جریان الکتریکی چیست؟ شرایط وجود جریان الکتریکی: ویژگی ها و اقدامات

2024 نویسنده: Howard Calhoun | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2023-12-17 10:25

جریان الکتریکی یک بار الکتریکی در حال حرکت است. این می تواند به شکل تخلیه ناگهانی الکتریسیته ساکن مانند رعد و برق باشد. یا می تواند یک فرآیند کنترل شده در ژنراتورها، باتری ها، خورشیدی یا سلول های سوختی باشد. امروز مفهوم "جریان الکتریکی" و شرایط وجود جریان الکتریکی را در نظر خواهیم گرفت.

انرژی الکتریکی

بیشتر برقی که ما استفاده می کنیم به شکل جریان متناوب از شبکه برق می آید. این توسط ژنراتورهایی ایجاد می شود که طبق قانون القایی فارادی کار می کنند، به همین دلیل یک میدان مغناطیسی متغیر می تواند جریان الکتریکی را در یک هادی القا کند.

ژنراتورها سیم پیچ های چرخشی دارند که از میدان های مغناطیسی عبور می کنند.چرخش با چرخش سیم پیچ ها نسبت به میدان مغناطیسی باز و بسته می شوند و جریان الکتریکی ایجاد می کنند که با هر چرخش تغییر جهت می دهد. جریان 60 بار در ثانیه یک چرخه کامل به جلو و عقب را طی می کند.

ژنراتورها را می توان با توربین های بخار گرم شده توسط زغال سنگ، گاز طبیعی، نفت یا یک راکتور هسته ای تامین کرد. از ژنراتور، جریان از یک سری ترانسفورماتور عبور می کند، جایی که ولتاژ آن افزایش می یابد. قطر سیم‌ها میزان و قدرت جریانی را که می‌توانند بدون گرم شدن بیش از حد و اتلاف نیرو حمل کنند، تعیین می‌کند و ولتاژ فقط به میزان عایق بودن سیم‌ها از زمین محدود می‌شود.

جالب است بدانید که جریان فقط توسط یک سیم و نه دو سیم منتقل می شود. دو ضلع آن مثبت و منفی تعیین می شود. با این حال، از آنجایی که قطبیت جریان متناوب 60 بار در ثانیه تغییر می کند، آنها نام های دیگری دارند - گرم (خطوط برق تنه) و زمین (گذر از زیر زمین برای تکمیل مدار).

چرا به برق نیاز داریم؟

کاربردهای زیادی برای برق وجود دارد: می تواند خانه شما را روشن کند، لباس های شما را بشوید و خشک کند، درب گاراژ شما را بلند کند، آب را در یک کتری بجوشاند، و دیگر وسایل خانه را تامین کند که زندگی ما را بسیار آسان می کند. با این حال، توانایی جریان برای انتقال اطلاعات اهمیت فزاینده ای پیدا می کند.

هنگام اتصال به اینترنت، رایانه فقط از بخش کوچکی از جریان الکتریکی استفاده می کند، اما این چیزی است که یک فرد مدرن بدون آننمی توانم زندگی او را تصور کنم.

مفهوم جریان الکتریکی

مانند جریان رودخانه، جریانی از مولکول های آب، جریان الکتریکی جریانی از ذرات باردار است. چه چیزی باعث آن می شود و چرا همیشه در یک جهت پیش نمی رود؟ وقتی کلمه flow را می شنوید به چه چیزی فکر می کنید؟ شاید یک رودخانه باشد. این ارتباط خوبی است، زیرا دلیل نامگذاری جریان الکتریکی به همین دلیل است. این بسیار شبیه جریان آب است، فقط به جای حرکت مولکول های آب در طول کانال، ذرات باردار در امتداد رسانا حرکت می کنند.

در میان شرایط لازم برای وجود جریان الکتریکی، موردی وجود دارد که وجود الکترون را فراهم می کند. اتم های یک ماده رسانا دارای بسیاری از این ذرات باردار آزاد هستند که در اطراف و بین اتم ها شناور هستند. حرکت آنها تصادفی است، بنابراین هیچ جریانی در هیچ جهت مشخصی وجود ندارد. چه چیزی لازم است تا جریان الکتریکی وجود داشته باشد؟

شرایط وجود جریان الکتریکی شامل وجود ولتاژ است. وقتی روی یک رسانا اعمال می شود، همه الکترون های آزاد در یک جهت حرکت می کنند و جریانی ایجاد می کنند.

