A corrente elétrica ocorre quando. Corrente elétrica. Força atual. Resistência. Campo elétrico estacionário

Movimento direcionado de partículas carregadas em um campo elétrico.

Partículas carregadas podem ser elétrons ou íons (átomos carregados).

Um átomo que perdeu um ou mais elétrons adquire uma carga positiva. - Ânion (íon positivo).
Um átomo que ganhou um ou mais elétrons adquire uma carga negativa. - Cátion (íon negativo).
Os íons são considerados partículas móveis carregadas em líquidos e gases.

Nos metais, os portadores de carga são elétrons livres, como partículas carregadas negativamente.

Nos semicondutores, consideramos o movimento (movimento) de elétrons carregados negativamente de um átomo para outro e, como resultado, o movimento entre os átomos dos locais vagos carregados positivamente resultantes - buracos.

Para direção da corrente elétrica a direção do movimento das cargas positivas é convencionalmente aceita. Esta regra foi estabelecida muito antes do estudo do elétron e permanece verdadeira até hoje. A intensidade do campo elétrico também é determinada para uma carga de teste positiva.

Para qualquer cobrança única q em um campo elétrico de intensidade E atos de força F = qE, que move a carga na direção do vetor dessa força.

A figura mostra que o vetor de força F - = -qE, agindo sobre uma carga negativa -q, é direcionado na direção oposta ao vetor de intensidade de campo, como o produto do vetor E para um valor negativo. Conseqüentemente, os elétrons carregados negativamente, que são portadores de carga em condutores metálicos, na verdade têm uma direção de movimento oposta ao vetor de intensidade do campo e à direção geralmente aceita da corrente elétrica.

Valor da cobrança P= 1 pendente movido através da seção transversal do condutor no tempo t= 1 segundo, determinado pelo valor atual EU= 1 Ampere da proporção:

Eu = Q/t.

Proporção atual EU= 1 Ampere no condutor em sua área de seção transversal S= 1 m 2 determinará a densidade de corrente j= 1A/m2:

Trabalho UM= 1 Joule gasto na carga de transporte P= 1 O pendente do ponto 1 ao ponto 2 determinará o valor tensão elétrica Você= 1 Volt como diferença de potencial φ 1 e φ 2 entre esses pontos do cálculo:

Você = A/Q = φ 1 - φ 2

A corrente elétrica pode ser contínua ou alternada.

Corrente contínua - corrente elétrica, cuja direção e magnitude não mudam com o tempo.

A corrente alternada é uma corrente elétrica cuja magnitude e direção mudam com o tempo.

Já em 1826, o físico alemão Georg Ohm descobriu uma importante lei da eletricidade, que determina a relação quantitativa entre a corrente elétrica e as propriedades do condutor, caracterizando sua capacidade de suportar a corrente elétrica.
Essas propriedades mais tarde ficaram conhecidas como resistência elétrica, denotado por uma letra R e medido em Ohms em homenagem ao descobridor.
A lei de Ohm em sua interpretação moderna usando a relação U/R clássica determina a quantidade de corrente elétrica em um condutor com base na tensão Você nas extremidades deste condutor e sua resistência R:

Corrente elétrica em condutores

Os condutores contêm portadores de carga livres que, sob a influência de um campo elétrico, se movem e criam uma corrente elétrica.

Nos condutores metálicos, os portadores de carga são elétrons livres.
À medida que a temperatura aumenta, o movimento térmico caótico dos átomos interfere no movimento direcional dos elétrons e a resistência do condutor aumenta.
Ao resfriar e a temperatura se aproximar do zero absoluto, quando o movimento térmico cessa, a resistência do metal tende a zero.

A corrente elétrica em líquidos (eletrólitos) existe como o movimento direcionado de átomos carregados (íons), que são formados no processo de dissociação eletrolítica.
Os íons se movem em direção aos eletrodos de sinal oposto e são neutralizados, fixando-se neles. - Eletrólise.
Os ânions são íons positivos. Eles se movem para o eletrodo negativo - o cátodo.
Cátions são íons negativos. Eles se movem para o eletrodo positivo - o ânodo.
As leis da eletrólise de Faraday determinam a massa de uma substância liberada nos eletrodos.
Quando aquecido, a resistência do eletrólito diminui devido ao aumento no número de moléculas decompostas em íons.

Corrente elétrica em gases - plasma. A carga elétrica é transportada por íons positivos ou negativos e elétrons livres, que são formados sob a influência da radiação.

Existe uma corrente elétrica no vácuo como um fluxo de elétrons do cátodo para o ânodo. Usado em dispositivos de feixe de elétrons - lâmpadas.

