Šta je električna struja? Uvjeti za postojanje električne struje: karakteristike i djelovanje

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-12-17 10:20

Električna struja je električni naboj u kretanju. Može biti u obliku iznenadnog pražnjenja statičkog elektriciteta, kao što je munja. Ili bi to mogao biti kontrolirani proces u generatorima, baterijama, solarnim ili gorivnim ćelijama. Danas ćemo razmotriti sam koncept "električne struje" i uslove za postojanje električne struje.

Električna energija

Većina električne energije koju koristimo dolazi u obliku naizmjenične struje iz električne mreže. Kreiraju ga generatori koji rade prema Faradayevom zakonu indukcije, zbog čega promjenjivo magnetsko polje može inducirati električnu struju u provodniku.

Generatori imaju rotirajuće zavojnice žice koje prolaze kroz magnetna polja dokrotacija. Kako zavojnice rotiraju, otvaraju se i zatvaraju u odnosu na magnetsko polje i stvaraju električnu struju koja mijenja smjer sa svakim okretom. Struja prolazi kroz puni ciklus naprijed i nazad 60 puta u sekundi.

Generatore mogu pokretati parne turbine koje se griju na ugalj, prirodni plin, naftu ili nuklearni reaktor. Iz generatora struja prolazi kroz niz transformatora, gdje se njen napon povećava. Prečnik žica određuje količinu i snagu struje koju mogu nositi bez pregrijavanja i gubitka snage, a napon je ograničen samo koliko su žice dobro izolirane od zemlje.

Zanimljivo je napomenuti da struju prenosi samo jedna žica, a ne dvije. Njegove dvije strane su označene kao pozitivna i negativna. Međutim, budući da se polaritet naizmjenične struje mijenja 60 puta u sekundi, oni imaju druga imena - vrući (magnetni vodovi) i uzemljeni (prolaze ispod zemlje da bi se sklopio).

Zašto nam treba struja?

Postoji mnogo namjena za električnu energiju: može osvijetliti vaš dom, oprati i osušiti vašu odjeću, podići vaša garažna vrata, prokuhati vodu u čajniku i napajati druge kućne potrepštine koje nam čine život mnogo lakšim. Međutim, sposobnost struje da prenosi informacije postaje sve važnija.

Pri povezivanju na internet kompjuter koristi samo mali dio električne struje, ali to je nešto bez čega moderan čovjekne mogu zamisliti svoj život.

Koncept električne struje

Kao riječni tok, tok molekula vode, električna struja je tok nabijenih čestica. Šta je to što ga uzrokuje i zašto ne ide uvijek u istom smjeru? Kada čujete riječ protok, na šta pomislite? Možda će to biti rijeka. To je dobra asocijacija, jer je to razlog zašto je električna struja dobila ime. Vrlo je sličan protoku vode, samo umjesto da se molekuli vode kreću duž kanala, nabijene čestice se kreću duž provodnika.

Među uslovima neophodnim za postojanje električne struje, postoji stavka koja obezbeđuje prisustvo elektrona. Atomi u provodljivom materijalu imaju mnoge od ovih slobodnih nabijenih čestica koje lebde oko i između atoma. Njihovo kretanje je nasumično, tako da nema protoka u bilo kojem smjeru. Šta je potrebno da električna struja postoji?

Uslovi za postojanje električne struje uključuju prisustvo napona. Kada se primjene na provodnik, svi slobodni elektroni će se kretati u istom smjeru, stvarajući struju.

Zanima me električna struja

Zanimljiva stvar je da kada se električna energija prenosi kroz provodnik brzinom svjetlosti, sami elektroni se kreću mnogo sporije. Zapravo, ako biste lagano hodali pored provodljive žice, vaša brzina bi bila 100 puta veća odelektroni se kreću. To je zbog činjenice da ne moraju putovati velike udaljenosti da bi prenijeli energiju jedni na druge.

Direktna i naizmjenična struja

Danas se široko koriste dvije različite vrste struje - direktna i naizmjenična. U prvom, elektroni se kreću u jednom smjeru, sa "negativne" na "pozitivnu" stranu. Izmjenična struja gura elektrone naprijed-nazad, mijenjajući smjer toka nekoliko puta u sekundi.

Generatori koji se koriste u elektranama za proizvodnju električne energije dizajnirani su za proizvodnju naizmjenične struje. Vjerovatno nikada niste primijetili da svjetlo u vašoj kući zapravo treperi kako se trenutni smjer mijenja, ali to se dešava prebrzo da bi ga oči prepoznale.

Koji su uslovi za postojanje jednosmerne električne struje? Zašto su nam potrebne obje vrste i koja je bolja? Ovo su dobra pitanja. Činjenica da još uvijek koristimo obje vrste struje sugerira da obje služe određenim svrhama. Još u 19. veku bilo je jasno da je efikasan prenos energije na velike udaljenosti između elektrane i kuće moguć samo pri veoma visokim naponima. Ali problem je bio u tome što je slanje stvarno visokog napona bilo izuzetno opasno za ljude.

