ไฟฟ้าฟิสิกส์: ความมุ่งมั่นประสบการณ์หน่วย

ไฟฟ้าฟิสิกส์ - เป็นสิ่งที่ต้องเผชิญกับเราแต่ละคน ในบทความนี้เราจะดูที่แนวคิดพื้นฐานที่เกี่ยวข้องกับมัน

ไฟฟ้าคืออะไร? สำหรับคนที่ไม่ได้ฝึกหัดมีความเกี่ยวข้องกับแฟลชจากฟ้าผ่าหรือการจัดหาพลังงานทีวีและเครื่องซักผ้า เขารู้ว่าการใช้ไฟฟ้าของไฟฟ้า สิ่งอื่นที่เขาสามารถบอก? เกี่ยวกับการพึ่งพาการผลิตไฟฟ้าได้รับการเตือนสายไฟ คนที่สามารถยกตัวอย่างอื่น ๆ อีกหลาย

แต่เนื่องจากการไฟฟ้าอื่น ๆ ที่เห็นได้ชัดน้อยลง แต่ในชีวิตประจำวันหลายปรากฏการณ์ กับทุกคนเราแนะนำฟิสิกส์ ไฟฟ้า (งานคำจำกัดความและสูตร) เราเริ่มที่จะเรียนที่โรงเรียน และเราได้เรียนรู้สิ่งต่างๆมากมายที่น่าสนใจ มันจะเปิดออกหัวใจเต้นวิ่งนักกีฬาเด็กนอนหลับและลอยปลา - ทั้งหมดสร้างพลังงานไฟฟ้า

อิเล็กตรอนและโปรตอน

เรากำหนดแนวคิดพื้นฐาน จากมุมมองของนักวิทยาศาสตร์ฟิสิกส์ไฟฟ้าที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนไหวของอิเล็กตรอนและอนุภาคที่มีประจุอื่น ๆ ลงในสารต่างๆ ดังนั้นความเข้าใจทางวิทยาศาสตร์ของธรรมชาติของปรากฏการณ์ที่น่าสนใจให้เราขึ้นอยู่กับระดับความรู้เกี่ยวกับอะตอมและอนุภาคของพวกเขาเป็นส่วนประกอบ กุญแจสู่ความเข้าใจนี้คืออิเล็กตรอนเล็ก ๆ อะตอมของสารใด ๆ ประกอบไปด้วยหนึ่งหรือมากกว่าหนึ่งอิเล็กตรอนเคลื่อนที่ไปในวงโคจรที่แตกต่างกันทั่วหลักเช่นเดียวกับดาวเคราะห์โคจรรอบดวงอาทิตย์ โดยปกติจำนวนอิเล็กตรอนในอะตอมเท่ากับจำนวนโปรตอนในนิวเคลียส อย่างไรก็ตามโปรตอนถูกมากหนักกว่าอิเล็กตรอนได้รับการพิจารณาเป็นกรณีที่กำหนดไว้ที่ศูนย์กลางของอะตอม รุ่นนี้ง่ายมากของอะตอมก็เพียงพอที่จะอธิบายพื้นฐานของปรากฏการณ์ดังกล่าวเป็นฟิสิกส์ไฟฟ้า

อะไรที่คุณต้องรู้? อิเล็กตรอนและโปรตอนมีเหมือนกันที่ใหญ่ที่สุด ค่าใช้จ่ายไฟฟ้า ( แต่ของเครื่องหมายตรงข้าม) เพื่อว่าพวกเขาจะดึงดูดให้แต่ละอื่น ๆ ค่าใช้จ่ายของโปรตอนเป็นบวกและอิเล็กตรอน - เชิงลบ อะตอมที่มีอิเล็กตรอนมากกว่าหรือน้อยกว่าปกติที่เรียกว่าไอออน หากอะตอมไม่เพียงพอที่จะเรียกว่าไอออนบวก หากมีส่วนเกินของพวกเขาก็จะเรียกว่าไอออนลบ

เมื่ออิเล็กตรอนออกจากอะตอมที่ได้มาบางประจุบวก อิเลคตรอนไร้ตรงข้าม - โปรตอนหรือย้ายไปยังอะตอมอื่นหรือกลับไปก่อนหน้านี้

ทำไมอิเล็กตรอนออกจากอะตอม?

