Vật lý điện: sự quyết tâm, kinh nghiệm, đơn vị

Điện Vật lý - là một cái gì đó mà phải đối mặt mỗi người chúng ta. Trong bài viết này, chúng tôi sẽ xem xét các khái niệm cơ bản liên kết với nó.

điện là gì? Đối với những người không quen đi kèm với một đèn flash của sét hoặc năng lượng truyền hình cung cấp và máy giặt. Ngài biết rằng việc sử dụng một điện điện. anh có thể nói gì nữa? Về sự phụ thuộc vào điện được nhắc nhở đường dây điện. Ai đó có thể trích dẫn một số ví dụ khác.

Tuy nhiên, do điện rất nhiều hiện tượng khác, ít rõ ràng, nhưng hàng ngày. Với tất cả trong số họ chúng tôi giới thiệu vật lý. Điện (nhiệm vụ, định nghĩa và công thức), chúng tôi bắt đầu học tại trường. Và chúng tôi học được rất nhiều điều thú vị. Hóa ra, những trái tim đang đập, chạy vận động viên, con ngủ và cá nổi - tất cả tạo ra năng lượng điện.

Electron và proton

Chúng ta định nghĩa các khái niệm cơ bản. Từ quan điểm của các nhà khoa học, vật lý điện kết hợp với sự chuyển động của các electron và hạt mang điện tích khác vào chất khác nhau. Do đó, sự hiểu biết khoa học về bản chất của hiện tượng quan tâm đến chúng tôi phụ thuộc vào trình độ hiểu biết về nguyên tử và hạt hạ nguyên tử cấu thành của chúng. Chìa khóa để hiểu biết này là electron nhỏ. Nguyên tử của bất kỳ chất bao gồm một hoặc nhiều electron di chuyển trong quỹ đạo khác nhau quanh lõi, cũng giống như các quỹ đạo hành tinh quanh mặt trời. Thông thường, số lượng các electron trong một nguyên tử là tương đương với số proton trong hạt nhân. Tuy nhiên, proton, là đáng kể nặng hơn electron có thể được coi như được quy định tại các trung tâm của nguyên tử. Mô hình này cực kỳ đơn giản của nguyên tử là đủ để giải thích những điều cơ bản của hiện tượng như vật lý điện.

Có gì khác mà bạn cần phải biết? Các electron và proton có cùng lớn điện tích (nhưng các dấu hiệu ngược lại), vì vậy mà họ đang thu hút lẫn nhau. chịu trách nhiệm về các proton là dương và electron - tiêu cực. Atom có electron là lớn hơn hoặc ít hơn bình thường, được gọi là ion. Nếu nguyên tử là không đủ, nó được gọi là một ion dương. Nếu nó có chứa một lượng dư của họ, nó được gọi là ion âm.

Khi các electron rời khỏi nguyên tử mà mua lại một số điện tích dương. Electron không có sự đối lập của nó - một proton hoặc di chuyển đến một nguyên tử khác, hoặc trở về trước.

Tại sao các electron rời khỏi nguyên tử?

Điều này là do nhiều lý do. Phổ biến nhất là một thực tế rằng dưới sự thúc đẩy của ánh sáng hoặc bất kỳ điện tử bên ngoài trong một nguyên tử electron chuyển động có thể được đẩy ra khỏi quỹ đạo của nó. Nhiệt gây ra các nguyên tử dao động nhanh hơn. Điều này có nghĩa rằng các electron có thể được phát ra từ nguyên tử của nó. Trong phản ứng hóa học, họ cũng di chuyển từ nguyên tử này sang nguyên tử.

Một ví dụ điển hình về mối quan hệ của hoạt động hóa chất và điện của các cơ bắp cho chúng ta. Hợp đồng sợi của họ khi một tín hiệu điện từ hệ thống thần kinh. Dòng điện kích thích phản ứng hóa học. Họ cũng dẫn đến giảm cơ bắp. tín hiệu điện từ bên ngoài thường được sử dụng để kích thích nhân tạo hoạt động cơ bắp.

