Електрична струја: Што е тоа?

Electrical4u

Поле: Основни електрични

China

Што е електричен струја?

Електричната струја е дефинирана како поток на натпреварени честички - како електрони или иони - кои се движеат низ електричен поведуваач или простор. Тоа е количината на потокот на електрична напона низ поведуваач во однос на времето. Електричната струја математички (напр. во формули) се изразува со симболот „I“ или „i“. Единицата за струја е ампер. Ова се означува со A.

Математички, потокот на напона во однос на времето може да се изрази како,

$\begin{align*} I = \frac {dQ} {dt} \end{align*}$

Друго речено, поток на натпреварени честички кои се движеат низ електричен поведуваач или простор е познат како електрична струја. Движењето на натпреварените честички се нарекува носачи на напон, кои можат да бидат електрони, отвори, иони итн.

Потокот на струја зависи од поведуваачкиот медиум. На пример:

Во поведуваачот, потокот на струја е поради електрони.
Во полупроводници, потокот на струја е поради електрони или отвори.
Во електролит, потокот на струја е поради иони и
Во плазма - ионизиран гас, потокот на струја е поради иони и електрони.

Кога се применува електрична потенцијална разлика помеѓу две точки во поведуваачкиот медиум, електричната струја започнува да текне од посилна потенцијала кон слаба. Колку што е повисока напона или потенцијалната разлика, толку повеќе струја текне помеѓу две точки.

Ако две точки во кружница се на иста потенцијала, тогаш струјата не може да текне. Магнитудата на струјата зависи од напона или потенцијалната разлика помеѓу две точки. Значи, можеме да кажеме дека струјата е ефект на напона.

Електричниот ток може да генерира електромагнетни поља, кои се користат во индуктори, трансформатори, генератори и мотори. Во електричните проводници, токот предизвикува резистивно загревување или загревување по Џоул, што создава светлина во инкандесцентна лампа.

Временски варирачки електричен ток произведува електромагнетни бранови, кои се користат во телекомуникациите за излажување на податоци.

AC против DC Ток

Според насоката на текот на наелектрисаноста, електричниот ток се класифицира во две врски, тоа е, алтернативен ток (AC) и праволиниски ток (DC).

Алтернативен ток (AC)

Течението на електричната наелектрисаност во периодично обратна насока се нарекува алтернативен ток (AC). AC исто така се нарекува „AC Ток“. Иако технички ова е повторување на истата работа „AC Ток Ток“.

Алтернативниот ток променува својата насока на периодични интервали.

Алтернативниот ток започнува од нула, се зголемува до максимум, се намалува до нула, потоа се обрнува и достигнува максимум во спротивна насока, потоа пак се враќа на оригинален вредност и повторува овој циклус бесконечно.

Видот на алтернативен ток може да биде синусоиден, триаголен, квадратен, пилешки, итн.

Посебноста на формата не е важна - сè додека е повторлива форма.

Иако, во најмногу електрични кола, типичната форма на алтернативен ток е синусоидна. Типична синусоидна форма на алтернативен ток е прикажана на слика подолу.

Алтернатор може да генерира алтернативна струја. Алтернаторот е специјален тип на електричен генератор дизајниран за да генерира алтернативна струја.

Електричната моќ со алтернативна струја се широко користи во индустријални и станарски применби.

Постојана струја

Флуктуацијата на електричниот погон во само една насока е позната како постојана струја (DC). Постојаната струја исто така се нарекува „DC Current“. Иако технички ова е повторување на истата реч „Direct Current Current“.

Бидејќи DC текува само во една насока, затоа се нарекува и унидирекционална струја. Волната форма на постојаната струја е прикажана на следната слика.

Постојаната струја може да се генерира со батерији, солнечни клетки, горивни клетки, термокупли, комутаторски електрични генератори итн. Алтернативната струја може да се конвертира во постојана струја со користење на ректификатор.

Електричната моќ со постојана струја обично се користи во применби со ниски напони. Повеќето електронски кола требаат постојан напон.

Што е мерено со електрична струја (единици на струја)?

SI единица за струја е ампер или амп. Ова е претставено со A. Ампер, или амп е основната SI единица на електрична струја. Единицата ампер е наречена во чест на големиот физичар Андре Мари Ампер.

