Wat is de gerichte beweging van geladen deeltjes? Voor velen is dit een onbegrijpelijk gebied, maar eigenlijk is alles heel eenvoudig. Dus als ze het hebben over de gerichte beweging van geladen deeltjes, bedoelen ze stroom. Laten we eens kijken naar de belangrijkste kenmerken en formuleringen, en veiligheidskwesties overwegen wanneer we ermee werken.
Algemene informatie
Begin met een definitie. Met elektrische stroom wordt altijd de geordende (gerichte) beweging van geladen deeltjes bedoeld, die wordt uitgevoerd onder invloed van een elektrisch veld. Wat voor soort objecten kunnen in dit geval worden beschouwd? Deeltjes betekenen elektronen, ionen, protonen, gaten. Ook is het belangrijk om te weten wat de huidige sterkte is. Dit is het aantal geladen deeltjes dat per tijdseenheid door de doorsnede van de geleider stroomt.
Aard van het fenomeen
Alle fysieke stoffen zijn opgebouwd uit moleculen die zijn gevormd uit atomen. Ze zijn ook niet het uiteindelijke materiaal, omdat ze elementen hebben (een kern en elektronen die eromheen draaien). Alle chemische reacties gaan gepaard met de beweging van deeltjes. Met de deelname van elektronen zullen sommige atomen bijvoorbeeld hun tekort ervaren, terwijl andere een overmaat zullen ervaren. In dit geval hebben de stoffen tegengestelde ladingen. Als hun contact plaatsvindt, zullen de elektronen van de ene de neiging hebben om naar de andere te gaan.
Zo'n fysieke aard van elementaire deeltjes verklaart de essentie van elektrische stroom. Deze directionele beweging van geladen deeltjes zal doorgaan totdat de waarden gelijk zijn. In dit geval is de reactie van veranderingen een ketting. Met andere woorden, in plaats van het vertrokken elektron komt er een ander voor in de plaats. Voor vervanging worden deeltjes van het naburige atoom gebruikt. Maar daar houdt de keten ook niet op. Een elektron kan ook naar het uiterste atoom komen, bijvoorbeeld van de negatieve pool van de bron van de stromende stroom.
Een voorbeeld van zo'n situatie is een batterij. Vanaf de negatieve kant van de geleider bewegen de elektronen naar de positieve pool van de bron. Wanneer alle deeltjes in de negatief geïnfecteerde component opraken, stopt de stroom. In dit geval wordt gezegd dat de batterij leeg is. Wat is de snelheid van de gerichte beweging van geladen deeltjes die op deze manier bewegen? Het beantwoorden van deze vraag is niet zo eenvoudig als het op het eerste gezicht lijkt.
De rol van stress
Waar wordt dit concept voor gebruikt? Spanning is een kenmerk van een elektrisch veld, wat het potentiaalverschil is tussen twee punten die zich erin bevinden. Voor velen lijkt dit misschien verwarrend. Als het gaat om de gerichte (geordende) beweging van geladen deeltjes, dan moet je de spanning begrijpen.
Laten we ons voorstellen dat we een eenvoudige dirigent hebben. Dit kan een draad zijn van metaal, zoals koper of aluminium. In ons geval is dit niet zo belangrijk. De massa van een elektron is 9.10938215(45)×10-31kg. Dit betekent dat het vrij materieel is. Maar het geleidende metaal is solide. Hoe kunnen er dan elektronen doorheen stromen?
Waarom kan er stroom zijn in metalen producten
Laten we eens kijken naar de basisprincipes van scheikunde, die we allemaal op school hebben kunnen leren. Als het aantal elektronen in de stof gelijk is aan het aantal protonen, dan is de neutraliteit van het element gewaarborgd. Op basis van de periodieke wet van Mendelejev wordt bepaald met welke stof moet worden omgegaan. Het hangt af van het aantal protonen en neutronen. Het is onmogelijk om het grote verschil tussen de massa's van de kern en elektronen te negeren. Als ze worden verwijderd, blijft het gewicht van het atoom praktisch ongewijzigd.
De massa van een proton is bijvoorbeeld ongeveer 1836 groter dan de waarde van een elektron. Maar deze microscopisch kleine deeltjes zijn erg belangrijk, omdat ze gemakkelijk sommige atomen kunnen verlaten en zich bij andere kunnen voegen. Tegelijkertijd leidt een afname of toename van hun aantal tot:om de lading van het atoom te veranderen. Als we een enkel atoom beschouwen, dan zal het aantal elektronen altijd variabel zijn. Ze gaan constant weg en komen terug. Dit komt door thermische beweging en energieverlies.
