Carica elettrica: quale reazione automatica produce quella frase quando la leggi? Un senso di formicolio, forse, o l'immagine di un fulmine che divide il cielo? Il colorato display di luci lampeggianti in una città come Parigi o Las Vegas? Forse anche un insetto che in qualche modo si illumina al buio mentre si fa strada attraverso il tuo campeggio?
Fino agli ultimi secoli, non solo gli scienziati non avevano modo di misurare la velocità della luce, non avevano idea di quali fenomeni fisici alla base di ciò che ora è noto come "elettricità" in primo luogo. Nel 1800, i fisici hanno prima compreso le particelle minuscole coinvolte nel flusso di corrente (elettroni liberi) e la natura delle forze che li costringono a muoversi. Era chiaro che l'elettricità avrebbe potuto fare molto bene se potesse essere "fabbricata" o "catturata" in sicurezza e l'energia elettrica usata per funzionare.
Il flusso di carica elettrica si verifica prontamente in sostanze classificate come materiali conduttivi La corrente elettrica L'unità SI della corrente è l'ampere (A), spesso chiamato in modo informale "amp". La stessa carica elettrica viene misurata in coulomb (C). Per convenzione, la corrente elettrica scorre nella direzione opposta al flusso degli elettroni. Questo perché la direzione della corrente è stata descritta prima che gli scienziati sapessero quali portatori di carica erano quelli che si muovevano sotto l'influenza di un campo elettrico. Per tutti gli scopi pratici, le cariche positive che si muovono in direzione positiva offrono lo stesso risultato fisico (computazionale) delle cariche negative che si muovono in direzione negativa quando si tratta di corrente elettrica. Gli elettroni si muovono verso un terminale positivo in un elettrico circuito. Il flusso di elettroni, o carica in movimento, è quindi lontano dal terminale negativo. Il movimento di elettroni in un filo di rame o altro materiale conduttivo genera anche un campo magnetico Per lo scenario di corrente convenzionale di base di una carica che si muove attraverso un filo, la formula per la corrente è data da : I \u003d neAv d dove n Sebbene la corrente abbia sia una grandezza che una direzione, è una quantità scalare, non una quantità vettoriale, poiché non obbedisce alle leggi dell'aggiunta vettoriale. Ohm's la legge I \u003d V /R dove V Pensa di tensione come una "forza di trazione" (sebbene questa "forza elettromotrice" non sia letteralmente una forza) specifica delle cariche elettriche. Quando le cariche opposte sono separate, sono attratte l'una dall'altra in un modo che diminuisce con l'aumentare della distanza tra loro. È vagamente analogo all'energia potenziale gravitazionale nella meccanica classica; la gravità "vuole" che le cose alte cadano sulla Terra, e la tensione "vuole" che cariche separate (opposte) si uniscano insieme. I volt sono equivalenti a joule per coulomb, o J /C. Hanno quindi unità di energia per unità di carica. La tensione dei tempi attuali fornisce quindi unità di (C /s) (J /C) \u003d (J /s), che si traducono in unità di potenza (in questo caso elettrica): P \u003d IV La combinazione di questo con la legge di Ohm dà origine ad altre utili relazioni matematiche che coinvolgono il flusso di corrente: P \u003d I 2R e P \u003d V 2 /R. Questi mostrano, tra le altre cose, che a un livello fisso di corrente, la potenza è proporzionale alla resistenza, mentre se la tensione è fissa, la potenza è inversamente Durante lo spostamento delle cariche ( corrente) induce un campo magnetico, un campo magnetico stesso può indurre la tensione in un filo. Con corrente alternata, la tensione è variata in modo sinusoidale e viene fornita in qualsiasi momento t Un amperometro è un dispositivo utilizzato per misurare la corrente collegandola in serie - e mai in parallelo - in un circuito elettrico. (Un circuito parallelo ha più fili tra giunzioni - in altre parole, alla fonte di alimentazione, condensatori e resistori - nel circuito.) Funziona secondo il principio che la corrente è la stessa attraverso tutte le parti di un filo tra due giunzioni. Un amperometro ha una resistenza intrinseca nota e bassa ed è impostato per fornire una deflessione in scala reale 1. Calcola la velocità di deriva degli elettroni in un filo di rame cilindrico con un raggio di 1 mm o 0,001 m) che trasporta una corrente di 15 A, dato che per il rame, n \u003d 8,342 × 10 28 e /m 3 . I \u003d neAv d, quindi v d \u003d I /neA. L'area A \u003d (15 C /s) /[(8.342 × 10 28 e /m 3) (- 1.60 × 10 -19 C) (3.14 10 -6 m < sup> 2)] \u003d -3,6 × 10 -4 m /s. 2. Trova la corrente I in un circuito a 120 V con resistori da 2 Ω, 4-Ω e 6-Ω in serie. I resistori in serie sono semplicemente additivi (in circuiti paralleli, la somma della resistenza totale è la somma dei reciproci dei singoli valori di resistenza). Pertanto: I \u003d V /R \u003d (120 V) /(2 + 4 + 6) Ω \u003d 10 A. 3. Un circuito ha una resistenza totale di 15 Ω e un flusso di corrente di 20 A. Quali sono la potenza e la tensione in questo circuito? P \u003d I 2R \u003d (20) 2 (15) \u003d 6.000 watt (W o J /s). V \u003d IR \u003d (20) (15) \u003d 300 V
, mentre è impedito in quelli noti come isolanti
. In un filo metallico come un filo di rame, ad esempio, è possibile creare una differenza di potenziale tra le estremità del filo, causando un flusso di carica e creando una corrente.
Definizione di elettrico
corrente
è la velocità media del flusso di carica elettrica (cioè la carica per unità di tempo) oltre un punto nello spazio. Questa carica è trasportata da elettroni che si muovono attraverso un filo in un circuito elettrico. Maggiore è il numero di elettroni che si spostano oltre questo punto al secondo, maggiore è la grandezza della corrente.
è uguale in grandezza ma positivo
in segno. Questo numero è considerato la carica fondamentale
e
. L'unità base dell'ampere è quindi coulomb al secondo (C /s).
che ha una direzione e una magnitudine determinate dalla direzione della corrente elettrica e quindi il movimento degli elettroni; questo è il principio su cui è costruito un elettromagnete
.
Formula di corrente elettrica
è il numero di cariche per metro cubo (m 3), e
è la carica fondamentale, A
è l'area della sezione trasversale del filo e v d
è la velocità di deriva
.
Formula della legge di Ohm
fornisce una formula per determinare la corrente che fluirà attraverso un conduttore:
è la tensione
o differenza di potenziale elettrico
, misurata in volt, e R
è la resistenza elettrica
al flusso di corrente, misurata in ohm
(Ω).
Spiegazione della tensione
proporzionale alla resistenza.
Tipi di corrente
con l'espressione V \u003d V 0sin (2πft), dove V 0
è la tensione iniziale e f
è la frequenza o il numero di complete cicli di tensione (dal massimo al minimo al massimo) in ogni secondo.
Misurazione della corrente
(FSD) a un dato livello di corrente, spesso 0,015 A o 15 mA. Se si conosce la tensione e si manipola la resistenza utilizzando la funzione di resistenza shunt dell'amperometro, è possibile determinare la corrente; sai quale dovrebbe essere il valore del flusso di corrente usando la legge di Ohm.
Esempi di corrente elettrica
della sezione trasversale del filo è πr 2, o π (0.001) 2 \u003d 3.14 10 -6 m 2.