Во SI системот, 1 ампер е ток на електрична струја помеѓу две точки со брзина од еден кулон на секунда. Следователно,

$\begin{align*} 1 \,\, Ampere = \frac {1\,\,Coulomb} {1\,\,Second} = \frac {C} {S} \end{align*}$

Зато и струјата се мери во кулони по секунда или C/S.

Формула за електрична струја

Основните формули за струја се:

Односот помеѓу струја, напон и отпор (Охмов закон)
Односот помеѓу струја, моќ и напон
Односот помеѓу струја, моќ и отпор

Овие односи се сумираат на следната слика подолу.

Формула за струја 1 (Охмов закон)

Според Охмовиот закон,

$\begin{align*} V = I*R \end{align*}$

Така,

$\begin{align*} I = \frac{V}{R}\,\,A \end{align*}$

Пример

Как што е прикажано во следниот кола, напон на извор од $24\,\,V$ се применува на отпор од $12\,\,\Omega$ . Одредете ја струјата која протекува низ отпорникот.

Решение:

Дадени податоци: $V=24\,\,V ,\,\, R=12\,\,\Omega$

Според законот на Ом,

$\begin{align*} & I = \frac{V}{R} \\ & = \frac{24}{12} \\ & I = 2\,\,A \end{align*}$

Така, користејќи ја равенката, добиваме дека токот кој протече низ резисторот е $2\,\,A$ .

Формула за ток 2 (Моќ и Напон)

Пренесената моќ е производ од напонот на изворот и електричниот ток.

$\begin{align*} P = V*I \end{align*}$

Така, добиваме дека токот е моќта поделена со напонот. Математички,

$\begin{align*} I = \frac{P}{V}\,\,A \end{align*}$

Каде што $A$ означува ампери или ампи (единици за електричен ток).

Пример

Как што е прикажано на следната схема, напон на заедницата од $24\,\,V$ се применува на лампа со моќност $48\,\,W$ . Определете ја стројнината која ја зема лампата со моќност $48\,\,W$ .Решение:

Дадени податоци: $V=24\,\,V ,\,\, P=48\,\,W$

Според формулата,

$\begin{align*} & I = \frac{P}{V} \\ & = \frac{48}{24} \\ & I = 2\,\,A \end{align*}$

Така, користејќи горенаведената формула, добиваме дека стројнината која ја зема лампата со моќност $48\,\,W$ изнесува $2\,\,A$ .

Формула за Стројнина 3 (Моќ и Отпор, Омски губитоци, Отпорно загревање)

Знаеме дека, $P = V * I$

Сега заменувајќи законот на Ом $V = I * R$ во горната равенка добиваме,

$\begin{align*} P = I^2*R \end{align*}$

Така, стројмот е квадратен корен од количникот на моќта и отпорот. Математички, формулата за ова е еднаква на:

$\begin{align*} I = \sqrt{\frac{P}{R}}\,\,A \end{align*}$

Пример

Како што е прикажано во следниот колан, определете ја стројмот која ја зема лампата со $100\,\,W$ , $20\,\,\Omega$

Решение:

Дадени податоци: $P=100\,\,W ,\,\, R=20\,\,\Omega$

Според односот помеѓу стрuja, моќ и отпор што е прикажан горе:

$\begin{align*} & I = \sqrt{\frac{P}{R}} \\ & = \sqrt{\frac{100}{20}} \\ & = \sqrt{5} \\ & I = 2.24\,\,A \end{align*}$

Така, користејќи ја равенката, добиваме дека стрujата која преминува низ $100\,\,W$ , $20\,\,\Omega$ лампа е $2.24\,\,A$ .

Димензии на стрujата

Димензиите на стрujата во однос на маса (M), должина (L), време (T) и ампер (A) се дадени со $M^0L^0T^-^1Q$ .

Стрujата (I) е претстава на кулон за секунда. Следователно,

$\begin{align*} I = \frac{Q}{t} = \frac{[Q]}{[T]} = QT^-^1 = M^0L^0T^-^1Q \end{align*}$

Традиционална струја спротивно на електронскиот поток

Постои мал мисконцепт за традиционалната струја и електронскиот поток. Да се обидеме да го разбереме различието помеѓу двата.

