Care este mișcarea direcționată a particulelor încărcate? Pentru mulți, aceasta este o zonă de neînțeles, dar de fapt totul este foarte simplu. Deci, când vorbesc despre mișcarea direcționată a particulelor încărcate, se referă la curent. Să ne uităm la principalele caracteristici și formulări, precum și să luăm în considerare problemele de securitate atunci când lucrăm cu acesta.
Informații generale
Începe cu o definiție. Prin curent electric se înțelege întotdeauna mișcarea ordonată (dirijată) a particulelor încărcate, care se realizează sub influența unui câmp electric. Ce fel de obiecte pot fi luate în considerare în acest caz? Particulele înseamnă electroni, ioni, protoni, găuri. De asemenea, este important să știți care este puterea actuală. Acesta este numărul de particule încărcate care curg prin secțiunea transversală a conductorului pe unitatea de timp.
Natura fenomenului
Toate substanțele fizice sunt formate din molecule care se formează din atomi. De asemenea, nu sunt materialul final, deoarece au elemente (un nucleu și electroni care se rotesc în jurul lui). Toate reacțiile chimice sunt însoțite de mișcarea particulelor. De exemplu, cu participarea electronilor, unii atomi vor experimenta deficiența lor, în timp ce alții vor experimenta un exces. În acest caz, substanțele au sarcini opuse. Dacă are loc contactul lor, atunci electronii de la unul vor tinde să meargă la celăl alt.
O astfel de natură fizică a particulelor elementare explică esența curentului electric. Această mișcare direcțională a particulelor încărcate va continua până când valorile se vor egaliza. În acest caz, reacția schimbărilor este un lanț. Cu alte cuvinte, în locul electronului plecat, vine altul în locul lui. Particulele atomului vecin sunt folosite pentru înlocuire. Dar nici lanțul nu se termină aici. Un electron poate veni și la atomul extrem, de exemplu, de la polul negativ al sursei curentului care curge.
Un exemplu de astfel de situație este o baterie. Din partea negativă a conductorului, electronii se deplasează la polul pozitiv al sursei. Când toate particulele din componenta infectată negativ se epuizează, curentul se oprește. În acest caz, se spune că bateria este descărcată. Care este viteza mișcării direcționate a particulelor încărcate care se mișcă în acest fel? Răspunsul la această întrebare nu este atât de ușor pe cât ar părea la prima vedere.
Rolul stresului
La ce se folosește acest concept? Tensiunea este o caracteristică a unui câmp electric, care este diferența de potențial dintre două puncte care se află în interiorul acestuia. Pentru mulți, acest lucru poate părea confuz. Când vine vorba de mișcarea direcționată (ordonată) a particulelor încărcate, atunci trebuie să înțelegeți tensiunea.
Să ne imaginăm că avem un simplu dirijor. Acesta poate fi un fir din metal, cum ar fi cupru sau aluminiu. În cazul nostru, acest lucru nu este atât de important. Masa unui electron este 9,10938215(45)×10-31kg. Aceasta înseamnă că este destul de material. Dar metalul conductor este solid. Cum, atunci, pot circula electronii prin ea?
De ce poate exista curent în produsele metalice
Să trecem la elementele de bază ale chimiei, pe care fiecare dintre noi a avut ocazia să le învețe la școală. Dacă numărul de electroni din substanță este egal cu numărul de protoni, atunci neutralitatea elementului este asigurată. Pe baza legii periodice a lui Mendeleev, se determină cu ce substanță trebuie tratată. Depinde de numărul de protoni și neutroni. Este imposibil să ignorăm marea diferență dintre masele nucleului și ale electronilor. Dacă sunt îndepărtate, atunci greutatea atomului va rămâne practic neschimbată.
De exemplu, masa unui proton este cu aproximativ 1836 mai mare decât valoarea unui electron. Dar aceste particule microscopice sunt foarte importante, deoarece pot părăsi cu ușurință unii atomi și se pot alătura altora. În același timp, o scădere sau creștere a numărului lor duce lapentru a schimba sarcina atomului. Dacă luăm în considerare un singur atom, atunci numărul său de electroni va fi întotdeauna variabil. Ei pleacă și se întorc în mod constant. Acest lucru se datorează mișcării termice și pierderii de energie.
