פיזיקת חשמל: נחישות, ניסיון, יחידה

פיזיקה חשמל - משהו עם הפונה על ידי כל אחד מאיתנו. במאמר זה נבחן את המושגים הבסיסיים הקשורים אליו.

מהו חשמל? עבור אדם ההדיוט קשור בזק של טלביזית אספקת ברקים או אנרגיה ומכונת כביסה. הוא יודע כי השימוש בחשמל חשמלי. מה עוד הוא יכול להגיד? אודות התלות שלנו בחשמל שיזכיר קווי חשמל. מישהו יכול לצטט כמה דוגמאות אחרות.

עם זאת, בשל חשמל רב אחרות, פחות ברורות, אבל תופעות יומיומיות. עם כולם אנחנו מציגים פיסיקה. חשמל (משימות, הגדרות ונוסחאות) אנו מתחילים ללמוד בבית הספר. ואנחנו לומדים הרבה דברים מעניינים. מתברר, הלב הפועם, ריצת ספורטאי, שנת ילד צף דגים - כל לייצר אנרגיה חשמלית.

אלקטרונים ופרוטונים

אנו מגדירים את המושגים הבסיסיים. מנקודת המבט של המדען, פיזיקת חשמל הקשורים לתנועת אלקטרונים וחלקיקים טעונים אחרים לתוך חומרים שונים. לכן, ההבנה המדעית של הטבע של התופעה המעניינת אותנו תלוי ברמת הידע על אטומים וחלקיקים תת-אטומיים המרכיבים אותן. המפתח להבנה זו הוא אלקטרונים זעירים. אטומים של כל חומר הכוללים אלקטרון אחד או יותר נעים במסלולים שונים סביב הגרעין, בדיוק כמו את מסלולי כדור הארץ סביב השמש. בדרך כלל, מספר האלקטרונים באטום שווה למספר הפרוטונים בגרעין. עם זאת, פרוטונים, להיות כבד הרבה יותר אלקטרונים יכולים להיחשב כאילו שנקבעו במרכז האטום. מאוד זה מודל מפושט של האטום הוא מספיק כדי להסביר את היסודות של תופעות כגון פיזיקת חשמל.

מה עוד אתה צריך לדעת? יש האלקטרונים והפרוטונים באותו הגדול מטען חשמלי (אלא סימן ההפך), כך שהם נמשכים זה לזה. הממונה על פרוטון חיובי האלקטרון - שלילי. אלקטרונים שיש Atom הוא גדול או פחות יון כרגיל, קראו. אם האטום הוא לא מספיק, זה נקרא יון חיובי. אם הוא מכיל עודף מהם, זה נקרא יון שלילי.

כאשר אלקטרונים לעזוב את האטום כי יאמץ כמה מטען חיובי. אלקטרונים נטולים והיפוכו - פרוטון או מהלכים כדי אטום אחר, או לחזור הקודם.

למה אלקטרונים עוזב את האטום?

זאת בשל מספר סיבות. הנפוץ ביותר הוא העובדה כי תחת הדחף של אור או כל אלקטרון חיצוני אלקטרון נע אטום יכול להיפלט במסלולו. חום גורם לאטומים להתנדנד מהר. משמעות הדבר היא כי האלקטרונים יכולים להיות נפלטים מאטומים שלה. בתגובות כימיות, הם גם להעביר מאטום לאטום.

דוגמא טובה של מערכת היחסים של פעילות כימית וחשמלית של השרירים לתת לנו. סיבי החוזה שלהם כאשר אות חשמלית ממערכת העצבים. זרם חשמלי מגרה את התגובות הכימיות. הם גם להוביל לירידה שרירה. אותות חשמליים חיצוניים משמשים לעתים קרובות כדי לעורר שרירי פעילות מלאכותי.