นี้เกิดจากสาเหตุหลายประการ ที่พบมากที่สุดคือความจริงที่ว่าภายใต้แรงกระตุ้นของแสงหรืออิเล็กตรอนภายนอกใด ๆ ในอะตอมย้ายอิเล็กตรอนสามารถพุ่งออกมาจากวงโคจรของมัน ความร้อนทำให้เกิดอะตอมที่จะสั่นเร็วขึ้น ซึ่งหมายความว่าอิเล็กตรอนที่สามารถปล่อยออกมาจากอะตอมของมัน ในปฏิกิริยาเคมีที่พวกเขายังย้ายจากอะตอมอะตอม

เป็นตัวอย่างที่ดีของความสัมพันธ์ของกิจกรรมทางเคมีและไฟฟ้าของกล้ามเนื้อให้เรา สัญญาเส้นใยของพวกเขาเมื่อสัญญาณไฟฟ้าจากระบบประสาท กระแสไฟฟ้ากระตุ้นปฏิกิริยาทางเคมี พวกเขายังนำไปสู่การลดลงของกล้ามเนื้อ สัญญาณไฟฟ้าภายนอกมักจะใช้เพื่อกระตุ้นให้เกิดกิจกรรมเทียมกล้ามเนื้อ

การนำ

ในบางอิเล็กตรอนสารภายใต้อิทธิพลของการย้ายสนามไฟฟ้าภายนอกอย่างอิสระมากขึ้นกว่าคนอื่น ๆ พวกเขาบอกว่าวัสดุดังกล่าวมีการนำที่ดี พวกเขาจะเรียกตัวนำ เหล่านี้รวมถึงโลหะมากที่สุดก๊าซร้อนและของเหลวบางอย่าง เครื่องยางและน้ำมันพลาสติกและกระจกไม่นำไฟฟ้า พวกเขาจะเรียกว่าฉนวนและมีการใช้ฉนวนกันความร้อนของตัวนำที่ดี ฉนวนเหมาะ (อย่างไม่ดำเนินการในปัจจุบัน) ไม่อยู่ ภายใต้เงื่อนไขบางอิเล็กตรอนสามารถลบออกจากอะตอมใด ๆ โดยปกติ แต่เงื่อนไขเหล่านี้จึงเป็นเรื่องยากที่จะประสบความสำเร็จที่มาจากจุดปฏิบัติของมุมมองเช่นสารที่ถือได้ว่าเป็นที่ไม่นำไฟฟ้า

ทำความคุ้นเคยกับวิทยาศาสตร์เป็น ฟิสิกส์ (ส่วน "ไฟฟ้า") เราได้เรียนรู้ว่ามีกลุ่มพิเศษของสาร มันเซมิคอนดักเตอร์ พวกเขาประพฤติส่วนหนึ่งเป็นอิเล็กทริกและส่วนหนึ่ง - เป็นตัวนำ เหล่านี้รวมถึงโดยเฉพาะอย่างยิ่งรวมถึง: เจอร์เมเนียมซิลิกอนและทองแดงออกไซด์ เนื่องจากคุณสมบัติของเซมิคอนดักเตอร์พบประโยชน์หลายอย่าง ยกตัวอย่างเช่นมันอาจจะเป็นวาล์วไฟฟ้า: เช่นวาล์วจักรยานยางจะช่วยให้ค่าใช้จ่ายที่จะย้ายในทิศทางเดียวเท่านั้น อุปกรณ์ดังกล่าวจะเรียกว่าวงจรเรียงกระแส พวกเขาจะใช้ในเครื่องรับวิทยุขนาดเล็กและโรงไฟฟ้าขนาดใหญ่ในการแปลง AC ไป DC

ความร้อนเป็นรูปแบบที่วุ่นวายของการเคลื่อนไหวของโมเลกุลหรืออะตอมและอุณหภูมิ - วัดความเข้มของการเคลื่อนไหว (ที่โลหะการเคลื่อนไหวลดลงของอุณหภูมิอิเล็กตรอนกลายเป็นโยก) ซึ่งหมายความว่าความต้านทานต่อการเคลื่อนไหวของอิเล็กตรอนลดลงด้วยอุณหภูมิลดลง ในคำอื่น ๆ การนำการเพิ่มขึ้นของโลหะ

ยิ่งยวด

ในสารบางชนิดที่อุณหภูมิต่ำมากความต้านทานต่อการไหลของอิเล็กตรอนสมบูรณ์หายไปและอิเล็กตรอนเริ่มย้ายก็ยังคงไปได้เรื่อย ๆ ปรากฏการณ์นี้เรียกว่ายิ่งยวด ที่อุณหภูมิกี่องศาเหนือศูนย์สัมบูรณ์ (- 273 ° C) มันเป็นที่สังเกตในโลหะเช่นตะกั่วดีบุกอลูมิเนียมและไนโอเบียม

