Ce Este Curentul Electric?

{h1}

Curentul electric este încărcarea electrică în mișcare, cum ar fi fluxul de electroni printr-un fir.

Curentul electric este încărcare electrică în mișcare. Poate lua forma unei descărcări bruște de electricitate statică, cum ar fi un fulger sau o scânteie între deget și o placă de comutare a luminii la sol. Mai des, însă, când vorbim de curent electric, ne referim la forma mai controlată a energiei electrice de la generatoare, baterii, celule solare sau celule de combustibil.

Cea mai mare încărcare electrică este purtată de electroni și protoni în interiorul unui atom. Protonii au sarcină pozitivă, în timp ce electronii au sarcină negativă. Cu toate acestea, protonii sunt imobilizați în cea mai mare parte în nucleele atomice, astfel încât sarcina de a transporta sarcina dintr-un loc în altul este gestionată de electroni. Electronii dintr-un material conducător, cum ar fi un metal, sunt în mare măsură liberi să se deplaseze de la un atom la altul de-a lungul benzilor lor de conducere, care sunt cele mai înalte orbite ale electronilor. O forță electromotivă suficientă (emf), sau o tensiune, produce un dezechilibru de încărcare care poate determina electronii să se deplaseze printr-un conductor ca un curent electric, potrivit lui Serif Uran, profesor de fizică la Universitatea de Stat din Pittsburg.

Deși este un pic zaros să comparăm curentul electric cu fluxul de apă dintr-o conductă, există unele asemănări care ar putea face oarecum mai ușor de înțeles. Ne putem gândi la fluxul de electroni într-un fir ca la curgerea apei într-o conductă, potrivit lui Michael Dubson, profesor de fizică la Universitatea din Colorado Bolder. Avizul este că, în acest caz, conducta este întotdeauna plină de apă. Dacă deschidem robinetul într-un capăt pentru a lăsa apa în conductă, nu trebuie să așteptăm ca apa să își facă drumul până la capătul conductei. Obținem apa din celălalt capăt aproape instantaneu, deoarece apa care intră împinge apa care este deja în conductă spre capăt. Acest lucru se întâmplă în cazul curentului electric dintr-un fir. Electronii de conducere sunt deja prezenți în fir; trebuie doar să începem să împingem electroni într-un capăt și ei încep să curgă la celălalt capăt aproape imediat.

Potrivit site-ului HyperPhysics al Universității de Stat din Georgia, viteza reală a unui electron într-un fir este de ordinul a câteva milioane de metri pe secundă, dar nu circulă direct în fir. El sări în jur aproape la întâmplare și nu face decât să progreseze la câțiva milimetri pe secundă. Aceasta se numește viteza de derivă a electronului. Cu toate acestea, viteza de transmisie a semnalului, atunci când electronii încep să fie împinși în celălalt capăt al firului după ce întoarcem comutatorul, este aproape viteza luminii, care este de aproximativ 300 de milioane de metri pe secundă (186.000 de mile pe secundă). În cazul curentului alternativ, unde curentul schimbă direcția de 50 sau 60 de ori pe secundă, majoritatea electronilor nu o fac niciodată din fir.

Dezechilibrele de sarcină pot fi create în mai multe moduri. Prima modalitate cunoscută a fost crearea unei încărcări statice prin frecarea a două materiale diferite, cum ar fi frecarea unei bucăți de chihlimbar cu blană de animale. Un curent ar putea fi apoi creat prin atingerea chihlimbarului la un corp cu mai puțină încărcare sau la sol. Cu toate acestea, acest curent a avut o tensiune foarte mare, un amperaj foarte scăzut și a durat doar o fracțiune de secundă, deci nu a putut fi făcut să facă vreun fel de muncă utilă.

Curent continuu

Următoarea modalitate cunoscută de a crea un dezechilibru de încărcare a fost bateria electrochimică, inventată în 1800 de fizicianul italian Alessandro Volta pentru care este denumită unitatea pentru forța electromotivă, volt (V). „Mormanul său voltaic” consta dintr-o grămadă de plăci alternative de zinc și cupru, separate prin straturi de pânză înmuiate în apă sărată și produceau o sursă constantă de curent continuu (DC). El și alții și-au îmbunătățit și și-au perfecționat invenția în următoarele câteva decenii. Potrivit Muzeului Național de Istorie Americană, „bateriile au atras atenția multor oameni de știință și inventatori, iar până în anii 1840 asigurau curent pentru noi dispozitive electrice, cum ar fi electromagnetii lui Joseph Henry și telegraful lui Samuel Morse”.

Alte surse de curent continuu includ celule de combustibil, care combină oxigenul și hidrogenul în apă și produc energie electrică în proces. Oxigenul și hidrogenul pot fi furnizate sub formă de gaze pure sau din aer și un combustibil chimic precum alcoolul. O altă sursă de curent continuu este celula fotovoltaică orsolară. În aceste dispozitive, energia fotonică din lumina soarelui este absorbită de electroni și transformată în energie electrică.