מוליך

בחלק אלקטרוני חומרים תחת השפעה של מהלכי שדה חשמלי חיצוניים בחופשיות רבה יותר מאשר אצל אחר. הם אומרים כי חומרים כאלה יש מוליכות טובות. הם מנצחים שנקראו. אלה כוללים את רוב המתכות, ונוזלים וגזים חמים קצת. האוויר, גומי ושמן, פוליאתילן וזכוכית אינם מוליכים חשמל. הם נקראים מבודדים משמשים לבידוד של מוליכים טובים. מבודדים אידיאלי (בהחלט לא ניצוח הנוכחי) אינו קיים. בתנאים מסוימים, ניתן להסיר אלקטרונים מכל אטום. בדרך כלל, עם זאת, התנאים האלה הם כל כך קשים כדי להשיג את זה מנקודת מבט מעשית, כגון חומר יכול להיחשב שאינו מוליך.

היכרות עם מדע כמו פיסיקה (סעיף "חשמל"), אנו למדים כי קיימת קבוצה מיוחדת של חומרים. מוליכים למחצה זה. הם מתנהגים חלקית בתור דיאלקטרי, ובחלקה - כמוליכים. אלה כוללים, בפרט, כוללים: גרמניום, סיליקון, ו תחמוצת נחושת. בשל המאפיינים של מוליכים למחצה שלה מוצא שימושים רבים. לדוגמא, זה יכול להיות שסתום חשמלי: כמו שסתום צמיג אופניים זה מאפשר את ההאשמות לנוע בכיוון אחד בלבד. מכשירים כאלה נקראים מיישרים. הם משמשים מקלטי רדיו זעירים, וכן תחנות כוח גדולות כדי להמיר AC ל- DC.

חום הוא צורה כאוטי תנועה של מולקולות או אטומים וטמפרטורה - מדד של עוצמת התנועה (לכל היותר מתכות מהלך יורד של הטמפרטורה אלקטרון הופך רפוי יותר). משמעות הדבר היא כי התנגדות לתנועה חופשית של אלקטרונים יורדת עם הירידה בטמפרטורה. במילים אחרות, את המוליכות של עליות מתכת.

מוליך

בחלק חומרים בטמפרטורה נמוכה מאוד, התנגדות לזרימה של אלקטרונים נעלמת לחלוטין האלקטרונים להתחיל לזוז היא ממשיכה ללא הגבלת זמן. תופעה זו נקראת מוליכות. בטמפרטורה כמה מעלות מעל האפס המוחלט (- 273 ° C) הוא שנצפתה מתכות כגון פח, עופרת, אלומיניום, ניוביום.

מחולל ואן-דה-גראף

תוכנית הלימודים כוללת מגוון של ניסויים עם חשמל. יש mozhestvo גנרטורים מינים, שאחד מהם ברצוננו לפרט. מאיץ Graaff ואן דה משמש להשגת מתח superhigh. אם אובייקט המכיל עודף של יונים חיוביים, לשים לתוך המיכל, אז על פני השטח הפנימי של זה האחרון יהיה אלקטרונים, ועל מבחוץ - אותה כמות של יונים חיוביים. אם עכשיו תיגע במשטח הפנימי של הגוף הטעון, אז זה יעבור כל האלקטרונים החופשיים. על החלק החיצוני של המטענים החיוביים להישאר.

בשנות ה Graaff ואן דה יונים חיוביים מהמקור מוחלים מסוע הארכת בתוך כדור מתכת. סרט מחובר אל פני השטח הפנימי של כדור-ידי המנצח בצורת הרכס. האלקטרונים זורמים מפני השטח הפנימי של הכדור. בצד החיצוני ממנו להופיע יונים חיוביים. ההשפעה יכולה להיות מוגברת על ידי שימוש בשני גנרטורים.

זרם חשמלי

בפיזיקת ספר כמובן שזה כולל דבר כזה זרם חשמלי. מה זה? הזרם החשמלי עקב התנועה של מטענים חשמליים. כאשר הנורה החשמלית מחוברת לסוללה, מופעל, זורמים זרם לאורך החוט מקוטב אחד של הסוללה אל המנורה, אז דרך השיער שלה, גורם לו לזהור, וחוזר אל החוט השני לקוטב השני של הסוללה. אם תפעיל את המתג ייפתח המעגל - תנועה נוכחית מפסיקה והאור יוצא.

