Дізнайтеся, що таке електричний струм. Його неможливо побачити, хоча його вплив можна і побачити, і почути та відчути і він є є одним із найосновніших понять у науці про електрику.
Електричний струм виникає при русі електричних зарядів – це можуть бути негативно заряджені електрони або позитивні носії заряду – позитивні іони.
Електричний струм є одним із найосновніших понять, які існують у науці про електрику.
Незалежно від того, чи це електричний обігрівач, велика система електричної мережі, мобільний телефон, комп’ютер, віддалений сенсорний вузол або щось інше, поняття електричного струму є центральним у його роботі.
Проте струм як такий зазвичай неможливо побачити, хоча його вплив можна і побачити, і почути та відчути.
Хто винайшов лампочку? Історія лампочки розжарювання
Що таке елекричний струм: визначення
Електричний струм — це потік електричного заряду в колі. Точніше кажучи, електричний струм – це швидкість потоку заряду через дану точку електричного кола. Зарядом можуть бути негативно заряджені електрони або позитивні носії заряду, включаючи протони, позитивні іони.
Величина електричного струму вимірюється в кулонах за секунду, загальною одиницею для цього є ампер, який позначається літерою «А».
Ампер широко використовується в електричних та електронних технологіях разом із множниками, такими як міліампер (0,001 А), мікроампер (0,000001 А) тощо.
Потік струму в ланцюзі зазвичай позначається літерою «I», і ця буква використовується в рівняннях, таких як закон Ома, де V=I⋅R.
Основна концепція струму полягає в тому, що це рух електронів усередині речовини. Електрони — це дрібні частинки, які існують як частина молекулярної структури матеріалів. Іноді ці електрони міцно утримуються в молекулах, а іноді вони утримуються нещільно, і вони можуть відносно вільно рухатися по структурі.
Один дуже важливий момент, який слід зазначити про електрони, полягає в тому, що вони є зарядженими частинками – вони несуть негативний заряд. Якщо вони рухаються, то рухається кількість заряду, і це називається струмом.
Також варто зазначити, що кількість електронів, здатних рухатися, визначає здатність конкретної речовини проводити електрику. Деякі матеріали пропускають струм краще, ніж інші.
Рух вільних електронів зазвичай дуже хаотичний – він випадковий – стільки електронів рухаються в одному напрямку, скільки в іншому, і в результаті немає загального руху заряду.
Якщо сила діє на електрони, щоб рухати їх у певному напрямку, то всі вони будуть дрейфувати в одному напрямку, хоча все ще дещо випадковим чином, але загальний рух відбувається в одному напрямку.
Сила, яка діє на електрони, називається електрорушійною силою, або ЕРС, а її величина – напругою, що вимірюється у вольтах.
Відключення електроенергії: що таке блекаут
Потік електронів під дією прикладеної електрорушійної сили
Щоб краще зрозуміти, що таке струм і як він діє в провіднику, його можна порівняти з потоком води в трубі. Це порівняння має певні обмеження, але воно служить простою ілюстрацією струму та потоку струму.
Струм можна розглядати як воду, що тече по трубі. Коли на один кінець чиниться тиск, він змушує воду рухатися в одному напрямку та текти через трубу. Обсяг потоку води пропорційний тиску на кінці. Тиск або силу, що діє на кінці, можна порівняти з електрорушійною силою.
Електрика в житті людини: цікаві факти
Коли до труби прикладається тиск або вода тече в результаті відкриття крана, вода тече практично миттєво. Те саме стосується електричного струму.
Щоб отримати уявлення про потік електронів, потрібно 6,24 мільярда мільярдів електронів на секунду, щоб протікати при струмі в один ампер.
Звичайний струм і потік електронів
Часто існує багато непорозумінь щодо звичайного потоку струму та потоку електронів. Спочатку це може трохи заплутати, але насправді все досить просто.
Частинки, які несуть заряд по провідниках, є вільними електронами. Напрямок електричного поля в ланцюзі за визначенням є напрямком, у якому проштовхуються позитивні пробні заряди. Таким чином, ці негативно заряджені електрони рухаються в напрямку, протилежному електричному полю.
