Дамжуулагч дахь гүйдлийн чиглэл, цахилгаан гүйдэл хэрхэн, хаана, хаана урсдаг. Цахилгаан гүйдэл гэж юу вэ? Цахилгаан гүйдэл гэж юу вэ, түүнийг хэрхэн яаж авах вэ

Энэ бол тодорхой цэнэгтэй бөөмсийн дараалсан хөдөлгөөн юм. Цахилгаан эрчим хүчний бүрэн чадавхийг чадварлаг ашиглахын тулд цахилгаан гүйдлийн бүтэц, үйл ажиллагааны бүх зарчмуудыг тодорхой ойлгох шаардлагатай. Тиймээс, ажил, одоогийн хүч гэж юу болохыг олж мэдье.

Цахилгаан гүйдэл хаанаас гардаг вэ?

Асуулт нь энгийн мэт харагдаж байгаа хэдий ч цөөхөн хүн түүнд ойлгомжтой хариулт өгч чаддаг. Мэдээжийн хэрэг, технологи гайхалтай хурдацтай хөгжиж байгаа өнөө үед хүмүүс цахилгаан гүйдлийн ажиллах зарчим гэх мэт үндсэн зүйлийн талаар нэг их боддоггүй. Цахилгаан хаанаас гардаг вэ? Олон хүн "За, мэдээжийн хэрэг, залгуураас гарлаа" гэж хариулах эсвэл зүгээр л мөрөө хавчих нь гарцаагүй. Үүний зэрэгцээ одоогийн байдал хэрхэн ажилладагийг ойлгох нь маш чухал юм. Үүнийг зөвхөн эрдэмтэд төдийгүй шинжлэх ухааны ертөнцтэй ямар ч холбоогүй, олон талт хөгжлөөрөө мэддэг байх ёстой. Гэхдээ хүн бүр гүйдлийн ажиллах зарчмыг чадварлаг ашиглаж чаддаггүй.

Тиймээс эхлээд та цахилгаан эрчим хүч гэнэт гарч ирдэггүй гэдгийг ойлгох хэрэгтэй: үүнийг янз бүрийн цахилгаан станцад байрладаг тусгай генераторууд үйлдвэрлэдэг. Турбины ирний эргэлтийн ачаар нүүрс эсвэл тосоор усыг халаах замаар үүссэн уур нь эрчим хүч үйлдвэрлэдэг бөгөөд дараа нь генераторын тусламжтайгаар цахилгаан болж хувирдаг. Генераторын загвар нь маш энгийн: төхөөрөмжийн төвд асар том, маш хүчтэй соронз байдаг бөгөөд энэ нь цахилгаан цэнэгийг зэс утсаар хөдөлгөдөг.

Манай гэрт цахилгаан гүйдэл хэрхэн хүрдэг вэ?

Эрчим хүч (дулааны эсвэл цөмийн) ашиглан тодорхой хэмжээний цахилгаан гүйдэл үүсгэсний дараа үүнийг хүмүүст нийлүүлж болно. Энэхүү цахилгаан эрчим хүчний хангамж нь дараах байдлаар ажилладаг: цахилгаан эрчим хүчийг бүх орон сууц, аж ахуйн нэгжүүдэд амжилттай хүргэхийн тулд үүнийг "түлхэх" хэрэгтэй. Үүний тулд та үүнийг хийх хүчийг нэмэгдүүлэх хэрэгтэй болно. Үүнийг цахилгаан гүйдлийн хүчдэл гэж нэрлэдэг. Үйл ажиллагааны зарчим нь дараах байдалтай байна: гүйдэл нь трансформатороор дамждаг бөгөөд энэ нь түүний хүчдэлийг нэмэгдүүлдэг. Дараа нь цахилгаан гүйдэл нь газрын гүнд эсвэл өндөрт суурилуулсан кабелиар дамжин урсдаг (учир нь хүчдэл заримдаа 10,000 вольт хүрдэг бөгөөд энэ нь хүний ​​хувьд үхэлд хүргэдэг). Гүйдэл нь хүрэх газраа хүрэхэд дахин трансформатороор дамжин өнгөрөх ёстой бөгөөд энэ нь одоо түүний хүчдэлийг бууруулах болно. Дараа нь орон сууцны барилга эсвэл бусад барилгад суурилуулсан цахилгаан самбар руу утаснуудын дагуу явдаг.

Утсаар дамждаг цахилгааныг гэр ахуйн цахилгаан хэрэгслийг холбосон залгуурын системийн ачаар ашиглаж болно. Ханан дээр цахилгаан гүйдэл урсдаг нэмэлт утаснууд байдаг бөгөөд үүний ачаар гэрт байгаа гэрэлтүүлэг, бүх тоног төхөөрөмж ажилладаг.

Одоогийн ажил юу вэ?

Цахилгаан гүйдлээр дамждаг энерги нь цаг хугацааны явцад гэрэл эсвэл дулаан болж хувирдаг. Жишээлбэл, бид чийдэнг асаахад энергийн цахилгаан хэлбэр нь гэрэл болж хувирдаг.

Энгийн хэлээр хэлэхэд гүйдлийн ажил нь цахилгаан өөрөө үйлдвэрлэсэн үйлдэл юм. Түүнээс гадна томъёог ашиглан үүнийг маш хялбархан тооцоолж болно. Эрчим хүчийг хадгалах хуульд үндэслэн бид цахилгаан энерги алдагдаагүй, бүрэн эсвэл хэсэгчлэн өөр хэлбэрт шилжиж, тодорхой хэмжээний дулаан ялгаруулсан гэж дүгнэж болно. Энэ дулаан нь дамжуулагчийг дайран өнгөрч, түүнийг халаахад гүйдэл хийх ажил (дулаан солилцоо үүсдэг). Joule-Lenz томьёо иймэрхүү харагдаж байна: A = Q = U*I*t (ажил нь дулааны хэмжээ эсвэл одоогийн чадлын бүтээгдэхүүн ба дамжуулагчаар урсах хугацаатай тэнцүү).

Тогтмол гүйдэл гэж юу гэсэн үг вэ?

Цахилгаан гүйдэл нь ээлжит ба шууд гэсэн хоёр төрөлтэй. Тэдгээр нь сүүлийнх нь чиглэлээ өөрчилдөггүй, хоёр хавчаартай (эерэг "+" ба сөрөг "-") бөгөөд хөдөлгөөнөө үргэлж "+" -ээс эхэлдэг гэдгээрээ ялгаатай. Хувьсах гүйдэл нь фаз ба тэг гэсэн хоёр терминалтай. Дамжуулагчийн төгсгөлд нэг фаз байдаг тул үүнийг нэг фазын гэж нэрлэдэг.

Нэг фазын хувьсах болон шууд цахилгаан гүйдлийн дизайны зарчим нь огт өөр юм: тогтмол гүйдлээс ялгаатай нь хувьсах гүйдэл нь түүний чиглэлийг өөрчилдөг (фазаас тэг рүү, тэгээс фаз руу чиглэсэн урсгалыг үүсгэдэг) болон түүний хэмжээ. Жишээлбэл, хувьсах гүйдэл нь түүний цэнэгийн утгыг үе үе өөрчилдөг. 50 Гц давтамжтай (секундэд 50 чичиргээ) электронууд хөдөлгөөний чиглэлээ яг 100 удаа өөрчилдөг нь харагдаж байна.

DC-г хаана ашигладаг вэ?

Шууд цахилгаан гүйдэл нь зарим шинж чанартай байдаг. Энэ нь нэг чиглэлд хатуу урсдаг тул түүнийг өөрчлөхөд илүү хэцүү байдаг. Дараах элементүүдийг тогтмол гүйдлийн эх үүсвэр гэж үзэж болно.

