Mikä on sähkövirran määritelmä vapaasti virtaaville varauksille tai paikallaan oleville varauksille

Sähkövirta on sähkövarauksen virtaus ajan kuluessa. Virtaa voidaan luokitella kahteen pääasialaiseen tyyppiin: vapaasti virtaavien varauksien tuottama virta ja paikallaan olevien varauksien (vaikkakin tiukasti ottaen paikallaan olevat varaukset eivät itse tuota virtaa, mutta ne voivat aiheuttaa virtauksia) kautta kulkeva virta. Alla on selitys molemmista tilanteista:

1. Vapaasti virtaavien varauksien aiheuttama virta

Määritelmä

Sähkövirta määritellään kuin varauksen määrä, joka kulkee annetun poikkileikkauksen kautta yksikköajan kuluessa. Matemaattisesti virta I määritellään varauksen q muutosnopeudeksi ajan t suhteen:

I on määritelty varauksen q muutosnopeudeksi ajan t suhteen:

q:n suhteen aikaan t:

I=dq/dt

Tässä dq edustaa varauksen määrää, joka kulkee poikkileikkauksen kautta aikavälillä dt.

Ominaisuudet

• Suunta: Perinteisesti virran suunta määritellään positiivisen varauksen liikkumissuunnaksi. Metalliset johtimetissa virta on itse asiassa vapaiden elektronien (jotka ovat negatiivisesti varautuneita) virtaus, mutta virran suunta pidetään vastakkaisena elektronien todelliseen liikkumissuuntaan nähden.

• Yksiköt: Virtauksen standardiyksikkö on ampeeri (A), jossa 1 amperi määritellään 1 coulombin varauksen kulkevan poikkileikkauksen kautta sekunnissa.

Esimerkki

Johdon virta: Kun johon sovelletaan jännitetta, vapaat elektronit liikkuvat johdossa muodostaen virtauksen.

2. Paikallaan olevien varauksien aiheuttama virta

Määritelmä

Vaikka paikallaan olevat varaukset eivät itse muodosta virtaa, ne voivat johtaa virtauksen syntyyn tietyissä olosuhteissa, kuten kondensaattorin lataamisen tai purkamisen aikana tai kun varaukset uudelleenjakautuvat mediuksessa.

Ominaisuudet

• Kondensaattorit: Kun kondensaattori ladataan, varaukset siirtyvät yhdestä virtalähteen päädystä toiseen, perustuen kondensaattorin levylle sijoittuvaan sähkökenttään. Tässä prosessissa virta virtaa kondensaattorin ulkoisessa piirissä.

• Purkaminen: Kun kondensaattori purketaan, tallennettu varaus kondensaattorin levyillä palaa takaisin virtalähteeseen ulkoisen piirin kautta, muodostaen virtauksen.

Esimerkki

Kondensaattorin lataaminen ja purkaminen: Kun kondensaattori yhdistetään virtalähteeseen, virta virtaa ulkoisessa piirissä kunnes kondensaattori on täysin ladattu; kun kondensaattori yhdistetään kuormaan, virta virtaa taas ulkoisessa piirissä kunnes kondensaattori on täysin tyhjennetty.

Yhteenveto

Sähkövirta on varauksen muutosnopeus ajan kuluessa, tyypillisesti muodostuva vapaasti liikkuvien varauksien liikkumisesta. Metallisissa johtimissa virran suunta pidetään vastakkaisena vapaasti liikkuvien elektronien todelliseen liikkumissuuntaan nähden. Vaikka paikallaan olevat varaukset eivät itse tuota virtaa, ne voivat aiheuttaa virtauksia kondensaattorin lataamisen ja purkamisen aikana.

Jos sinulla on lisäkysymyksiä tai tarvitset lisätietoja, älä epäröi kysyä!