Natura prądu elektrycznego i pojęcie prądu elektrycznego

Elektryczność jest najpowszechniejszą formą energii. Elektryczność stosowana jest w różnych zastosowaniach, takich jak oświetlenie, transport, gotowanie, komunikacja, produkcja różnych produktów w fabrykach i wiele więcej. Nikt z nas dokładnie nie wie, co to jest elektryczność. Koncepcja elektryczności i teorie za nią stojące mogą być rozwinięte poprzez obserwację jej różnych zachowań. Aby obserwować charakter elektryczności, konieczne jest badanie struktury materii. Każda substancja we wszechświecie składa się z ekstremalnie małych cząsteczek znanych jako molekuły. Molekuła to najmniejsza cząsteczka substancji, w której wszystkie cechy tej substancji są obecne. Molekuły składają się z jeszcze mniejszych cząsteczek znanych jako atomy. Atom to najmniejsza cząsteczka elementu, która może istnieć.

Istnieją dwa rodzaje substancji. Substancja, której molekuły składają się z podobnych atomów, nazywana jest elementem. Materia, której molekuły składają się z różnych atomów, nazywana jest związkami. Koncepcja elektryczności może być osiągnięta poprzez struktury atomowe substancji.

Struktura atoma

Atom składa się z jednego centralnego jądra. Jądro składa się z dodatnich protonów i neutralnych neutronów. To jądro otacza liczba elektronów orbitalnych. Każdy elektron ma ujemny ładunek - 1,602 × 10– 19 Coulomb, a każdy proton w jądrze ma dodatni ładunek +1,602 × 10 – 19 Coulomb. Ze względu na przeciwne ładunki występuje siła przyciągania między jądrem a orbitującymi elektronami. Elektrony mają względnie zaniedbywalną masę w porównaniu z masą jądra. Masa każdego protonu i neutronu wynosi 1840 razy masy elektronu.

Ponieważ moduł wartości każdego elektronu i każdego protonu jest taki sam, liczba elektronów jest równa liczbie protonów w elektrycznie neutralnym atomie. Atom staje się dodatnio naładowionym jonem, gdy traci elektrony, a podobnie atom staje się ujemnym jonem, gdy zyskuje elektrony.

Atomy mogą mieć luźno połączone elektrony w swoich najbardziej zewnętrznych orbitach. Te elektrony wymagają bardzo małej ilości energii, aby oderwać się od ich macierzystych atomów. Te elektrony nazywane są wolnymi elektronami, które poruszają się losowo wewnątrz substancji i przenoszą się z jednego atomu do drugiego. Kawałek substancji, który w całości zawiera nierówną liczbę elektronów i protonów, nazywany jest elektrycznie naładowanym. Gdy liczba elektronów jest większa niż liczba protonów, substancja jest ujemnie naładowana, a gdy liczba protonów jest większa niż liczba elektronów, substancja jest dodatnio naładowana.

Podstawowy charakter elektryczności polega na tym, że gdy ujemnie naładowane ciało jest połączone z dodatnio naładowanym ciałem za pomocą przewodnika, nadmiarowe elektrony ciała ujemnego zaczynają płynąć w kierunku ciała dodatniego, aby zrekompensować brak elektronów w tym dodatnim ciele.
Mam nadzieję, że zrozumiałeś podstawową koncepcję elektryczności z powyższego wyjaśnienia. Istnieją niektóre materiały, które mają wiele wolnych elektronów przy normalnej temperaturze pokojowej. Bardzo dobrze znane przykłady tego typu materiałów to srebro, miedź, aluminium, cynk itp. Ruch tych wolnych elektronów można łatwo skierować w określonym kierunku, jeśli różnica potencjałów elektrycznych zostanie zastosowana na kawałku tych materiałów. Dzięki dużej liczbie wolnych elektronów te materiały mają dobre przewodzenie elektryczne. Te materiały nazywane są dobrymi przewodnikami. Drift elektronów w przewodniku w jednym kierunku nazywany jest prądem. Faktycznie elektrony płyną od niższego potencjału (-Ve) do wyższego potencjału (+Ve), ale ogólny konwencjonalny kierunek prądu jest uważany za kierunek od najwyższego punktu potencjału do niższego, więc konwencjonalny kierunek prądu jest przeciwny do kierunku przepływu elektronów. W niemetalicznych materiałach, takich jak szkło, mika, łupki, porcelana, najbardziej zewnętrzna orbita jest ukończona, a prawie nie ma możliwości utraty elektronów z jej najbardziej zewnętrznej powłoki. Stąd prawie nie ma wolnych elektronów w tego typu materiałach.
Stąd, te materiały nie mogą przewodzić elektryczności, innymi słowy, przewodzenie elektryczne tych materiałów jest bardzo słabe. Takie materiały nazywane są nieprzewodnikami lub izolatorami elektrycznymi. Charakter elektryczności polega na przepływie przez przewodnik, gdy zastosowana jest różnica potencjałów elektrycznych, ale nie przepływa przez izolatory, nawet przy zastosowaniu wysokiej różnicy potencjałów elektrycznych.

Źródło: Electrical4u

Oświadczenie: Szacuj oryginał, dobre artykuły warto udostępniać, jesli istnieje przestępstwo autorskie proszę o skasowanie.