• батерей (шүлт ба хүчил аль аль нь);
• жижиг төхөөрөмжид ашигладаг энгийн батерей;
• түүнчлэн хувиргагч зэрэг төрөл бүрийн төхөөрөмжүүд.

DC ажиллагаа

Түүний гол шинж чанарууд юу вэ? Энэ бол ажил ба одоогийн хүч бөгөөд эдгээр хоёр ойлголт нь хоорондоо маш нягт холбоотой байдаг. Эрчим хүч гэдэг нь цаг хугацааны нэгж дэх ажлын хурдыг (1 секундэд) хэлнэ. Жоул-Ленцийн хуулийн дагуу бид шууд цахилгаан гүйдлийн хийсэн ажил нь гүйдлийн хүч, хүчдэл, цэнэгийг шилжүүлэхийн тулд цахилгаан талбайн ажил хийгдсэн цаг хугацааны үржвэртэй тэнцүү болохыг олж мэдэв. дамжуулагчийн дагуу.

Энэ нь дамжуулагчийн эсэргүүцлийн тухай Ом-ийн хуулийг харгалзан гүйдлийн ажлыг олох томъёо юм: A = I 2 *R*t (ажил нь дамжуулагчийн эсэргүүцлийн утга ба гүйдлийн квадратыг үржүүлсэнтэй тэнцүү). ажил хийгдсэн хугацаанд дахин үржүүлсэн).

Цахилгаан гүйдэл өөр байж болно (шууд, ээлжлэн) гэж олон хүн сонссон байх. Цахилгаан ба электроникийн сэдвийг төдийлөн сайн мэддэггүй хүмүүс заримдаа цахилгаан эрчим хүчийг энэ болон бусад цахилгаан хэрэгслийг цахилгаанаар хангахдаа гүйдлийн төрлүүдийн талаар эргэлздэг. Зарим төхөөрөмжүүд нь шууд хүчдэл (гүйдэл) шаарддаг бол зарим нь зөвхөн ээлжит хүчдэлээр тэжээгддэг. Эдгээр төрлийн гүйдэл нь үндсэндээ ялгаатай тул цахилгаан хангамжийн алдаа нь ажиллахгүй байх (хамгийн сайндаа), хамгийн муу тохиолдолд цахилгаан тоног төхөөрөмжийг гэмтээж болно.

Тиймээс цахилгаан гүйдэл нь дамжуулагчийн дагуух цахилгаан цэнэгтэй бөөмсийн (электрон) дараалсан хөдөлгөөн гэдгийг сануулъя. Энэ нь цахилгаан дамжуулагчийн доторх маш жижиг хэсгүүдийн (асар их хурдтай) энгийн, нэг чиглэлтэй хөдөлгөөн юм (ихэнх тохиолдолд металл - зэс, хөнгөн цагаан, мөнгө, алт, гүйдлийг сайн дамжуулдаг төрөл бүрийн хайлш).

Хөдөлгөөн нь өөрөө хүчдэл гэж нэрлэгддэг цахилгаан потенциалын тодорхой ялгаа гарч ирсний улмаас үүсдэг. Цахилгаан эх үүсвэр нь эерэг (тодорхой хэмжээний эерэг цэнэг төвлөрсөн) ба сөрөг (сөрөг цэнэг төвлөрсөн) гэсэн хоёр туйлтай. Хэрэв туйлуудын хооронд хаалттай хэлхээ байхгүй бол зөвхөн хүчдэл (төлбөрийн эсрэг туйл руу шилжих хандлага) байна. Хэлхээ хаагдсан даруйд цахилгаан дамжуулагч хэлбэрээр цэнэг дамжих зам гарч ирэхэд цэнэгүүд хурдан хөдөлж эхэлдэг бөгөөд энэ нь дамжуулагч дахь ГҮЙЦЭТГЭЛ үүсгэдэг.

Цахилгаан гүйдлийн хоёр үндсэн төрөл байдаг - шууд ба ээлжлэн (импульс, энэ нь ээлжлэн солигдох хэсэгчилсэн тохиолдол юм). Тогтмол гүйдэл нь цахилгаан цэнэгийн нэг чиглэлд энгийн нэг чиглэлтэй хөдөлгөөнөөс өөр зүйл биш юм. Цаг хугацааны хувьд чиглэлээ өөрчлөхгүйгээр нэг туйлаас нөгөө туйл руу. Үнэн хэрэгтээ хатуу биетүүдэд (дамжуулагчид) цахилгаан гүйдэл нь хасахаас нэмэх рүү урсдаг (сөрөг цэнэг ба электронууд хөдөлдөг). Шингэн ба хийн орчинд шууд гүйдэл нь эсрэгээр, нэмэхээс хасах хүртэл (ионуудын хөдөлгөөн, эерэг цэнэгтэй хэсгүүд) ажилладаг. Онолын талбарт шууд цахилгаан гүйдэл үргэлж нэмэхээс хасах руу урсдаг (цахилгаан хэлхээний диаграммтай ажиллах үед) гэж ерөнхийд нь хүлээн зөвшөөрсөн.

Шууд гүйдэл нь түүний хүчдэлийн тогтмол утгатай байдаг (ихэвчлэн хамгийн их ашиглагддаг утгууд нь 3, 5, 6, 9, 12, 24 вольт). Ашиглалтын явцад түүний утга нь ачааллын динамик үйл ажиллагааны явцад хүчдэлийн уналтаас шалтгаалан хэдхэн хувиар өөрчлөгдөж болно (жишээлбэл, тэнхлэг дээр хөвөгч механик ачаалалтай байж болох байнгын цахилгаан мотор гэх мэт). Тогтмол хүчдэлийн хувьд (илүү нарийвчлалтай, тогтмол төрлийн гүйдэл дээр ажилладаг цахилгаан хэлхээнүүд) өөрчлөгдөхгүй байх нь чухал юм. Хэрэв хэлхээ нь 12 вольтын тогтмол хүчдэлд зориулагдсан бол хэдхэн хувийн хазайлттай 12 вольтын хүчдэлийг хангах ёстой. Үүнийг баталгаажуулахын тулд зөв сонгогдсон цахилгаан эд анги, эд ангиудаас эхлээд янз бүрийн тогтворжуулагч, шүүлтүүр гэх мэт бүх төрлийн цахилгаан ба электрон хэлхээг хүртэл янз бүрийн шийдлүүдийг ашигладаг.

Тогтмол гүйдэл нь давуу болон сул талуудтай. Үгүй бол зөвхөн ийм төрлийн цахилгаан гүйдлийг ашиглах болно! Бараг бүх электрон хэлхээнд тогтмол гүйдлийн хүчийг шаарддаг. Цахим элементүүдийн үйл ажиллагаа, үйл ажиллагааны зарчим нь энэ төрлийн гүйдэл дээр суурилдаг. Мөн цахилгаан батерей нь зөвхөн шууд гүйдлээр ажиллах боломжтой гэх мэт. Энэ төрлийн цахилгаан гүйдлийн гол сул тал нь хол зайд цахилгаан дамжуулах чадвар муу (их хэмжээний алдагдал гардаг) юм. Үүнээс гадна үүнийг хөрвүүлэхийн тулд илүү төвөгтэй цахилгаан төхөөрөмж хэрэгтэй.

Хувьсах цахилгаан гүйдэл нь дамжуулагчийн дагуух цахилгаан цэнэгийн эмх цэгцтэй, жигд өөрчлөгддөг (синусоид) хөдөлгөөн бөгөөд туйлыг нь үе үе өөрчилдөг. Хамгийн түгээмэл хувьсах гүйдлийн давтамж нь 50 Герц юм. Өөрөөр хэлбэл, нэг секундын дотор цахилгаан хэлхээний гүйдлийн чиглэл нь нэмэхээс хасах ба эсрэгээр 50 дахин өөрчлөгддөг. Хэдийгээр энэ нь бас бага давтамжтай гэж тооцогддог. Хувьсах гүйдэл нь нэг фазын (2 утас ашигладаг бөгөөд тэдгээрийн хоорондох хүчдэл нь 220 вольт) эсвэл гурван фазын (3 фазын утсыг ашигладаг, тэдгээрийн аль ч хоёрын хоорондох хүчдэл 380 вольт, нэг нь тэг) байж болно.

