Conditions d'apparition du courant

La science moderne a créé des théories pour expliquer les processus naturels. De nombreux processus sont basés sur l'un des modèles de structure atomique, appelé modèle planétaire. Selon ce modèle, un atome est constitué d’un noyau chargé positivement et d’un nuage d’électrons chargés négativement entourant le noyau. Diverses substances constituées d’atomes sont pour la plupart stables et leurs propriétés restent inchangées dans des conditions constantes. environnement. Mais dans la nature, il existe des processus qui peuvent modifier l'état stable des substances et provoquer dans ces substances un phénomène appelé courant électrique.

Un processus aussi fondamental pour la nature est la friction. Beaucoup de gens savent que si vous vous peignez les cheveux avec un peigne fait de certains types de plastique ou si vous portez des vêtements faits de certains types de tissus, un effet collant se produit. Les cheveux sont attirés et collent au peigne, et la même chose se produit avec les vêtements. Cet effet s'explique par le frottement, qui perturbe la stabilité du matériau du peigne ou du tissu. Le nuage électronique peut se déplacer par rapport au noyau ou être partiellement détruit. Et en conséquence, la substance acquiert une charge électrique dont le signe est déterminé par la structure de cette substance. La charge électrique résultant du frottement est appelée électrostatique.

Le résultat est une paire de substances chargées. Chaque substance a un certain potentiel électrique. L’espace entre deux substances chargées est affecté par un champ électrique, en l’occurrence électrostatique. L'efficacité du champ électrostatique dépend de l'amplitude des potentiels et est définie comme la différence de potentiel ou la tension.

• Lorsque la tension apparaît, un mouvement dirigé de particules chargées de substances apparaît dans l'espace entre les potentiels - un courant électrique.

Où circule le courant électrique ?

Dans ce cas, les potentiels diminueront si le frottement cesse. Et finalement, les potentiels disparaîtront et les substances retrouveront leur stabilité.

Mais si le processus de formation des potentiels et des tensions se poursuit dans le sens de leur augmentation, le courant augmentera également en fonction des propriétés des substances remplissant l'espace entre les potentiels. La démonstration la plus évidente de ce processus est la foudre. Le frottement des flux d'air ascendants et descendants l'un contre l'autre entraîne l'apparition d'une tension énorme. En conséquence, un potentiel est formé par les courants ascendants dans le ciel et l’autre par les courants descendants dans le sol. Et finalement, en raison des propriétés de l’air, un courant électrique apparaît sous forme d’éclair.

• La première cause du courant électrique est la tension.
• La deuxième raison de l'apparition du courant électrique est l'espace dans lequel la tension opère - sa taille et ce dont il est rempli.

La tension ne vient pas seulement de la friction. D'autres processus physiques et chimiques qui perturbent l'équilibre des atomes d'une substance conduisent également à l'apparition de tensions. La tension surgit uniquement à la suite d'une interaction ou

• une substance avec une autre substance ;
• une ou plusieurs substances avec un champ ou un rayonnement.

La tension peut provenir de :

• une réaction chimique qui se produit dans la matière, comme dans toutes les piles et accumulateurs, ainsi que dans tous les êtres vivants ;
• rayonnement électromagnétique, comme dans alimenté par l'énergie solaire et générateurs électriques thermiques ;
• électro champ magnétique, comme par exemple dans toutes les dynamos.

Le courant électrique a une nature correspondant à la substance dans laquelle il circule. Cela diffère donc :

• en métaux;

• dans les liquides et les gaz ;

• dans les semi-conducteurs

Dans les métaux, le courant électrique est constitué uniquement d'électrons, dans les liquides et les gaz - d'ions, dans les semi-conducteurs - d'électrons et de « trous ».

Courant continu et alternatif

La tension par rapport à ses potentiels, dont les signes restent inchangés, ne peut changer qu'en ampleur.

• Dans ce cas, un courant électrique constant ou pulsé apparaît.

Le courant électrique dépend de la durée de ce changement et des propriétés de l'espace rempli de matière entre les potentiels.

• Mais si les signes des potentiels changent et que cela entraîne un changement de sens du courant, on dit qu'il est alternatif, tout comme la tension qui le détermine.