độ dẫn

Trong một số chất electron dưới ảnh hưởng của một bên ngoài di chuyển điện trường tự do hơn so với người khác. Họ nói rằng các tài liệu như vậy có dẫn tốt. Họ được gọi là dây dẫn. Chúng bao gồm hầu hết các kim loại, khí nóng và một số chất lỏng. Air, cao su và dầu, polyethylene và kính không dẫn điện. Họ được gọi là chất cách điện và được sử dụng cho cách điện của dây dẫn tốt. cách điện lý tưởng (tuyệt đối không tiến hành hiện tại) không tồn tại. Dưới những điều kiện nhất định, các electron có thể được gỡ bỏ từ bất kỳ nguyên tử. Thông thường, tuy nhiên, những điều kiện rất khó khăn để thực hiện điều đó từ một quan điểm thực tế, một chất như vậy có thể được coi là không dẫn điện.

Bắt quen với một khoa học như vật lý (phần "Điện"), chúng ta biết rằng có một nhóm đặc biệt của chất này. Nó bán dẫn. Họ cư xử một phần là do điện môi, và một phần - như dây dẫn. Chúng bao gồm, đặc biệt, bao gồm: germanium, silic và oxit đồng. Do tính chất của chất bán dẫn phát hiện nhiều công dụng. Ví dụ, nó có thể là một van điện: như van lốp xe đạp nó cho phép những chi phí di chuyển theo một hướng. thiết bị như vậy được gọi là chỉnh lưu. Chúng được sử dụng trong máy thu thanh thu nhỏ, và các nhà máy điện lớn để chuyển đổi AC để DC.

Nhiệt là một dạng hỗn loạn chuyển động của các phân tử hay nguyên tử và nhiệt độ - đo cường độ của phong trào (nhiều nhất là kim loại chuyển động đi xuống của nhiệt độ điện tử trở nên lỏng hơn). Điều này có nghĩa rằng cuộc kháng chiến để di chuyển tự do của các electron giảm với giảm nhiệt độ. Nói cách khác, tính dẫn điện của kim loại tăng.

siêu dẫn

Trong một số chất ở nhiệt độ rất thấp, khả năng chống chảy của các electron hoàn toàn biến mất và các electron bắt đầu di chuyển nó tiếp tục vô thời hạn. Hiện tượng này được gọi là siêu dẫn. Ở nhiệt độ một vài độ trên không độ tuyệt đối (- 273 ° C) nó được quan sát trong các kim loại như thiếc, chì, nhôm, và niobium.

máy phát Van de Graaff

Chương trình giảng dạy bao gồm một loạt các thí nghiệm với điện. Có mozhestvo loài phát điện, một trong số đó chúng tôi muốn xây dựng. The Van De Graaff gia tốc được sử dụng để có được điện áp superhigh. Nếu một đối tượng chứa một lượng dư của các ion dương, để đưa vào container, sau đó trên bề mặt bên trong của sau này sẽ là electron, và ở bên ngoài - cùng một số lượng ion dương. Nếu bây giờ chạm vào bề mặt bên trong của đối tượng tính phí, sau đó nó sẽ vượt qua tất cả các electron tự do. Ở bên ngoài của điện tích dương vẫn còn.

Trong Van de Graaff ion dương từ nguồn được áp dụng cho một băng chuyền mở rộng bên trong một quả cầu kim loại. Tape kết nối với bề mặt bên trong của hình cầu bởi một dây dẫn trong các hình thức của các sườn núi. Các electron di chuyển từ bề mặt bên trong của hình cầu. Về phía ngoài đó xuất hiện các ion dương. Hiệu quả có thể được tăng cường bằng cách sử dụng hai máy phát điện.

dòng điện

Trong vật lý học dĩ nhiên nó bao gồm một điều như một dòng điện. nó là gì? Các dòng điện do sự chuyển động của các điện tích. Khi đèn điện kết nối với pin, được bật, dòng điện chạy dọc theo dây từ một cực của pin vào đèn, sau đó thông qua mái tóc của nó, làm cho nó phát sáng và quay trở lại với dây thứ hai để các cực khác của ắc quy. Nếu bạn bật công tắc sẽ mở mạch - giao thông hiện tại dừng lại và ánh sáng đi ra ngoài.

Các chuyển động của electron

Hiện nay ở hầu hết các trường hợp là một chuyển động ra lệnh của các electron trong kim loại phục vụ như là các dây dẫn. Tất cả các dây dẫn và một số chất khác luôn xảy ra một số phong trào của họ ngẫu nhiên, ngay cả khi hiện tại không chảy. Các electron trong chất có thể tương đối tự do, hoặc ngoại quan mạnh mẽ. dây dẫn tốt có electron tự do có thể di chuyển. Nhưng trong dây dẫn kém hoặc cách điện, đa số các hạt này là đủ kết nối vững chắc với các nguyên tử, giúp ngăn chặn phong trào của họ.