Хувьсах гүйдэл нь өөрөө эрчим хүчний шугам дээр хамгийн бага алдагдалтай хол зайд амархан хувирч, дамждаг. Тодорхой цахилгаан хэрэгслийг тэжээдэг хамгийн их ашиглагддаг ээлжит хүчдэлийн утгууд нь 220 вольт (хүн амын ахуйн хэрэглээний хүчдэл) ба 380 вольт (үйлдвэрлэлийн зориулалттай, 3 фазын чухал ач холбогдолтой) юм. Нэг гүйдэл эсвэл хүчдэлийн утгаас өөр утгыг олж авахын тулд ихэвчлэн зөвхөн нэг төхөөрөмжийг ашигладаг бөгөөд үүнийг цахилгаан трансформатор гэж нэрлэдэг. Зарим хүчдэл эсвэл гүйдлийн утгыг түүний оролтод өгдөг бөгөөд бусад нь илүү өндөр эсвэл бага гаралт дээр хүлээн авдаг.

P.S. Хувьсах цахилгаан гүйдлийн онцгой тохиолдлыг импульсийн гүйдэл гэж үзэж болох бөгөөд энэ нь ердийн синусоидоос өөр хэлбэртэй байж болно. Энэ төрлийн цахилгаан гүйдлийг ихэвчлэн төрөл бүрийн тоон технологи, электроникийн салбарт ашигладаг.

Орчин үеийн хүний ​​амьдралыг цахилгаангүйгээр төсөөлөхийн аргагүй юм. Вольт, Ампер, Ватт - эдгээр үгс нь цахилгаанаар ажилладаг төхөөрөмжүүдийн талаар ярихад сонсогддог. Гэхдээ цахилгаан гүйдэл гэж юу вэ, түүний оршин тогтнох нөхцөл юу вэ? Бид энэ талаар цааш нь ярих бөгөөд шинэхэн цахилгаанчинд товч тайлбар өгөх болно.

Тодорхойлолт

Цахилгаан гүйдэл нь цэнэгийн тээвэрлэгчдийн чиглэсэн хөдөлгөөн юм - энэ бол физикийн сурах бичгийн стандарт томъёолол юм. Хариуд нь цэнэг зөөгчийг бодисын тодорхой бөөмс гэж нэрлэдэг. Тэд байж болно:

• Электронууд нь сөрөг цэнэг зөөгч юм.
• Ионууд нь эерэг цэнэг зөөгч юм.

Гэхдээ цэнэглэгч хаанаас ирдэг вэ? Энэ асуултад хариулахын тулд та материйн бүтцийн талаархи үндсэн мэдлэгийг санах хэрэгтэй. Биднийг хүрээлж буй бүх зүйл бол матери бөгөөд энэ нь молекулуудаас бүрддэг, түүний хамгийн жижиг хэсгүүд. Молекулууд нь атомуудаас тогтдог. Атом нь тодорхой тойрог замд электронууд хөдөлдөг цөмөөс бүрддэг. Мөн молекулууд санамсаргүй байдлаар хөдөлдөг. Эдгээр тоосонцор бүрийн хөдөлгөөн, бүтэц нь тухайн бодис болон түүнд үзүүлэх хүрээлэн буй орчны нөлөөлөл, тухайлбал температур, стресс болон бусад зүйлсээс хамаардаг.

Ион гэдэг нь электрон ба протоны харьцаа өөрчлөгдсөн атом юм. Хэрэв атом нь эхлээд төвийг сахисан байвал ионууд нь эргээд дараахь байдлаар хуваагдана.

• Анион нь электроноо алдсан атомын эерэг ион юм.
• Катионууд нь атомд холбогдсон "нэмэлт" электронуудтай атом юм.

Гүйдлийн хэмжилтийн нэгж нь Ампер бөгөөд үүний дагуу дараахь томъёогоор тооцоолно.

Энд U хүчдэл, [V], R нь эсэргүүцэл, [Ом].

Эсвэл нэгж хугацаанд шилжүүлсэн төлбөрийн хэмжээтэй шууд пропорциональ:

Энд Q – цэнэг, [C], t – хугацаа, [с].

Цахилгаан гүйдэл байх нөхцөл

Бид цахилгаан гүйдэл гэж юу болохыг олж мэдсэн, одоо түүний урсгалыг хэрхэн хангах талаар ярилцъя. Цахилгаан гүйдэл урсахын тулд хоёр нөхцлийг хангасан байх ёстой.

1. Үнэ төлбөргүй тээвэрлэгч байгаа эсэх.
2. Цахилгаан орон.

Цахилгаан гүйдлийн оршин тогтнох, урсах эхний нөхцөл нь одоогийн гүйдэл (эсвэл урсдаггүй), түүнчлэн түүний төлөв байдлаас хамаардаг. Хоёрдахь нөхцөл нь бас боломжтой: цахилгаан орон байхын тулд өөр өөр потенциал байх шаардлагатай бөгөөд тэдгээрийн хооронд цэнэгийн тээвэрлэгч урсах орчин байдаг.

Танд сануулъя:Хүчдэл, EMF нь боломжит зөрүү юм. Үүнээс үзэхэд гүйдэл байх нөхцөлийг хангахын тулд цахилгаан орон ба цахилгаан гүйдэл байгаа тохиолдолд хүчдэл шаардлагатай болно. Эдгээр нь цэнэглэгдсэн конденсатор, гальваник элемент эсвэл соронзон орны (генератор) нөлөөн дор үүссэн EMF-ийн хавтан байж болно.

Энэ нь хэрхэн үүсдэгийг бид олж мэдсэн, хаашаа чиглэсэн талаар ярилцъя. Бидний ердийн хэрэглээнд гүйдэл нь дамжуулагч (орон сууцны цахилгааны утас, улайсдаг гэрлийн чийдэн) эсвэл хагас дамжуулагч (LED, таны ухаалаг гар утасны процессор болон бусад электрон хэрэгсэл), хий (флюресцент ламп) -д бага зэрэг шилждэг.

Тиймээс ихэнх тохиолдолд гол цэнэг зөөгч нь электронууд бөгөөд тэдгээр нь хасах (сөрөг потенциалтай цэг) -ээс нэмэх (эерэг потенциалтай цэг, та энэ талаар доор дэлгэрэнгүй үзэх болно) руу шилждэг.

Гэхдээ сонирхолтой баримт бол одоогийн хөдөлгөөний чиглэлийг эерэг цэнэгийн хөдөлгөөн гэж авсан - нэмэхээс хасах хүртэл. Хэдийгээр үнэн хэрэгтээ бүх зүйл эсрэгээрээ болдог. Гол нь гүйдлийн чиглэлийн шийдвэрийг түүний мөн чанарыг судлахаас өмнө, мөн гүйдэл хэрхэн урсаж, оршин тогтнож байгааг тодорхойлохоос өмнө гаргасан явдал юм.

Янз бүрийн орчинд цахилгаан гүйдэл

Өөр өөр орчинд цахилгаан гүйдэл нь цэнэглэгчийн төрлөөс хамаарч өөр өөр байж болохыг бид аль хэдийн дурдсан. Дамжуулалтын шинж чанараар нь зөөвөрлөгчийг хувааж болно (дамжуулагчийн буурах дарааллаар):

1. Дамжуулагч (металл).
2. Хагас дамжуулагч (цахиур, германий, галлийн арсенид гэх мэт).
3. Диэлектрик (вакуум, агаар, нэрмэл ус).

