Mis on elektrivool? Elektrivoolu olemasolu tingimused: omadused ja toimed

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-12-17 10:25

Elektrivool on liikuv elektrilaeng. See võib ilmneda staatilise elektri äkilise laenguna, näiteks välguna. Või võib see olla kontrollitud protsess generaatorites, akudes, päikese- või kütuseelementides. Täna käsitleme "elektrivoolu" mõistet ja elektrivoolu olemasolu tingimusi.

Elektrienergia

Suur osa meie kasutatavast elektrist tuleb vahelduvvooluna elektrivõrgust. Selle loovad generaatorid, mis töötavad Faraday induktsiooniseaduse järgi, mille tõttu muutuv magnetväli võib indutseerida juhis elektrivoolu.

Generaatoritel on pöörlevad traadipoolid, mis läbivad magnetväljupöörlemine. Kui mähised pöörlevad, avanevad ja sulguvad need magnetvälja suhtes ning tekitavad elektrivoolu, mis muudab iga pöördega suunda. Vool läbib täistsükli edasi-tagasi 60 korda sekundis.

Generaatoreid saab toita söe, maagaasi, nafta või tuumareaktoriga köetavate auruturbiinidega. Generaatorist läbib vool läbi rea trafosid, kus selle pinge tõuseb. Juhtmete läbimõõt määrab vooluhulga ja tugevuse, mida nad ülekuumenemise ja energiat raiskamata suudavad kanda, ning pinget piirab ainult see, kui hästi juhtmed on maapinnast isoleeritud.

Huvitav on märkida, et voolu kannab ainult üks juhe, mitte kaks. Selle kaks külge on määratud positiivseks ja negatiivseks. Kuna aga vahelduvvoolu polaarsus muutub 60 korda sekundis, on neil teised nimetused – kuum (magistraalliinid) ja maandatud (läbivad maa all, et vooluring lõpule viia).

Miks meil elektrit vaja on?

Elektrile on palju kasutusvõimalusi: see võib teie kodu valgustada, riideid pesta ja kuivatada, garaažiust üles tõsta, veekeetjas vett keeta ja muid majapidamistarbeid, mis meie elu palju lihtsamaks teevad. Voolu võime teavet edastada muutub aga üha olulisemaks.

Internetiga ühenduse loomisel kasutab arvuti vaid väikest osa elektrivoolust, kuid ilma selleta on tänapäeva inimeneei kujuta oma elu ette.

Elektrivoolu mõiste

Nagu jõevool, veemolekulide vool, on elektrivool laetud osakeste voog. Mis seda põhjustab ja miks see alati samas suunas ei lähe? Mida sa arvad, kui kuulete sõna voolamine? Võib-olla saab sellest jõgi. See on hea kooslus, sest see on põhjus, miks elektrivool sai oma nime. See on väga sarnane vee vooluga, ainult selle asemel, et veemolekulid liiguvad mööda kanalit, liiguvad laetud osakesed mööda juhti.

Elektrivoolu olemasoluks vajalike tingimuste hulgas on element, mis näeb ette elektronide olemasolu. Juhtivas materjalis olevate aatomite hulgas on palju neid vaba laenguga osakesi, mis hõljuvad aatomite ümber ja vahel. Nende liikumine on juhuslik, seega ei toimu voolu üheski antud suunas. Mida on vaja elektrivoolu eksisteerimiseks?

Elektrivoolu olemasolu tingimused hõlmavad pinge olemasolu. Juhile rakendades liiguvad kõik vabad elektronid samas suunas, tekitades voolu.

Huvitab elektrivoolust

Huvitav on see, et kui elektrienergia kandub läbi juhi valguse kiirusel, liiguvad elektronid ise palju aeglasem alt. Tegelikult, kui kõndiksite rahulikult juhtiva juhtme kõrval, oleks teie kiirus 100 korda suurem kuielektronid liiguvad. See on tingitud asjaolust, et nad ei pea üksteisele energia ülekandmiseks läbima suuri vahemaid.

Osale- ja vahelduvvool

Tänapäeval kasutatakse laialdaselt kahte erinevat tüüpi voolu – alalis- ja vahelduvvoolu. Esimeses liiguvad elektronid ühes suunas, "negatiivselt" poolelt "positiivsele" poolele. Vahelduvvool surub elektrone edasi-tagasi, muutes voolu suunda mitu korda sekundis.

Elektrijaamades elektri tootmiseks kasutatavad generaatorid on loodud tootma vahelduvvoolu. Tõenäoliselt pole te kunagi märganud, et valgus teie majas tegelikult voolu suuna muutudes vilgub, kuid see juhtub liiga kiiresti, et silmad seda ära tunneksid.

Millised on tingimused alalisvoolu olemasoluks? Miks me vajame mõlemat tüüpi ja kumb on parem? Need on head küsimused. Asjaolu, et kasutame endiselt mõlemat tüüpi voolu, viitab sellele, et mõlemad teenivad teatud eesmärke. Juba 19. sajandil oli selge, et tõhus jõuülekanne pikkadel vahemaadel elektrijaama ja maja vahel on võimalik ainult väga kõrge pinge korral. Kuid probleem oli selles, et tõeliselt kõrge pinge saatmine oli inimestele äärmiselt ohtlik.