Corrente elétrica em semicondutores

Os semicondutores ocupam uma posição intermediária entre condutores e dielétricos em termos de resistividade.
Uma diferença significativa entre semicondutores e metais pode ser considerada a dependência de sua resistividade com a temperatura.
À medida que a temperatura diminui, a resistência dos metais diminui, enquanto nos semicondutores, ao contrário, aumenta.
À medida que a temperatura se aproxima do zero absoluto, os metais tendem a se tornar supercondutores e os semicondutores - isolantes.
O fato é que no zero absoluto, os elétrons nos semicondutores estarão ocupados criando ligações covalentes entre os átomos da rede cristalina e, idealmente, não haverá elétrons livres.
À medida que a temperatura aumenta, alguns dos elétrons de valência podem receber energia suficiente para quebrar as ligações covalentes e elétrons livres aparecerão no cristal, e vagas são formadas nos locais da quebra, que são chamados de buracos.
O lugar vago pode ser ocupado por um elétron de valência de um par vizinho e o buraco se moverá para um novo lugar no cristal.
Quando um elétron livre encontra uma lacuna, a ligação eletrônica entre os átomos do semicondutor é restaurada e ocorre o processo inverso - recombinação.
Pares elétron-buraco podem aparecer e recombinar-se quando um semicondutor é iluminado devido à energia da radiação eletromagnética.
Na ausência de um campo elétrico, elétrons e buracos participam de movimentos térmicos caóticos.
EM campo elétrico Não apenas os elétrons livres formados, mas também os buracos, considerados partículas com carga positiva, participam do movimento ordenado. Atual EU em um semicondutor consiste em elétrons Em e buraco IP correntes

Semicondutores incluem: elementos químicos, como germânio, silício, selênio, telúrio, arsênico, etc. O semicondutor mais comum na natureza é o silício.

Comentários e sugestões são aceitos e bem vindos!

Este artigo mostra que na física moderna a ideia de corrente elétrica é mitificada e não possui evidências de sua interpretação moderna.

Do ponto de vista da eterodinâmica, o conceito de corrente elétrica como fluxo de gás fóton e as condições para sua existência são fundamentados.

Introdução. Na história da ciência, o século XIX foi chamado de século da eletricidade. O incrível século XIX, que lançou as bases para a revolução científica e tecnológica que tanto mudou o mundo, começou com uma célula galvânica - a primeira bateria, uma fonte química de corrente (coluna voltaica) e a descoberta da corrente elétrica. A pesquisa sobre corrente elétrica foi realizada em larga escala nos primeiros anos do século XIX. deu impulso à penetração da eletricidade em todas as esferas da vida humana. Vida modernaé impensável sem rádio e televisão, telefone, smartphone e computador, todos os tipos de dispositivos de iluminação e aquecimento, máquinas e dispositivos baseados na possibilidade de utilização de corrente elétrica.

No entanto, o uso generalizado da eletricidade desde os primeiros dias da descoberta da corrente elétrica está em profunda contradição com a sua justificativa teórica. Nem o século XIX nem a física moderna conseguem responder à pergunta: o que é corrente elétrica? Por exemplo, na seguinte declaração da Enciclopédia Britânica:

“A questão: “O que é eletricidade?”, assim como a questão: “O que é a matéria?”, está fora da esfera da física e pertence à esfera da metafísica.”

As primeiras experiências amplamente conhecidas com corrente elétrica foram realizadas pelo físico italiano Galvani no final do século XVIII. Outro físico italiano, Volta, criou o primeiro dispositivo capaz de produzir corrente elétrica de longo prazo - uma célula galvânica. Volta mostrou que o contato de metais dissimilares os leva a um estado elétrico e que a partir da adição de um líquido que lhes conduz eletricidade, forma-se um fluxo direto de eletricidade. A corrente resultante neste caso é chamada de corrente galvânica e o fenômeno em si é chamado de galvanismo. Ao mesmo tempo, a corrente na visão de Volta é o movimento de fluidos elétricos – fluidos.

Uma mudança significativa na compreensão da essência da corrente elétrica foi feita

M. Faraday. Eles provaram a identidade espécies individuais eletricidade proveniente de várias fontes. Maioria obras importantes iniciou experimentos em eletrólise. A descoberta foi considerada uma prova de que a eletricidade em movimento é virtualmente idêntica à eletricidade causada pelo atrito, ou seja, a eletricidade estática. Sua série de experimentos engenhosos sobre eletrólise serviu como uma confirmação convincente da ideia, cuja essência se resume ao seguinte: se uma substância por sua natureza tem uma estrutura atômica, então no processo de eletrólise cada átomo recebe uma certa quantidade de eletricidade .

Em 1874, o físico irlandês J. Stoney (Stoney) deu uma palestra em Belfast na qual usou as leis da eletrólise de Faraday como base para a teoria atômica da eletricidade. Com base na magnitude da carga total que passa pelo eletrólito e em uma estimativa bastante aproximada do número de átomos de hidrogênio liberados no cátodo, Stoney obteve para a carga elementar um número da ordem de 10 -20 C (em unidades modernas). Este relatório só foi publicado na íntegra em 1881, quando um cientista alemão

G. Helmholtz observou numa das suas palestras em Londres que, se aceitarmos a hipótese da estrutura atómica dos elementos, não podemos deixar de chegar à conclusão de que a eletricidade também é dividida em porções elementares ou “átomos de eletricidade”. Esta conclusão de Helmholtz seguiu essencialmente os resultados de Faraday sobre eletrólise e foi uma reminiscência da declaração do próprio Faraday. Os estudos de eletrólise de Faraday desempenharam um papel fundamental no desenvolvimento da teoria eletrônica.

Em 1891, Stoney, que apoiou a ideia de que as leis da eletrólise de Faraday significavam a existência de uma unidade natural de carga, cunhou o termo "elétron".