Металлуудад

Металууд нь үнэ төлбөргүй цэнэглэгчийг агуулдаг бөгөөд тэдгээрийг заримдаа "цахилгаан хий" гэж нэрлэдэг. Үнэ төлбөргүй тээвэрлэгчид хаанаас ирдэг вэ? Баримт нь аливаа бодис шиг метал нь атомуудаас бүрддэг. Атомууд ямар нэг байдлаар хөдөлдөг эсвэл чичирдэг. Металлын температур өндөр байх тусам энэ хөдөлгөөн илүү хүчтэй болно. Үүний зэрэгцээ атомууд нь ерөнхийдөө байрандаа үлдэж, металлын бүтцийг бүрдүүлдэг.

Атомын электрон бүрхүүлд ихэвчлэн цөмтэй холбоо нь сул байдаг хэд хэдэн электрон байдаг. Температур, химийн урвал, хольцын харилцан үйлчлэлийн нөлөөн дор ямар ч тохиолдолд металлд байдаг электронууд атомаасаа салж, эерэг цэнэгтэй ионууд үүсдэг. Салсан электронуудыг чөлөөт гэж нэрлэдэг ба эмх замбараагүй хөдөлдөг.

Хэрэв тэд цахилгаан талбайн нөлөөлөлд өртвөл, жишээлбэл, батарейг металлын хэсэгтэй холбовол электронуудын эмх замбараагүй хөдөлгөөн эмх цэгцтэй болно. Сөрөг потенциал холбогдсон цэгийн электронууд (жишээлбэл, гальваник эсийн катод) эерэг потенциалтай цэг рүү шилжиж эхэлнэ.

Хагас дамжуулагч дотор

Хагас дамжуулагч нь хэвийн төлөвт үнэ төлбөргүй цэнэглэгч байхгүй материал юм. Тэд хориотой гэгдэх бүсэд байдаг. Гэхдээ цахилгаан орон, дулаан, янз бүрийн цацраг (гэрэл, цацраг гэх мэт) зэрэг гадны хүчийг хэрэглэвэл тэдгээр нь зурвасын цоорхойг даван туулж, чөлөөт бүс эсвэл дамжуулалтын зурваст шилждэг. Электронууд атомаасаа салж, чөлөөтэй болж, эерэг цэнэг зөөгч ионуудыг үүсгэдэг.

Хагас дамжуулагч дахь эерэг тээвэрлэгчийг нүх гэж нэрлэдэг.

Хэрэв та зүгээр л энергийг хагас дамжуулагч руу шилжүүлбэл, жишээлбэл, халаах юм бол цэнэгийн тээвэрлэгчдийн эмх замбараагүй хөдөлгөөн эхэлнэ. Гэхдээ хэрэв бид диод эсвэл транзистор гэх мэт хагас дамжуулагч элементүүдийн талаар ярьж байгаа бол болорын эсрэг талын төгсгөлд EMF үүсэх болно (тэдгээрт металлжуулсан давхарга хэрэглэж, утаснууд нь гагнагдсан), гэхдээ энэ нь хамаарахгүй. өнөөдрийн нийтлэлийн сэдэв.

Хэрэв та хагас дамжуулагч руу EMF-ийн эх үүсвэрийг хэрэглэвэл цэнэгийн тээвэрлэгчид мөн дамжуулагчийн зурваст шилжиж, тэдгээрийн чиглэлийн хөдөлгөөн эхлэх болно - нүхнүүд нь бага цахилгаан потенциалтай чиглэлд, электронууд нь тэнхлэгтэй чиглэлд шилжих болно. өндөр нэг.

Вакуум болон хийд

Вакуум нь хий бүрэн байхгүй (хамгийн тохиромжтой) эсвэл хамгийн бага (бодит байдал дээр) хийтэй орчин юм. Нэгэнт вакуумд ямар ч матер байхгүй тул цэнэглэгч гарч ирэх газар байхгүй. Гэсэн хэдий ч вакуум дахь гүйдлийн урсгал нь электроникийн эхлэл, электрон элементүүд болох вакуум хоолойн бүхэл бүтэн эрин үеийг тэмдэглэв. Тэд өнгөрсөн зууны эхний хагаст ашиглагдаж байсан бөгөөд 50-аад онд транзисторуудад (электроникийн тодорхой салбараас хамаарч) аажмаар зам тавьж эхэлсэн.

Бид бүх хий шахагдсан хөлөг онгоцтой гэж үзье, өөрөөр хэлбэл. дотор нь бүрэн вакуум байдаг. Саванд хоёр электрод байрлуулсан бөгөөд тэдгээрийг анод, катод гэж нэрлэе. Хэрэв бид EMF эх үүсвэрийн сөрөг потенциалыг катодтой, эерэг потенциалыг анодтой холбовол юу ч болохгүй, гүйдэл гарахгүй. Гэхдээ хэрэв бид катодыг халааж эхлэх юм бол гүйдэл урсаж эхэлнэ. Энэ процессыг термионы ялгаралт гэж нэрлэдэг - халсан электрон гадаргуугаас электрон ялгарах.

Зураг нь вакуум хоолой дахь гүйдлийн урсгалын үйл явцыг харуулж байна. Вакуум хоолойд катодыг гэрэлтүүлгийн чийдэн шиг (H) зураг дээрх ойролцоох судалтай халаадаг.

Үүний зэрэгцээ, хэрэв та цахилгаан тэжээлийн туйлшралыг өөрчилбөл - анод руу хасах, катод руу нэмэх - гүйдэл гарахгүй. Энэ нь вакуум дахь гүйдэл нь КАТОД-аас АНОД руу шилжих электронуудын хөдөлгөөний улмаас урсаж байгааг батлах болно.

Аливаа бодисын нэгэн адил хий нь молекул, атомуудаас бүрддэг бөгөөд хэрэв хий нь цахилгаан талбайн нөлөөн дор байвал тодорхой хүч чадал (иончлолын хүчдэл) үед электронууд атомаас салж, урсгалын хоёр нөхцөл бүрддэг гэсэн үг юм. цахилгаан гүйдэл нь сэтгэл ханамжтай байх болно - талбар ба чөлөөт медиа.

Өмнө дурьдсанчлан энэ процессыг ионжуулалт гэж нэрлэдэг. Энэ нь зөвхөн хэрэглээний хүчдэлээс гадна хийн халаалт, рентген цацраг, хэт ягаан туяаны нөлөөн дор болон бусад зүйлээс үүсч болно.

Электродуудын хооронд шарагч суурилуулсан байсан ч гүйдэл агаараар дамжин урсах болно.

Идэвхгүй хий дэх гүйдлийн урсгал нь хийн гэрэлтэлт дагалддаг бөгөөд энэ үзэгдлийг флюресцент лампуудад идэвхтэй ашигладаг. Хийн орчин дахь цахилгаан гүйдлийн урсгалыг хийн ялгадас гэж нэрлэдэг.

Шингэн хэлбэрээр

Бидэнд хоёр электрод байрлуулсан, тэжээлийн эх үүсвэр холбогдсон устай сав байна гэж бодъё. Хэрэв ус нэрмэл, өөрөөр хэлбэл цэвэр, хольц агуулаагүй бол энэ нь диэлектрик юм. Харин усанд бага зэрэг давс, хүхрийн хүчил эсвэл бусад бодис нэмбэл электролит үүсч, түүгээр гүйдэл гүйж эхэлдэг.

Электролит нь ионуудад задралын улмаас цахилгаан гүйдэл дамжуулдаг бодис юм.

