolytique.
Les ions se déplacent vers les électrodes de signe opposé et sont neutralisés et se déposent sur elles. - Électrolyse.
Les anions sont des ions positifs. Ils se déplacent vers l'électrode négative – la cathode.
Les cations sont des ions négatifs. Ils se déplacent vers l'électrode positive – l'anode.
Les lois de Faraday sur l'électrolyse déterminent la masse d'une substance libérée sur les électrodes.
Lorsqu'il est chauffé, la résistance de l'électrolyte diminue en raison d'une augmentation du nombre de molécules décomposées en ions.

Courant électrique dans les gaz - plasma. La charge électrique est portée par des ions positifs ou négatifs et des électrons libres, formés sous l’influence d’un rayonnement.

Il y a un courant électrique dans le vide sous forme de flux d’électrons de la cathode vers l’anode. Utilisé dans les appareils à faisceau d'électrons - lampes.

Courant électrique dans les semi-conducteurs

Les semi-conducteurs occupent une position intermédiaire entre les conducteurs et les diélectriques en termes de résistivité.
Une différence significative entre les semi-conducteurs et les métaux peut être considérée comme la dépendance de leur résistivité à la température.
À mesure que la température diminue, la résistance des métaux diminue, tandis que celle des semi-conducteurs, au contraire, augmente.
À mesure que la température approche du zéro absolu, les métaux ont tendance à devenir des supraconducteurs et les semi-conducteurs des isolants.
Le fait est qu’au zéro absolu, les électrons des semi-conducteurs seront occupés à créer des liaisons covalentes entre les atomes du réseau cristallin et, idéalement, il n’y aura pas d’électrons libres.
À mesure que la température augmente, certains électrons de valence peuvent recevoir une énergie suffisante pour rompre les liaisons covalentes et des électrons libres apparaîtront dans le cristal, et des lacunes se forment aux sites de rupture, appelées trous.
La place vacante peut être occupée par un électron de valence d'une paire voisine et le trou se déplacera vers une nouvelle place dans le cristal.
Lorsqu'un électron libre rencontre un trou, la liaison électronique entre les atomes du semi-conducteur est restaurée et le processus inverse se produit : la recombinaison.
Des paires électron-trou peuvent apparaître et se recombiner lorsqu’un semi-conducteur est éclairé en raison de l’énergie du rayonnement électromagnétique.
En l’absence de champ électrique, les électrons et les trous participent à un mouvement thermique chaotique.
DANS champ électrique Non seulement les électrons libres formés, mais aussi les trous, considérés comme des particules chargées positivement, participent au mouvement ordonné. Actuel je dans un semi-conducteur, il est constitué d'électrons Dans et trou IP courants

Les semi-conducteurs comprennent : éléments chimiques, comme le germanium, le silicium, le sélénium, le tellure, l'arsenic, etc. Le semi-conducteur le plus courant dans la nature est le silicium.

Les commentaires et suggestions sont acceptés et bienvenus !

Cet article montre que dans la physique moderne, l'idée du courant électrique est mythifiée et n'a aucune preuve de son interprétation moderne.

Du point de vue de l'éthérodynamique, le concept de courant électrique en tant que flux de photons gazeux et les conditions de son existence sont justifiés.

Introduction. Dans l’histoire des sciences, le XIXe siècle a été appelé le siècle de l’électricité. L'étonnant XIXe siècle, qui a jeté les bases de la révolution scientifique et technologique qui a tant changé le monde, a commencé avec une cellule galvanique - la première batterie, une source de courant chimique (colonne voltaïque) et la découverte du courant électrique. La recherche sur le courant électrique a été menée à grande échelle au début du XIXe siècle. a donné une impulsion à la pénétration de l'électricité dans toutes les sphères de la vie humaine. La vie moderne est impensable sans radio et télévision, téléphone, smartphone et ordinateur, toutes sortes d'appareils d'éclairage et de chauffage, machines et appareils basés sur la possibilité d'utiliser le courant électrique.

Cependant, l'utilisation généralisée de l'électricité dès les premiers jours de la découverte du courant électrique est en profonde contradiction avec son justification théorique. Ni le XIXe siècle ni la physique moderne ne peuvent répondre à la question : qu’est-ce que le courant électrique ? Par exemple, dans la déclaration suivante de l’Encyclopedia Britannica :

« La question : « Qu’est-ce que l’électricité ? », tout comme la question : « Qu’est-ce que la matière ? », se situe en dehors du domaine de la physique et appartient au domaine de la métaphysique. »

Les premières expériences largement connues avec le courant électrique ont été réalisées par le physicien italien Galvani à la fin du XVIIIe siècle. Un autre physicien italien Volta a créé le premier appareil capable de produire un courant électrique à long terme - une cellule galvanique. Volta a montré que le contact de métaux différents les conduit à un état électrique et qu'à partir de l'ajout d'un liquide qui leur conduit l'électricité, un flux direct d'électricité se forme. Le courant qui en résulte est appelé courant galvanique et le phénomène lui-même est appelé galvanisme. En même temps, selon Volta, le courant est le mouvement des fluides électriques – les fluides.