Porém, logo o termo elétron, introduzido por Stone, perde sua essência original. Em 1892 H. Lorentz forma sua própria teoria dos elétrons. Segundo ele, a eletricidade surge do movimento de minúsculas partículas carregadas - elétrons positivos e negativos.

EM final do século XIX V. A teoria eletrônica da condutividade começou a se desenvolver. O início da teoria foi dado em 1900 pelo físico alemão Paul Drude. A teoria de Drude foi incluída nos cursos de física sob o nome de teoria clássica da condutividade elétrica dos metais. Nesta teoria, os elétrons são comparados aos átomos de um gás ideal que preenche a estrutura cristalina de um metal, e a corrente elétrica é representada como um fluxo desse gás de elétrons.

Após a apresentação do modelo do átomo de Rutherford, uma série de medições do valor da carga elementar na década de 20 do século XX. na física, finalmente se formou a ideia da corrente elétrica como um fluxo de elétrons livres, elementos estruturaisátomo de matéria.

No entanto, o modelo do elétron livre revelou-se insustentável para explicar a essência da corrente elétrica em eletrólitos líquidos, gases e semicondutores. Para apoiar a teoria existente da corrente elétrica, foram introduzidos novos portadores de carga elétrica - íons e buracos.

Com base no exposto, um conceito que é definitivo para os padrões modernos foi formado na física moderna: corrente elétrica é o movimento direcionado de portadores de carga elétrica (elétrons, íons, buracos, etc.).

A direção da corrente elétrica é considerada a direção do movimento das cargas positivas; se a corrente for criada por partículas carregadas negativamente (por exemplo, elétrons), então a direção da corrente é considerada oposta ao movimento das partículas.

A corrente elétrica é chamada de constante se a intensidade da corrente e sua direção não mudam com o tempo. Para a ocorrência e manutenção de corrente em qualquer meio, duas condições devem ser atendidas: - presença de cargas elétricas livres no meio; — criação de um campo elétrico no meio.

No entanto, esta representação da corrente elétrica revelou-se insustentável na descrição do fenômeno da supercondutividade. Além disso, como se viu, existem muitas contradições na representação dada da corrente elétrica ao descrever o funcionamento de quase todos os tipos de dispositivos eletrônicos. A necessidade de interpretar o conceito de corrente elétrica em condições diferentes e em tipos diferentes os dispositivos eletrônicos, por um lado, e a falta de compreensão da essência da corrente elétrica, por outro, forçaram a física moderna a fazer um elétron, portador de uma carga elétrica, um “figaro” (“livre”, “rápido ”, “nocauteado”, “emitido”, “frenagem”, “relativista”, “foto”, “térmico”, etc.), o que finalmente levantou a questão “ o que é corrente elétrica? para um beco sem saída.

O significado da representação teórica da corrente elétrica em condições modernas tem crescido significativamente não só pelo uso generalizado da eletricidade na vida humana, mas também pelo alto custo e viabilidade técnica, por exemplo, megaprojetos científicos implementados por todos os países desenvolvidos do mundo, nos quais o conceito de corrente elétrica desempenha um papel papel significativo.

Conceito dinâmico etéreo de representação da corrente elétrica. Da definição acima segue-se que a corrente elétrica é um movimento direcionado portadores de carga elétrica. Obviamente, revelar a essência física da corrente elétrica consiste em resolver o problema da essência física da carga elétrica e qual é o portador dessa carga.

O problema da essência física da carga elétrica é um problema não resolvido, tanto pela física clássica quanto pela física quântica moderna ao longo da história do desenvolvimento da eletricidade. A solução para este problema só foi possível através da metodologia da eterodinâmica, um novo conceito na física do século XXI.

De acordo com a definição eterodinâmica: carga elétrica é uma medida do movimento do fluxo de éter... . A carga elétrica é uma propriedade inerente a todas as partículas elementares e nada mais. Carga elétrica é uma quantidade com sinal definido, ou seja, é sempre positiva.

Da essência física indicada da carga elétrica, segue-se que a definição acima de corrente elétrica está incorreta no sentido de que íons, buracos, etc. não podem ser a causa da corrente elétrica pelo fato de não serem portadores de carga elétrica, pois não são elementos do nível organizacional da matéria física - partículas elementares(conforme definido).

Os elétrons, como partículas elementares, possuem carga elétrica, porém, de acordo com a definição: são uma das unidades estruturais básicas da matéria, formamconchas eletrônicas átomos , cuja estrutura determina a maioria dos componentes ópticos, elétricos, magnéticos, mecânicos epropriedades químicas substâncias, não podem ser portadores móveis (gratuitos) de carga elétrica. O elétron livre é um mito criado pela física moderna para interpretar o conceito de corrente elétrica, que não possui comprovação prática ou teórica. É óbvio que assim que um elétron “livre” sai de um átomo de uma substância, formando uma corrente elétrica, certamente devem ocorrer mudanças nas propriedades físicas e químicas dessa substância (de acordo com a definição), o que não é observado na natureza . Esta suposição foi confirmada pelos experimentos do físico alemão Karl Viktor Eduard Rikke: “a passagem da corrente pelos metais (condutores do primeiro tipo) não é acompanhada por mudança química deles." Atualmente, a dependência das propriedades físico-químicas de uma substância da presença de um ou outro elétron em um átomo de uma substância foi bem estudada e confirmada experimentalmente, por exemplo, no trabalho.