Rješenje ovog problema bilo je smanjenje stresa izvan kuće prije nego što se pošalje unutra. Do danas se istosmjerna električna struja koristi za prijenos velikih količinaudaljenosti, uglavnom zbog svoje sposobnosti lakog pretvaranja u druge napone.

Kako radi električna struja

Uslovi za postojanje električne struje uključuju prisustvo naelektrisanih čestica, provodnika i napona. Mnogi naučnici su proučavali elektricitet i otkrili da postoje dvije njegove vrste: statički i strujni.

To je druga koja igra ogromnu ulogu u svakodnevnom životu bilo koje osobe, jer je električna struja koja prolazi kroz strujni krug. Koristimo ga svakodnevno za napajanje naših domova i još mnogo toga.

Šta je električna struja?

Kada električni naboji kruže u kolu od jednog mjesta do drugog, nastaje električna struja. Uvjeti za postojanje električne struje uključuju, pored nabijenih čestica, i prisustvo provodnika. Najčešće je to žica. Njegovo kolo je zatvoreno kolo u kojem struja teče iz izvora napajanja. Kada je krug otvoren, on ne može završiti putovanje. Na primjer, kada je svjetlo u vašoj sobi isključeno, strujni krug je otvoren, ali kada je krug zatvoren, svjetlo je uključeno.

Trenutna snaga

Na uslove za postojanje električne struje u provodniku u velikoj meri utiče takva naponska karakteristika kao što je snaga. Ovo je mjera količine energije koja se koristi u određenom vremenskom periodu.

Postoji mnogo različitih jedinica za koje se mogu koristitiizraze ove karakteristike. Međutim, električna snaga se gotovo mjeri u vatima. Jedan vat jednak je jednom džulu u sekundi.

Električno punjenje u pokretu

Koji su uslovi za postojanje električne struje? Može biti u obliku iznenadnog pražnjenja statičkog elektriciteta, kao što je munja ili iskra od trenja o vunenu tkaninu. Međutim, češće, kada govorimo o električnoj struji, mislimo na kontrolisaniji oblik električne energije koji pokreće svjetla i uređaje. Većinu električnog naboja nose negativni elektroni i pozitivni protoni unutar atoma. Međutim, potonji su uglavnom imobilizirani unutar atomskih jezgara, tako da posao prenošenja naboja s jednog mjesta na drugo obavljaju elektroni.

Elektroni u provodljivom materijalu kao što je metal su uglavnom slobodni da se kreću od jednog atoma do drugog duž svojih provodnih traka, koje su više orbite elektrona. Dovoljna elektromotorna sila ili napon stvara neravnotežu naboja koja može uzrokovati da se elektroni kreću kroz provodnik kao električna struja.

Ako povučemo analogiju s vodom, uzmimo, na primjer, cijev. Kada otvorimo ventil na jednom kraju kako bi voda ušla u cijev, ne moramo čekati da ta voda prođe sve do kraja cijevi. Na drugom kraju dobijamo vodu gotovo trenutno jer nadolazeća voda potiskuje vodu koja je već u cijevi. Ovo se dešava kada postoji električna struja u žici.

Električna struja: uslovi za postojanje električne struje

Električna struja se obično posmatra kao tok elektrona. Kada su dva kraja baterije međusobno povezana metalnom žicom, ova napunjena masa teče kroz žicu od jednog kraja (elektrode ili pola) baterije do suprotnog. Dakle, nazovimo uslove za postojanje električne struje:

1. Nabijene čestice.
2. Explorer.
3. Izvor napona.

Međutim, nije sve tako jednostavno. Koji su uslovi neophodni za postojanje električne struje? Na ovo pitanje možete odgovoriti detaljnije gledajući sljedeće karakteristike:

• Potencijalna razlika (napon). Ovo je jedan od preduslova. Između 2 tačke mora postojati potencijalna razlika, što znači da odbojna sila koju stvaraju nabijene čestice na jednom mjestu mora biti veća od njihove sile u drugoj tački. Izvori napona, po pravilu, ne postoje u prirodi, a elektroni su prilično ravnomjerno raspoređeni u okolini. Ipak, naučnici su uspjeli da izmisle određene vrste uređaja u kojima se ove nabijene čestice mogu akumulirati, stvarajući tako neophodan napon (na primjer, u baterijama).
• Električni otpor (provodnik). Ovo je drugi važan uslov koji je neophodan za postojanje električne struje. Ovo je put kojim putuju nabijene čestice. Samo oni materijali koji dozvoljavaju elektronima da se slobodno kreću djeluju kao provodnici. Isti oni kodkoji nemaju tu sposobnost nazivaju se izolatori. Na primjer, metalna žica će biti odličan provodnik, dok će njen gumeni omotač biti odličan izolator.

Pažljivo proučavajući uslove za nastanak i postojanje električne struje, ljudi su uspjeli ukrotiti ovaj moćni i opasni element i usmjeriti ga za dobrobit čovječanstva.