เครื่องกำเนิดไฟฟ้า van de Graaff

หลักสูตรที่มีความหลากหลายของการทดลองกับไฟฟ้า มีเครื่องกำเนิดไฟฟ้าชนิดหนึ่งซึ่งเราอยากจะทำอย่างละเอียด mozhestvo เร่ง van de Graaff ถูกนำมาใช้เพื่อให้ได้แรงดันไฟฟ้า superhigh ถ้าวัตถุที่มีส่วนเกินของประจุบวกที่จะใส่ลงในภาชนะแล้วบนพื้นผิวภายในของหลังจะมีอิเล็กตรอนและด้านนอก - จำนวนเงินเดียวกันของประจุบวก ถ้าตอนนี้สัมผัสพื้นผิวด้านในของวัตถุเรียกเก็บแล้วมันจะผ่านทั้งหมดอิเล็กตรอนอิสระ ด้านนอกของค่าใช้จ่ายในเชิงบวกยังคงอยู่

ในการประจุบวก van de Graaff จากแหล่งที่มาจะถูกนำไปใช้กับสายพานลำเลียงขยายภายในโลหะทรงกลม เทปเชื่อมต่อกับพื้นผิวด้านในของทรงกลมโดยตัวนำในรูปแบบของสันเขา อิเล็กตรอนไหลออกมาจากพื้นผิวด้านในของทรงกลม ที่ด้านนอกนั้นปรากฏประจุบวก ผลสามารถเพิ่มโดยใช้สองเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

กระแสไฟฟ้า

ในหลักสูตรฟิสิกส์โรงเรียนมันมีสิ่งดังกล่าวเป็นกระแสไฟฟ้า มันคืออะไร? กระแสไฟฟ้าเนื่องจากการเคลื่อนไหวของค่าใช้จ่ายไฟฟ้า เมื่อ หลอดไฟฟ้า ที่เชื่อมต่อกับแบตเตอรี่มีการเปิดการไหลของกระแสพร้อมสายจากขั้วหนึ่งของแบตเตอรี่โคมไฟแล้วผ่านผมมันก่อให้เกิดการเรืองแสงและผลตอบแทนกลับไปยังลวดที่สองเสาอื่น ๆ ของแบตเตอรี่ หากคุณเปิดสวิทช์จะเปิดวงจร - หยุดการจราจรในปัจจุบันและแสงออกไป

การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน

ปัจจุบันในกรณีส่วนใหญ่เป็นคำสั่งให้การเคลื่อนไหวของอิเล็กตรอนในโลหะที่ทำหน้าที่เป็นตัวนำ ตัวนำทั้งหมดและบางส่วนสารอื่น ๆ ที่มักจะเกิดขึ้นบางสุ่มการเคลื่อนไหวของพวกเขาแม้ว่าปัจจุบันไม่ไหล อิเล็กตรอนในสารได้ค่อนข้างฟรีหรือผูกมัดอย่างยิ่ง ตัวนำที่ดีมีอิเล็กตรอนอิสระสามารถที่จะย้าย แต่ในตัวนำที่ไม่ดีหรือฉนวนส่วนใหญ่ของอนุภาคเหล่านี้จะเชื่อมต่ออย่างแน่นหนาเพียงพอกับอะตอมซึ่งจะช่วยป้องกันการเคลื่อนไหวของพวกเขา

บางครั้งธรรมชาติหรือเทียมสร้างขึ้นในการเคลื่อนไหวของตัวนำอิเล็กตรอนในทิศทางที่แน่นอน การไหลนี้จะเรียกว่าและไฟฟ้าช็อต มีหน่วยวัดเป็นแอมแปร์ (A) ผู้ให้บริการในปัจจุบันนอกจากนี้ยังอาจใช้เป็นไอออน (ก๊าซหรือการแก้ปัญหา) และ "หลุม" (ขาดอิเล็กตรอนในบางประเภทเซมิคอนดักเตอร์. เมื่อเร็ว ๆ นี้สายการบินเรียกเก็บประพฤติตัวเป็นบวกของกระแสไฟฟ้า. ในการบังคับให้อิเล็กตรอนจะเคลื่อนที่ไปในทิศทางเดียวหรืออื่นต้องบังคับ. ในธรรมชาติ แหล่งที่มาของมันอาจจะเป็น: การสัมผัสกับแสงแดดผลแม่เหล็กและเกิดปฏิกิริยาทางเคมีบางส่วนของพวกเขาถูกนำมาใช้ในการผลิตกระแสไฟฟ้าโดยปกติเพื่อวัตถุประสงค์นี้คือ: .. เครื่องกำเนิดไฟฟ้าโดยใช้ผลกระทบแม่เหล็กและ องค์ประกอบ (แบตเตอรี่) ผลที่เกิดจากการเกิดปฏิกิริยาทางเคมี. อุปกรณ์ทั้งสองสร้าง แรงเคลื่อนไฟฟ้า (EMF) สาเหตุอิเล็กตรอนที่จะย้ายในทิศทางเดียวพร้อมโซ่. ขนาดของแรงเคลื่อนไฟฟ้าเป็นวัดในโวลต์ (V). เหล่านี้เป็นหน่วยพื้นฐานของการวัดพลังงาน