Vie et courant électrique

Pour les évaluations quantitatives et qualitatives du courant électrique dans la science et la technologie modernes, certaines lois et quantités sont utilisées. Les lois fondamentales sont :

• la loi de Coulomb ;
• La loi d'Ohm.

Charles Coulomb dans les années 80 du XVIIIe siècle a déterminé l'apparition de la tension, et Georg Ohm dans les années 20 du XIXe siècle a déterminé l'apparition du courant électrique.

Dans la nature et la civilisation humaine, il est principalement utilisé comme vecteur d'énergie et d'information, et le sujet de son étude et de son utilisation est aussi vaste que la vie elle-même. Par exemple, des études ont montré que tous les organismes vivants vivent parce que les muscles cardiaques se contractent sous l’influence des impulsions de courant électrique générées dans le corps. Tous les autres muscles fonctionnent de la même manière. Lorsqu’une cellule se divise, elle utilise des informations basées sur le courant électrique à des fréquences extrêmement élevées. La liste de ces faits avec des clarifications peut être poursuivie tout au long du livre.

De nombreuses découvertes liées au courant électrique ont déjà été faites, et il reste encore beaucoup à faire. Par conséquent, avec l'avènement de nouveaux outils de recherche, de nouvelles lois, matériaux et autres résultats apparaissent pour utilisation pratique de ce phénomène.

Lorsqu'une personne apprenait à créer et à utiliser du courant électrique, sa qualité de vie s'améliorait considérablement. Aujourd’hui, l’importance de l’électricité continue de croître chaque année. Pour apprendre à mieux comprendre problèmes complexes lié à l’électricité, vous devez d’abord comprendre ce qu’est le courant électrique.

Qu'est-ce qui est actuel

La définition du courant électrique est sa représentation sous la forme d'un flux dirigé de particules porteuses en mouvement, chargées positivement ou négativement. Les porteurs de charges peuvent être :

• des électrons chargés d'un signe moins se déplaçant dans les métaux ;
• les ions dans les liquides ou les gaz ;
• trous chargés positivement provenant des électrons en mouvement dans les semi-conducteurs.

La nature du courant est également déterminée par la présence d'un champ électrique. Sans cela, aucun flux dirigé de particules chargées ne se produira.

Le concept de courant électriqueIl serait incomplet sans énumérer ses manifestations :

1. Tout courant électrique est accompagné d'un champ magnétique ;
2. Les conducteurs s'échauffent au passage ;
3. Les électrolytes modifient la composition chimique.

Conducteurs et semi-conducteurs

Le courant électrique ne peut exister que dans un milieu conducteur, mais la nature de son flux est différente :

1. Les conducteurs métalliques contiennent des électrons libres qui commencent à se déplacer sous l'influence d'un champ électrique. Lorsque la température augmente, la résistance des conducteurs augmente également, car la chaleur augmente le mouvement des atomes dans un ordre chaotique, ce qui interfère avec les électrons libres ;
2. Dans un milieu liquide formé d'électrolytes, le champ électrique résultant provoque un processus de dissociation - la formation de cations et d'anions, qui se déplacent vers les pôles positifs et négatifs (électrodes) en fonction du signe de la charge. Le chauffage de l'électrolyte entraîne une diminution de la résistance due à une décomposition plus active des molécules ;

Important! L'électrolyte peut être solide, mais la nature du courant qui y circule est identique à celle d'un liquide.

1. Le milieu gazeux se caractérise également par la présence d'ions qui se mettent en mouvement. Du plasma se forme. Le rayonnement produit également des électrons libres qui participent au mouvement dirigé ;
2. Lorsqu'un courant électrique est créé dans le vide, les électrons libérés au niveau de l'électrode négative se déplacent vers l'électrode positive ;
3. Dans les semi-conducteurs, il y a des électrons libres qui rompent les liaisons lorsqu’ils sont chauffés. A leur place restent des trous avec une charge avec un signe « plus ». Les trous et les électrons sont capables de créer un mouvement dirigé.

Les milieux non conducteurs sont appelés diélectriques.

Important! La direction du courant correspond à la direction de déplacement des particules porteuses de charge avec un signe plus.

