Kas Ir Elektriskā Strāva?

{h1}

Elektriskā strāva ir kustībā esošs elektriskais lādiņš, piemēram, elektronu plūsma caur vadu.

elektriskās pārvades torņi

Elektriskās pārvades torņi atbalsta vadus, kas pārvadā elektrību no spēkstacijām uz mājām.

Elektriskā strāva ir kustībā esoša elektriskā lādiņa. Tas var notikt pēkšņas statiskās elektrības izlādes, piemēram, zibens skrūves vai dzirksteles starp pirkstu un zemes gaismas slēdža plāksni. Parasti, runājot par elektrisko strāvu, mēs domājam kontrolētāku ģeneratoru, akumulatoru, saules bateriju vai kurināmā elementu elektroenerģiju.

Lielāko daļu elektriskā lādiņa atomi satur elektroni un protoni. Protoniem ir pozitīva lādiņa, bet elektroniem - negatīva lādiņa. Tomēr protoni lielākoties tiek imobilizēti atomu kodolu iekšienē, tāpēc lādiņa pārnešanu no vienas vietas uz otru veic elektroni. Elektroni vadošā materiālā, piemēram, metālā, lielākoties var brīvi pārvietoties no viena atoma uz otru pa to vadīšanas joslām, kas ir augstākās elektronu orbītas. Pietiekams elektromotora spēks (emf) jeb spriegums rada lādiņa nelīdzsvarotību, kas var izraisīt elektronu pārvietošanos caur vadītāju kā elektrisko strāvu, norāda Pitsburgas Valsts universitātes fizikas profesors Serifs Urans.

Lai gan ir mazliet problemātiski salīdzināt elektrisko strāvu ar ūdens plūsmu caurulē, ir dažas līdzības, kuras varētu nedaudz saprast. Kā uzskata Kolorādo Universitātes Boldera fizikas profesors Maikls Dubsons, par elektronu plūsmu vadā varam domāt par ūdens plūsmu caurulē. Brīdinājums ir tāds, ka šajā gadījumā caurule vienmēr ir pilna ar ūdeni. Ja mēs atveram vārstu vienā galā, lai caurulē ielaistu ūdeni, mums nav jāgaida, kamēr tas ūdens nokļūs caurules galā. Ūdens no otra gala tiek izvadīts gandrīz acumirklī, jo ienākošais ūdens spiež ūdeni, kas jau ir caurulē, uz gala pusi. Tas notiek elektriskās strāvas gadījumā vadā. Vada vadi jau atrodas elektrības vados; mums vienkārši jāsāk stumt elektronus vienā galā, un tie gandrīz tūlīt sāk plūst otrā galā.

Saskaņā ar Džordžijas štata universitātes vietni HyperPhysics, faktiskais elektrona ātrums vadā ir aptuveni pāris miljoni metru sekundē, bet tas nevirza tieši pa vadu. Tas atlec gandrīz nejauši un progresē tikai ar dažu milimetru sekundē ātrumu. To sauc par elektronu dreifēšanas ātrumu. Tomēr signāla pārraides ātrums, kad elektronus sāk izspiest no stieples otra gala pēc tam, kad mēs pārslēdzam slēdzi, ir gandrīz gaismas ātrums, kas ir aptuveni 300 miljoni metru sekundē (186 000 jūdzes sekundē). Maiņstrāvas gadījumā, ja strāva maina virzienu 50 vai 60 reizes sekundē, lielākā daļa elektronu nekad to neizveido no stieples.

Uzlādes nelīdzsvarotību var radīt vairākos veidos. Pirmais zināmais veids bija radīt statisku lādiņu, berzējot kopā divus dažādus materiālus, piemēram, berzējot dzintara gabalu ar dzīvnieku kažokādām. Pēc tam var radīt strāvu, pieskaroties dzintaram pie ķermeņa ar mazāku uzlādi vai zemi. Tomēr šai strāvai bija ļoti augsts spriegums, ļoti zema ampēriskā jauda un tā ilga tikai sekundes daļu, tāpēc to nevarēja padarīt par jebkāda veida noderīgu darbu.

Līdzstrāva

Nākamais zināmais veids, kā radīt lādiņa nelīdzsvarotību, bija elektroķīmiskais akumulators, kuru 1800. gadā izgudroja itāļu fiziķis Alessandro Volta, kuram nosaukta elektromotora spēka vienība, volts (V). Viņa "voltaic pile" sastāvēja no mainīgu cinka un vara plākšņu kaudzītes, kas atdalītas ar sālsūdenī samērcētu auduma slāņiem un radīja vienmērīgu līdzstrāvas (DC) avotu. Viņš un citi uzlaboja un pilnveidoja savu izgudrojumu dažu nākamo gadu desmitu laikā. Saskaņā ar Amerikas vēstures Nacionālo muzeju, "baterijas piesaistīja daudzu zinātnieku un izgudrotāju uzmanību un līdz 1840. gadiem nodrošināja strāvu jaunām elektriskām ierīcēm, piemēram, Džozefa Henrija elektromagnētiem un Samuela Morzes telegrāfam".

Pie citiem līdzstrāvas avotiem pieder kurināmā elementi, kas ūdenī apvieno skābekli un ūdeņradi un procesa laikā ražo elektrību. Skābekli un ūdeņradi var piegādāt kā tīras gāzes vai no gaisa un ķīmisku degvielu, piemēram, spirtu. Vēl viens līdzstrāvas avots ir fotoelektriskā orsolārā šūna. Šajās ierīcēs saules starojuma fotonisko enerģiju absorbē elektroni un pārvērš elektriskajā enerģijā.