Há também uma referência a experimentos realizados pela primeira vez em 1912 por L. I. Mandelstam e N. D. Papaleksi, mas não publicados por eles. Quatro anos depois (1916), R. C. Tolman e T. D. Stewart publicaram os resultados de seus experimentos, que se revelaram semelhantes aos experimentos de Mandelstam e Papaleksi. Na física moderna, esses experimentos servem como confirmação direta de que os elétrons livres deveriam ser considerados portadores de eletricidade em um metal.

Para entender a incorreção desses experimentos, basta considerar o diagrama e a metodologia do experimento, no qual foi utilizada como condutor uma bobina de indutância, que girou em torno de seu eixo e parou abruptamente. A bobina foi conectada por meio de contatos deslizantes a um galvanômetro, que registrou a ocorrência de fem inercial. Na verdade, podemos dizer que neste experimento o papel das forças externas que criam EMF foi desempenhado pela força de inércia, ou seja, se houver portadores de carga livres com massa no metal, então Eles deve obedecerlei da inércia . Declaração " Eles deve obedecerlei da inércia ” errôneo no sentido de que, de acordo com a abordagem de nível para a organização da matéria física, os elétrons, como elementos do nível de “partículas elementares”, obedecem apenas às leis da eletrodinâmica e da dinâmica dos gases, ou seja, às leis da mecânica (Newton) não lhes são aplicáveis.

Para tornar esta suposição convincente, consideremos o conhecido problema 3.1: calcular a razão das forças de interação eletrostática (Fe) e gravitacional (Fgr) entre dois elétrons e entre dois prótons.

Solução: para elétrons Fe / Fgr = 4·10 42, para prótons Fe / Fgr = 1,24·10 36, ou seja, influência forças gravitacionais tão poucos que não podem ser levados em conta. Esta afirmação também é verdadeira para forças inerciais.

Isto significa que a expressão para a fem (proposta por R. C. Tolman e T. D. Stewart), baseada na sua definição em termos de forças externas Floja, agindo sobre cargas dentro de um condutor submetido à frenagem:

ε = 1/e ∫F loja∙dl,

incorreta em sua formulação, pelo fato de Floja → 0.

Porém, como resultado do experimento, foi observado um desvio de curto prazo da agulha do galvanômetro, o que requer explicação. Para entender esse processo, deve-se prestar atenção ao próprio galvanômetro, para o qual foi utilizado o chamado galvanômetro balístico. Suas instruções de uso possuem esta opção.

Um galvanômetro balístico pode ser usado como webermeter (ou seja, medir o fluxo magnético através de um condutor fechado, como uma bobina), para isso, uma bobina indutiva é conectada aos contatos do galvanômetro balístico, que é colocado em um campo magnético . Se você remover repentinamente a bobina do campo magnético ou gire de modo que o eixo da bobina fique perpendicular linhas de energia campos, então é possível medir a carga que passa pela bobina devido à indução eletromagnética, porque a mudança no fluxo magnético é proporcional à carga passada; calibrando o galvanômetro adequadamente, é possível determinar a mudança no fluxo em Webers.

Do exposto, é óbvio que o uso de um galvanômetro balístico como webermeter corresponde ao método experimental de R. C. Tolman e T. D. Stewart na observação da corrente inercial em metais. A questão permanece em aberto sobre a origem do campo magnético, que, por exemplo, poderia ser o campo magnético da Terra. A influência de um campo magnético externo não foi levada em consideração ou estudada por R. C. Tolman e T. D. Stewart, o que levou à mitologização dos resultados do experimento.

A essência da corrente elétrica. Do exposto segue-se que a resposta à pergunta: o que é corrente elétrica? também é uma solução para o problema do portador de carga elétrica. Com base nos conceitos existentes deste problema, é possível formular uma série de requisitos que o portador de carga elétrica deve satisfazer. A saber: o portador da carga elétrica deve ser uma partícula elementar; o portador de carga elétrica deve ser um elemento livre e de longa vida; O portador de carga elétrica não deve destruir a estrutura do átomo da substância.

Uma simples análise dos fatos existentes permite-nos concluir que os requisitos acima são satisfeitos por apenas um elemento do nível de “partículas elementares” da matéria física: uma partícula elementar - o fóton.

A combinação de fótons juntamente com o meio (éter) em que eles existem formam um gás fóton.

Levando em consideração a essência física do fóton e as informações acima, podemos dar a seguinte definição:

A corrente elétrica é um fluxo de gás fóton projetado para transferir energia.

Para entender o mecanismo de movimento da corrente elétrica, considere o conhecido modelo de transporte de gás metano. Simplificando, inclui um gasoduto principal que fornece gás metano de um campo de gás até o local de consumo. Para mover o gás metano através pipeline principal uma condição deve ser atendida: a pressão do gás metano no início do gasoduto deve ser maior que a pressão do gás metano no final.

Por analogia com o transporte do gás metano, consideremos um diagrama do movimento da corrente elétrica, constituído por uma bateria (fonte de corrente elétrica) possuindo dois contatos “+” e “-“ e um condutor. Se conectarmos um condutor metálico aos contatos da bateria, obteremos um modelo de movimento da corrente elétrica, semelhante ao transporte do gás metano.