Un changement significatif dans la compréhension de l’essence du courant électrique a été réalisé

M. Faraday. Ils ont prouvé l'identité espèce individuelle l'électricité provenant de diverses sources. La plupart travaux importants a commencé des expériences sur l'électrolyse. Cette découverte a été considérée comme une preuve que l’électricité en mouvement est pratiquement identique à l’électricité provoquée par la friction, c’est-à-dire l’électricité statique. Sa série d'expériences ingénieuses sur l'électrolyse a servi de confirmation convaincante de l'idée dont l'essence se résume à ce qui suit : si une substance, de par sa nature, a une structure atomique, alors au cours du processus d'électrolyse, chaque atome reçoit une certaine quantité d'électricité. .

En 1874, le physicien irlandais J. Stoney (Stoney) donna une conférence à Belfast dans laquelle il utilisa les lois de Faraday sur l'électrolyse comme base de la théorie atomique de l'électricité. Sur la base de l'ampleur de la charge totale traversant l'électrolyte et d'une estimation assez approximative du nombre d'atomes d'hydrogène libérés à la cathode, Stoney a obtenu pour la charge élémentaire un nombre de l'ordre de 10 -20 C (en unités modernes). Ce rapport ne fut publié dans son intégralité qu'en 1881, lorsqu'un scientifique allemand

G. Helmholtz a noté dans l'une de ses conférences à Londres que si l'on accepte l'hypothèse de la structure atomique des éléments, on ne peut s'empêcher de conclure que l'électricité est également divisée en parties élémentaires ou « atomes d'électricité ». Cette conclusion de Helmholtz découlait essentiellement des résultats de Faraday sur l'électrolyse et rappelait la propre déclaration de Faraday. Les études de Faraday sur l'électrolyse ont joué un rôle fondamental dans le développement de la théorie électronique.

En 1891, Stoney, qui soutenait l'idée selon laquelle les lois de Faraday sur l'électrolyse signifiaient l'existence d'une unité naturelle de charge, a inventé le terme « électron ».

Cependant, bientôt le terme électron, introduit par Stone, perd son essence originelle. En 1892 H. Lorentz forme sa propre théorie des électrons. Selon lui, l'électricité naît du mouvement de minuscules particules chargées - des électrons positifs et négatifs.

DANS fin XIX V. La théorie électronique de la conductivité a commencé à se développer. Le début de la théorie a été donné en 1900 par le physicien allemand Paul Drude. La théorie de Drude a été incluse dans les cours de physique sous le nom de théorie classique de la conductivité électrique des métaux. Dans cette théorie, les électrons sont assimilés aux atomes d’un gaz parfait remplissant le réseau cristallin d’un métal, et le courant électrique est représenté comme un flux de ce gaz électronique.

Après la présentation du modèle de l'atome de Rutherford, une série de mesures de la valeur de la charge élémentaire dans les années 20 du XXe siècle. en physique, l'idée du courant électrique comme flux d'électrons libres s'est finalement formée, éléments structurels atome de matière.

Cependant, le modèle des électrons libres s’est avéré intenable pour expliquer l’essence du courant électrique dans les électrolytes liquides, les gaz et les semi-conducteurs. Pour soutenir la théorie existante du courant électrique, de nouveaux porteurs de charge électrique ont été introduits : les ions et les trous.

Sur la base de ce qui précède, un concept définitif selon les normes modernes a été formé dans la physique moderne : le courant électrique est le mouvement dirigé de porteurs de charge électrique (électrons, ions, trous, etc.).

La direction du courant électrique est considérée comme la direction du mouvement des charges positives ; si le courant est créé par des particules chargées négativement (par exemple des électrons), alors la direction du courant est considérée comme opposée au mouvement des particules.

Le courant électrique est dit constant si l’intensité du courant et sa direction ne changent pas avec le temps. Pour l'apparition et le maintien du courant dans tout milieu, deux conditions doivent être remplies : - la présence de charges électriques libres dans le milieu ; — création d'un champ électrique dans le milieu.

Cependant, cette représentation du courant électrique s’est avérée intenable pour décrire le phénomène de supraconductivité. De plus, il s'est avéré qu'il existe de nombreuses contradictions dans la représentation spécifiée du courant électrique lors de la description du fonctionnement de presque tous les types d'appareils électroniques. La nécessité d'interpréter la notion de courant électrique dans conditions différentes et dans différents types les appareils électroniques d'une part, ainsi que le manque de compréhension de l'essence du courant électrique d'autre part, ont contraint la physique moderne à faire d'un électron, porteur d'une charge électrique, un « figaro » (« libre », « rapide »). », « assommé », « émis », « freinage », « relativiste », « photo », « thermique », etc.), ce qui a finalement posé la question « qu'est-ce que le courant électrique ? vers une impasse.

L'importance de la représentation théorique du courant électrique dans conditions modernes s'est considérablement développé non seulement en raison de l'utilisation généralisée de l'électricité dans la vie humaine, mais également en raison de son coût élevé et de sa faisabilité technique, par exemple les mégaprojets scientifiques mis en œuvre par tous les pays développés du monde, dans lesquels le concept de courant électrique joue un rôle important. rôle important.

