Kaj je električni tok? Pogoji za obstoj električnega toka: značilnosti in dejanja

2024 Avtor: Howard Calhoun | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-12-17 10:40

Električni tok je električni naboj v gibanju. Lahko je v obliki nenadne razelektritve statične elektrike, kot je strela. Lahko pa je to nadzorovan proces v generatorjih, baterijah, sončnih ali gorivnih celicah. Danes bomo obravnavali sam pojem "električni tok" in pogoje za obstoj električnega toka.

električna energija

Večina električne energije, ki jo porabimo, prihaja v obliki izmeničnega toka iz električnega omrežja. Ustvarjajo ga generatorji, ki delujejo po Faradayevem zakonu indukcije, zaradi česar lahko spreminjajoče se magnetno polje inducira električni tok v prevodniku.

Generatorji imajo vrtljive tuljave žice, ki prehajajo skozi magnetna polja,rotacija. Ko se tuljave vrtijo, se odpirajo in zapirajo glede na magnetno polje in ustvarjajo električni tok, ki z vsakim zavojem spreminja smer. Tok gre skozi celoten cikel naprej in nazaj 60-krat na sekundo.

Generatorje lahko poganjajo parne turbine, ki jih ogrevajo premog, zemeljski plin, nafta ali jedrski reaktor. Iz generatorja tok teče skozi vrsto transformatorjev, kjer se njegova napetost poveča. Premer žic določa količino in moč toka, ki ga lahko prenašajo brez pregrevanja in izgube energije, napetost pa je omejena le s tem, kako dobro so žice izolirane od tal.

Zanimivo je, da tok prenaša samo ena žica, ne dve. Njeni dve plati sta označeni kot pozitivna in negativna. Ker pa se polarnost izmeničnega toka spremeni 60-krat na sekundo, imata druga imena - vroča (magnetni daljnovodi) in ozemljena (prehajanje pod zemljo za dokončanje vezja).

Zakaj potrebujemo elektriko?

Elektrika ima veliko uporab: lahko osvetli vaš dom, opere in posuši vaša oblačila, dvigne vaša garažna vrata, zavre vodo v kotličku in napaja druge gospodinjske predmete, ki nam olajšajo življenje. Vendar pa postaja zmožnost toka za prenos informacij vse pomembnejša.

Pri povezovanju z internetom računalnik porabi le majhen del električnega toka, vendar je to nekaj, brez česar sodoben človekne morem si predstavljati svojega življenja.

Koncept električnega toka

Tako kot tok reke, tok vodnih molekul, je električni tok tok nabitih delcev. Kaj je tisto, kar ga povzroča in zakaj ne gre vedno v isto smer? Ko slišite besedo tok, na kaj pomislite? Morda bo to reka. To je dobra asociacija, saj je zato električni tok dobil ime. Zelo je podoben toku vode, le da se namesto molekul vode po kanalu premikajo nabiti delci po prevodniku.

Med pogoji, potrebnimi za obstoj električnega toka, je postavka, ki zagotavlja prisotnost elektronov. Atomi v prevodnem materialu imajo veliko teh prostih nabitih delcev, ki plavajo okoli in med atomi. Njihovo gibanje je naključno, zato ni toka v nobeni smeri. Kaj je potrebno, da električni tok obstaja?

Pogoji za obstoj električnega toka vključujejo prisotnost napetosti. Ko se nanesejo na prevodnik, se bodo vsi prosti elektroni premikali v isto smer in ustvarili tok.

Zanima me električni tok

Zanimivo je, da ko se električna energija prenaša skozi prevodnik s svetlobno hitrostjo, se elektroni sami premikajo veliko počasneje. Pravzaprav, če bi lagodno hodili ob prevodni žici, bi bila vaša hitrost 100-krat hitrejša odelektroni se premikajo. To je posledica dejstva, da jim ni treba prepotovati velikih razdalj, da bi drug drugemu prenesli energijo.

Enosmerni in izmenični tok

Danes se široko uporabljata dve različni vrsti toka - enosmerni in izmenični. V prvem se elektroni premikajo v eno smer, od »negativne« do »pozitivne« strani. Izmenični tok potiska elektrone naprej in nazaj, pri čemer večkrat na sekundo spremeni smer toka.

Generatorji, ki se uporabljajo v elektrarnah za proizvodnjo električne energije, so zasnovani za proizvodnjo izmeničnega toka. Verjetno nikoli niste opazili, da luč v vaši hiši dejansko utripa, ko se trenutna smer spremeni, vendar se to zgodi prehitro, da bi oči prepoznale.

Kakšni so pogoji za obstoj enosmernega električnega toka? Zakaj potrebujemo obe vrsti in katera je boljša? To so dobra vprašanja. Dejstvo, da še vedno uporabljamo obe vrsti toka, nakazuje, da oba služita določenemu namenu. Že v 19. stoletju je bilo jasno, da je učinkovit prenos moči na velike razdalje med elektrarno in hišo mogoč le pri zelo visokih napetostih. Toda težava je bila v tem, da je bilo pošiljanje res visoke napetosti izjemno nevarno za ljudi.