Хэрэв та зэсийн сульфатыг усанд нэмбэл электродуудын аль нэгэнд (катод) зэсийн давхарга үүснэ - үүнийг электролиз гэж нэрлэдэг бөгөөд энэ нь шингэн дэх цахилгаан гүйдэл эерэг ба сөрөг ионуудын хөдөлгөөнөөс болж явагддаг болохыг нотолж байна. цэнэглэгч тээвэрлэгчид.

Электролиз нь электродууд дээр электролитийг бүрдүүлдэг бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг салгах физик, химийн процесс юм.

Зэсээр бүрэх, алтадмалдах, бусад металлаар бүрэх нь ийм байдлаар явагддаг.

Дүгнэлт

Дүгнэж хэлэхэд, цахилгаан гүйдэл урсахын тулд үнэгүй цэнэглэгч хэрэгтэй:

• дамжуулагч (металл) ба вакуум дахь электронууд;
• хагас дамжуулагч дахь электрон ба нүх;
• шингэн ба хий дэх ионууд (анион ба катионууд).

Эдгээр тээвэрлэгчдийн хөдөлгөөнийг эмх цэгцтэй болгохын тулд цахилгаан талбар хэрэгтэй. Энгийнээр хэлбэл, биеийн төгсгөлд хүчдэл өгөх эсвэл цахилгаан гүйдэл урсах гэж буй орчинд хоёр электрод суурилуулах.

Гүйдэл нь бодист тодорхой байдлаар нөлөөлдөг гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй бөгөөд гурван төрлийн нөлөөлөл байдаг.

• дулааны;
• химийн;
• физик.

Хэрэгтэй

Улсын нэгдсэн шалгалтын кодлогчийн сэдвүүд: шууд цахилгаан гүйдэл, гүйдэл, хүчдэл.

Цахилгаан гүйдэл нь орчин үеийн хүний ​​амьдралын тав тухыг хангадаг. Соёл иргэншлийн технологийн ололт - эрчим хүч, тээвэр, радио, телевиз, компьютер, хөдөлгөөнт холбоо зэрэг нь цахилгаан гүйдлийг ашиглахад суурилдаг.

Цахилгаан гүйдэл гэдэг нь цэнэглэгдсэн хэсгүүдийн чиглэсэн хөдөлгөөн бөгөөд энэ нь сансар огторгуйн нэг хэсгээс нөгөөд шилждэг.

Цахилгаан гүйдэл нь янз бүрийн орчинд үүсч болно: хатуу, шингэн, хий. Заримдаа орчин шаардлагагүй - вакуумд ч гүйдэл байж болно! Энэ тухай цаг нь болохоор ярих ч одоохондоо хэдхэн жишээ хэлье.

Зайны шонг металл утсаар холбоно. Утасны чөлөөт электронууд батерейны "хасах" хэсгээс "нэмэх" рүү чиглэсэн хөдөлгөөнийг эхлүүлнэ.
Энэ бол метал дахь гүйдлийн жишээ юм.

Шилэн усанд нэг чимх давс хийнэ. Давсны молекулууд нь ионуудад хуваагддаг тул уусмалд чөлөөт цэнэгүүд гарч ирдэг: эерэг ионууд ба сөрөг ионууд. Одоо зайны шонтой холбосон хоёр электродыг усанд оруулъя. Ионууд сөрөг электрод руу шилжиж, ионууд эерэг электрод руу шилжиж эхэлнэ.
Энэ бол электролитийн уусмалаар дамжин өнгөрөх гүйдлийн жишээ юм.

Аянгын үүл нь ийм хүчирхэг цахилгаан орон үүсгэдэг тул хэдэн километрийн урттай агаарын цоорхойг нэвтлэх боломжтой. Үүний үр дүнд аварга том ялгадас - аянга агаараар дамжин өнгөрдөг.
Энэ бол хий дэх цахилгаан гүйдлийн жишээ юм.

Харгалзан үзсэн гурван жишээнд цахилгаан гүйдэл нь биеийн доторх цэнэгтэй хэсгүүдийн хөдөлгөөнөөс үүсдэг бөгөөд үүнийг нэрлэдэг. дамжуулах гүйдэл.

Энд арай өөр жишээ байна. Бид сансарт цэнэглэгдсэн биеийг хөдөлгөх болно. Энэ байдал нь одоогийн тодорхойлолттой нийцэж байна! Цэнэгүүдийн чиглэлтэй хөдөлгөөн, орон зайд цэнэгийн шилжилт явагдаж байна. Макроскопийн цэнэгтэй биеийн хөдөлгөөнөөс үүссэн гүйдлийг гэнэ конвекц.

Цэнэглэгдсэн бөөмсийн хөдөлгөөн бүр нь гүйдэл үүсгэдэггүй гэдгийг анхаарна уу. Жишээлбэл, дамжуулагчийн цэнэгийн эмх замбараагүй дулааны хөдөлгөөн нь чиглүүлээгүй (ямар ч чиглэлд явагддаг), тиймээс гүйдэл биш (гүйдэл үүсэх үед чөлөөт цэнэгүүд дулааны хөдөлгөөнийг үргэлжлүүлэн хийдэг! Энэ тохиолдолд зүгээр л юм. , тодорхой чиглэлд тэдгээрийн эрэмбэлэгдсэн шилжилт нь цэнэглэгдсэн бөөмсийн эмх замбараагүй хөдөлгөөнд нэмэгддэг
чиглэл).
Цахилгаан саармаг биетийн хөрвүүлэлтийн хөдөлгөөнд гүйдэл байхгүй болно: түүний атом дахь цэнэгтэй бөөмс нь чиглэсэн хөдөлгөөнийг гүйцэтгэдэг ч сансар огторгуйн нэг хэсгээс нөгөө рүү цэнэг шилжихгүй.

Цахилгаан гүйдлийн чиглэл

Гүйдэл үүсгэгч цэнэглэгдсэн хэсгүүдийн хөдөлгөөний чиглэл нь тэдгээрийн цэнэгийн тэмдгээс хамаарна. Эерэг цэнэгтэй бөөмсүүд "нэмэх" -ээс "хасах" руу, сөрөг цэнэгтэй хэсгүүд нь эсрэгээр "хасах" -аас "нэмэх" рүү шилжинэ. Жишээлбэл, электролит ба хийд эерэг ба сөрөг чөлөөт цэнэгүүд байдаг бөгөөд тэдгээрийн эсрэг хөдөлгөөнөөр хоёр чиглэлд гүйдэл үүсдэг. Эдгээр чиглэлүүдийн алийг нь цахилгаан гүйдлийн чиглэл болгон авах ёстой вэ?

Энгийнээр хэлэхэд тохиролцсоны үндсэн дээр гүйдэл "нэмэх" -ээс "хасах" руу урсдаг(Зураг 1; одоогийн эх үүсвэрийн эерэг терминалыг урт шугамаар, сөрөг терминалыг богино шугамаар дүрсэлсэн).

Энэхүү гэрээ нь металл дамжуулагчийн хамгийн түгээмэл тохиолдолтой зөрчилддөг. Металлын хувьд цэнэг зөөгч нь чөлөөт электронууд бөгөөд "хасах" -аас "нэмэх" рүү шилждэг. Гэхдээ конвенцийн дагуу бид металл дамжуулагч дахь гүйдлийн чиглэл нь чөлөөт электронуудын хөдөлгөөний эсрэг байна гэж үзэхээс өөр аргагүй юм. Энэ нь мэдээжийн хэрэг тийм ч тохиромжтой биш юм.