Concept dynamique éthéré de représentation du courant électrique. De la définition ci-dessus, il s'ensuit que le courant électrique est un mouvement dirigé porteurs de charge électrique. Évidemment, révéler l'essence physique du courant électrique consiste à résoudre le problème de l'essence physique de la charge électrique et de savoir quel est le porteur de cette charge.

Le problème de l’essence physique de la charge électrique est un problème non résolu, tant par la physique classique que par la physique quantique moderne tout au long de l’histoire du développement de l’électricité. La solution à ce problème s’est avérée possible uniquement en utilisant la méthodologie de l’éthérodynamique, un nouveau concept de la physique du 21e siècle.

Selon la définition éthérodynamique : la charge électrique est une mesure du mouvement du flux d'éther... . La charge électrique est une propriété inhérente à toutes les particules élémentaires et rien de plus. La charge électrique est une quantité de signe défini, c'est-à-dire qu'elle est toujours positive.

De l'essence physique indiquée de la charge électrique, il s'ensuit que la définition ci-dessus du courant électrique est incorrecte dans la mesure où ions, trous, etc. ne peuvent pas être la cause du courant électrique du fait qu'ils ne sont pas porteurs de charge électrique, puisqu'ils ne sont pas des éléments du niveau organisationnel de la matière physique - particules élémentaires(tel que défini).

Les électrons, en tant que particules élémentaires, ont cependant une charge électrique selon la définition : sont l'une des unités structurelles de base de la matière, formentcoques électroniques atomes , dont la structure détermine la plupart des éléments optiques, électriques, magnétiques, mécaniques etpropriétés chimiques des substances, ne peuvent pas être des porteurs mobiles (gratuits) de charge électrique. L'électron libre est un mythe créé par la physique moderne pour interpréter le concept de courant électrique, qui n'a aucune preuve pratique ou théorique. Il est évident que dès qu'un électron « libre » quitte un atome d'une substance, formant un courant électrique, des changements dans les propriétés physiques et chimiques de cette substance (selon la définition) doivent certainement se produire, ce qui n'est pas observé dans la nature. . Cette hypothèse a été confirmée par les expériences du physicien allemand Karl Viktor Eduard Rikke : « le passage du courant à travers les métaux (conducteurs du premier type) ne s'accompagne pas de changement chimique leur." Actuellement, la dépendance des propriétés physicochimiques d'une substance sur la présence de l'un ou l'autre électron dans un atome d'une substance a été bien étudiée et confirmée expérimentalement, par exemple dans les travaux.

Il y a également une référence à des expériences réalisées pour la première fois en 1912 par L. I. Mandelstam et N. D. Papaleksi, mais non publiées par eux. Quatre ans plus tard (1916), R. C. Tolman et T. D. Stewart publièrent les résultats de leurs expériences, qui se révélèrent similaires à celles de Mandelstam et Papaleksi. En physique moderne, ces expériences confirment directement que les électrons libres doivent être considérés comme porteurs d’électricité dans un métal.

Pour comprendre l'inexactitude de ces expériences, il suffit de considérer le schéma et la méthodologie de l'expérience, dans laquelle une bobine d'inductance a été utilisée comme conducteur, qui tournait autour de son axe et s'arrêtait brusquement. La bobine était connectée à l'aide de contacts glissants à un galvanomètre, qui enregistrait l'apparition d'une force électromotrice inertielle. En fait, nous pouvons dire que dans cette expérience, le rôle des forces externes créant la CEM a été joué par la force d'inertie, c'est-à-dire s'il y a des porteurs de charge libres avec une masse dans le métal, alors Ils doit obéirloi de l'inertie . Déclaration " Ils doit obéirloi de l'inertie ” erroné dans le sens où, selon l'approche niveaunelle de l'organisation de la matière physique, les électrons, en tant qu'éléments du niveau « particules élémentaires », obéissent uniquement aux lois de la dynamique de l'électro et des gaz, c'est-à-dire aux lois de la mécanique (Newton). ne leur sont pas applicables.

Pour rendre cette hypothèse convaincante, considérons le problème bien connu 3.1 : calculer le rapport des forces d'interaction électrostatique (Fe) et gravitationnelle (Fgr) entre deux électrons et entre deux protons.

Solution : pour les électrons Fe / Fgr = 4·10 42, pour les protons Fe / Fgr = 1,24·10 36, soit influence forces gravitationnelles si peu nombreux qu’ils ne peuvent être pris en compte. Cette affirmation est également vraie pour les forces d'inertie.

Cela signifie que l'expression de la force électromotrice (proposée par R. C. Tolman et T. D. Stewart), basée sur sa définition en termes de forces externes Fmagasin, agissant sur les charges à l'intérieur d'un conducteur soumis à un freinage :

ε = 1/e ∫F magasin∙dl,

incorrect dans sa formulation, en raison du fait que Fmagasin → 0.

