Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

19.1: Огляд

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    75207

    • Boundless
    • Boundless
    \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    навчальні цілі

    • Поясніть різницю між провідником і резистором

    Вступ до електричного струму та опору

    Від стельових світильників до мікросхем, від гідропідсилювача керма до перегляду Інтернету, електрика забезпечує основу для нашої технології та цивілізації. Вистріл нейронів у вашому мозку також є прикладом електричного струму - тобто руху електричного заряду через провідне середовище. В електричних ланцюгах цей заряд часто переноситься рухомими електронами в дроті. Він також може переноситися іонами в електроліті, або як іонами, так і електронами, такими як у плазмі.

    Електричний струм

    Коли ми говоримо про електричний струм, часто ми маємо на увазі конкретну величину — швидкість, з якою протікає заряд. Великий струм, такий, який використовується для запуску двигуна вантажівки, переміщує велику кількість заряду за невеликий час, тоді як невеликий струм, такий, який використовується для роботи ручного калькулятора, переміщує невелику кількість заряду протягом тривалого періоду часу. У формі рівняння електричний струм I визначається як

    \[\mathrm { I } = \dfrac { \Delta \mathrm { Q } } { \Delta \mathrm { T } }\]

    де Q - кількість заряду, що проходить через задану площу в часі t Одиницею СІ по струму є ампер (А), названий на честь французького фізика Андре Марі Ампера (1775—1836). Оскільки I = Δq/Δt, ми бачимо, що ампер дорівнює одному кулону в секунду:

    \[1 \mathrm { A } = 1 \mathrm { C } / \mathrm { s }\]

    Потік електрики вимагає середовища, в якій може протікати заряд. Ми називаємо об'єкт або середовище, що дозволяє заряду протікати провідником, тоді як емпірична міра здатності матеріалу проводити заряд називається електричною провідністю. Одиницею СІ для провідності є Siemens (S).

    зображення

    Електричний струм: Швидкість потоку заряду - струм. Ампер - це потік одного кулона через область за одну секунду.

    Опір

    Протилежністю провідності є опір - величина, яка описує, наскільки сильно матеріал протистоїть потоку електричного струму. Об'єкт або середовище, що володіє високим електричним опором, називається резистором. Ми побачимо, що опір предмета залежить від його форми та матеріалу, з якого він складається. Одиницею СІ по опору є Ом (символ:).

    Електричні ланцюги

    Корисним і практичним способом дізнатися про електричний струм і опорі є вивчення ланцюгів. На малюнку вище показана проста схема і стандартне схематичне зображення батареї, провідного шляху і навантаження (резистора). Схеми дуже корисні для візуалізації основних особливостей схеми. Єдина схема може представляти найрізноманітніші ситуації. Наприклад, схема в (b) може представляти що завгодно, від батареї вантажівки, підключеної до фар, що освітлює вулицю перед вантажівкою, до невеликої батареї, підключеної до ліхтаря освітлення замкової щілини в двері. Такі схеми корисні тим, що аналіз однаковий для самих різних ситуацій. Нам потрібно зрозуміти кілька схем, щоб застосувати поняття та аналіз до багатьох інших ситуацій.

    зображення

    Простий електричний ланцюг: (а) Простий електричний ланцюг. Замкнутий шлях для протікання струму подається провідними проводами, що з'єднують навантаження до клем акумулятора. (б) На цій схемі батарея представлена двома паралельними червоними лініями, провідні дроти показані у вигляді прямих ліній, а зигзаг - навантаження. На схемі представлена велика різноманітність подібних схем.

    Відзначимо, що напрямок течії струму на малюнку від позитивного до негативного. Напрямок звичайного струму - це напрямок, в якому буде протікати позитивний заряд. Залежно від ситуації можуть рухатися позитивні заряди, негативні заряди або обидва. У металевих проводах, наприклад, струм переноситься електронами — тобто рухаються негативні заряди. В іонних розчині, таких як солона вода, рухаються як позитивні, так і негативні заряди.

    Важливо усвідомлювати, що в провідниках, що відповідають за вироблення струму, є електричне поле. На відміну від статичної електрики, де провідник в рівновазі не може мати в ньому електричного поля, провідники, що несуть струм, мають електричне поле і не знаходяться в статичній рівновазі. Електричне поле необхідно для подачі енергії для переміщення зарядів.

    Озброївшись цими основами, ми почнемо вирішувати більш складні деталі цієї теми в наступному розділі.

    Ключові моменти

    • Електричний струм - це рух електричного заряду через струмопровідну середу.
    • Ми також використовуємо термін «струм» як величину для опису швидкості, з якою заряд протікає через середовище. Одиницею СІ по струму є ампер (А), який дорівнює кулону в секунду (С/с).
    • Провідність - це величина, що описує, наскільки легко заряд може протікати через матеріал, тоді як опір є зворотним, мірою того, наскільки сильно матеріал протистоїть електричному потоку.
    • Об'єкт, що дозволяє заряду легко протікати, називається провідником, тоді як об'єкт, який чинить опір потоку заряду, називається резистором.

    Ключові умови

    • провідне середовище: матеріал, який може передавати електрику.
    • електричний опір: протидія, яку пропонує електричний провідник потоку струму через себе, що призводить до перетворення електричної енергії в тепло і випромінювання. Одиницею опору, одержуваної СІ, є Ом. Символ: R.
    • електричний заряд: Квантове число, яке визначає електромагнітні взаємодії деяких субатомних частинок; за умовністю електрон має електричний заряд -1 і протон +1, а кварки мають дробовий заряд.

    ЛІЦЕНЗІЇ ТА АВТОРСТВА

    CC ЛІЦЕНЗОВАНИЙ КОНТЕНТ, РАНІШЕ ДІЛИВСЯ

    CC ЛІЦЕНЗОВАНИЙ ВМІСТ, СПЕЦИФІЧНА АТРИБУЦІЯ