Đôi khi tự nhiên hoặc nhân tạo được tạo ra trong chuyển động của các electron dẫn theo một hướng nhất định. dòng này được gọi và điện giật. Nó được đo bằng ampe (A). hãng hàng hiện tại cũng có thể đóng vai trò như các ion (trong khí hoặc các giải pháp) và một "lỗ" (thiếu electron trong một số loại chất bán dẫn. gần đây hãng buộc tội cư xử như một cách tích cực của dòng điện. Để buộc các electron di chuyển theo một hướng hay cách khác, đòi hỏi một lực lượng. Trong tự nhiên, nguồn gốc của nó có thể là: tiếp xúc với ánh sáng mặt trời, hiệu ứng từ trường và phản ứng hóa học Một số trong số họ được sử dụng để sản xuất dòng điện thường cho mục đích này là: .. máy phát điện sử dụng hiệu ứng từ trường, và phần tử (pin), các hiệu ứng trong số đó là do phản ứng hóa học. Cả hai thiết bị, tạo ra một lực điện (EMF) gây ra các electron di chuyển theo một hướng dọc theo chuỗi. Độ lớn của emf được đo bằng vôn (V). Đây là những đơn vị cơ bản của đo lường điện.

Tầm quan trọng của EMF và hiện đang kết nối với nhau như áp và dòng chảy trong chất lỏng. Ống nước luôn đầy nước dưới một áp lực nhất định, nhưng mức nước bắt đầu chảy chỉ khi van được mở ra.

Tương tự như vậy, các mạch điện có thể được kết nối với một nguồn lực điện, nhưng trong đó hiện tại không chảy càng lâu càng không được thiết lập con đường mà electron có thể di chuyển. Họ có thể được, ví dụ, một đèn hoặc chân không điện sạch, công tắc ở đây đóng vai trò của một cần cẩu, "trong đó sản xuất" hiện nay.

Tỷ lệ giữa hiện tại và điện áp

Khi tăng điện áp và tốc độ tăng trưởng hiện tại trong mạch. Nghiên cứu quá trình vật lý, chúng ta biết rằng mạch điện được tạo thành từ các bộ phận khác nhau: thường chuyển dây và thiết bị - tiêu dùng điện. Tất cả đều được kết nối với nhau, cung cấp sức đề kháng cho dòng điện, trong đó (giả sử không thay đổi nhiệt độ) không thay đổi theo thời gian, nhưng đối với mỗi người trong số họ là khác nhau cho các thành phần này. Do đó, nếu cùng một điện áp được áp dụng cho đèn và sắt, dòng chảy của electron trong mỗi thiết bị sẽ khác nhau vì sức đề kháng khác nhau của họ. Do đó, hiện nay chảy qua một phần mạch cụ thể được xác định không chỉ điện áp, nhưng điện trở của dây dẫn và các thiết bị.

Luật Ohm

Cuộc kháng điện được đo bằng ohms (ohm) trong khoa học như vậy chẳng hạn như vật lý. Điện (định nghĩa công thức thí nghiệm) - chủ đề rộng lớn. Chúng tôi sẽ không hiển thị công thức phức tạp. Đối với người quen đầu tiên với đủ vấn đề đã được nói ở trên. Tuy nhiên, một công thức nó là giá trị mang lại. Đó là một cách nhanh chóng. Đối với bất kỳ dây dẫn hoặc hệ thống dây dẫn và các thiết bị mối quan hệ giữa điện áp, dòng điện và kháng được cho bởi: điện áp = hiện tại x kháng. Đây là một biểu thức toán học của định luật Ohm, có tên trong danh dự của Georg Ohm (1787-1854 gg.), Nào là người đầu tiên thiết lập mối quan hệ giữa ba tham số.

Vật lý điện - một chi nhánh rất thú vị của khoa học. Chúng tôi đã xem xét chỉ những khái niệm cơ bản liên kết với nó. Bạn biết những gì điện là, làm thế nào nó được hình thành. Chúng tôi hy vọng những thông tin này rất hữu ích cho bạn.