Cependant, à la suite de l'expérience, une déviation à court terme de l'aiguille du galvanomètre a été observée, ce qui nécessite une explication. Pour comprendre ce processus, vous devez prêter attention au galvanomètre lui-même, pour lequel le galvanomètre dit balistique a été utilisé. Son mode d'emploi comporte cette option.

Un galvanomètre balistique peut être utilisé comme webermètre (c'est-à-dire mesurer le flux magnétique à travers un conducteur fermé, tel qu'une bobine), pour ce faire, une bobine inductive est connectée aux contacts du galvanomètre balistique, qui est placé dans un champ magnétique . Si vous retirez brusquement la bobine du champ magnétique ou tourner pour que l'axe de la bobine soit perpendiculaire lignes électriques champs, il est alors possible de mesurer la charge passée à travers la bobine en raison de l'induction électromagnétique, car le changement de flux magnétique est proportionnel à la charge traversée ; en calibrant le galvanomètre en conséquence, il est possible de déterminer le changement de flux chez Webers.

De ce qui précède, il est évident que l'utilisation d'un galvanomètre balistique comme webermètre correspond à la méthode expérimentale de R. C. Tolman et T. D. Stewart pour observer le courant d'inertie dans les métaux. La question reste ouverte quant à la source du champ magnétique, qui pourrait par exemple être le champ magnétique terrestre. L'influence d'un champ magnétique externe n'a pas été prise en compte ni étudiée par R. C. Tolman et T. D. Stewart, ce qui a conduit à la mythification des résultats de l'expérience.

L'essence du courant électrique. De ce qui précède, il s’ensuit que la réponse à la question : qu’est-ce que le courant électrique ? est également une solution au problème des porteurs de charge électrique. Sur la base des concepts existants de ce problème, il est possible de formuler un certain nombre d'exigences auxquelles le porteur de charge électrique doit satisfaire. A savoir : le porteur de la charge électrique doit être une particule élémentaire ; le porteur de charge électrique doit être un élément libre et à longue durée de vie ; Le porteur de charge électrique ne doit pas détruire la structure de l’atome de la substance.

Une simple analyse des faits existants nous permet de conclure que les exigences ci-dessus ne sont satisfaites que par un seul élément du niveau « particules élémentaires » de la matière physique : une particule élémentaire - le photon.

La combinaison des photons et du milieu (éther) dans lequel ils existent forment un gaz photonique.

En tenant compte de l'essence physique du photon et des informations ci-dessus, nous pouvons donner la définition suivante :

Le courant électrique est un flux de gaz photonique conçu pour transférer de l’énergie.

Pour comprendre le mécanisme de déplacement du courant électrique, considérons le modèle bien connu de transport du méthane. En termes simples, il comprend un pipeline principal qui achemine le méthane depuis un champ gazier jusqu'au lieu de consommation. Pour déplacer le méthane à travers canalisation principale une condition doit être remplie : la pression du méthane au début du gazoduc doit être supérieure à la pression du méthane à son extrémité.

Par analogie avec le transport du méthane, considérons un schéma du mouvement du courant électrique, constitué d'une batterie (source de courant électrique) ayant deux contacts « + » et « - » et un conducteur. Si nous connectons un conducteur métallique aux contacts de la batterie, nous obtenons un modèle de mouvement du courant électrique, similaire au transport du méthane.

La condition d'existence d'un courant électrique dans un conducteur, par analogie avec le modèle de transport du méthane, est la présence : d'une source (gaz) de pression accrue, c'est-à-dire une source de forte concentration de porteurs de charge électrique ; pipeline - conducteur; consommateur de gaz, c'est-à-dire un élément qui permet une diminution de la pression du gaz, c'est-à-dire un élément (drain) qui permet une diminution de la concentration de porteurs de charge électriques.

La différence entre les circuits électriques et ceux au gaz, à l'hydroélectricité, etc. est que la source et le drain sont structurellement réalisés dans une seule unité (source de courant chimique - batterie, générateur électrique, etc.). Le mécanisme de circulation du courant électrique est le suivant : après avoir connecté le conducteur à une batterie, par exemple une source de courant chimique, dans la zone de contact « + » (anode) se produit réaction chimique réduction, à la suite de laquelle des photons sont générés, c'est-à-dire qu'une zone de concentration accrue de porteurs de charge électrique est formée. Parallèlement, dans la zone de contact « - » (cathode), sous l'influence des photons qui se retrouvent dans cette zone suite à l'écoulement à travers le conducteur, se produit une réaction d'oxydation (consommation de photons), c'est-à-dire une zone de une concentration réduite de porteurs de charge électrique se forme. Les porteurs de charge électrique (photons) se déplacent d'une zone de forte concentration (source) le long d'un conducteur vers une zone de faible concentration (puits). Ainsi, la force externe ou force électromotrice (FEM) qui fournit du courant électrique dans le circuit est la différence de concentration (pression) de porteurs de charge électrique (photons), résultant du fonctionnement de sources de courant chimiques.

Cette circonstance souligne une fois de plus la validité de la conclusion principale de la dynamique énergétique, selon laquelle les champs de force (y compris le champ électrique) ne sont pas créés par les masses, les charges et les courants eux-mêmes, mais par leur répartition inégale dans l'espace.