Selle probleemi lahendus oli vähendada stressi väljaspool kodu enne selle saatmist. Tänaseni kasutatakse suurte edastamiseks alalisvoolukaugus, peamiselt tänu selle võimele kergesti teisendada muudeks pingeteks.

Kuidas elektrivool töötab

Elektrivoolu olemasolu tingimused hõlmavad laetud osakeste, juhi ja pinge olemasolu. Paljud teadlased on uurinud elektrit ja leidnud, et seda on kahte tüüpi: staatiline ja vool.

See on teine, mis mängib iga inimese igapäevaelus tohutut rolli, kuna see on vooluringi läbiv elektrivool. Kasutame seda igapäevaselt oma kodude ja muu toiteallikana.

Mis on elektrivool?

Kui elektrilaengud ringlevad ahelas ühest kohast teise, tekib elektrivool. Elektrivoolu olemasolu tingimuste hulka kuulub lisaks laetud osakestele ka juhi olemasolu. Enamasti on see traat. Selle ahel on suletud ahel, milles vool voolab toiteallikast. Kui ringrada on avatud, ei saa ta teekonda lõpule viia. Näiteks kui teie toa valgus on kustunud, on vooluahel avatud, kuid kui ahel on suletud, põleb tuli.

Praegune võimsus

Elektrivoolu olemasolu tingimusi juhis mõjutab suuresti selline pingekarakteristik nagu võimsus. See mõõdab, kui palju energiat teatud aja jooksul kasutatakse.

Seal on palju erinevaid seadmeid, mille jaoks saab kasutadaselle tunnuse väljendused. Elektrivõimsust mõõdetakse aga peaaegu vattides. Üks vatt võrdub ühe džauliga sekundis.

Elektrilaeng liigub

Millised on elektrivoolu olemasolu tingimused? See võib ilmneda staatilise elektri äkilise laenguna, näiteks välgu või villase lapiga hõõrdumisest tekkiva sädeme kujul. Sagedamini peame aga elektrivoolust rääkides silmas kontrollitumat elektrivormi, mis paneb tuled ja seadmed tööle. Suurem osa elektrilaengust kannavad aatomis olevad negatiivsed elektronid ja positiivsed prootonid. Viimased on aga enamasti immobiliseeritud aatomituumade sees, nii et laengu ühest kohast teise ülekandmise töö teevad elektronid.

Elektronid juhtivas materjalis, näiteks metallis, võivad suures osas vab alt liikuda ühest aatomist teise mööda oma juhtivusribasid, mis on elektronide kõrgemad orbiidid. Piisav elektromotoorjõud või pinge tekitab laengu tasakaalustamatuse, mis võib põhjustada elektronide liikumist läbi juhi elektrivooluna.

Kui teeme analoogia veega, siis võtame näiteks toru. Kui avame ühes otsas ventiili, et vesi torusse siseneks, ei pea me ootama, kuni see vesi toru otsani jõuab. Teisest otsast saame vee peaaegu koheselt, sest sissetulev vesi surub juba torus oleva vee peale. See juhtub siis, kui juhtmes on elektrivool.

Elektrivool: elektrivoolu olemasolu tingimused

Elektrivoolu vaadeldakse tavaliselt elektronide vooluna. Kui aku kaks otsa on omavahel metalltraadiga ühendatud, siis see laetud mass voolab läbi juhtme aku ühest otsast (elektroodist või poolusest) vastassuunas. Nimetagem siis elektrivoolu olemasolu tingimused:

1. Laetud osakesed.
2. Explorer.
3. Pingeallikas.

Kõik pole siiski nii lihtne. Millised tingimused on vajalikud elektrivoolu olemasoluks? Sellele küsimusele saab üksikasjalikum alt vastata, kui vaadata järgmisi omadusi:

• Potentsiaalide erinevus (pinge). See on üks eeldusi. Kahe punkti vahel peab olema potentsiaalide erinevus, mis tähendab, et laetud osakeste ühes kohas tekitatav tõukejõud peab olema suurem kui nende jõud teises punktis. Pingeallikaid looduses reeglina ei esine ning elektronid jaotuvad keskkonnas üsna ühtlaselt. Sellegipoolest õnnestus teadlastel leiutada teatud tüüpi seadmeid, kuhu need laetud osakesed võivad koguneda, luues seeläbi väga vajaliku pinge (näiteks akudes).
• Elektritakistus (juht). See on teine oluline tingimus, mis on vajalik elektrivoolu olemasoluks. See on tee, mida mööda laetud osakesed liiguvad. Juhtidena toimivad ainult need materjalid, mis võimaldavad elektronidel vab alt liikuda. Samad kellmillel see võime puudub, nimetatakse isolaatoriteks. Näiteks metalltraat on suurepärane juht, samas kui selle kummist ümbris on suurepärane isolaator.

Olles hoolik alt uurinud elektrivoolu tekkimise ja olemasolu tingimusi, suutsid inimesed seda võimsat ja ohtlikku elementi t altsutada ning inimkonna hüvanguks suunata.