Услови за постојање електричне струје

За почетак, одговоримо на питање шта је електрична струја. Једноставна столна батерија не генерише струју сама. А батеријска лампа која лежи на столу неће стварати струју кроз своје ЛЕД диоде само тако без икаквог разлога. Да би се појавила струја, нешто мора негде да тече, бар да почне да се креће, а за то треба да се затвори коло ЛЕД лампи и батерије. Не за ништа, у старим данима електрична струја се упоређивала са кретањем одређене наелектрисане течности.

У ствари, сада знамо ово електрична енергија — ово је усмерено кретање наелектрисаних честица, а да би ближи аналог стварности био наелектрисани гас — гас наелектрисаних честица које се крећу под дејством електричног поља. Али прво ствари.

Електрична струја је усмерено кретање наелектрисаних честица

Дакле, електрична струја је кретање наелектрисаних честица, али чак и хаотично кретање наелектрисаних честица је такође кретање, али још увек није струја.Исто тако, молекули течности који су све време у термичком кретању не стварају струје јер је укупно померање целокупне запремине течности у мировању тачно нула.

Да би дошло до струјања течности, мора се десити свеукупно кретање, односно укупно кретање молекула течности мора постати усмерено. Тако ће се усмереном кретању целе запремине додати хаотично кретање молекула и доћи ће до струјања целе запремине течности.

Слична је ситуација и са електричном струјом — усмерено кретање електрично наелектрисаних честица је електрична струја. Брзина топлотног кретања наелектрисаних честица, на пример, у металу, мери се стотинама метара у секунди, али у смерном кретању, када се у проводнику постави одређена струја, брзина општег кретања честица се мери у делови и јединице милиметара у секунди.

Дакле, ако једносмерна струја једнака 10 А тече у металној жици са попречним пресеком од 1 квадратних мм, онда ће просечна брзина уређеног кретања електрона бити од 0,6 до 6 милиметара у секунди. Ово ће већ бити струјни удар. И ово споро кретање електрона је довољно да се жица, на пример, од нихрома, добро загреје, поштујући Јоуле-Ленцов закон.

Брзина честице није брзина простирања електричног поља!

Имајте на уму да струја почиње у жици скоро тренутно по целој запремини, односно ово „кретање“ се шири дуж жице брзином светлости, али је кретање самих наелектрисаних честица 100 милијарди пута спорије. Можете размотрити аналогију цеви са течношћу која тече кроз њу.

Кретање дуж цеви дужине 10 метара, на пример воде.Брзина воде је само 1 метар у секунди, али ток се не шири истом брзином, већ много брже, а брзина ширења овде зависи од густине течности и њене еластичности. Дакле, електрично поље се шири дуж жице брзином светлости, а честице почињу да се крећу 11 редова величине спорије. Такође видети: Брзина електричне струје

1. Наелектрисане честице су неопходне за постојање електричне струје

Електрони у металима и у вакууму, јони у растворима електролита — служе као носиоци наелектрисања и обезбеђују присуство струје у различитим супстанцама. У металима су електрони веома покретни, неки од њих могу слободно да се крећу од атома до атома, као гас који испуњава простор између чворова кристалне решетке.

У електронским цевима, електрони напуштају катоду током термионског зрачења, јурећи под дејством електричног поља ка аноди. У електролитима, молекули се у води распадају на позитивно и негативно наелектрисане делове и постају слободни јони носиоци наелектрисања у електролитима.То јест, где год постоји електрична струја, постоје слободни носачи наелектрисања који се могу кретати. електрично поље… Ово је први услов за постојање електричне струје — присуство слободних носилаца наелектрисања.

2. Други услов за постојање електричне струје је да на наелектрисање морају деловати спољне силе

Ако сада погледате жицу, рецимо да је то бакарна жица, онда се можете запитати: шта је потребно да се у њој појави електрична струја? Постоје наелектрисане честице, електрони, они су у стању да се слободно крећу.

Шта ће их натерати да се крећу? Познато је да електрично наелектрисана честица ступа у интеракцију са електричним пољем. Дакле, у жици мора да се створи електрично поље, тада ће на свакој тачки жице настати потенцијал, постојаће разлика потенцијала између крајева жице, а електрони ће се кретати у правцу поља — у смер од «-» до «+», то јест у смеру супротном од вектора јачине електричног поља. Електрично поље ће убрзати електроне, повећавајући њихову (кинетичку и магнетну) енергију.

Као резултат тога, ако узмемо у обзир електрично поље једноставно примењено споља на жицу (жицу смо поставили у електрично поље дуж линија силе), онда ће се електрони акумулирати на једном крају жице и на том ће се појавити негативно наелектрисање. крај, а пошто се електрони померају са другог краја жице, онда ће на њему бити позитивно наелектрисање.

Као резултат тога, електрично поље проводника наелектрисаног спољашњим електричним пољем биће у таквом правцу да ослаби спољашње електрично поље од његовог деловања.

Процес прерасподеле наелектрисања ће се наставити скоро тренутно и након његовог завршетка струја у жици ће престати. Резултујуће електрично поље унутар проводника ће постати нула, а сила на крајевима ће бити једнака по величини, али супротног смера од електричног поља примењеног споља.

Ако електрично поље у проводнику ствара извор једносмерне струје, на пример, батерија, онда ће такав извор постати извор спољашњих сила за проводник, односно извор који ће стварати константан ЕМФ у проводнику. и одржавају потенцијалну разлику.Очигледно, да би се струја одржавала помоћу спољашњег извора силе, коло мора бити затворено.