Sur la base de l'essence même du courant électrique, l'absurdité de l'expérience de R. C. Tolman et T. D. Stewart visant à observer le courant d'inertie dans les métaux est évidente. Il n’existe actuellement aucune méthode permettant de générer des photons en modifiant la vitesse de mouvement mécanique d’un corps macroscopique dans la nature.

Un aspect intéressant de la représentation ci-dessus du courant électrique est sa comparaison avec la représentation du concept de « lumière », discuté dans l’ouvrage : la lumière est un flux de gaz photonique... . Cette comparaison nous permet de conclure : la lumière est un courant électrique. La différence entre ces concepts réside uniquement dans la composition spectrale des photons qui forment la lumière ou le courant électrique, par exemple dans les conducteurs métalliques. Pour une compréhension plus convaincante de cette circonstance, considérons un circuit permettant de générer du courant électrique à l'aide d'une batterie solaire. Le flux de lumière solaire (photons dans le domaine visible) provenant de la source (le soleil) atteint la batterie solaire, qui convertit le flux lumineux incident en un courant électrique (flux de photons), qui circule à travers un conducteur métallique jusqu'au consommateur (drain). . DANS dans ce cas batterie solaire agit comme un convertisseur du spectre du flux de photons émis par le soleil en spectre de photons du courant électrique dans un conducteur métallique.

Conclusions. Il n’existe aucune preuve dans la physique moderne que le courant électrique soit le mouvement dirigé d’électrons ou de toute autre particule. Au contraire, les idées modernes sur l'électron, la charge électrique et les expériences de Riecke montrent l'erreur cette notion courant électrique.

La justification de l'ensemble des exigences relatives au porteur de charge électrique, compte tenu de son essence éther-dynamique, a permis d'établir que le courant électrique c'est un flux de gaz photonique conçu pour transférer de l'énergie.

Le mouvement du courant électrique s'effectue d'une zone de forte concentration de photons (source) vers une zone de faible concentration (drain).

Pour la génération et le maintien du courant dans tout milieu, trois conditions doivent être remplies : le maintien (génération) d'une forte concentration de photons dans la zone source, la présence d'un conducteur qui assure le flux des photons et la création d'un photon zone de consommation dans la zone de vidange.

Électricité Électronique.

Lyamin V.S. , Lyamin D.V. Lvov

Le courant électrique est le mouvement ordonné de particules chargées. Dans les solides, il s’agit du mouvement des électrons (particules chargées négativement) ; dans les corps liquides et gazeux, il s’agit du mouvement des ions (particules chargées positivement). De plus, le courant peut être constant ou alternatif, et ils ont des mouvements de charges électriques complètement différents. Afin de bien comprendre et maîtriser le sujet du mouvement du courant dans les conducteurs, vous devez peut-être d'abord comprendre plus en détail les bases de l'électrophysique. C'est par là que je vais commencer.

Alors, comment le courant électrique circule-t-il en premier lieu ? On sait que les substances sont constituées d’atomes. Ce sont des particules élémentaires de matière. La structure de l'atome ressemble à la nôtre système solaire, où le noyau de l'atome est situé au centre. Il est constitué de protons (particules électriques positives) et de neutrons (particules électriquement neutres) étroitement pressés les uns contre les autres. Autour de ce noyau, des électrons (des particules plus petites dotées d'une charge négative) tournent sur leurs orbites à une vitesse énorme. Différentes substances ont différents nombres d'électrons et les orbites sur lesquelles ils tournent. Les atomes des solides possèdent ce qu’on appelle un réseau cristallin. C'est la structure d'une substance dans laquelle les atomes sont disposés les uns par rapport aux autres dans un certain ordre.

Où le courant électrique peut-il provenir ici ? Il s'avère que dans certaines substances (conducteurs de courant), les électrons les plus éloignés de leur noyau peuvent se détacher de l'atome et se déplacer vers un atome voisin. Ce mouvement des électrons est dit libre. Les électrons se déplacent simplement au sein d’une substance, d’un atome à un autre. Mais si un champ électromagnétique externe est connecté à cette substance (conducteur électrique), créant ainsi un circuit électrique, alors tous les électrons libres commenceront à se déplacer dans une direction. Il s'agit précisément du mouvement du courant électrique à l'intérieur d'un conducteur.

Voyons maintenant ce que sont les courants continu et alternatif. Ainsi, le courant continu se déplace toujours dans une seule direction. Comme indiqué au tout début, les électrons se déplacent dans les solides et les ions dans les corps liquides et gazeux. Les électrons sont des particules chargées négativement. Par conséquent, dans les solides, le courant électrique circule du moins vers le plus de la source d'énergie (les électrons se déplacent le long de la source d'énergie). circuit électrique). Dans les liquides et les gaz, le courant se déplace dans deux directions à la fois, ou plutôt simultanément, les électrons circulent vers le plus et les ions (les atomes individuels qui ne sont pas interconnectés par un réseau cristallin, ils sont chacun seuls) circulent vers le moins de la source d’alimentation.