Specificitatea chimică a unui fenomen fizic
Când există o mișcare direcționată a particulelor încărcate electric, nu se pierde masa atomică? Se modifică compoziția conductorului? Aceasta este o concepție greșită foarte importantă care îi încurcă pe mulți. Răspunsul în acest caz este doar negativ. Acest lucru se datorează faptului că elementele chimice sunt determinate nu de masa lor atomică, ci de numărul de protoni care se află în nucleu. Prezența sau absența electronilor/neutronilor nu joacă un rol în acest caz. În practică, arată astfel:
- Adăugați sau scădeți electroni. Se dovedește un ion.
- Adăugați sau scădeți neutroni. Se dovedește un izotop.
Elementul chimic nu se modifică. Dar cu protoni situația este diferită. Dacă este doar unul, atunci avem hidrogen. Doi protoni - și vorbim despre heliu. Cele trei particule sunt litiu. etc. Cei care sunt interesați de continuare se pot uita la tabelul periodic. Amintiți-vă: deși un curent trece printr-un conductor de o mie de ori, compoziția sa chimică nu se va modifica. Dar poate altfel.
Electroliți și alte puncte interesante
Particularitatea electroliților este că compoziția lor chimică se modifică. Apoi, sub influența curentului,elemente electrolitice. Când potențialul lor este epuizat, mișcarea direcționată a particulelor încărcate se va opri. Această situație se datorează faptului că purtătorii de sarcină din electroliți sunt ionii.
În plus, există elemente chimice fără electroni deloc. Un exemplu ar fi:
- Hidrogen cosmic atomic.
- Toate substanțele care sunt în stare de plasmă.
- Gaze din atmosfera superioară (nu numai Pământul, ci și alte planete unde există mase de aer).
- Conținutul acceleratoarelor și al ciocnitorilor.
De asemenea, trebuie menționat că, sub influența unui curent electric, unele substanțe chimice se pot prăbuși literalmente. Un exemplu binecunoscut este o siguranță. Cum arată la nivel micro? Electronii în mișcare împing atomii în calea lor. Dacă curentul este foarte puternic, atunci rețeaua cristalină a conductorului nu poate rezista și este distrusă, iar substanța este topită.
Înapoi la viteză
Mai devreme, acest punct a fost atins superficial. Acum să aruncăm o privire mai atentă la el. Trebuie remarcat faptul că conceptul de viteză de mișcare direcționată a particulelor încărcate sub formă de curent electric nu există. Acest lucru se datorează faptului că diferite valori sunt împletite. Deci, un câmp electric se propagă printr-un conductor cu o viteză apropiată de mișcarea luminii, adică aproximativ 300.000 de kilometri pe secundă.
Sub influența sa, toți electronii încep să se miște. Dar viteza lorfoarte mic. Este de aproximativ 0,007 milimetri pe secundă. În același timp, ei se grăbesc la întâmplare în mișcare termică. În cazul protonilor și neutronilor, situația este diferită. Sunt prea mari ca să li se întâmple aceleași evenimente. De regulă, nu este necesar să vorbim despre viteza lor la fel de aproape de valoarea luminii.
Parametri fizici
Acum să ne uităm la care este mișcarea particulelor încărcate într-un câmp electric din punct de vedere fizic. Pentru a face acest lucru, să ne imaginăm că avem o cutie de carton care conține 12 sticle de băutură carbogazoasă. În același timp, se încearcă amplasarea unui alt container acolo. Să presupunem că a reușit. Dar cutia abia a supraviețuit. Când încercați să puneți o altă sticlă, aceasta se sparge și toate recipientele cad.
Cutia în cauză poate fi comparată cu secțiunea transversală a unui conductor. Cu cât este mai mare acest parametru (fir mai gros), cu atât poate furniza mai mult curent. Aceasta determină ce volum poate avea mișcarea direcționată a particulelor încărcate. În cazul nostru, o cutie care conține de la una la douăsprezece sticle își poate îndeplini cu ușurință scopul propus (nu va sparge). Prin analogie, putem spune că conductorul nu va arde.