Честичките што носат електрична напонска кроз проводници се подвижни или слободни електрони. Смерта на електричното поле во коланата, по дефиниција, е законот што позитивни тест честички се притиснуваат. Така, овие негативни заредени честички, односно електрони, текат во спротивна смер од електричното поле.

Според теоријата на електроните, кога се применува напон или потенцијална разлика преку проводник, заредените честички текат низ коланата, што ја чини електричната струја.

Овие заредени честички текат од висок потенцијал кон низок потенцијал, односно од позитивен терминал на батеријата кон негативниот терминал на батеријата низ екстерна колана.

Но, во метални проводници, позитивно заредените честички се држат во фиксна позиција, а негативно заредените честички, односно електрони, се слободни да се движеат. Во полупроводници, текот на заредени честички може да биде позитивен или негативен.

Текот на позитивни заредени честички и негативни заредени честички во спротивна смер има ист ефект во електричната колана. Бидејќи текот на струјата е поради позитивни или негативни заредени честички, или и двете, потребна е конвенција за смерта на струјата која е независна од типовите на заредени честички.

Смерта на традиционалната струја се смета дека е смерта во која текат позитивни заредени честички, односно од висок потенцијал кон низок потенцијал. Значи, негативни заредени честички, односно електрони текат во спротивна смер на традиционалната струја, односно од низок потенцијал кон висок потенцијал. Значи, традиционалната струја и електронскиот поток текат во спротивни смерти, што е прикажано на сликата подолу.

смер на традиционалната струја и електронскиот поток — Смер на традиционалната струја и електронскиот поток

Традиционално течење на струја: Течењето на позитивни носители на пола од позитивен терминал кон негативен терминал на батеријата се нарекува традиционално течење на струја.
Електронско течење: Течењето на електрони се нарекува електронска струја. Течењето на негативни носители на пола – односно, електрони – од негативен терминал кон позитивен терминал на батеријата се нарекува електронско течење. Електронското течење е спротивно на традиционалното течење на струја.

Смерот на традиционалното течење на струја и електронското течење е прикажан во следната слика.

Традиционално течење на струја и електронско течење

Конвекционна струја спротивно на проводна струја

Конвекционна струја

Конвекционата струја се однесува на текот на струја кроз изолативна средина како што се течност, гас или вакуум.

Конвекционата струја не бара проводници за да текне; затоа не задоволува Охмов закон. Пример за конвекционата струја е вакуумска трка во која електроните испуштени од катодот текнуваат до анодот во вакуум.

Проводна струја

Струјата која текнува низ некој проводник се нарекува проводна струја. Проводната струја бара проводник за да текне; затоа ја задоволува Охмовиот закон.

Дислокација на струја

Претпоставете дека резистор и капацитет се поврзани паралелно со напонски извор V како што е прикажано во следната слика. Природата на текот на струја низ капацитетот е различна од текот на струја низ резисторот.

Напонот или потенцијалната разлика надвор од резисторот произведува непрекинат тек на струја, кој се дава со равенката,

$\begin{align*} I_1 = \frac{V}{R} \end{align*}$

Оваа ток се нарекува „ток на проводност“.

Сега, токот протича низ кондензаторот само кога напругата над кондензаторот се менува, што е дадено со равенката,

$\begin{align*} I_2 = \frac{dQ}{dt} = C \frac{dV}{dt} \end{align*}$

Оваа ток се нарекува „ток на преместување“.

Физички, токот на преместување не е ток, бидејќи нема тек на физичка количина како тек на заряди.

Како да се мери ток

Во електричните и електронските кола, мерењето на ток е основен параметар кој треба да се мери.

Инструментот кој може да мери електричен ток се нарекува амперметар. За да се мери ток, амперметарот мора да се поврзе во серија со колата чиј ток треба да се мери.

Мерењето на ток низ резистор користејќи го амперметарот е прикажано на следната слика.

Електричниот ток исто така може да се мери со галванометар. Галванометарот дава како насока, така и големина на електричниот ток.