Гэсэн хэдий ч, энд юу ч хийж чадахгүй - та энэ нөхцөл байдлыг энгийн байдлаар хүлээж авах хэрэгтэй. Түүхэнд ийм л болсон. Гүйдлийн чиглэлийг сонгохыг Ампер санал болгосон (Ампер нь соронзон орон дахь гүйдэл бүхий дамжуулагч дээр үйлчлэх хүчний чиглэлийг тодорхойлох тодорхой дүрмийг өгөхийн тулд гүйдлийн чиглэлийн талаар тохиролцох шаардлагатай байв. Өнөөдөр бид энэ хүчийг Амперын хүч гэж нэрлэх бөгөөд түүний чиглэл нь зүүн гарын дүрмээр тодорхойлогддог) 19-р зууны эхний хагаст, электроныг нээхээс 70 жилийн өмнө. Хүн бүр энэ сонголтод дассан бөгөөд 1916 онд метал дахь гүйдэл нь чөлөөт электронуудын хөдөлгөөнөөс үүсдэг нь тодорхой болоход юу ч өөрчлөгдөөгүй.

Цахилгаан гүйдлийн үйлдэл

Цахилгаан гүйдэл урсаж байгаа эсэхийг хэрхэн тодорхойлох вэ? Цахилгаан гүйдэл үүсэхийг дараахь илрэлүүдээр дүгнэж болно.

1. Гүйдлийн дулааны нөлөө. Цахилгаан гүйдэл нь түүний урсаж буй бодисыг халаахад хүргэдэг. Халаагч, улайсдаг чийдэнгийн ороомог ингэж халдаг. Ийм учраас бид аянга хардаг. Дулааны амметрийн ажиллагаа нь гүйдэл дамжуулагчийн дулааны тэлэлт дээр суурилдаг бөгөөд энэ нь багажны зүүний хөдөлгөөнд хүргэдэг.

2. Гүйдлийн соронзон нөлөө. Цахилгаан гүйдэл нь соронзон орон үүсгэдэг: гүйдэл асаалттай үед утасны хажууд байрлах луужингийн зүү утастай перпендикуляр эргэдэг. Төмөр бариулд утсаар ороож цахилгаан соронзон үүсгэснээр гүйдлийн соронзон орныг олон дахин бэхжүүлж болно. Соронзон цахилгаан системийн амметрийн ажиллагаа нь энэ зарчим дээр суурилдаг: цахилгаан соронзон нь байнгын соронзны талбарт эргэлддэг бөгөөд үүний үр дүнд багажийн зүү хуваарийн дагуу хөдөлдөг.

3. Гүйдлийн химийн нөлөө. Электролитоор гүйдэл дамжих үед бодисын химийн найрлага дахь өөрчлөлтийг ажиглаж болно. Тиймээс уусмал дахь эерэг ионууд сөрөг электрод руу шилжиж, энэ электрод нь зэсээр бүрсэн байна.

Цахилгаан гүйдэл гэж нэрлэдэг байнгын, хэрэв ижил цэнэг нь дамжуулагчийн хөндлөн огтлолоор ижил хугацааны интервалаар дамжин өнгөрвөл.

Шууд гүйдэл нь сурахад хамгийн хялбар байдаг. Эндээс л бид эхэлнэ.

Одоогийн хүч чадал ба нягтрал

Цахилгаан гүйдлийн тоон шинж чанар нь одоогийн хүч. Тогтмол гүйдлийн хувьд гүйдлийн үнэмлэхүй утга нь тухайн хугацаанд дамжуулагчийн хөндлөн огтлолоор дамжин өнгөрөх цэнэгийн үнэмлэхүй утгын яг одоогийн цаг хүртэлх харьцаа юм.

(1)

Гүйдлийг хэмждэг ампер(A). А-ийн гүйдэлтэй үед C-ийн цэнэг нь в дахь дамжуулагчийн хөндлөн огтлолоор дамждаг.

Томъёо (1) нь гүйдлийн үнэмлэхүй утга буюу модулийг тодорхойлдог гэдгийг бид онцолж байна.
Одоогийн хүч чадал нь бас шинж тэмдэгтэй байж болно! Энэ тэмдэг нь гүйдлийг үүсгэдэг цэнэгийн тэмдэгтэй холбоогүй бөгөөд бусад шалтгаанаар сонгогддог. Тухайлбал, хэд хэдэн нөхцөл байдалд (жишээлбэл, гүйдэл хаашаа урсах нь тодорхойгүй бол) хэлхээний тойргийн тодорхой чиглэлийг (жишээлбэл цагийн зүүний эсрэг) засах нь тохиромжтой бөгөөд хэрэв байгаа бол одоогийн хүчийг эерэг гэж үзнэ. гүйдлийн чиглэл нь тойрч гарах чиглэлтэй давхцаж, гүйдэл нь урсах чиглэлийн эсрэг урсаж байвал сөрөг байна (тригонометрийн тойрогтой харьцуул: цагийн зүүний эсрэг тоолвол өнцгийг эерэг, цагийн зүүний дагуу бол сөрөг гэж үзнэ).

Тогтмол гүйдлийн хувьд одоогийн хүч нь тогтмол утга юм. Энэ нь дамжуулагчийн хөндлөн огтлолыг секундэд хэр их цэнэг дамжуулж байгааг харуулж байна.

Ихэнхдээ хөндлөн огтлолын хэсгийг алгасаж, утгыг оруулах нь тохиромжтой байдаг одоогийн нягт:

(2)

одоогийн хүч хаана байна, дамжуулагчийн хөндлөн огтлолын талбай (мэдээжийн хэрэг, энэ хөндлөн огтлол нь гүйдлийн чиглэлд перпендикуляр байна). Томъёо (1)-ийг харгалзан бид бас:

Гүйдлийн нягт нь дамжуулагчийн хөндлөн огтлолын нэгжээр нэгж хугацаанд хэр их цэнэг дамждагийг харуулдаг. Томъёо (2) дагуу одоогийн нягтыг А/м2-аар хэмждэг.

Цэнэгүүдийн чиглэлтэй хөдөлгөөний хурд

Бид өрөөнд гэрлийг асаахад гэрлийн чийдэн тэр дороо асдаг юм шиг санагддаг. Утсаар дамжих гүйдлийн хурд маш өндөр: энэ нь км/с-тэй ойролцоо байна (вакуум дахь гэрлийн хурд). Хэрэв гэрлийн чийдэн саран дээр байсан бол хэдхэн секундын дотор асна.

Гэсэн хэдий ч үнэгүй төлбөрүүд ийм асар хурдтай гүйдэл үүсгэдэг гэж бодож болохгүй. Тэдний хурд нь секундэд миллиметрийн багахан хэсэг юм.

Яагаад гүйдэл утаснуудаар маш хурдан дамждаг вэ? Үнэн хэрэгтээ чөлөөт цэнэгүүд хоорондоо харилцан үйлчлэлцдэг бөгөөд гүйдлийн эх үүсвэрийн цахилгаан талбайн нөлөөн дор хэлхээг хаах үед тэдгээр нь бүх дамжуулагчийн дагуу бараг нэгэн зэрэг хөдөлж эхэлдэг. Гүйдлийн тархалтын хурд нь чөлөөт цэнэгийн хоорондох цахилгаан харилцан үйлчлэлийг дамжуулах хурд бөгөөд энэ нь вакуум дахь гэрлийн хурдтай ойролцоо байна. Цэнэгүүд нь дамжуулагч дотор шилжих хурд нь хэд хэдэн удаа бага байж болно.

Тиймээс бид хоёр хурдыг ялгаж салгадаг гэдгийг дахин нэг удаа онцолж хэлье.

1. Одоогийн тархалтын хурд. Энэ нь цахилгаан дохио нь хэлхээгээр дамжин өнгөрөх хурд юм. км/с-д ойрхон.

2. Үнэгүй хураамжийн чиглэлийн хөдөлгөөний хурд. Энэ нь гүйдэл үүсгэдэг цэнэгийн хөдөлгөөний дундаж хурд юм. Мөн нэрлэдэг шилжилтийн хурд.