A condição para a existência de corrente elétrica em um condutor, por analogia com o modelo de transporte do gás metano, é a presença de: uma fonte (gás) de pressão aumentada, ou seja, uma fonte de alta concentração de portadores de carga elétrica; gasoduto - condutor; consumidor de gás, ou seja, um elemento que proporciona diminuição da pressão do gás, ou seja, um elemento (dreno) que proporciona diminuição da concentração de portadores de carga elétrica.

A diferença entre circuitos elétricos e gás, hídrico, etc. é que a fonte e o dreno são implementados estruturalmente em uma unidade (fonte de corrente química - bateria, gerador elétrico, etc.). O mecanismo de fluxo de corrente elétrica é o seguinte: após conectar o condutor a uma bateria, por exemplo, uma fonte de corrente química, na área de contato “+” (ânodo) ocorre reação química redução, como resultado da geração de fótons, ou seja, forma-se uma zona de maior concentração de portadores de carga elétrica. Ao mesmo tempo, na zona de contato “-“ (cátodo), sob a influência dos fótons que se encontram nesta zona como resultado do fluxo através do condutor, ocorre uma reação de oxidação (consumo de fótons), ou seja, uma zona de é formada uma concentração reduzida de portadores de carga elétrica. Os portadores de carga elétrica (fótons) movem-se de uma zona de alta concentração (fonte) ao longo de um condutor para uma zona de baixa concentração (sumidouro). Assim, a força externa ou força eletromotriz (EMF) que fornece corrente elétrica no circuito é a diferença na concentração (pressão) dos portadores de carga elétrica (fótons), resultante da operação de fontes químicas de corrente.

Esta circunstância enfatiza mais uma vez a validade da conclusão principal da dinâmica energética, segundo a qual os campos de força (incluindo o campo elétrico) são criados não pelas próprias massas, cargas e correntes, mas pela sua distribuição desigual no espaço.

Com base na essência considerada da corrente elétrica, é óbvio o absurdo do experimento de R. C. Tolman e T. D. Stewart na observação da corrente inercial em metais. Atualmente não existe um método para gerar fótons alterando a velocidade do movimento mecânico de qualquer corpo macroscópico na natureza.

Um aspecto interessante da representação da corrente elétrica acima é a sua comparação com a representação do conceito de “luz”, discutido na obra: a luz é um fluxo de gás fóton... . Esta comparação permite-nos concluir: a luz é uma corrente elétrica. A diferença entre esses conceitos está apenas na composição espectral dos fótons que formam a luz ou a corrente elétrica, por exemplo, em condutores metálicos. Para uma compreensão mais convincente desta circunstância, considere um circuito para geração de corrente elétrica a partir de uma bateria solar. O fluxo de luz solar (fótons na faixa visível) da fonte (o sol) atinge a bateria solar, que converte o fluxo de luz incidente em corrente elétrica (fluxo de fótons), que flui através de um condutor metálico até o consumidor (dreno) . EM nesse caso bateria solar atua como um conversor do espectro do fluxo de fótons emitido pelo sol no espectro de fótons da corrente elétrica em um condutor metálico.

Conclusões. Não há evidências na física moderna de que a corrente elétrica seja o movimento direcionado de elétrons ou de quaisquer outras partículas. Pelo contrário, as ideias modernas sobre o electrão, a carga eléctrica e as experiências de Riecke mostram a falácia este conceito corrente elétrica.

A justificação do conjunto de requisitos para o portador de carga eléctrica, tendo em conta a sua essência éter-dinâmica, permitiu estabelecer que a corrente eléctrica é um fluxo de gás fóton projetado para transferir energia.

O movimento da corrente elétrica é realizado de uma área de alta concentração de fótons (fonte) para uma área de baixa concentração (dreno).

Para a geração e manutenção de corrente em qualquer meio, três condições devem ser atendidas: manutenção (geração) de alta concentração de fótons na área de origem, presença de condutor que garanta o fluxo de fótons e criação de um fóton zona de consumo na área de drenagem.

Eletricidade Eletrônica.

Lyamin V.S. , Lyamin DV Lvov

A corrente elétrica é o movimento ordenado de partículas carregadas. Nos sólidos, este é o movimento dos elétrons (partículas carregadas negativamente); nos corpos líquidos e gasosos, este é o movimento dos íons (partículas carregadas positivamente). Além disso, a corrente pode ser constante ou alternada, e possuem movimentos de cargas elétricas completamente diferentes. Para compreender e dominar bem o tópico do movimento de corrente em condutores, talvez você primeiro precise entender com mais detalhes os fundamentos da eletrofísica. É aqui que vou começar.

Então, em primeiro lugar, como a corrente elétrica flui? Sabe-se que as substâncias consistem em átomos. Estas são partículas elementares da matéria. A estrutura do átomo se assemelha à nossa sistema solar, onde o núcleo do átomo está localizado no centro. Consiste em prótons (partículas elétricas positivas) e nêutrons (partículas eletricamente neutras) firmemente pressionados uns contra os outros. Em torno deste núcleo, os elétrons (partículas menores com carga negativa) giram em suas órbitas a uma velocidade tremenda. Diferentes substâncias têm diferentes números de elétrons e órbitas em que giram. Os átomos dos sólidos possuem o que é chamado de rede cristalina. Esta é a estrutura de uma substância na qual os átomos estão dispostos uns em relação aos outros em uma determinada ordem.