Токот може да се мери со детектирање на магнетното поле поврзано со токот, без да се прекине колата. Постојат различни инструменти за мерење на ток без прекинување на колата.

Трансдуктори за мерење на струјата со Хол ефект
Трансформатор за струја (CT) (мери само АЦ струја)
Клампери
Шунт резистори
Магнето резистивни сензори за магнетно поле

Често поставувани прашања за струјата

Да ги изучиме неколку често поставувани прашања поврзани со електричната струја.

Што користи електромагнет за мерење на електричната струја?

Галванометарот е мерилна инструмент кој користи електромагнет за мерење на електричната струја.

Галванометарот е абсолютен инструмент; тој мери електричната струја во функција на тангенс од аголот на дефлекција.

Галванометарот може директно да мери електричната струја, но тоа вклучува прекин на колцото; затоа понекогаш е неудобно.

Како електричната струја произведува магнетна сила?

Проводник кој носи струја поставен во магнетно поле ќе искуси сила бидејќи струјата ништо друго не е освен ток на наелектрисани частици.

Претпоставете дека имате проводник кој носи струја како што е прикажано на следната слика (а). Според правилото на Флеминговата десна рака; оваа струја ќе произведе магнетно поле во насока на часовниковецот.

企业微信截图_17098660781451.png 企业微信截图_17098660847078.png

Магнетна сила произведена од електрична струја

Резултатот од магнетното поле на проводникот е дека тоа ќе го усижи магнетното поле над проводникот и ќе го ослаби под него.

Линиите на магнетното поле се слични на напнати гумени ленти; затоа ќе го потиснат проводникот во надолна насока, т.е. силата е надолу, како што е прикажано на слика (б).

Оваа примерка вели дека проводникот кој носи струја во магнетно поле испатува сила. Следната равенка определува големината на магнетната сила на проводникот кој носи струја.

$\begin{align*} F_B = BIL\,\,Sin\theta \end{align*}$

За да се направи електрична струја, потребно е да има следново

За да се направи електрична струја, потребно е да има следново:

Потенцијална разлика која постои помеѓу две точки. Ако двете точки во колоната се на ист потенцијал, струјата не може да текне.
Извор на напон или извор на струја, како батерија или ќелија која го притиснува слободниот електрон кој го чини електричната струја.
Проводник или жица која носи електрични зариди.
Колоната мора да е затворена или целосна. Ако колоните се отворени, струјата не може да текне.

Овие се условите кои се потребни за да се направи електрична струја. Сликата подолу прикажува струја која минува низ затворена колона.

Што најдобро го опишува разликата помеѓу електрична струја и статична електрицитет

Главната разлика помеѓу електрична струја и статична електрицитет е што електроните или заридите текнуваат низ проводникот во електрична струја.

Додека, во статична електрицитет, заридите се на почив и се накупуваат на површината на субстанцијата.

Електричната струја е поради текот на електрони, додека статичната електрицитет е поради негативни зариди од еден предмет на друг.

Електричната струја се генерира само во проводникот, додека статичната електрицитет се генерира како во проводникот, така и во изолаторот.

Како влијае електричната струја врз магнетен пол?

Знаеме дека кога текне електрична струја, т.е. електричната зарда е во движење, производи се магнетно поле. Ако поставиме магнет во магнетно поле, тој испатува сила.

За електричните наелектризации, т.е. електрична струја, слични магнетни полови се привлекуваат, а спротивни магнетни полови се одбиваат. Значи, можеме да кажеме дека електричната струја влијае на магнетниот пол преку магнетното поле.

Кој инструмент се користи за мерење на електричната струја

Инструментот кој може да мери електричната струја се нарекува амперметар. Амперметарот мора да се поврзе во серија со колата чијата струја треба да се измери.

Други различни инструменти исто така се користат за мерење на електричната струја.

Сензори трансдуктори на Хол ефект
Трансформатор на струја (CT) (Мери само AC)
Кламп-метри
Шунт резистори
Сензори на магнетно-резистивно поле

Извор: Electrical4u

Изјава: Почитувајте оригиналот, добри статии се вредни за споделување, ако има нарушение на авторските права kontaktirajte za brisanje.