Одоо бид дамжуулагчийн цэнэгийн чиглэлтэй хөдөлгөөний хурдаар одоогийн хүчийг илэрхийлэх томъёог гаргаж авах болно.

Дамжуулагчийг хөндлөн огтлолын талбайтай болго (Зураг 2). Бид дамжуулагчийн үнэгүй төлбөрийг эерэг гэж үзэх болно; Чөлөөт цэнэгийн хэмжээг тэмдэглэе (металл дамжуулагчийн хамгийн практик тохиолдолд энэ нь электроны цэнэг юм). Чөлөөт хураамжийн концентраци (өөрөөр хэлбэл нэгж эзлэхүүн дэх тэдгээрийн тоо) нь тэнцүү байна.

Цагаан будаа. 2. Томьёог гаргаж авах

Цаг хугацааны явцад манай дамжуулагчийн хөндлөн огтлолоор ямар цэнэг өнгөрөх вэ?

Нэг талаасаа мэдээж

(3)

Нөгөөтэйгүүр, хөндлөн огтлолыг хэсэг хугацааны дараа өндөртэй цилиндр дотор олох бүх үнэгүй цэнэгүүд хөндлөн огтлолцох болно. Тэдний тоо тэнцүү байна:

Тиймээс тэдний нийт төлбөр нь дараахь хэмжээтэй тэнцүү байх болно.

(4)

(3) ба (4) томъёоны баруун талыг тэнцүүлж, -ээр бууруулснаар бид дараахь зүйлийг олж авна.

(5)

Үүний дагуу одоогийн нягт нь дараахтай тэнцүү байна.

Жишээ болгон А гүйдлийн зэс утсан дахь чөлөөт электронуудын хөдөлгөөний хурдыг тооцоолъё.

Электрон цэнэгийг мэддэг: Cl.

Чөлөөт электронуудын концентраци хэд вэ? Атом бүрээс нэг валентийн электрон хасагддаг тул энэ нь зэсийн атомын концентрацтай давхцдаг. Бид атомын концентрацийг хэрхэн олохыг мэддэг.

мм-ийг тавья. Томъёо (5)-аас бид дараахь зүйлийг олж авна.

М/с.

Энэ нь секундэд миллиметрийн аравны нэг орчим юм.

Хөдөлгөөнгүй цахилгаан орон

Бид цэнэгийн чиглэлтэй хөдөлгөөний талаар байнга ярьдаг ч гэсэн асуултыг хараахан хөндөөгүй байна Яагаадүнэгүй төлбөр ийм хөдөлгөөнийг гүйцэтгэдэг. Яагаад цахилгаан гүйдэл үнэхээр үүсдэг вэ?

Дамжуулагчийн доторх цэнэгийг эмх цэгцтэй хөдөлгөхийн тулд тодорхой чиглэлд цэнэг дээр ажилладаг хүч шаардлагатай. Энэ хүч хаанаас ирдэг вэ? Цахилгаан талбайн талаас!

Дамжуулагчид шууд гүйдэл гүйхийн тулд дамжуулагч дотор хөдөлгөөнгүй гүйдэл байх ёстой.(өөрөөр хэлбэл, тогтмол, цаг хугацаанаас хамааралгүй) цахилгаан орон. Өөрөөр хэлбэл, дамжуулагчийн төгсгөлүүдийн хооронд тогтмол боломжит зөрүүг хадгалах ёстой.

Цахилгаан хэлхээнд орсон дамжуулагчийн цэнэгээр суурин цахилгаан орон үүсэх ёстой. Гэсэн хэдий ч цэнэглэгдсэн дамжуулагч нь шууд гүйдлийн урсгалыг хангаж чадахгүй.

Жишээлбэл, эсрэгээр цэнэглэгдсэн хоёр дамжуулагч бөмбөгийг авч үзье. Тэдгээрийг утсаар холбоно. Утасны үзүүрүүдийн хооронд боломжит зөрүү үүсч, утас дотор цахилгаан орон гарч ирнэ. Гүйдэл нь утсаар дамжих болно. Гэхдээ гүйдэл өнгөрөх тусам бөмбөлгүүдийн хоорондох боломжит зөрүү буурч, дараа нь утсан дахь талбайн хүч буурах болно. Эцсийн эцэст бөмбөлгүүдийн потенциалууд хоорондоо тэнцүү болж, утсан дахь талбар тэг болж, гүйдэл алга болно. Бид өөрсдийгөө электростатикт олсон: бөмбөлөг болон утас нь нэг дамжуулагч үүсгэдэг бөгөөд тэдгээрийн цэг бүрт потенциал нь ижил утгыг авдаг; хурцадмал байдал
Дамжуулагчийн доторх талбар нь тэг, гүйдэл байхгүй.

Цахилгаан статик орон нь өөрөө гүйдэл үүсгэх хөдөлгөөнгүй орон байх үүрэг гүйцэтгэхэд тохиромжгүй нь илүү ерөнхий ойлголтоос тодорхой харагдаж байна. Эцсийн эцэст электростатик орон нь боломжит бөгөөд цэнэгийг хаалттай зам дагуу хөдөлгөх үед түүний ажил тэг байна. Иймээс энэ нь хаалттай цахилгаан хэлхээгээр дамжуулан цэнэгийг эргэлдүүлж чадахгүй - энэ нь тэгээс өөр ажил хийх шаардлагатай.

Энэ тэг биш ажлыг хэн хийх вэ? Хэлхээний боломжит зөрүүг хэн хадгалж, дамжуулагчийн гүйдлийг үүсгэдэг суурин цахилгаан орон зайг хангах вэ?

Хариулт нь цахилгаан хэлхээний хамгийн чухал элемент болох одоогийн эх үүсвэр юм.

Дамжуулагчид шууд гүйдэл урсахын тулд дамжуулагчийн төгсгөлүүд нь гүйдлийн эх үүсвэрийн (зай, аккумлятор гэх мэт) терминалуудтай холбогдсон байх ёстой.

Эх үүсвэрийн терминалууд нь цэнэглэгдсэн дамжуулагч юм. Хэрэв хэлхээ хаагдсан бол терминалуудын цэнэгүүд хэлхээний дагуу хөдөлдөг - дээр дурдсан бөмбөлгүүдийн жишээ шиг. Гэхдээ одоо терминалуудын хоорондох боломжит зөрүү буурахгүй байна: гүйдлийн эх үүсвэр нь терминалууд дахь цэнэгийг тасралтгүй дүүргэж, хэлхээний төгсгөлүүдийн хоорондох боломжит зөрүүг тогтмол түвшинд байлгадаг.

Энэ бол DC эх үүсвэрийн зорилго юм. Түүний дотор цахилгаан бус (ихэнхдээ химийн) гарал үүслийн процессууд явагддаг бөгөөд энэ нь цэнэгийг тасралтгүй салгах боломжийг олгодог. Эдгээр төлбөрийг шаардлагатай хэмжээгээр эх үүсвэрийн терминалуудад нийлүүлдэг.

Бид EMF гэж нэрлэгддэг эх үүсвэрийн доторх цэнэгийг ялгах цахилгаан бус үйл явцын тоон шинж чанарыг дараа нь холбогдох хуудсан дээр судлах болно.

Одоо суурин цахилгаан орон руу буцъя. Энэ нь гүйдлийн эх үүсвэр байгаа тохиолдолд хэлхээний дамжуулагчдад хэрхэн тохиолддог вэ?

Эх үүсвэрийн цэнэглэгдсэн терминалууд нь дамжуулагчийн төгсгөлд цахилгаан орон үүсгэдэг. Терминалуудын ойролцоо байрлах дамжуулагчийн чөлөөт цэнэгүүд нь хөрш зэргэлдээ цэнэгийн дагуу цахилгаан оронтойгоо хөдөлж, ажиллаж эхэлдэг. Гэрлийн хурдтай ойролцоо хурдтайгаар энэ харилцан үйлчлэл нь бүхэл хэлхээний дагуу дамждаг бөгөөд хэлхээнд тогтмол цахилгаан гүйдэл тогтдог. Хөдөлгөөнт цэнэгийн улмаас үүссэн цахилгаан орон ч тогтворжино.