Onde pode surgir corrente elétrica aqui? Acontece que em algumas substâncias (condutores de corrente), os elétrons que estão mais distantes de seu núcleo podem se separar do átomo e passar para um átomo vizinho. Esse movimento de elétrons é chamado de livre. Os elétrons simplesmente se movem dentro de uma substância de um átomo para outro. Mas se um campo eletromagnético externo (condutor elétrico) for conectado a esta substância, criando assim um circuito elétrico, todos os elétrons livres começarão a se mover em uma direção. Este é precisamente o movimento da corrente elétrica dentro de um condutor.

Agora vamos descobrir o que são correntes DC e AC. Portanto, a corrente contínua sempre se move em apenas uma direção. Como afirmado no início, os elétrons se movem nos sólidos e os íons se movem nos corpos líquidos e gasosos. Os elétrons são partículas carregadas negativamente. Consequentemente, nos sólidos, a corrente elétrica flui de menos para mais da fonte de energia (os elétrons se movem ao longo circuito elétrico). Em líquidos e gases, a corrente se move em duas direções ao mesmo tempo, ou melhor, simultaneamente, os elétrons fluem para o positivo e os íons (átomos individuais que não estão interligados por uma rede cristalina, cada um deles está por conta própria) fluem para o negativo de a fonte de energia.

Foi oficialmente aceito pelos cientistas que o movimento ocorre de mais para menos (o oposto do que acontece na realidade). Então, do ponto de vista científico é correto dizer que a corrente elétrica se move de mais para menos, mas do ponto de vista real (natureza eletrofísica) é mais correto acreditar que a corrente flui de menos para mais (em sólidos). Provavelmente isso foi feito por alguma conveniência.

Agora, quanto à corrente elétrica alternada. Aqui tudo é um pouco mais complicado. Se for o caso CC o movimento das partículas carregadas tem apenas uma direção (fisicamente, os elétrons com sinal negativo fluem em direção ao positivo), então quando corrente alternada a direção do movimento muda periodicamente para o oposto. Você provavelmente já ouviu isso em uma rede elétrica normal de uma cidade tensão alternada 220 volts e frequência padrão de 50 hertz. Então esses 50 hertz indicam que em um segundo a corrente elétrica consegue passar 50 vezes por um ciclo completo com formato senoidal. Na verdade, num segundo, a direção da corrente muda até 100 vezes (muda duas vezes num ciclo).

P.S. Direção da corrente em diagramas elétricosé importante. Em muitos casos, se o circuito for projetado para uma direção de corrente e você acidentalmente alterá-lo para a direção oposta ou conectar corrente alternada em vez de corrente contínua, provavelmente o dispositivo simplesmente falhará. Muitos semicondutores que operam em circuitos direção reversa a corrente pode romper e queimar. Então, quando conectado fornecimento elétrico A direção da corrente deve ser rigorosamente observada por você.

Quando uma pessoa aprendeu a criar e usar corrente elétrica, sua qualidade de vida aumentou dramaticamente. Agora, a importância da eletricidade continua a aumentar a cada ano. Para aprender a entender questões mais complexas relacionadas à eletricidade, é preciso primeiro entender o que é corrente elétrica.

O que é atual

A definição de corrente elétrica é a sua representação na forma de um fluxo direcionado de partículas transportadoras em movimento, com carga positiva ou negativa. As operadoras de cobrança podem ser:

• elétrons carregados com sinal negativo movendo-se em metais;
• íons em líquidos ou gases;
• buracos carregados positivamente de elétrons em movimento em semicondutores.

O que é corrente também é determinado pela presença de um campo elétrico. Sem ele, não surgirá um fluxo direcionado de partículas carregadas.

Conceito de corrente elétricaSeria incompleto sem elencar suas manifestações:

1. Qualquer corrente elétrica é acompanhada por um campo magnético;
2. Os condutores aquecem à medida que passa;
3. Os eletrólitos alteram a composição química.

Condutores e semicondutores

A corrente elétrica só pode existir em um meio condutor, mas a natureza de seu fluxo é diferente:

1. Os condutores metálicos contêm elétrons livres que começam a se mover sob a influência de um campo elétrico. Quando a temperatura aumenta, a resistência dos condutores também aumenta, pois o calor aumenta o movimento dos átomos de forma caótica, o que interfere nos elétrons livres;
2. Em um meio líquido formado por eletrólitos, o campo elétrico resultante provoca um processo de dissociação - formação de cátions e ânions, que se movem em direção aos pólos positivo e negativo (eletrodos) dependendo do sinal da carga. O aquecimento do eletrólito leva a uma diminuição da resistência devido à decomposição mais ativa das moléculas;

Importante! O eletrólito pode ser sólido, mas a natureza do fluxo de corrente nele é idêntica à do líquido.

1. O meio gasoso também é caracterizado pela presença de íons que entram em movimento. O plasma é formado. A radiação também produz elétrons livres que participam do movimento direcionado;
2. Quando uma corrente elétrica é criada no vácuo, os elétrons liberados no eletrodo negativo se movem em direção ao eletrodo positivo;
3. Nos semicondutores, existem elétrons livres que quebram ligações quando aquecidos. Em seus lugares permanecem buracos com carga com sinal de “mais”. Buracos e elétrons são capazes de criar movimento direcionado.

