Čo je elektrický prúd? Podmienky existencie elektrického prúdu: charakteristiky a činnosti

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-17 10:39

Elektrický prúd je elektrický náboj v pohybe. Môže mať podobu náhleho výboja statickej elektriny, napríklad blesku. Alebo to môže byť riadený proces v generátoroch, batériách, solárnych alebo palivových článkoch. Dnes sa budeme zaoberať samotným pojmom „elektrický prúd“a podmienkami existencie elektrického prúdu.

Elektrická energia

Väčšina elektriny, ktorú používame, prichádza vo forme striedavého prúdu z elektrickej siete. Vytvárajú ho generátory, ktoré pracujú podľa Faradayovho zákona indukcie, vďaka ktorému môže meniace sa magnetické pole indukovať elektrický prúd vo vodiči.

Generátory majú rotujúce cievky drôtu, ktoré prechádzajú cez magnetické poliarotácia. Keď sa cievky otáčajú, otvárajú a zatvárajú sa vzhľadom na magnetické pole a vytvárajú elektrický prúd, ktorý pri každom otočení mení smer. Prúd prechádza celým cyklom dopredu a dozadu 60-krát za sekundu.

Generátory môžu byť poháňané parnými turbínami vykurovanými uhlím, zemným plynom, ropou alebo jadrovým reaktorom. Z generátora prúd prechádza cez sériu transformátorov, kde sa zvyšuje jeho napätie. Priemer drôtov určuje množstvo a silu prúdu, ktoré môžu prenášať bez prehrievania a plytvania energiou a napätie je obmedzené len tým, ako dobre sú drôty izolované od zeme.

Je zaujímavé poznamenať, že prúd je prenášaný iba jedným vodičom, nie dvoma. Jeho dve strany sú označené ako pozitívne a negatívne. Keďže sa však polarita striedavého prúdu mení 60-krát za sekundu, majú iné názvy – horúce (hlavné elektrické vedenie) a uzemnené (prechádzajúce pod zemou, aby sa dokončil okruh).

Prečo potrebujeme elektrinu?

Elektrina má mnoho spôsobov využitia: dokáže osvetliť váš domov, vyprať a vysušiť oblečenie, zdvihnúť garážové dvere, uvariť vodu v rýchlovarnej kanvici a napájať ďalšie predmety v domácnosti, ktoré nám veľmi uľahčujú život. Schopnosť prúdu prenášať informácie je však čoraz dôležitejšia.

Počítač pri pripojení na internet spotrebúva len malú časť elektrického prúdu, no bez toho by moderný človekneviem si predstaviť svoj život.

Koncept elektrického prúdu

Podobne ako tok rieky, tok molekúl vody, aj elektrický prúd je tok nabitých častíc. Čo to spôsobuje a prečo to nejde vždy tým istým smerom? Keď počujete slovo flow, čo sa vám vybaví? Možno to bude rieka. Je to dobrá asociácia, pretože to je dôvod, prečo elektrický prúd dostal svoje meno. Je to veľmi podobné prúdeniu vody, len namiesto toho, aby sa molekuly vody pohybovali pozdĺž kanála, nabité častice sa pohybujú pozdĺž vodiča.

Medzi podmienky potrebné na existenciu elektrického prúdu patrí položka, ktorá zabezpečuje prítomnosť elektrónov. Atómy vo vodivom materiáli majú veľa týchto voľných nabitých častíc, ktoré plávajú okolo a medzi atómami. Ich pohyb je náhodný, takže nedochádza k žiadnemu toku v žiadnom danom smere. Čo je potrebné na existenciu elektrického prúdu?

Podmienky existencie elektrického prúdu zahŕňajú prítomnosť napätia. Pri aplikácii na vodič sa všetky voľné elektróny budú pohybovať rovnakým smerom, čím sa vytvorí prúd.

Zvedavý na elektrický prúd

Zaujímavosťou je, že keď sa elektrická energia prenáša cez vodič rýchlosťou svetla, samotné elektróny sa pohybujú oveľa pomalšie. V skutočnosti, ak by ste pokojne kráčali vedľa vodivého drôtu, vaša rýchlosť by bola 100-krát vyššia akoelektróny sa pohybujú. Je to spôsobené tým, že nepotrebujú cestovať na veľké vzdialenosti, aby si navzájom preniesli energiu.

Priamy a striedavý prúd

V súčasnosti sa široko používajú dva rôzne typy prúdu – jednosmerný a striedavý. V prvom sa elektróny pohybujú jedným smerom, z „negatívnej“strany na „pozitívnu“. Striedavý prúd tlačí elektróny tam a späť a mení smer toku niekoľkokrát za sekundu.

Generátory používané v elektrárňach na výrobu elektriny sú určené na výrobu striedavého prúdu. Pravdepodobne ste si nikdy nevšimli, že svetlo vo vašom dome v skutočnosti bliká, keď sa mení aktuálny smer, ale deje sa to príliš rýchlo, aby to oči rozpoznali.

Aké sú podmienky pre existenciu jednosmerného elektrického prúdu? Prečo potrebujeme oba typy a ktorý z nich je lepší? Toto sú dobré otázky. Skutočnosť, že stále používame oba typy prúdu, naznačuje, že oba slúžia na špecifické účely. Už v 19. storočí bolo jasné, že efektívny prenos energie na veľké vzdialenosti medzi elektrárňou a domom je možný len pri veľmi vysokom napätí. Problémom však bolo, že posielanie skutočne vysokého napätia bolo pre ľudí mimoriadne nebezpečné.