Dacă depășiți valoarea indicată, obiectul va eșua. În cazul unui conductor, rezistența va intra în joc. Legea lui Ohm descrie foarte bine mișcarea direcționată a particulelor încărcate electric.
Relația dintre diferiți parametri fizici
Per cutiedin exemplul nostru, mai poți pune unul. În acest caz, nu pot fi plasate 12, ci până la 24 de sticle pe unitate de suprafață. Mai adăugăm unul - și sunt treizeci și șase dintre ei. Una dintre cutii poate fi considerată o unitate fizică, analogă tensiunii.
Cu cât este mai lat (reducend astfel rezistența), cu atât mai multe sticle (care în exemplul nostru înlocuiesc curentul) pot fi plasate. Prin creșterea stivei de cutii, puteți plasa containere suplimentare pe unitate de suprafață. În acest caz, puterea crește. Acest lucru nu distruge cutia (conductorul). Iată un rezumat al acestei analogii:
- Numărul total de sticle mărește puterea.
- Numărul de containere din casetă indică rezistența actuală.
- Numărul de cutii în înălțime vă permite să judecați tensiunea.
- Lățimea cutiei oferă o idee despre rezistența.
Pericole posibile
Am discutat deja că mișcarea direcționată a particulelor încărcate se numește curent. Trebuie remarcat faptul că acest fenomen poate fi periculos pentru sănătatea umană și chiar pentru viață. Iată un rezumat al proprietăților curentului electric:
- Asigură încălzirea conductorului prin care circulă. Dacă rețeaua electrică de uz casnic este supraîncărcată, atunci izolația se va carboniza și se va prăbuși treptat. Ca urmare, există posibilitatea unui scurtcircuit, care este foarte periculos.
- Curentul electric, atunci când trece prin aparate electrocasnice și fire, se întâlneșterezistența elementelor care formează materiale. Prin urmare, alege calea care are valoarea minimă pentru acest parametru.
- Dacă are loc un scurtcircuit, puterea curentului crește brusc. Aceasta eliberează o cantitate semnificativă de căldură. Poate topi metalul.
- Poate apărea un scurtcircuit din cauza pătrunderii umezelii. În cazurile discutate mai devreme, obiectele din apropiere se aprind, dar în acest caz oamenii suferă mereu.
- Șocul electric reprezintă un pericol semnificativ. Este foarte probabil chiar fatal. Când un curent electric trece prin corpul uman, rezistența țesuturilor este mult redusă. Încep să se încălzească. În acest caz, celulele sunt distruse și terminațiile nervoase mor.
Probleme de securitate
Pentru a evita expunerea la curent electric, trebuie să folosiți echipament special de protecție. Lucrările trebuie efectuate cu mănuși de cauciuc folosind un covoraș din același material, tije de descărcare, precum și dispozitive de împământare pentru locurile de muncă și echipamente.
Comutatoarele de circuit cu diferite protecții s-au dovedit a fi bune ca dispozitiv care poate salva viața unei persoane.
De asemenea, nu ar trebui să uităm de măsurile de siguranță de bază atunci când lucrezi. Dacă se produce un incendiu care implică echipamente electrice, se pot folosi numai stingătoare cu dioxid de carbon și pulbere. Acestea din urmă arată cel mai bun rezultat în lupta împotriva incendiului, dar echipamentele acoperite cu praf nu pot fi întotdeauna restaurate.
Concluzie
Folosind exemple pe înțelesul fiecărui cititor, am aflat că mișcarea ordonată direcționată a particulelor încărcate se numește curent electric. Acesta este un fenomen foarte interesant, important atât din pozițiile fizicii, cât și ale chimiei. Curentul electric este un asistent neobosit al omului. Cu toate acestea, trebuie tratat cu grijă. Articolul discută probleme de securitate cărora ar trebui să li se acorde atenție dacă nu există dorința de a muri.