Il a été officiellement admis par les scientifiques que le mouvement se produit du plus vers le moins (à l'opposé de ce qui se passe dans la réalité). Ainsi, d'un point de vue scientifique, il est correct de dire que le courant électrique se déplace du plus au moins, mais d'un point de vue réel (nature électrophysique), il est plus correct de croire que le courant circule du moins au plus (en solides). Cela a probablement été fait pour des raisons de commodité.

Maintenant, comme pour le courant électrique alternatif. Ici, tout est un peu plus compliqué. Si au cas où CC le mouvement des particules chargées n'a qu'une seule direction (physiquement, les électrons avec un signe moins circulent vers un signe plus), alors quand courant alternatif la direction du mouvement change périodiquement dans le sens opposé. Vous avez probablement entendu cela dans un réseau électrique urbain ordinaire tension alternative 220 volts et fréquence standard 50 hertz. Ces 50 hertz indiquent donc qu'en une seconde, le courant électrique parvient à parcourir 50 fois un cycle complet ayant une forme sinusoïdale. En fait, en une seconde, la direction du courant change jusqu'à 100 fois (elle change deux fois en un cycle).

P.S. Direction du courant dans schémas électriques est important. Dans de nombreux cas, si le circuit est conçu pour un sens de courant et que vous le changez accidentellement dans le sens opposé ou que vous connectez du courant alternatif au lieu du courant continu, il est fort probable que l'appareil tombe simplement en panne. De nombreux semi-conducteurs fonctionnant dans des circuits sens inverse le courant peut traverser et brûler. Alors une fois connecté alimentation électrique Le sens du courant doit être strictement respecté par vous.

Lorsqu'une personne apprenait à créer et à utiliser du courant électrique, sa qualité de vie s'améliorait considérablement. Aujourd’hui, l’importance de l’électricité continue de croître chaque année. Afin d’apprendre à comprendre des problèmes plus complexes liés à l’électricité, vous devez d’abord comprendre ce qu’est le courant électrique.

Qu'est-ce qui est actuel

La définition du courant électrique est sa représentation sous la forme d'un flux dirigé de particules porteuses en mouvement, chargées positivement ou négativement. Les porteurs de charges peuvent être :

• des électrons chargés d'un signe moins se déplaçant dans les métaux ;
• les ions dans les liquides ou les gaz ;
• trous chargés positivement provenant des électrons en mouvement dans les semi-conducteurs.

La nature du courant est également déterminée par la présence d'un champ électrique. Sans cela, aucun flux dirigé de particules chargées ne se produira.

Concept de courant électriqueIl serait incomplet sans énumérer ses manifestations :

1. Tout courant électrique est accompagné d'un champ magnétique ;
2. Les conducteurs s'échauffent au passage ;
3. Les électrolytes modifient la composition chimique.

Conducteurs et semi-conducteurs

Le courant électrique ne peut exister que dans un milieu conducteur, mais la nature de son flux est différente :

1. Les conducteurs métalliques contiennent des électrons libres qui commencent à se déplacer sous l'influence d'un champ électrique. Lorsque la température augmente, la résistance des conducteurs augmente également, car la chaleur augmente le mouvement des atomes dans un ordre chaotique, ce qui interfère avec les électrons libres ;
2. Dans un milieu liquide formé d'électrolytes, le champ électrique résultant provoque un processus de dissociation - la formation de cations et d'anions, qui se déplacent vers les pôles positifs et négatifs (électrodes) en fonction du signe de la charge. Le chauffage de l'électrolyte entraîne une diminution de la résistance due à une décomposition plus active des molécules ;

Important! L'électrolyte peut être solide, mais la nature du courant qui y circule est identique à celle d'un liquide.

1. Le milieu gazeux se caractérise également par la présence d'ions qui se mettent en mouvement. Du plasma se forme. Le rayonnement produit également des électrons libres qui participent au mouvement dirigé ;
2. Lorsqu'un courant électrique est créé dans le vide, les électrons libérés au niveau de l'électrode négative se déplacent vers l'électrode positive ;
3. Dans les semi-conducteurs, il y a des électrons libres qui rompent les liaisons lorsqu’ils sont chauffés. A leur place restent des trous avec une charge avec un signe « plus ». Les trous et les électrons sont capables de créer un mouvement dirigé.

Les milieux non conducteurs sont appelés diélectriques.

Important! La direction du courant correspond à la direction de déplacement des particules porteuses de charge avec un signe plus.

Type de courant

1. Constante. Il se caractérise par une valeur quantitative constante du courant et de la direction ;
2. Variable. Au fil du temps, ses caractéristiques changent périodiquement. Il est divisé en plusieurs variétés, en fonction du paramètre modifié. Principalement la valeur quantitative du courant et sa direction varient le long d'une sinusoïde ;
3. Courants de Foucault. Se produisent lorsque le flux magnétique subit des changements. Formez des circuits fermés sans vous déplacer entre les pôles. Les courants de Foucault provoquent une intense génération de chaleur et, par conséquent, une augmentation des pertes. Dans les noyaux des bobines électromagnétiques, ils sont limités par l’utilisation d’une conception de plaques isolées individuelles au lieu d’une conception solide.