Chemische specificiteit van een fysisch fenomeen
Als er een gerichte beweging is van elektrisch geladen deeltjes, gaat de atomaire massa dan niet verloren? Verandert de samenstelling van de dirigent? Dit is een zeer belangrijke misvatting die velen in verwarring brengt. Het antwoord is in dit geval alleen maar negatief. Dit komt door het feit dat chemische elementen niet worden bepaald door hun atomaire massa, maar door het aantal protonen dat zich in de kern bevindt. De aan- of afwezigheid van elektronen/neutronen speelt hierbij geen rol. In de praktijk ziet het er als volgt uit:
- Optellen of aftrekken van elektronen. Het blijkt een ion te zijn.
- Neutronen optellen of aftrekken. Het blijkt een isotoop te zijn.
Het scheikundige element verandert niet. Maar met protonen is de situatie anders. Als het er maar één is, dan hebben we waterstof. Twee protonen - en we hebben het over helium. De drie deeltjes zijn lithium. Enzovoort. Degenen die geïnteresseerd zijn in het vervolg kunnen kijken in het periodiek systeem. Onthoud: ook al gaat een stroom duizend keer door een geleider, de chemische samenstelling ervan verandert niet. Maar misschien anders.
Elektrolyten en andere interessante punten
Het bijzondere van elektrolyten is dat het hun chemische samenstelling is die verandert. Dan, onder invloed van stroom,elektrolyt elementen. Wanneer hun potentieel is uitgeput, stopt de gerichte beweging van geladen deeltjes. Deze situatie is te wijten aan het feit dat ladingsdragers in elektrolyten ionen zijn.
Bovendien zijn er chemische elementen zonder elektronen. Een voorbeeld zou zijn:
- Atomaire kosmische waterstof.
- Alle stoffen die zich in de staat van plasma bevinden.
- Gassen in de bovenste atmosfeer (niet alleen de aarde, maar ook andere planeten met luchtmassa's).
- Inhoud van versnellers en versnellers.
Er moet ook worden opgemerkt dat sommige chemicaliën onder invloed van elektrische stroom letterlijk kunnen afbrokkelen. Een bekend voorbeeld is een zekering. Hoe ziet het eruit op microniveau? De bewegende elektronen duwen de atomen op hun pad. Als de stroom erg sterk is, kan het kristalrooster van de geleider het niet weerstaan en wordt het vernietigd en smelt de substantie.
Terug naar snelheid
Eerder werd dit punt oppervlakkig aangestipt. Laten we het nu eens nader bekijken. Opgemerkt moet worden dat het concept van de snelheid van gerichte beweging van geladen deeltjes in de vorm van een elektrische stroom niet bestaat. Dit komt door het feit dat verschillende waarden met elkaar verweven zijn. Een elektrisch veld plant zich dus door een geleider voort met een snelheid die dicht bij de beweging van het licht ligt, dat wil zeggen ongeveer 300.000 kilometer per seconde.
Onder zijn invloed beginnen alle elektronen te bewegen. Maar hun snelheidheel klein. Het is ongeveer 0,007 millimeter per seconde. Tegelijkertijd rennen ze ook willekeurig rond in thermische beweging. In het geval van protonen en neutronen is de situatie anders. Ze zijn te groot om hen dezelfde gebeurtenissen te laten overkomen. In de regel is het niet nodig om over hun snelheid te praten die zo dicht bij de waarde van licht ligt.
Fysieke parameters
Laten we nu eens kijken naar de beweging van geladen deeltjes in een elektrisch veld vanuit fysiek oogpunt. Om dit te doen, stellen we ons voor dat we een kartonnen doos hebben met 12 flessen koolzuurhoudende drank. Tegelijkertijd wordt er geprobeerd om daar nog een container te plaatsen. Laten we aannemen dat het gelukt is. Maar de doos overleefde het amper. Wanneer je er nog een fles in probeert te doen, breekt deze en vallen alle containers eruit.
De doos in kwestie kan worden vergeleken met de doorsnede van een geleider. Hoe hoger deze parameter (dikkere draad), hoe meer stroom deze kan leveren. Dit bepa alt welk volume de gerichte beweging van geladen deeltjes kan hebben. In ons geval kan een doos met één tot twaalf flessen gemakkelijk zijn beoogde doel vervullen (hij barst niet). Naar analogie kunnen we zeggen dat de geleider niet zal branden.