کنجکاو در مورد جریان الکتریکی

نکته جالب این است که وقتی انرژی الکتریکی از طریق یک هادی با سرعت نور منتقل می شود، خود الکترون ها بسیار کندتر حرکت می کنند. در واقع، اگر آرام در کنار یک سیم رسانا راه بروید، سرعت شما 100 برابر بیشتر ازالکترون ها حرکت می کنند این به این دلیل است که آنها برای انتقال انرژی به یکدیگر نیازی به پیمودن مسافت های طولانی ندارند.

جریان مستقیم و متناوب

امروزه دو نوع جریان مختلف به طور گسترده استفاده می شود - مستقیم و متناوب. در اولی، الکترون ها در یک جهت حرکت می کنند، از سمت "منفی" به سمت "مثبت". جریان متناوب الکترون ها را به جلو و عقب هل می دهد و جهت جریان را چندین بار در ثانیه تغییر می دهد.

ژنراتورهای مورد استفاده در نیروگاه ها برای تولید برق برای تولید جریان متناوب طراحی شده اند. احتمالاً هرگز متوجه نشده‌اید که نور خانه‌تان در واقع با تغییر جهت فعلی سوسو می‌زند، اما آنقدر سریع اتفاق می‌افتد که چشم‌ها قادر به تشخیص آن نیستند.

شرایط وجود جریان الکتریکی مستقیم چیست؟ چرا به هر دو نوع نیاز داریم و کدام یک بهتر است؟ اینها سوالات خوبی هستند. این واقعیت که ما هنوز از هر دو نوع جریان استفاده می‌کنیم نشان می‌دهد که هر دو هدف خاصی را دنبال می‌کنند. در قرن نوزدهم، واضح بود که انتقال کارآمد نیرو در فواصل طولانی بین یک نیروگاه و یک خانه تنها در ولتاژهای بسیار بالا امکان پذیر است. اما مشکل این بود که ارسال ولتاژ واقعا بالا برای مردم بسیار خطرناک بود.

راه حل این مشکل کاهش استرس بیرون از خانه قبل از فرستادن آن به داخل خانه بود. تا به امروز، جریان الکتریکی مستقیم برای انتقال بزرگ استفاده می شودفاصله، عمدتا به دلیل توانایی آن در تبدیل آسان به ولتاژهای دیگر.

جریان الکتریکی چگونه کار می کند

شرایط وجود جریان الکتریکی شامل وجود ذرات باردار، هادی و ولتاژ است. بسیاری از دانشمندان الکتریسیته را مطالعه کرده اند و دریافته اند که دو نوع الکتریسیته وجود دارد: استاتیک و جریان.

دومی است که نقش بسیار زیادی در زندگی روزمره هر فرد ایفا می کند، زیرا یک جریان الکتریکی است که از مدار عبور می کند. ما روزانه از آن برای تامین برق خانه هایمان و موارد دیگر استفاده می کنیم.

جریان الکتریکی چیست؟

هنگامی که بارهای الکتریکی در مداری از مکانی به مکان دیگر در گردش هستند، جریان الکتریکی تولید می شود. شرایط وجود جریان الکتریکی، علاوه بر ذرات باردار، وجود رسانا نیز می باشد. اغلب آن یک سیم است. مدار آن یک مدار بسته است که در آن جریان از منبع تغذیه جریان می یابد. وقتی مدار باز است، او نمی تواند سفر را کامل کند. برای مثال، وقتی چراغ اتاق شما خاموش است، مدار باز است، اما وقتی مدار بسته است، چراغ روشن است.

قدرت فعلی

شرایط وجود جریان الکتریکی در یک رسانا به شدت تحت تأثیر مشخصه ولتاژی مانند توان است. این اندازه گیری میزان مصرف انرژی در یک دوره زمانی است.

واحدهای مختلفی وجود دارد که می توان برای آنها استفاده کردبیان این ویژگی با این حال، توان الکتریکی تقریباً بر حسب وات اندازه گیری می شود. یک وات برابر است با یک ژول در ثانیه.