Riešením tohto problému bolo znížiť stres vonku pred tým, ako ho pošlete dovnútra. Dodnes sa jednosmerný elektrický prúd používa na prenos veľkýchvzdialenosť, a to najmä vďaka svojej schopnosti ľahkej konverzie na iné napätia.

Ako funguje elektrický prúd

Podmienky existencie elektrického prúdu zahŕňajú prítomnosť nabitých častíc, vodiča a napätia. Mnohí vedci študovali elektrinu a zistili, že existujú dva jej typy: statická a prúdová.

Je to druhý, ktorý hrá obrovskú úlohu v každodennom živote každého človeka, keďže ide o elektrický prúd, ktorý prechádza obvodom. Používame ho denne na napájanie našich domovov a ďalšie.

Čo je elektrický prúd?

Keď elektrické náboje cirkulujú v obvode z jedného miesta na druhé, vzniká elektrický prúd. Medzi podmienky existencie elektrického prúdu patrí okrem nabitých častíc aj prítomnosť vodiča. Najčastejšie ide o drôt. Jeho obvod je uzavretý obvod, v ktorom prúdi prúd zo zdroja energie. Keď je okruh otvorený, nemôže dokončiť cestu. Napríklad, keď je svetlo vo vašej izbe vypnuté, okruh je otvorený, ale keď je okruh zatvorený, svetlo svieti.

Aktuálny výkon

Podmienky existencie elektrického prúdu vo vodiči sú do značnej miery ovplyvnené takou charakteristikou napätia, ako je výkon. Toto je miera spotreby energie za určité časové obdobie.

Existuje mnoho rôznych jednotiek, ktoré možno použiťprejavy tejto charakteristiky. Elektrický výkon sa však takmer meria vo wattoch. Jeden watt sa rovná jednému joulu za sekundu.

Elektrický náboj v pohybe

Aké sú podmienky pre existenciu elektrického prúdu? Môže mať podobu náhleho výboja statickej elektriny, ako je blesk alebo iskra z trenia o vlnenú handričku. Častejšie však, keď hovoríme o elektrickom prúde, máme na mysli viac kontrolovanú formu elektriny, vďaka ktorej fungujú svetlá a spotrebiče. Väčšinu elektrického náboja nesú negatívne elektróny a kladné protóny v atóme. Tie sú však väčšinou imobilizované vo vnútri atómových jadier, takže prenos náboja z jedného miesta na druhé vykonávajú elektróny.

Elektróny vo vodivom materiáli, akým je kov, sa môžu vo veľkej miere voľne pohybovať z jedného atómu na druhý pozdĺž svojich vodivých pásiem, ktoré predstavujú vyššie dráhy elektrónov. Dostatočná elektromotorická sila alebo napätie vytvára nerovnováhu náboja, ktorá môže spôsobiť pohyb elektrónov cez vodič ako elektrický prúd.

Ak nakreslíme analógiu s vodou, zoberme si napríklad potrubie. Keď otvoríme ventil na jednom konci, aby sa voda dostala do potrubia, nemusíme čakať, kým sa voda dostane až na koniec potrubia. Na druhom konci dostaneme vodu takmer okamžite, pretože prichádzajúca voda tlačí vodu, ktorá je už v potrubí. Toto sa stane, keď je v drôte elektrický prúd.

Elektrický prúd: podmienky existencie elektrického prúdu

Elektrický prúd sa zvyčajne považuje za tok elektrónov. Keď sú dva konce batérie navzájom spojené kovovým drôtom, táto nabitá hmota preteká drôtom z jedného konca (elektródy alebo pólu) batérie na opačný. Vymenujme teda podmienky existencie elektrického prúdu:

1. Nabité častice.
2. Prieskumník.
3. Zdroj napätia.

Nie všetko je však také jednoduché. Aké podmienky sú potrebné na existenciu elektrického prúdu? Na túto otázku možno podrobnejšie odpovedať pri pohľade na nasledujúce charakteristiky:

• Potenciálny rozdiel (napätie). Toto je jeden z predpokladov. Medzi týmito 2 bodmi musí byť potenciálny rozdiel, čo znamená, že odpudivá sila, ktorú vytvárajú nabité častice na jednom mieste, musí byť väčšia ako ich sila v inom bode. Zdroje napätia sa v prírode spravidla nevyskytujú a elektróny sú v prostredí rozmiestnené pomerne rovnomerne. Napriek tomu sa vedcom podarilo vynájsť určité typy zariadení, kde sa tieto nabité častice môžu hromadiť, a tým vytvárať veľmi potrebné napätie (napríklad v batériách).
• Elektrický odpor (vodič). Toto je druhá dôležitá podmienka, ktorá je nevyhnutná pre existenciu elektrického prúdu. Toto je dráha, po ktorej sa pohybujú nabité častice. Ako vodiče pôsobia len tie materiály, ktoré umožňujú voľný pohyb elektrónov. Tie isté naktoré túto schopnosť nemajú, sa nazývajú izolanty. Napríklad kovový drôt bude vynikajúcim vodičom, zatiaľ čo jeho gumený plášť bude vynikajúcim izolantom.

Po starostlivom preštudovaní podmienok pre vznik a existenciu elektrického prúdu boli ľudia schopní skrotiť tento mocný a nebezpečný prvok a nasmerovať ho v prospech ľudstva.