Хөдөлгөөнгүй цахилгаан орон нь чиглэсэн хөдөлгөөнийг гүйцэтгэдэг дамжуулагчийн чөлөөт цэнэгийн талбар юм.

Тогтмол гүйдлийн үед дамжуулагчийн цэнэгийн хуваарилалтын загвар өөрчлөгддөггүй тул суурин цахилгаан орон цаг хугацааны явцад өөрчлөгддөггүй: дамжуулагчийн өгөгдсөн хэсгийг орхисон цэнэгийн оронд дараагийн мөчид яг ижил цэнэг ирдэг. цаг. Ийм учраас хөдөлгөөнгүй орон нь олон талаараа (гэхдээ бүгд биш) электростатик оронтой төстэй байдаг.

Тухайлбал, дараах хоёр мэдэгдэл үнэн бөгөөд бидэнд дараа нь хэрэгтэй болно (тэдгээрийн нотолгоог их сургуулийн физикийн курст өгсөн болно).

1. Цахилгаан статик талбайн нэгэн адил хөдөлгөөнгүй цахилгаан орон нь потенциал юм. Энэ нь хэлхээний аль ч хэсэгт боломжит зөрүүний (жишээ нь хүчдэл) тухай ярих боломжийг бидэнд олгодог (энэ нь бид вольтметрээр хэмждэг боломжит ялгаа юм).
Потенциал гэдэг нь цэнэгийг хөдөлгөх хөдөлгөөнгүй талбайн ажил нь траекторийн хэлбэрээс хамаардаггүй гэсэн үг юм. Ийм учраас дамжуулагчийг зэрэгцээ холбох үед тэдгээрийн хүчдэл нь ижил байна: энэ нь дамжуулагчийг холбосон хоёр цэгийн хоорондох суурин талбайн потенциалын зөрүүтэй тэнцүү байна.
2. Электростатик талбайгаас ялгаатай нь хөдөлж буй цэнэгийн хөдөлгөөнгүй талбар нь дамжуулагчийн дотор нэвтэрдэг (баримт нь чиглэсэн хөдөлгөөнд оролцдог чөлөөт цэнэгүүд нь "цахилгаан статик" тохиргоог зөв зохион байгуулж, авах цаг байдаггүй).
Дамжуулагчийн доторх хөдөлгөөнгүй талбайн эрчмийн шугамууд нь дамжуулагч хэрхэн нугалж байгаагаас үл хамааран түүний гадаргуутай параллель байна. Иймээс нэгэн жигд цахилгаан статик талбайн нэгэн адил томъёо нь хүчинтэй бөгөөд дамжуулагчийн төгсгөлийн хүчдэл, дамжуулагч дахь хөдөлгөөнгүй талбайн хүч, дамжуулагчийн урт юм.

"Цахилгаан гүйдэл нь ЭЛЕКТРОН гэж нэрлэгддэг цэнэглэгдсэн бөөмсүүдийн дараалсан хөдөлгөөн юм."Электронууд, тэд юу вэ? Бид сургуулийн физик, химийн сурах бичгийн талаар дэлгэрэнгүй ярихгүй. Би танд энгийн үгээр, энгийн жишээгээр хэлэхийг хичээх болно - Энэ нь хэцүү биш. Электрон нь ямар ч металл, хөнгөн цагаан, төмөр, зэсэнд байдаг бөгөөд металл халбага, аяга, утас хийдэг бүх зүйл электрон агуулдаг. Электрон нь (-) хасах тэмдэгтэй сөрөг цэнэгтэй бөөм юм. Электронууд асар хурдтай, бараг агшин зуур, нэгэн зэрэг эмх замбараагүй хөдөлдөг. Янз бүрийн чиглэлд хөдөлж, тэд өөр хоорондоо болон металлд байдаг бусад бөөмстэй мөргөлддөг бөгөөд электронуудын эмх замбараагүй хөдөлгөөн нь танд ямар ч ашиггүй юм. Төмөр ажиллаж, гэрлийн чийдэнг асаахын тулд та цахилгаан утаснуудад электронуудыг нэг чиглэлд хөдөлгөж, тэдэнд чиглэл өгөх хэрэгтэй. Үүнийг хэрхэн хийх вэ? Тийм ээ, маш энгийн! Та цахилгаан тэжээлийн эх үүсвэрийг утсанд холбох хэрэгтэй, жишээлбэл ердийн батерей. Батерей нь нэмэх, хасах хоёр талтай бөгөөд утасны нэг төгсгөлд нэмэх, нөгөө талд нь хасах нь электронуудын чиглэлтэй хөдөлгөөнийг олж авдаг. Электронууд утсанд нэмэхээс хасах чиглэлд нэг чиглэлд шилжих бөгөөд утсанд цахилгаан гүйдэл үүснэ.

Цахилгаан гүйдлийн ажил

Мэдээжийн хэрэг, та нэмэх, хасах батерейг утсаар богино холболт хийж болохгүй гэдгийг ойлгож байна уу? Зай нь дуусна, утас хална, үүнээс ямар ч ашиг гарахгүй, гэхдээ утсыг тасалж, гэрлийн чийдэнг таслах цэг рүү холбовол та өөрөө гэрлийн эх үүсвэртэй болно, гэрлийн чийдэн асна. дээш, өөрөөр хэлбэл цахилгаан гүйдэл таны төлөө ажиллаж эхэлнэ. Гэрэлтдэг чийдэн нь зөвхөн тодорхойлолтыг баталгаажуулдаг - (цахилгаан гүйдлийн ажил).

Энэ нь цахилгаан гүйдлийн ажлын улмаас чийдэн асдаг, зурагт, богино долгионы зуух гэх мэт ажилладаг бөгөөд электронуудын эмх цэгцтэй хөдөлгөөн байхгүй бол эдгээр цахилгаан хэрэгсэл ажиллахгүй болно.

Хэрэв цахилгааны утас тасарсан, унтраалга унтарсан эсвэл цахилгаан гүйдлийн урсгалд саад болох өөр зүйл тохиолдвол электронуудын эмх цэгцтэй хөдөлгөөн зогсох болно.цахилгаан гүйдэл зогсох болно.

Хүний биед цахилгаан гүйдлийн нөлөө

Хүн цахилгаан гүйдэл дамжуулагч байж болно гэдгийг би та бүхний анхаарлыг татахыг хүсч байна. Хэрэв та хүнийг цахилгаан сүлжээнд холбовол (хуруугаа залгуурт хийнэ).цахилгаан гүйдэл хүний ​​биеэр дамжин урсах болно.

Цахилгаан гүйдлийг гэрлийн чийдэнтэй холбоход энэ нь зүгээр л гэрэлтэх бөгөөд хүнд маш тааламжгүй үр дагавар гарч болзошгүй. Тодорхой хэмжээнээс дээш цахилгаан гүйдэл нь хүний ​​биед түлэгдэх, амьсгалах, зүрхний хэмнэл, үхэл зэрэгт гэмтэл учруулж болзошгүй. Цахилгаан гүйдэл нь өнгө, дуу чимээ, үнэргүй тул та цахилгаан гүйдлийг маш болгоомжтой харьцах хэрэгтэй, гэхдээ гацах, хүйтэн хөлс асгарах хүртэл үүнээс айх хэрэггүй. Та зөвхөн түүний физик шинж чанарыг мэдэж, аюулгүй байдлын урьдчилан сэргийлэх арга хэмжээг дагаж мөрдөх хэрэгтэй.