електричний струм закон ома електричний струм закон ома

З навчального курсу фізики відомо, що електричний струм являє собою впорядковане переміщення електронних зарядів. Необхідною умовою для прояву електроструму є наявність електричного поля і присутність незайнятих носіїв заряду. Згенерувати просте поле можна взявши два різнойменно заряджених предмета, об’єднавши їх шунтом. При цьому в продовженні короткого періоду буде забезпечено проходження струму. У разі, якщо його сила (I) з часом не буде змінюватися, то, отже, ми маємо справу з постійним електричним струмом. Величина сили струму залежить від заряду і інтервалу тривалості процесу.

Протікання струму по металевому провіднику не обумовлено хімічними процесами як у випадку з електролітами. Носіями заряду є вільні електрони. Основоположним законом, що описує взаємозв’язок характеристик електричного кола, таких як напруга, опір і сила струму є – закон Ома. Формула була отримана досвідченим шляхом і має вигляд:

I = U / R, в якій I – сила струму, U – різниця потенціалів або напруга, а R – відповідно опір.

Це спрощене вираз, яке не враховує ряд додаткових параметрів, наприклад, таких, як власне опір джерела електрики, тим не менше, воно дозволяє в достатній мірі розрахувати і визначити взаємозв’язок характеристик. З формули видно пряма залежність сили струму від напруги, а також зворотна залежність від опору. Остання дозволяє наочно усвідомити поняття надпровідності металів. Це той випадок, коли при зниженні температури металевого провідника його опір прагне до нуля. Таким чином втрати будуть мінімальні, а сила струму буде стрімко зростати.

Наступний момент, який має практичне значення, і видно із закону Ома, це те що, при падінні опору струм миттєво досягає максимального значення. Це в свою чергу призводить до нагрівання провідника. Кількість вивільняється при цьому тепла (Q) буде дорівнює добутку квадрата сили струму (I) на опір (R) і час (T). Дану залежність описує закон Джоуля-Ленца, який має вигляд; Q = I²RT. Застосувавши нескладні математичні перетворення можна наочно отримати наступний його вид Q = U²T / R = U * T * I. Таким чином при зменшенні опору і збільшення протікання струму по металевому провіднику кількість теплоти може досягти критичних значень. Внаслідок цього можливо його розплавлення або перегорання. Даний ефект відомий як коротке замикання ланцюга.

Здатність провідника нагріватися при проходженні через нього електричного струму широко застосовується в практичних цілях. Наочними прикладами використання цього ефекту є електронагрівальні прилади. Також застосування резисторів з малим опором забезпечує безпечну експлуатацію електрообладнання при різкому стрибку напруги. В даному випадку плавкі вставки просто перегорають. Але при цьому інші елементи ланцюга залишаються в непошкодженому стані.

Для неоднорідної електричного кола постійного струму закон Ома, приймає дещо інший вигляд, де загальний опір буде сумою опорів певної ділянки ланцюга або елемента в неї включеного.

Електроліт є розплав або розчин, в якому електричний заряд переноситься не є вільними електронами, а по-різному зарядженими іонами. Як і варіанті з металами для існування електричного струму в розчинах необхідна наявність електричного поля. При підключенні електродів до джерела живлення в електроліті виникає рух іонів: негативні будуть переміщатися до анода, а позитивні до катода. На цьому принципі заснований ефект електролізу, коли на поверхні електрода спостерігається осадження хімічних елементів, що входять до складу розплаву йди розчину. Для електролітів справедливий закон Ома у всіх своїх моментах.

Якщо розглядати рідину як провідник, то при проходженні електричного струму, необхідною умовою буде наявність вільних молекул або іонів. Поширене твердження що вода проводить електрику невірно в разі якщо електроди поміщені в дистильований її варіант. Але при внесенні в воду будь-яких домішок, спостерігається протягом електричного струму через вільних елементів.

На закінчення можна згадати ще про один вид речовин, які по своїй кристалічній природою не є металами, але в той же час можуть проводити електричний струм при виникненні певних умов. Йдеться про напівпровідниках. На відміну від металів в яких питомий опір зі зростанням температури збільшується, в напівпровідниках спостерігається зворотний результат. Ця тема настільки багатогранна, що заслуговує на окрему статтю.

Ссылка на основную публикацию