Meios não condutores são chamados dielétricos.

Importante! A direção da corrente corresponde à direção do movimento das partículas portadoras de carga com sinal positivo.

Tipo de corrente

1. Constante. É caracterizado por um valor quantitativo constante de corrente e direção;
2. Variável. Com o tempo, muda periodicamente suas características. Está dividido em diversas variedades, dependendo do parâmetro que está sendo alterado. Principalmente o valor quantitativo da corrente e sua direção variam ao longo de uma senóide;
3. Correntes parasitas. Ocorre quando o fluxo magnético sofre alterações. Forme circuitos fechados sem se mover entre pólos. As correntes parasitas causam intensa geração de calor e, como resultado, as perdas aumentam. Nos núcleos das bobinas eletromagnéticas, eles são limitados pelo uso de um projeto de placas isoladas individuais em vez de uma placa sólida.

Características elétricas

1. Força atual. Esta é uma medida quantitativa da carga que passa por unidade de tempo ao longo de uma seção transversal de condutores. As cargas são medidas em coulombs (C), a unidade de tempo é o segundo. A força atual é C/s. A relação resultante foi chamada de ampere (A), que mede o valor quantitativo da corrente. O dispositivo de medição é um amperímetro, conectado em série ao circuito de ligação elétrica;
2. Poder. A corrente elétrica no condutor deve superar a resistência do meio. O trabalho despendido para superá-lo durante um determinado período de tempo será poder. Nesse caso, a eletricidade é convertida em outros tipos de energia - o trabalho é realizado. A potência depende da corrente e da tensão. Seu produto determinará a potência ativa. Quando multiplicado pelo tempo, obtém-se o consumo de energia – o que mostra o medidor. A potência pode ser medida em volt-ampères (VA, kVA, mVA) ou em watts (W, kW, mW);
3. Tensão. Um dos três as características mais importantes. Para que a corrente flua, é necessário criar uma diferença de potencial entre dois pontos de um circuito fechado de conexões elétricas. A tensão é caracterizada pelo trabalho realizado por um campo elétrico quando um único portador de carga se move. De acordo com a fórmula, a unidade de tensão é J/C, que corresponde a um volt (V). O dispositivo de medição é um voltímetro conectado em paralelo;
4. Resistência. Caracteriza a capacidade dos condutores de passarem corrente elétrica. Determinado pelo material do condutor, comprimento e área da seção transversal. A medição é em ohms (Ohm).

Leis para corrente elétrica

Os circuitos elétricos são calculados usando três leis principais:

1. Lei de Ohm. Foi estudado e formulado por um físico alemão no início do século XIX para corrente contínua, depois foi aplicado também para corrente alternada. Estabelece a relação entre corrente, tensão e resistência. Quase qualquer circuito elétrico é calculado com base na lei de Ohm. Fórmula básica: I = U/R, ou a corrente é diretamente proporcional à tensão e inversamente proporcional à resistência;

1. Lei de Faraday. Refere-se à indução eletromagnética. O aparecimento de correntes indutivas nos condutores é causado pela influência de um fluxo magnético que muda ao longo do tempo devido à indução de EMF (força eletromotriz) em circuito fechado. A magnitude da fem induzida, medida em volts, é proporcional à taxa na qual o fluxo magnético muda. Graças à lei da indução, os geradores produzem eletricidade;
2. Lei de Joule-Lenz. É importante no cálculo do aquecimento dos condutores, que é utilizado para o projeto e fabricação de aquecimento, luminárias, outros equipamentos elétricos. A lei permite determinar a quantidade de calor liberada durante a passagem da corrente elétrica:

onde I é a força da corrente que flui, R é a resistência, t é o tempo.

Eletricidade na atmosfera

Pode existir um campo elétrico na atmosfera e ocorrem processos de ionização. Embora a natureza da sua ocorrência não seja totalmente clara, existem várias hipóteses explicativas. O mais popular é um capacitor, como análogo para representar a eletricidade na atmosfera. Suas placas podem ser utilizadas para representar a superfície terrestre e a ionosfera, entre as quais circula um dielétrico – o ar.

Tipos de eletricidade atmosférica:

1. Descargas atmosféricas. Relâmpagos com brilho visível e trovões. A tensão do raio atinge centenas de milhões de volts a uma corrente de 500.000 A;

1. Fogo de Santo Elmo. Descarga corona de eletricidade formada em torno de fios, mastros;
2. Relâmpago de bola. Uma descarga em forma de bola movendo-se pelo ar;
3. Luzes polares. Brilho multicolorido da ionosfera terrestre sob a influência de partículas carregadas que penetram do espaço.

Usado pelo homem propriedades benéficas corrente elétrica em todas as áreas da vida:

• iluminação;
• transmissão de sinais: telefone, rádio, televisão, telégrafo;
• transporte elétrico: trens, carros elétricos, bondes, trólebus;
• criação de um microclima confortável: aquecimento e ar condicionado;
• equipamento médico;
• uso doméstico: eletrodomésticos;
• computadores e dispositivos móveis;
• indústria: máquinas e equipamentos;
• eletrólise: produção de alumínio, zinco, magnésio e outras substâncias.