ขนาดของ EMF และปัจจุบันมีการเชื่อมต่อกันเป็นความดันและการไหลในของเหลว ท่อน้ำที่เต็มไปเสมอกับน้ำภายใต้ความดันบางอย่าง แต่น้ำเริ่มไหลเฉพาะเมื่อวาล์วเปิด

ในทำนองเดียวกัน วงจรไฟฟ้า สามารถเชื่อมต่อกับแหล่งที่มาของแรงเคลื่อนไฟฟ้า แต่นั้นปัจจุบันไม่ไหลตราบใดที่ไม่ได้รับการจัดตั้งขึ้นเส้นทางตามที่อิเล็กตรอนสามารถย้าย พวกเขาสามารถยกตัวอย่างเช่นหลอดไฟฟ้าหรือเครื่องดูดฝุ่น, สวิทช์ที่นี่มีบทบาทของเครน "ซึ่งผลิต" ในปัจจุบัน

อัตราส่วนระหว่างกระแสและแรงดัน

ในฐานะที่เป็นการเพิ่มขึ้นของแรงดันไฟฟ้าและเจริญเติบโตในปัจจุบันในวงจร การศึกษาหลักสูตรฟิสิกส์เรารู้ว่าวงจรไฟฟ้าที่ทำขึ้นจากส่วนที่แตกต่างกันหลายประการ: มักจะสลับสายไฟและอุปกรณ์ - ผู้บริโภคของการไฟฟ้า พวกเขามีการเชื่อมต่อทั้งหมดเข้าด้วยกันให้ความต้านทานต่อกระแสไฟฟ้าซึ่ง (สมมติว่าอุณหภูมิคงที่) ไม่เปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลา แต่สำหรับแต่ละของพวกเขาแตกต่างกันสำหรับองค์ประกอบเหล่านี้ ดังนั้นถ้าแรงดันเดียวกันจะนำไปใช้กับหลอดไฟและเหล็กไหลของอิเล็กตรอนในแต่ละอุปกรณ์จะแตกต่างกันเนื่องจากความต้านทานที่แตกต่างกันของพวกเขา ดังนั้นในปัจจุบันที่ไหลผ่านส่วนวงจรโดยเฉพาะอย่างยิ่งจะถูกกำหนดแรงดันไฟฟ้าไม่เพียง แต่ความต้านทานของตัวนำและอุปกรณ์

กฎของโอห์ม

ความต้านทานไฟฟ้าเป็นวัดในโอห์ม (โอห์ม) ในด้านวิทยาศาสตร์เช่นเช่นฟิสิกส์ ไฟฟ้า (นิยามสูตรการทดลอง) - หัวข้อกว้าง เราจะไม่แสดงสูตรที่ซับซ้อน สำหรับความใกล้ชิดครั้งแรกกับพอเรื่องที่ได้รับการกล่าวข้างต้น แต่สูตรมันคุ้มค่าที่จะนำ มันเป็น snap สำหรับตัวนำหรือระบบของตัวนำและอุปกรณ์ความสัมพันธ์ระหว่างแรงดันไฟฟ้าใด ๆ ในปัจจุบันและความต้านทานจะได้รับโดย: แรงดันไฟฟ้า = x ปัจจุบันต้านทาน นี่คือการแสดงออกทางคณิตศาสตร์ของกฎของโอห์ม, ชื่อในเกียรติของจอร์จโอม (1787-1854 GG.) ซึ่งเป็นครั้งแรกที่จะสร้างความสัมพันธ์ระหว่างสามพารามิเตอร์เหล่านี้

ไฟฟ้าฟิสิกส์ - สาขาที่น่าสนใจมากของวิทยาศาสตร์ เราได้พิจารณาเฉพาะแนวคิดพื้นฐานที่เกี่ยวข้องกับมัน คุณรู้ว่าสิ่งไฟฟ้าคือวิธีที่มันจะเกิดขึ้น เราหวังว่าข้อมูลนี้เป็นประโยชน์กับคุณ