Curent alternativ

Cea mai mare parte a energiei electrice pe care o folosim vine sub formă de curent alternativ (AC) din rețeaua electrică. Curentul alternativ este produs de generatoarele electrice care funcționează conform Legii de inducție a lui Faraday, prin care un câmp magnetic în schimbare poate induce un curent electric într-un conductor. Generatoarele au bobine rotative de sârmă care trec prin câmpuri magnetice în timp ce se rotesc. Pe măsură ce bobinele se rotesc, acestea se deschid și se închid în raport cu câmpul magnetic și produc un curent electric care inversează direcția la fiecare jumătate de rotație. Curentul trece printr-un ciclu complet înainte și invers complet de 60 de ori pe secundă sau 60 hertzi (Hz) (50 Hz în unele țări). Generatoarele pot fi alimentate de turbine cu abur încălzite cu cărbune, gaz natural, petrol sau un reactor nuclear. De asemenea, pot fi alimentate de turbine eoliene sau de apă în barajele hidroelectrice.

Din generator, curentul trece printr-o serie de transformatoare, unde este intensificat la o tensiune mult mai mare pentru transmisie. Motivul pentru aceasta este că diametrul firelor determină cantitatea de curent sau amperajul pe care îl pot transporta fără a supraîncălzi și pierde energie, dar tensiunea este limitată doar de cât de bine sunt izolate liniile de la sol. Este interesant de menționat că curentul este purtat de un singur fir și nu de doi. Cele două părți ale curentului direct sunt desemnate pozitive și negative. Cu toate acestea, deoarece polaritatea de curent alternativ se schimbă de 60 de ori pe secundă, cele două părți ale curentului alternativ sunt desemnate calde și împământate. În liniile de transmisie pe distanțe lungi, firele poartă partea fierbinte, iar partea solului călătorește prin Pământ pentru a completa circuitul.

Deoarece puterea este egală cu amperajul de tensiune, puteți trimite mai multă putere în linie la același amperaj, folosind o tensiune mai mare. Tensiunea înaltă este apoi coborâtă, deoarece este distribuită printr-o rețea de stații, până ajunge la transformatorul de lângă casa ta, unde este în cele din urmă coborât la 110 V. (în Statele Unite, prizele de perete și luminile funcționează pe 110 V la 60 Hz. În Europa, aproape totul rulează pe 230 V la 50 Hz.)

Odată ce curentul ajunge la capătul liniei, cea mai mare parte a acestuia este utilizată în două moduri: fie pentru a furniza căldură și lumină prin rezistență electrică, fie mișcare mecanică prin inducție electrică. Există câteva alte aplicații - luminile fluorescente și cuptoarele cu microunde - care funcționează pe principii diferite, dar ponderea leului de putere se aplică dispozitivelor bazate pe rezistență și / sau inductanță. Un uscător de păr, de exemplu, le folosește ambele în același timp.

Acest lucru ne aduce la o caracteristică importantă a curentului electric: poate să funcționeze. Îți poate lumina casa, spăla și usca cârpele și chiar îți poate ridica ușa garajului la rabatarea comutatorului. Ceea ce devine din ce în ce mai important, însă, este capacitatea curentului electric de a transmite informații, mai ales sub formă de date binare. Deși conexiunea de internet la computerul dvs. folosește doar o mică parte din curentul electric al unui încălzitor electric, este din ce în ce mai important pentru viața modernă.

Resurse aditionale

  • HyperPhysics: curent electric
  • Clasa de fizică: curent electric
  • Physics4Kids: curent electric






Descoperiri Științifice

Cercetare


Science News


Monumente Ascunse Și „Suburbiile” Tăietor De Bucăți Descoperite În Regatul Izapa Antic
Monumente Ascunse Și „Suburbiile” Tăietor De Bucăți Descoperite În Regatul Izapa Antic

Destul De Plumb Vulcanic Văzut În Spațiu Imagine
Destul De Plumb Vulcanic Văzut În Spațiu Imagine

De Ce Cimpanzeii Nu Au Inventat Calculatoarele
De Ce Cimpanzeii Nu Au Inventat Calculatoarele

De Ce Fac
De Ce Fac "Pop" Joints?

Dar Dacă Ai Împușcat O Armă În Spațiu?
Dar Dacă Ai Împușcat O Armă În Spațiu?


RO.WordsSideKick.com
Toate Drepturile Rezervate!
Reproducerea Oricăror Materiale Permise Prostanovkoy Doar Link-Ul Activ La Site-Ul RO.WordsSideKick.com

© 2005–2019 RO.WordsSideKick.com