Risco Elétrico

O contato direto com corrente elétrica sem equipamento de proteção é mortal para os seres humanos. Vários tipos de impactos são possíveis:

• queimadura térmica;
• degradação eletrolítica do sangue e da linfa com alteração em sua composição;
• as contrações musculares convulsivas podem provocar fibrilação cardíaca até parar completamente e atrapalhar o funcionamento do sistema respiratório.

Importante! A corrente sentida por uma pessoa começa com um valor de 1 mA; se o valor da corrente for 25 mA, são possíveis alterações negativas graves no corpo.

O mais característica principal corrente elétrica - pode realizar trabalhos úteis para uma pessoa: iluminar uma casa, lavar e secar roupas, preparar o jantar, aquecer uma casa. Hoje em dia, a sua utilização na transmissão de informação ocupa um lugar significativo, embora não exija muito consumo de energia.

Vídeo

Elétrons livres.. Corrente elétrica.. Medição de corrente.. Amperímetro.. Unidade de corrente - Ampere.. Sentido da corrente elétrica.. Sentido do movimento dos elétrons..

Quando um campo elétrico é aplicado a um condutor, os elétrons livres (portadores de carga negativa) começam a se deslocar de acordo com a direção do campo elétrico - um

O movimento dos elétrons significa o movimento de cargas negativas, portanto - corrente elétrica é uma medida da quantidade de carga elétrica transferida através de uma seção transversal de um condutor por unidade de tempo.

No sistema SI internacional, a unidade de carga é o Coulomb e a unidade de tempo é o segundo. Portanto, a unidade de corrente é Coulomb por segundo (C/s).

Medição atual

Unidade de corrente Coulombs por segundo tem um nome específico no sistema SI Ampére (A)- em homenagem ao famoso cientista francês André-Marie Ampera(foto no título do artigo).
Como sabemos, o valor da carga elétrica negativa de um elétron é -1,602 10 -19 Pingente. Portanto, um Coulomb de carga elétrica consiste em 1/1,602 10 -19 = 6,24 10 18 elétrons.
Portanto, se 6,24 10 18 elétrons cruzam a seção transversal do condutor em um segundo, então a magnitude dessa corrente é igual a um ampere.

Para medir a corrente Existe um dispositivo de medição - um amperímetro.

Arroz. 1

Amperímetro está incluído no circuito elétrico ( arroz. 1) em série com o elemento do circuito no qual a corrente será medida. Ao conectar um amperímetro, a polaridade deve ser observada: o “mais” do amperímetro está conectado ao “mais” da fonte de corrente, e o “menos” do amperímetro está conectado ao “menos” da fonte de corrente.

Direção da corrente elétrica

Se no circuito elétrico mostrado na arroz. 1 feche os contatos da chave, então a corrente elétrica fluirá através deste circuito. Surge a pergunta: “Em que direção?”

Sabemos que a corrente elétrica em condutores metálicos é o movimento ordenado de partículas carregadas negativamente - elétrons (em outros meios podem ser íons ou íons e elétrons). Elétrons carregados negativamente no circuito externo se movem de menos fonte para mais (cargas semelhantes se repelem, cargas opostas se atraem), o que ilustra bem arroz. 2 .

O livro de física da 8ª série nos dá uma resposta diferente: “A direção do movimento das cargas positivas é considerada como a direção da corrente elétrica no circuito,”- aquilo é do positivo da fonte de energia ao negativo da fonte.

Selecionando a direção da corrente, o oposto da verdade , só pode ser chamado de paradoxal, mas as razões para tal discrepância podem ser explicadas se traçarmos a história do desenvolvimento da engenharia elétrica.

A coisa é, que as cargas elétricas começaram a ser estudadas muito antes da descoberta dos elétrons, de modo que a natureza dos portadores de carga nos metais ainda era desconhecida.
O conceito de carga positiva e negativa foi introduzido por um cientista americano e político Benjamim Franklin.

No meu trabalho"Experimentos e Observações sobre Eletricidade" (1747) Franklin tentou explicar teoricamente os fenômenos elétricos. Foi ele quem primeiro fez a suposição mais importante sobre a natureza atômica e “granulada” da eletricidade: “ A matéria elétrica é composta de partículas que devem ser extremamente pequenas».

Franklin acreditava, que um corpo que acumula eletricidade fica carregado positivamente e um corpo que perde eletricidade fica carregado negativamente. Quando eles se conectam, o excesso de carga positiva flui para onde falta, ou seja, para um corpo carregado negativamente (por analogia com os vasos comunicantes).

Essas ideias sobre o movimento de cargas positivas amplamente difundido nos círculos científicos e incluído em livros didáticos de física. E assim descobriu-se que a direção real do movimento dos elétrons em um condutor é oposta à direção aceita da corrente elétrica.

Após a descoberta do elétron os cientistas decidiram deixar tudo como está, pois muita coisa teria que ser mudada (e não apenas nos livros didáticos) se a verdadeira direção da corrente fosse indicada. Isso também se deve ao fato de que o sinal da cobrança praticamente não afeta nada, contanto que todos usem a mesma convenção.
A verdadeira direção do movimento dos elétrons é usada apenas quando necessário para explicar certos efeitos físicos em dispositivos semicondutores (diodos, transistores, tiristores, etc.).