Caractéristiques électriques

1. Force actuelle. Il s'agit d'une mesure quantitative de la charge passant par unité de temps le long d'une section transversale de conducteurs. Les charges sont mesurées en coulombs (C), l'unité de temps est la seconde. La force actuelle est de C/s. Le rapport résultant s’appelle ampère (A), qui mesure la valeur quantitative du courant. L'appareil de mesure est un ampèremètre, connecté en série au circuit de connexion électrique ;
2. Pouvoir. Le courant électrique dans le conducteur doit vaincre la résistance du milieu. Le travail dépensé pour le surmonter pendant un certain temps sera du pouvoir. Dans ce cas, l'électricité est convertie en d'autres types d'énergie - le travail est effectué. La puissance dépend du courant et de la tension. Leur produit déterminera la puissance active. En multipliant par le temps, on obtient la consommation d'énergie - ce qu'indique le compteur. La puissance peut être mesurée en voltampères (VA, kVA, mVA) ou en watts (W, kW, mW) ;
3. Tension. L'un des trois les caractéristiques les plus importantes. Pour que le courant circule, il est nécessaire de créer une différence de potentiel entre deux points d’un circuit fermé de connexions électriques. La tension est caractérisée par le travail effectué par un champ électrique lorsqu'un seul porteur de charge se déplace. Selon la formule, l'unité de tension est J/C, ce qui correspond à un volt (V). L'appareil de mesure est un voltmètre, connecté en parallèle ;
4. Résistance. Caractérise la capacité des conducteurs à laisser passer le courant électrique. Déterminé par le matériau du conducteur, la longueur et la section transversale. La mesure est en ohms (Ohm).

Lois pour le courant électrique

Les circuits électriques sont calculés selon trois lois principales :

1. La loi d'Ohm. Il a été étudié et formulé par un physicien allemand au début du XIXe siècle pour le courant continu, puis il a également été appliqué au courant alternatif. Il établit la relation entre le courant, la tension et la résistance. Presque tous les circuits électriques sont calculés sur la base de la loi d'Ohm. Formule de base : I = U/R, ou le courant est directement proportionnel à la tension et inversement proportionnel à la résistance ;

1. La loi de Faraday. Fait référence à l'induction électromagnétique. L'apparition de courants inductifs dans les conducteurs est causée par l'influence d'un flux magnétique qui change dans le temps en raison de l'induction de la FEM (force électromotrice) dans une boucle fermée. L'ampleur de la force électromotrice induite, mesurée en volts, est proportionnelle à la vitesse à laquelle le flux magnétique change. Grâce à la loi de l'induction, les générateurs produisent de l'électricité ;
2. Loi Joule-Lenz. Il est important lors du calcul de l'échauffement des conducteurs, qui sont utilisés pour la conception et la fabrication du chauffage, luminaires, autres équipements électriques. La loi permet de déterminer la quantité de chaleur dégagée lors du passage du courant électrique :

où I est la force du courant circulant, R est la résistance, t est le temps.

L'électricité dans l'atmosphère

Un champ électrique peut exister dans l’atmosphère et des processus d’ionisation se produisent. Bien que la nature de leur apparition ne soit pas tout à fait claire, il existe diverses hypothèses explicatives. Le plus populaire est un condensateur, comme analogue pour représenter l’électricité dans l’atmosphère. Ses plaques peuvent être utilisées pour représenter la surface terrestre et l’ionosphère, entre lesquelles circule un diélectrique – l’air.

Types d'électricité atmosphérique :

1. Décharges de foudre. Éclairs avec une lueur visible et des coups de tonnerre. La tension de foudre atteint des centaines de millions de volts pour un courant de 500 000 A ;

1. Le feu de Saint-Elme. Décharge corona d'électricité formée autour des fils, des mâts ;
2. Foudre en boule. Une décharge en forme de boule se déplaçant dans l’air ;
3. Lumières polaires. Lueur multicolore de l'ionosphère terrestre sous l'influence de particules chargées pénétrant depuis l'espace.

Utilisé par l'homme propriétés bénéfiques courant électrique dans tous les domaines de la vie :

• éclairage;
• transmission de signaux : téléphone, radio, télévision, télégraphe ;
• transports électriques : trains, voitures électriques, tramways, trolleybus ;
• créer un microclimat confortable : chauffage et climatisation ;
• matériel médical;
• usage domestique : appareils électriques ;
• ordinateurs et appareils mobiles ;
• industrie : machines et équipements ;
• électrolyse : production d'aluminium, de zinc, de magnésium et d'autres substances.

Risque électrique

Le contact direct avec le courant électrique sans équipement de protection est mortel pour l'homme. Plusieurs types d'impacts sont possibles :

• brûlure thermique;
• dégradation électrolytique du sang et de la lymphe avec modification de sa composition;
• les contractions musculaires convulsives peuvent provoquer une fibrillation cardiaque jusqu'à son arrêt complet et perturber le fonctionnement du système respiratoire.

