Co je elektrický proud?

Když vyslovíme větu „elektrický proud“, máme na mysli obvykle nejrůznější projevy elektřiny. Proud protéká dráty vedení vysokého napětí, proud otáčí startérem a nabíjí baterii v našem autě, blesk během bouřky je také elektrický proud.

Elektrolýza, elektrické svařování, jiskry statické elektřiny na hřebenu, proud teče ve spirále žárovky, a dokonce i v malé kapesní svítilně malý proud protéká LED. Naše srdce, které také generuje malý elektrický proud, je patrné zejména při průchodu procedurou EKG.

Ve fyzice je obvyklé volat elektrický proud objednaný pohyb nabitých částic a v zásadě všech nosičů náboje. Elektron pohybující se kolem atomového jádra je také proud. A nabitá ebonitová hůlka, pokud ji držíte v ruce a pohybujete ji ze strany na stranu, se také stane zdrojem proudu: náboj se nerovná nule a pohybuje se.

Fyzikální analogie mezi průtokem vody ve vodovodním systému a elektrickým proudem: Elektroinstalace a potrubí

Stejnosměrný proud:

Proud protéká dráty domácích spotřebičů napájených ze zásuvky - elektrony se pohybují tam a zpět 50krát za sekundu - to se nazývá střídavý proud.

Vysokofrekvenční signály uvnitř elektronických zařízení jsou od té doby také elektrickým proudem elektrony a díry (kladné náboje) se pohybují uvnitř obvodu.

Jakýkoli elektrický proud vede k jeho existenci. magnetické pole. Kolem vodiče s proudem je nutně přítomen. Neexistuje žádné magnetické pole bez proudu a žádný proud bez magnetického pole.

I když kolem proudu není žádné magnetické pole, znamená to pouze to, že magnetická pole dvou proudů v době pozorování jsou vzájemně kompenzována, jako v drátěném drátu každé elektrické konvice - střídavé proudy jsou v každém okamžiku směrovány v opačných směrech a proudí paralelně k sobě - ​​jejich magnetická pole jsou přítel neutralizovat. Tomu se říká princip superpozice magnetických polí.

V praxi existence elektrického proudu vyžaduje přítomnost elektrického pole, potenciálu nebo víru. Extrémně zřídka se náboje pohybují čistě mechanickým způsobem (například v generátoru van de graaff - elektrifikovaný gumový pás).

Generátor Van De Graaff:

V elektrickém poli nabitá částice zažívá působení elektrické síly, která se nazývá proudový zdroj EMF - elektromotorická síla. EMF se měří ve voltech, stejně jako napětí mezi dvěma body elektrického obvodu. Čím je napětí přivedeno na spotřebitele, tím větší elektrický proud může toto napětí způsobit.

Střídavé napětí generuje střídavý proud ve vodiči, ke kterému je připojeno, protože v tomto případě se bude střídat i elektrické pole aplikované na nosiče náboje. Konstantní napětí - podmínka existence konstantního proudu ve vodiči.

Vysokofrekvenční napětí (mění svůj směr stovky tisíckrát za sekundu) také přispívá ke střídavému proudu ve vodičích, ale čím vyšší je frekvence, tím méně nosných nábojů se podílí na vytváření proudu v tloušťce vodiče, protože elektrické pole působící na nabité částice je přemístěno blíže k povrchu a ukazuje se ven že proud neteče ve vodiči, ale po jeho povrchu. Tomu se říká kožní efekt.

Elektrický proud může existovat ve vakuu, ve vodičích, v elektrolytech, v polovodičích a dokonce v dielektrikách (zkreslený proud).Pravda, nemůže existovat dielektrika stejnosměrného proudu, protože náboje v nich nemají schopnost volně se pohybovat, ale mohou se pohybovat pouze v intramolekulární vzdálenosti od své původní polohy působením aplikovaného elektrického pole.

Skutečný elektrický proud vždy znamená možnost volného pohybu elektrických nábojů pod vlivem elektrického pole.

Koncept „elektrického proudu“ představil italský fyzik Alessandro Volta. Elektrický proud, nebo, podle jeho verze, „elektrická tekutina“ tekla v uzavřeném obvodu spojujícím extrémní kruhy voltaického sloupce s kovovým vodičem.

Votltův sloup (1800) byl prvním neelektrickým typem elektřiny (zdroj s konstantním proudem), který se skládal ze střídavých měděných a zinekových kruhů oddělených látkovým obložením zvlhčeným okyselenou vodou nebo kyselinou.

Existence stálého vysokého potenciálu na voltovém pólu byla v té době zcela novým jevem. Byl to první chemický zdroj elektřiny, jehož potenciál byl v čase konstantní a pro jeho obnovu nevyžadovaly žádné metody elektrifikace.

Voltický pól, tvořený velkým počtem kruhů, měl na koncích poměrně vysoký potenciál, což bylo možné detekovat nejen měřicími přístroji (zejména pomocí elektroskopu), ale také dotykem extrémních kruhů rukama. Současně byl cítit silný elektrický šok, jako z Leydenovy plechovky.

Objev Volty se ve fyzice velmi rychle rozšířil a stal se předmětem dalšího výzkumu. V roce 1800 fyzikové využívající voltaický sloupec objevili elektrochemický účinek proudu, a zejména rozkladu působením proudu vody na kyslík a vodík. Zkušenosti s galvanickými články umožnilo detekovat kromě chemických látek další nové vlastnosti proudu, včetně jeho tepelných a magnetických účinků.

Francouzský fyzik A. M. Ampère věnoval řadu svých prací studiu vztahu mezi elektrickým proudem a magnetismem. Zjistil, že dva dirigenti se současnými zkušenostmi mají vzájemný vliv - přitažlivost nebo odpor, v závislosti na směru proudů v nich. Svými pracemi položil základy elektrodynamiky.

Navrhl termín „elektrický proud“ a představil koncept jeho směru, který se shoduje s pohybem pozitivní elektřiny. Na počest A. M. Ampere se jmenuje jednotka měření elektrického proudu. Ampér je jednou ze sedmi základních jednotek systému SI.

Elektrický proud má řadu vlastností, které lze efektivně využít v mnoha praktických případech. Mezi takové vlastnosti patří jednoduchým technickým způsobem přeměna energie elektrického proudu na energii jiných typů (tepelná, světelná, mechanická, chemická) a možnost jeho přenosu na velké vzdálenosti, rychlost šíření.

Zajímavá fakta:

Kam proudí elektrický proud?

Proč pod elektrickým vedením

Který proud je nebezpečnější, přímější nebo střídavější?

Co je to dynamo stroj. První generátory stejnosměrného proudu

Peltierův efekt: magický účinek elektrického proudu