Rešitev tega problema je bila zmanjšanje stresa zunaj doma, preden ga pošljete notri. Do danes se enosmerni električni tok uporablja za prenos velikihrazdalja, predvsem zaradi njegove zmožnosti enostavne pretvorbe v druge napetosti.

Kako deluje električni tok

Pogoji za obstoj električnega toka vključujejo prisotnost nabitih delcev, prevodnika in napetost. Številni znanstveniki so preučevali elektriko in ugotovili, da obstajata dve njeni vrsti: statična in tokovna.

Je drugi, ki igra veliko vlogo v vsakdanjem življenju katere koli osebe, saj gre za električni tok, ki teče skozi tokokrog. Vsakodnevno ga uporabljamo za napajanje naših domov in še več.

Kaj je električni tok?

Ko električni naboji krožijo v krogu od enega mesta do drugega, nastane električni tok. Pogoji za obstoj električnega toka so poleg nabitih delcev tudi prisotnost prevodnika. Najpogosteje je to žica. Njegovo vezje je zaprto vezje, v katerem tok teče iz vira energije. Ko je vezje odprto, ne more dokončati potovanja. Na primer, ko je luč v vaši sobi ugasnjena, je vezje odprto, ko pa je vezje zaprto, je luč prižgana.

trenutna moč

Na pogoje za obstoj električnega toka v prevodniku močno vpliva taka napetostna značilnost, kot je moč. To je merilo, koliko energije se porabi v določenem časovnem obdobju.

Obstaja veliko različnih enot, za katere je mogoče uporabitiizrazi te lastnosti. Vendar se električna moč skoraj meri v vatih. En vat je enak en džul na sekundo.

Električni naboj v gibanju

Kakšni so pogoji za obstoj električnega toka? Lahko je v obliki nenadnega izpusta statične elektrike, kot je strela ali iskra zaradi trenja z volneno krpo. Pogosteje pa, ko govorimo o električnem toku, mislimo na bolj nadzorovano obliko elektrike, zaradi katere luči in naprave delujejo. Večino električnega naboja nosijo negativni elektroni in pozitivni protoni znotraj atoma. Vendar pa so slednji večinoma imobilizirani znotraj atomskih jeder, zato delo prenosa naboja z enega mesta na drugega opravljajo elektroni.

Elektroni v prevodnem materialu, kot je kovina, se večinoma prosto premikajo od enega atoma do drugega vzdolž svojih prevodnih pasov, ki so višje elektronske orbite. Zadostna elektromotorna sila ali napetost ustvari neravnovesje naboja, ki lahko povzroči, da se elektroni premikajo skozi prevodnik kot električni tok.

Če potegnemo analogijo z vodo, vzemimo na primer cev. Ko odpremo ventil na enem koncu, da spustimo vodo v cev, nam ni treba čakati, da ta voda deluje vse do konca cevi. Vodo na drugem koncu dobimo skoraj v trenutku, ker prihajajoča voda potisne vodo, ki je že v cevi. To se zgodi, ko je v žici električni tok.

Električni tok: pogoji za obstoj električnega toka

Na električni tok običajno gledamo kot na tok elektronov. Ko sta oba konca baterije med seboj povezana s kovinsko žico, ta napolnjena masa teče skozi žico z enega konca (elektrode ali pola) baterije na nasprotni. Torej, poimenujmo pogoje za obstoj električnega toka:

1. Nabiti delci.
2. Raziskovalec.
3. Vir napetosti.

Vendar pa ni vse tako preprosto. Kateri pogoji so potrebni za obstoj električnega toka? Na to vprašanje je mogoče podrobneje odgovoriti, če pogledate naslednje značilnosti:

• Potencialna razlika (napetost). To je eden od predpogojev. Med obema točkama mora obstajati potencialna razlika, kar pomeni, da mora biti odbojna sila, ki jo ustvarijo nabiti delci na enem mestu, večja od njihove sile na drugi točki. Viri napetosti se v naravi praviloma ne pojavljajo, elektroni pa so v okolju razporejeni dokaj enakomerno. Kljub temu je znanstvenikom uspelo izumiti določene vrste naprav, kjer se lahko ti nabiti delci kopičijo in s tem ustvarijo zelo potrebno napetost (na primer v baterijah).
• Električna upornost (prevodnik). To je drugi pomemben pogoj, ki je potreben za obstoj električnega toka. To je pot, po kateri potujejo nabiti delci. Kot prevodniki delujejo samo tisti materiali, ki omogočajo prosto gibanje elektronov. Isti priki nimajo te sposobnosti se imenujejo izolatorji. Na primer, kovinska žica bo odličen prevodnik, medtem ko bo njen gumijasti ovoj odličen izolator.

Po skrbnem preučevanju pogojev za nastanek in obstoj električnega toka je ljudem uspelo ukrotiti ta močan in nevaren element in ga usmeriti v dobro človeštva.