מהי ההגדרה של זרם חשמלי עבור מטענים חופשיים או מטענים נייחים

זרם חשמלי הוא זרימת מטען חשמלי לאורך זמן. ניתן לחלק את הזרם לשני סוגים עיקריים: זרם הנוצר על ידי מטענים חופשיים וזרם הקשור למטענים נייחים (למרות שבקיצור, מטענים נייחים לא יוצרים זרם בעצמם, אך יכולים להנדיך זרמים). להלן הסברים לשני המקרים:

1. זרם בשל מטענים חופשיים

הגדרה

זרם חשמלי מוגדר ככמות המטען העוברת דרך חתך נתון ביחידת זמן. מתמטית, הזרם I מוגדר כקצב שינוי המטען q לפי הזמן t:

I מוגדר כקצב שינוי המטען q לפי הזמן t:

q עם התלות בזמן t:

I=dq/dt

כאן, dq מייצג את כמות המטען העוברת דרך החתך בתווך הזמן dt.

מאפיינים

• כיוון: מסורתית, כיוון הזרם מוגדר ככיוון תנועת המטען החיובי. בנושאי מתכת, הזרם הוא למעשה זרימת אלקטרונים חופשיים (שנושאים מטען שלילי), אבל כיוון הזרם נחשב כנגדי לתנועה האמיתית של האלקטרונים.

• יחידות: היחידות התקניות של זרם הן אמפר (אמפר, A), כאשר 1 אמפר מוגדר כ-1 קולון של מטען העובר דרך חתך בשנייה אחת.

דוגמה

זרם בחוט: כאשר מתח מופעל על חוט, אלקטרונים חופשיים נעים בתוך החוט, מה שהופך לזרם.

2. זרם הנגרם על ידי מטענים נייחים

הגדרה

אם כי מטענים נייחים עצמם אינם יוצרים זרם, הם יכולים להוביל לייצור זרם בהקשרים מסוימים, כגון במהלך טעינת או התרוקנות קבלים או כאשר מטענים מתפזרים בתוך חומר.

מאפיינים

• קבלים: כאשר קבל מתמלא במטען, מטענים עוברים מאחד הקצוות של מקור המתח לאחר, מגדירים שדה חשמלי בין לוחות הקבל. במהלך תהליך זה, זרם זורם בסיבוב החיצוני של הקבל.

• התרוקנות: כאשר קבל מתרוקן, המטען השמור על הלוחות חוזר למקור המתח דרך המעגל החיצוני, מה שהופך לזרם.

דוגמה

טעינה והתרוקנות של קבלים: כאשר קבל מחובר למקור מתח, זרם זורם בסיבוב החיצוני עד שהקבל מתמלא לחלוטין; כאשר הקבל מחובר למקלט, זרם זורם שוב בסיבוב החיצוני עד שהקבל מתרוקן לחלוטין.

סיכום

זרם חשמלי הוא קצב שינוי המטען לאורך זמן, בדרך כלל הנוצר על ידי תנועת מטענים חופשיים. בנושאי מתכת, כיוון הזרם נחשב כנגדי לתנועה האמיתית של האלקטרונים החופשיים. אם כי מטענים נייחים עצמם אינם יוצרים זרם, הם יכולים להנדיך זרמים במהלך תהליכי טעינה והתרוקנות של קבלים.

אם יש לך שאלות נוספות או אם אתה צריך מידע נוסף, אנא תודיע לי!