ההצעה של אלקטרונים

נוכחי ברוב המקרים הוא תנועת הורה של האלקטרונים במתכת המשרתים כמנצח. כל המנצחים וכמה חומרים אחרים תמיד מתרחשים כמה תנועתם אקראית, גם אם הזרם לא זורם. האלקטרונים בחומר יכולים להיות חופשיים יחסית, או ערובה בתוקף. יש מוליכים טובים אלקטרונים חופשיים מסוגלים לזוז. אבל מנצחים או מבודד עניים, רוב החלקיקים הללו מחובר היטב מספיק עם האטומים המונעים התנועה שלהם.

לפעמים טבעי או מלאכותי שנוצרו בתנועה המנצחת של אלקטרונים בכיוון מסוים. תזרים זה נקרא והתחשמלות. זה נמדד באמפר (א). נישאים נוכחיים עשויים גם לשמש יונים (בגזים או פתרונות) וכן "חור" (חוסר אלקטרוני סוגים מסוימים של מוליכים למחצה. להתנהג אחרונים כנישאים בעלי מטען חשמלי החיובי של הזרם החשמלי. כדי לאלץ את האלקטרונים לנוע בכיוון זה או אחר, נדרשו כוח. בטבע, מקורו עשוי להיות: חשיפה לאור השמש, תופעות מגנטיות תגובות כימיות חלקם משמשים לייצור זרם חשמלי בדרך כלל למטרה זו הם: .. גנרטור באמצעות אפקטים מגנטיים, ועל אלמנט (סוללה), השפעת שאמורה תגובות כימיות. שני המכשירים, יצירת כוח אלקטרומניע (EMF) אלקטרונים הגורם לזוז בכיוון אחד לאורך השרשרת. סדר הגודל של EMF נמדד וולט (V). אלו הן היחידות הבסיסיות של מדידת כוח.

סדר הגודל של EMF ו הנוכחי מחובר ביניהם כמו לחץ וזרימת הנוזל. צינורות מים תמיד מלאים מים תחת לחץ מסוים, אבל המים מתחילים לזרום רק כאשר השסתום נפתח.

באופן דומה, המעגל החשמלי עשוי להיות מחובר למקור של כוח אלקטרומניע, אך בה הנוכחי אינו לזרום כל עוד לא יוקם נתיב שלאורכו אלקטרונים יכולים לנוע. הם יכולים להיות, למשל, מנקה מנורה או ואקום חשמלית, המתג כאן משחקת את התפקיד של מנוף, "מייצר" נוכחי.

היחס בין מתח וזרם

ככל שעולה מתח ואת צמיחת הזרם במעגל. לימוד בקורס פיסיקה, אנו יודעים כי מעגלים חשמליים בנויים מקטעים שונים: בדרך כלל לעבור חוטים ומכשירים - צרכן של חשמל. כולם מחוברים יחד, מספקים התנגדות זרם חשמלי, אשר (בהנחה קבועה הטמפרטורה) אינו משתנה עם הזמן, אבל כל אחד מהם הוא שונה עבור רכיבים אלה. לכן, אם באותו המתח מוחל על המנורה אל הברזל, את זרימת אלקטרונים בכל אחד המכשירים תהיה שונה בגלל ההתנגדות השונה שלהם. כתוצאה מכך, הזרם זורם דרך חלק במעגל מסוים נקבע לא רק מתח, אבל ההתנגדות של מוליכים והתקנים.

חוק אוהם

ההתנגדות החשמלית נמדדת אוהם (אוהם) במדע כגון כגון פיזיקה. חשמל (ניסויי הגדרות נוסחא) - נושא רחב. לא נוכל להציג נוסחאות מורכבות. עבור ההיכרות הראשונה עם מספיק הנושא שנאמר לעיל. עם זאת, נוסחה כדאי להביא. זוהי משימה קלה. לכל מנצח או מערכת של יחסים מנצחים והתקנים בין המתח, זרם והתנגדות ניתן על ידי: מתח = התנגדות x הנוכחית. זהו ביטוי מתמטי של חוק אוהם, שנקרא על שמו של גיאורג אוהם (1787-1854 GG.), שהוא הראשון כדי לבסס את הקשר בין שלושת הפרמטרים הללו.

פיזיקה חשמל - סניף מעניין מאוד של המדע. שקלנו רק את המושגים הבסיסיים הקשורים אליו. אתה יודע מה זה חשמל, איך זה נוצר. אנו מקווים שמידע זה מועיל לך.