Important! Le courant ressenti par une personne commence par une valeur de 1 mA ; si la valeur du courant est de 25 mA, de graves changements négatifs dans le corps sont possibles.

Le plus caractéristique principale courant électrique - il peut effectuer un travail utile pour une personne : éclairer une maison, laver et sécher des vêtements, préparer le dîner, chauffer une maison. De nos jours, son utilisation dans la transmission d’informations occupe une place importante, même si cela ne nécessite pas beaucoup de consommation d’énergie.

Vidéo

Électrons libres.. Courant électrique.. Mesure du courant.. Ampèremètre.. Unité de courant - Ampère.. Direction du courant électrique.. Direction du mouvement des électrons..

Lorsqu'un champ électrique est appliqué à un conducteur, les électrons libres (porteurs de charge négatifs) commencent à dériver conformément à la direction du champ électrique - un

Le mouvement des électrons signifie le mouvement des charges négatives, donc - le courant électrique est une mesure de la quantité de charge électrique transférée à travers une section transversale d’un conducteur par unité de temps.

Dans le système international SI, l'unité de charge est le Coulomb et l'unité de temps est la seconde. Par conséquent, l’unité de courant est le Coulomb par seconde (C/sec).

Mesure de courant

Unité de courant Coulombs par seconde a un nom spécifique dans le système SI Ampère (A)- en l'honneur du célèbre scientifique français André-Marie Ampéra(photo dans le titre de l'article).
Comme on le sait, la valeur de la charge électrique négative d'un électron est de -1,602. 10 -19 Pendentif. Par conséquent, un Coulomb de charge électrique est constitué de 1/1,602 10 -19 = 6,24 10 18 des électrons.
Par conséquent, si 6.24 10 18 les électrons traversent la section transversale du conducteur en une seconde, alors l'amplitude de ce courant est égale à un ampère.

Pour mesurer le courant Il existe un appareil de mesure - un ampèremètre.

Riz. 1

Ampèremètre est inclus dans le circuit électrique ( riz. 1) en série avec l'élément de circuit dans lequel le courant doit être mesuré. Lors du branchement d'un ampèremètre, la polarité doit être respectée : le « plus » de l'ampèremètre est connecté au « plus » de la source de courant, et le « moins » de l'ampèremètre est connecté au « moins » de la source de courant.

Direction du courant électrique

Si dans le circuit électrique illustré dans riz. 1 fermez les contacts de l'interrupteur, le courant électrique circulera alors à travers ce circuit. La question se pose : « Dans quelle direction ?

Nous savons que le courant électrique dans les conducteurs métalliques est le mouvement ordonné de particules chargées négativement - des électrons (dans d'autres milieux, il peut s'agir d'ions ou d'ions et d'électrons). Les électrons chargés négativement dans le circuit externe se déplacent de la source moins au plus (comme les charges se repoussent, les charges opposées s'attirent), ce qui illustre bien riz. 2 .

Le manuel de physique de 8e année nous donne une réponse différente : « La direction du mouvement des charges positives est considérée comme la direction du courant électrique dans le circuit »- c'est du plus de la source d'énergie au moins de la source.

Sélection de la direction du courant, le contraire de vrai , ne peut être qualifié que de paradoxal, mais les raisons d'un tel écart peuvent s'expliquer si l'on retrace l'histoire du développement de l'électrotechnique.

Le truc c'est, que les charges électriques ont commencé à être étudiées bien avant la découverte des électrons, de sorte que la nature des porteurs de charge dans les métaux était encore inconnue.
Le concept de charge positive et négative a été introduit par un scientifique américain et politicien Benjamin Franklin.

Dans mon travail"Expériences et observations sur l'électricité" (1747) Franklin a tenté d'expliquer théoriquement les phénomènes électriques. C’est lui qui, le premier, fit l’hypothèse la plus importante sur la nature atomique et « granuleuse » de l’électricité : « La matière électrique est constituée de particules qui doivent être extrêmement petites».

Franklin croyait, qu'un corps qui accumule de l'électricité est chargé positivement et qu'un corps qui perd de l'électricité est chargé négativement. Lorsqu'ils se connectent, l'excès de charge positive s'écoule là où il en manque, c'est-à-dire vers un corps chargé négativement (par analogie avec les vases communicants).

Ces idées sur le mouvement des charges positives largement répandu dans les cercles scientifiques et inclus dans les manuels de physique. Il s’est donc avéré que la direction réelle du mouvement des électrons dans un conducteur est opposée à la direction acceptée du courant électrique.

Après la découverte de l'électron les scientifiques ont décidé de tout laisser tel quel, car il faudrait changer beaucoup de choses (et pas seulement dans les manuels) si la véritable direction du courant était indiquée. Cela est également dû au fait que le signe de la charge n'a pratiquement aucun effet sur quoi que ce soit, à condition que tout le monde utilise la même convention.
La véritable direction du mouvement des électrons n'est utilisée que lorsque cela est nécessaire pour expliquer certains effets physiques dans les dispositifs semi-conducteurs (diodes, transistors, thyristors, etc.).