Maiņstrāva

Lielākā daļa no mūsu patērētās elektroenerģijas nāk maiņstrāvas (AC) veidā no elektrotīkla. Maiņstrāvu rada elektriskie ģeneratori, kas darbojas pēc Faradejas indukcijas likuma, ar kuru mainīgs magnētiskais lauks var inducēt elektrisko strāvu vadītājā. Ģeneratoriem ir rotējošas stieples spoles, kas, griežoties, iet caur magnētiskajiem laukiem. Spoles rotējot, tās atveras un aizveras attiecībā pret magnētisko lauku un rada elektrisko strāvu, kas apgriež virzienu ik pēc pus pagrieziena. Strāva notiek pilnā virzienā uz priekšu un atpakaļ, 60 reizes sekundē vai 60 Hz (Hz) (50 Hz dažās valstīs). Ģeneratorus var darbināt ar tvaika turbīnām, kuras silda akmeņogles, dabasgāze, nafta vai kodola reaktors. Tās var darbināt arī ar vēja turbīnām vai ūdens turbīnām hidroelektriskos aizsprostos.

No ģeneratora strāva iet caur virkni transformatoru, kur tā tiek pastiprināta līdz daudz lielākam spriegumam pārvadei. Iemesls tam ir tas, ka vadu diametrs nosaka strāvas daudzumu vai strāvas stiprumu, ko tie var pārvadāt, nepārkarstot un nezaudējot enerģiju, bet spriegumu ierobežo tikai tas, cik labi līnijas ir izolētas no zemes. Interesanti atzīmēt, ka strāvu ved tikai viens vads, nevis divi. Līdzstrāvas abas puses tiek apzīmētas kā pozitīvas un negatīvas. Tā kā maiņstrāvas polaritāte mainās 60 reizes sekundē, maiņstrāvas abas puses tiek apzīmētas kā karstas un zemes. Tālu elektropārvades līnijās vadi nes karsto pusi, un zemes puse iet cauri Zemei, lai pabeigtu ķēdi.

Tā kā jauda ir vienāda ar sprieguma reizēm ampēros, izmantojot augstāku spriegumu, vienā un tajā pašā ampēros varat nosūtīt vairāk enerģijas. Pēc tam augstspriegums tiek pazemināts, jo tas tiek izplatīts caur apakšstaciju tīklu, līdz tas nonāk pie transformatora netālu no jūsu mājas, kur tas beidzot tiek pazemināts līdz 110 V (Amerikas Savienotajās Valstīs sienas kontaktligzdas un apgaismojums darbojas ar 110 V spriegumu). 60 Hz frekvencē. Eiropā gandrīz viss darbojas ar 230 V frekvenci 50 Hz.)

Tiklīdz strāva nonāk līnijas galā, to lielāko daļu izmanto vienā no diviem veidiem: vai nu siltuma un gaismas nodrošināšanai caur elektrisko pretestību, vai mehāniskai kustībai, izmantojot elektrisko indukciju. Ir vēl daži citi lietojumi - dienasgaismas spuldzes un mikroviļņu krāsnis -, kas darbojas pēc atšķirīgiem principiem, bet lielākās daļas enerģijas patērē ierīcēm, kuru pamatā ir pretestība un / vai induktivitāte. Piemēram, matu žāvētājs izmanto abus vienlaikus.

Tas mūs noved pie svarīgas elektriskās strāvas iezīmes: tas var strādāt. Tas var apgaismot jūsu māju, mazgāt un nožūt drānas un pat pacelt garāžas durvis pie slēdža pārsega. Tomēr arvien svarīgāka kļūst elektriskās strāvas spēja nodot informāciju, it īpaši bināro datu veidā. Lai arī interneta savienojums ar datoru izmanto tikai niecīgu daļu, teiksim, elektriskā sildītāja elektriskās strāvas, tas mūsdienu dzīvē kļūst arvien svarīgāks.

Papildu resursi

  • Hiperfizika: elektriskā strāva
  • Fizikas klase: pašreizējā elektrība
  • Physics4Kids: elektriskā strāva


Video Papildinājums: Tālmācības vidusskola: Rīgas 1. vidusskola. Fizika. Strāvas stiprums.




Pētniecība


Lūk, Kāpēc Asv Apgalvojumi Par Kubas “Ultraskaņas Ieročiem” Neizraisa Jēgu
Lūk, Kāpēc Asv Apgalvojumi Par Kubas “Ultraskaņas Ieročiem” Neizraisa Jēgu

Tvertņu Īpašā Krāsa Aizsargā Pret Nervu Gāzi
Tvertņu Īpašā Krāsa Aizsargā Pret Nervu Gāzi

Zinātne Ziņas


Šis Putns Eksistēja Divreiz - Tūkstošiem Gadu Intervālu
Šis Putns Eksistēja Divreiz - Tūkstošiem Gadu Intervālu

50 Miljonus Gadu Veca Kanāda Sabojāja Tropisko Daudzveidību
50 Miljonus Gadu Veca Kanāda Sabojāja Tropisko Daudzveidību

Āfrikas Pirmās Nakts Debesu “Rezervāts” Ir Stargazing Haven
Āfrikas Pirmās Nakts Debesu “Rezervāts” Ir Stargazing Haven

Kā Cilvēki Noveco Kosmosā?
Kā Cilvēki Noveco Kosmosā?

Kāds Ir Siltumnīcas Efekts?
Kāds Ir Siltumnīcas Efekts?


LV.WordsSideKick.com
Visas Tiesības Aizsargātas!
Pavairošana Materiālu Atļauts Tikai Prostanovkoy Aktīvu Saiti Uz Vietni LV.WordsSideKick.com

© 2005–2020 LV.WordsSideKick.com