Протікання електронів і умовного струму
Початкові дослідження статичних і динамічних електричних струмів ґрунтувалися на тому, що ми тепер називаємо носіями позитивного заряду. Це означало, що тоді рання конвенція щодо напрямку електричного струму була встановлена як напрямок руху позитивних зарядів. Ця конвенція залишилася і використовується досі.
Підсумовуючи:
Звичайний потік струму: звичайний потік струму йде від позитивної до негативної клеми та вказує напрямок, у якому будуть текти позитивні заряди.
Електронний потік: Електронний потік йде від негативного до позитивного терміналу. Електрони негативно заряджені і тому притягуються до позитивного терміналу, як притягуються різні заряди.
Протікання електронів і умовного струму це конвенція, яка використовується в усьому світі досі, навіть якщо вона може здатися трохи дивною та застарілою.
Швидкість руху електрона або заряду
Швидкість передачі електричного струму сильно відрізняється від швидкості фактичного руху електронів. Сам електрон підстрибує в провіднику і, можливо, просувається вздовж провідника лише зі швидкістю кілька міліметрів на секунду. Це означає, що у випадку змінного струму, коли струм змінює напрямок 50 або 60 разів на секунду, більшість електронів ніколи не виходять із дроту.
Візьмемо інший приклад: у майже вакуумі всередині електронно-променевої трубки електрони рухаються по майже прямих лініях зі швидкістю приблизно в одну десяту від швидкості світла.
Дія струму
Ми дізналися, що таке електричний струм, але як він діє? Коли по провіднику протікає електричний струм, є ряд ознак, які вказують на те, що струм протікає.
Тепло розсіюється: можливо, найбільш очевидним є те, що утворюється тепло. Якщо струм невеликий, то кількість тепла, що виділяється, буде дуже малою і може бути непоміченою. Однак, якщо струм більший, можливо, виділяється помітна кількість тепла. Електричний вогонь є яскравим прикладом того, як струм викликає утворення тепла. Фактична кількість тепла визначається не тільки струмом, але також напругою та опором провідника.
Магнітний ефект: Інший ефект, який можна помітити, полягає в тому, що навколо провідника створюється магнітне поле. Якщо в провіднику тече струм, це можна виявити розташувавши компас близько до дроту, по якому проходить достатньо великий постійний струм. Можна побачити, що стрілка компаса відхиляється. Зауважте, що це не працюватиме з мережею, оскільки поле змінюється надто швидко, щоб стрілка могла реагувати, а два дроти (під напругою та нейтраль), розташовані поруч в одному кабелі, гасять поле.
Магнітне поле, створюване струмом, добре використовується в багатьох сферах. Змотавши дріт у котушку, можна посилити ефект і виготовити електромагніт. Реле та безліч інших предметів використовують цей ефект. Гучномовці також використовують змінний струм у котушці, щоб викликати вібрацію в діафрагмі, яка дозволяє перетворювати електронні струми на звуки.
Як виміряти струм
Одним з важливих аспектів струму є знання величини струму, яка може протікати в провіднику. Оскільки електричний струм є ключовим фактором в електричних та електронних схемах, дуже важливо знати, який струм тече.
Існує багато різних способів вимірювання сили струму. Одним з найпростіших є використання мультиметра.
Як виміряти струм за допомогою DMM:
Використовуючи цифровий мультиметр, цифровий мультиметр, можна легко виміряти струм, помістивши цифровий мультиметр у ланцюг, по якому проходить струм. Потім цифровий мультиметр дасть точне значення струму, що протікає в ланцюзі
Хоча існують інші методи вимірювання струму, цей є найпоширенішим.
Струм є одним із найважливіших і фундаментальних елементів електричних та електронних технологій. Струм, що протікає в ланцюзі, можна використовувати різними способами: від генерування тепла до перемикання ланцюгів або збереження інформації в інтегральній схемі.
Джерело: www.electronics-notes.com