شارژ الکتریکی در حال حرکت

شرایط وجود جریان الکتریکی چیست؟ این می تواند به شکل تخلیه ناگهانی الکتریسیته ساکن، مانند رعد و برق یا جرقه ناشی از اصطکاک با یک پارچه پشمی باشد. با این حال، بیشتر اوقات، وقتی در مورد جریان الکتریکی صحبت می کنیم، منظور شکل کنترل شده تری از الکتریسیته است که باعث می شود چراغ ها و وسایل برقی کار کنند. بیشتر بار الکتریکی توسط الکترون های منفی و پروتون های مثبت درون اتم حمل می شود. با این حال، دومی ها عمدتاً در داخل هسته های اتمی بی حرکت هستند، بنابراین کار انتقال بار از یک مکان به مکان دیگر توسط الکترون ها انجام می شود.

الکترونها در یک ماده رسانا مانند فلز تا حد زیادی آزاد هستند که از یک اتم به اتم دیگر در امتداد نوارهای رسانایی خود که مدارهای الکترونی بالاتر هستند حرکت کنند. یک نیروی الکتروموتور یا ولتاژ کافی باعث ایجاد عدم تعادل بار می‌شود که می‌تواند باعث شود الکترون‌ها در یک هادی به عنوان جریان الکتریکی حرکت کنند.

اگر قیاسی با آب ترسیم کنیم، مثلاً یک لوله بگیرید. وقتی دریچه ای را در یک سر باز می کنیم تا آب وارد لوله شود، لازم نیست منتظر بمانیم تا آن آب تا انتهای لوله حرکت کند. ما تقریباً فوراً در انتهای دیگر آب دریافت می کنیم زیرا آب ورودی، آبی را که از قبل در لوله است هل می دهد. این همان چیزی است که وقتی جریان الکتریکی در سیم وجود دارد اتفاق می افتد.

جریان الکتریکی: شرایط وجود جریان الکتریکی

جریان الکتریکی معمولاً به عنوان جریانی از الکترون ها در نظر گرفته می شود. هنگامی که دو سر باتری با یک سیم فلزی به یکدیگر متصل می شوند، این جرم شارژ شده از یک سر (الکترود یا قطب) باتری به طرف مقابل از طریق سیم جریان می یابد. بنابراین، اجازه دهید شرایط وجود جریان الکتریکی را نام ببریم:

1. ذرات باردار.
2. Explorer.
3. منبع ولتاژ.

با این حال، همه چیز به این سادگی نیست. چه شرایطی برای وجود جریان الکتریکی لازم است؟ این سوال را می توان با بررسی ویژگی های زیر با جزئیات بیشتری پاسخ داد:

• تفاوت پتانسیل (ولتاژ). این یکی از پیش نیازهاست. بین 2 نقطه باید اختلاف پتانسیل وجود داشته باشد، یعنی نیروی دافعه ای که توسط ذرات باردار در یک مکان ایجاد می شود باید از نیروی آنها در نقطه دیگر بیشتر باشد. منابع ولتاژ، به عنوان یک قاعده، در طبیعت وجود ندارند و الکترون ها به طور نسبتاً مساوی در محیط توزیع می شوند. با این وجود، دانشمندان موفق شدند انواع خاصی از دستگاه‌ها را اختراع کنند که در آنها این ذرات باردار جمع شوند و بدین ترتیب ولتاژ بسیار لازم (مثلاً در باتری‌ها) ایجاد شود.
• مقاومت الکتریکی (رسانا). این دومین شرط مهمی است که برای وجود جریان الکتریکی لازم است. این مسیری است که ذرات باردار در آن حرکت می کنند. فقط آن دسته از موادی که به الکترون ها اجازه می دهند آزادانه حرکت کنند به عنوان رسانا عمل می کنند. همان ها درکه این قابلیت را ندارند عایق نامیده می شوند. به عنوان مثال، یک سیم فلزی یک رسانای عالی خواهد بود، در حالی که غلاف لاستیکی آن یک عایق عالی خواهد بود.

مردم با مطالعه دقیق شرایط پیدایش و وجود جریان الکتریکی توانستند این عنصر قدرتمند و خطرناک را رام کرده و به نفع بشریت هدایت کنند.