Als u de aangegeven waarde overschrijdt, mislukt het object. In het geval van een geleider komt er weerstand in het spel. De wet van Ohm beschrijft de gerichte beweging van elektrisch geladen deeltjes heel goed.
Relatie tussen verschillende fysieke parameters
Per doosuit ons voorbeeld kun je er nog een plaatsen. In dit geval kunnen er niet 12, maar wel 24 flessen per oppervlakte-eenheid geplaatst worden. We voegen er nog een toe - en het zijn er zesendertig. Een van de dozen kan worden beschouwd als een fysieke eenheid, analoog aan spanning.
Hoe breder het is (dus minder weerstand), hoe meer flessen (die in ons voorbeeld de stroom vervangen) kunnen worden geplaatst. Door de stapel dozen te vergroten, kunt u per oppervlakte-eenheid extra containers plaatsen. In dit geval neemt het vermogen toe. Dit vernietigt de doos (geleider) niet. Hier is een samenvatting van deze analogie:
- Totaal aantal flessen verhoogt het vermogen.
- Het aantal containers in de doos geeft de huidige sterkte aan.
- Het aantal dozen in hoogte stelt u in staat om de spanning te beoordelen.
- De breedte van de doos geeft een idee van de weerstand.
Mogelijke gevaren
We hebben al besproken dat de gerichte beweging van geladen deeltjes stroom wordt genoemd. Opgemerkt moet worden dat dit fenomeen gevaarlijk kan zijn voor de menselijke gezondheid en zelfs voor het leven. Hier is een samenvatting van de eigenschappen van elektrische stroom:
- Zorgt voor verwarming van de geleider waardoor deze stroomt. Als het elektrische netwerk van het huishouden overbelast is, zal de isolatie geleidelijk verkolen en afbrokkelen. Als gevolg hiervan is er een kans op kortsluiting, wat erg gevaarlijk is.
- Elektrische stroom, wanneer deze door huishoudelijke apparaten en draden stroomt, voldoet aanweerstand van elementen die materialen vormen. Daarom kiest het het pad met de minimumwaarde voor deze parameter.
- Als er kortsluiting optreedt, neemt de stroomsterkte sterk toe. Hierbij komt een aanzienlijke hoeveelheid warmte vrij. Het kan metaal smelten.
- Er kan kortsluiting optreden als gevolg van binnendringend vocht. In de eerder besproken gevallen lichten objecten in de buurt op, maar in dit geval lijden mensen altijd.
- Een elektrische schok brengt een aanzienlijk gevaar met zich mee. Het is zeer waarschijnlijk zelfs dodelijk. Wanneer een elektrische stroom door het menselijk lichaam vloeit, wordt de weerstand van weefsels sterk verminderd. Ze beginnen op te warmen. In dit geval worden cellen vernietigd en sterven zenuwuiteinden af.
Beveiligingsproblemen
Om blootstelling aan elektrische stroom te voorkomen, moet u speciale beschermende uitrusting gebruiken. Werk moet worden uitgevoerd in rubberen handschoenen met een mat van hetzelfde materiaal, ontladingsstaven en aardingsapparatuur voor werkplekken en apparatuur.
Circuitschakelaars met verschillende beveiligingen hebben bewezen goed te zijn als een apparaat dat iemands leven kan redden.
Vergeet ook de elementaire veiligheidsmaatregelen niet tijdens het werken. Als er brand ontstaat met elektrische apparatuur, mogen alleen kooldioxide- en poederblussers worden gebruikt. Deze laatste laten het beste resultaat zien in de strijd tegen brand, maar met stof bedekte apparatuur kan niet altijd worden hersteld.
Conclusie
Aan de hand van voorbeelden die voor elke lezer begrijpelijk zijn, kwamen we erachter dat de geordende gerichte beweging van geladen deeltjes elektrische stroom wordt genoemd. Dit is een zeer interessant fenomeen, belangrijk vanuit het standpunt van zowel de natuurkunde als de scheikunde. Elektrische stroom is een onvermoeibare assistent van de mens. Er moet echter voorzichtig mee worden omgegaan. Het artikel bespreekt veiligheidskwesties waaraan aandacht moet worden besteed als er geen wens is om te sterven.