Type de courant

1. Constante. Il se caractérise par une valeur quantitative constante du courant et de la direction ;
2. Variable. Au fil du temps, ses caractéristiques changent périodiquement. Il est divisé en plusieurs variétés, en fonction du paramètre modifié. Principalement la valeur quantitative du courant et sa direction varient le long d'une sinusoïde ;
3. Courants de Foucault. Se produisent lorsque le flux magnétique subit des changements. Formez des circuits fermés sans vous déplacer entre les pôles. Les courants de Foucault provoquent une intense génération de chaleur et, par conséquent, une augmentation des pertes. Dans les noyaux des bobines électromagnétiques, ils sont limités par l’utilisation d’une conception de plaques isolées individuelles au lieu d’une conception solide.

Caractéristiques électriques

1. Force actuelle. Il s'agit d'une mesure quantitative de la charge passant par unité de temps à travers une section transversale de conducteurs. Les charges sont mesurées en coulombs (C), l'unité de temps est la seconde. La force actuelle est de C/s. Le rapport résultant s’appelle ampère (A), qui mesure la valeur quantitative du courant. L'appareil de mesure est un ampèremètre, connecté en série au circuit de connexion électrique ;
2. Pouvoir. Le courant électrique dans le conducteur doit vaincre la résistance du milieu. Le travail dépensé pour le surmonter pendant un certain temps sera du pouvoir. Dans ce cas, l'électricité est convertie en d'autres types d'énergie - le travail est effectué. La puissance dépend du courant et de la tension. Leur produit déterminera la puissance active. En multipliant par le temps, on obtient la consommation d'énergie - ce qu'indique le compteur. La puissance peut être mesurée en voltampères (VA, kVA, mVA) ou en watts (W, kW, mW) ;
3. Tension. L'un des trois les caractéristiques les plus importantes. Pour que le courant circule, il est nécessaire de créer une différence de potentiel entre deux points d’un circuit fermé de connexions électriques. La tension est caractérisée par le travail effectué par un champ électrique lorsqu'un seul porteur de charge se déplace. Selon la formule, l'unité de tension est J/C, ce qui correspond à un volt (V). L'appareil de mesure est un voltmètre, connecté en parallèle ;
4. Résistance. Caractérise la capacité des conducteurs à laisser passer le courant électrique. Déterminé par le matériau du conducteur, la longueur et la section transversale. La mesure est en ohms (Ohm).

Lois pour le courant électrique

Les circuits électriques sont calculés selon trois lois principales :

1. La loi d'Ohm. Il a été étudié et formulé par un physicien allemand au début du XIXe siècle pour le courant continu, puis il a également été appliqué au courant alternatif. Il établit la relation entre le courant, la tension et la résistance. Presque tous les circuits électriques sont calculés sur la base de la loi d'Ohm. Formule de base : I = U/R, ou le courant est directement proportionnel à la tension et inversement proportionnel à la résistance ;

1. La loi de Faraday. Fait référence à l'induction électromagnétique. L'apparition de courants inductifs dans les conducteurs est causée par l'influence d'un flux magnétique qui change dans le temps en raison de l'induction de la FEM (force électromotrice) dans une boucle fermée. L'ampleur de la force électromotrice induite, mesurée en volts, est proportionnelle à la vitesse à laquelle le flux magnétique change. Grâce à la loi de l'induction, les générateurs produisent de l'électricité ;
2. Loi Joule-Lenz. C'est important lors du calcul de l'échauffement des conducteurs, qui sont utilisés pour la conception et la fabrication d'appareils de chauffage, d'éclairage et d'autres équipements électriques. La loi permet de déterminer la quantité de chaleur dégagée lors du passage du courant électrique :

où I est la force du courant circulant, R est la résistance, t est le temps.

L'électricité dans l'atmosphère

Un champ électrique peut exister dans l’atmosphère et des processus d’ionisation se produisent. Bien que la nature de leur apparition ne soit pas tout à fait claire, il existe diverses hypothèses explicatives. Le plus populaire est un condensateur, comme analogue pour représenter l’électricité dans l’atmosphère. Ses plaques peuvent être désignées surface de la terre et l'ionosphère, entre laquelle circule un diélectrique - l'air.

Types d'électricité atmosphérique :

1. Décharges de foudre. Éclairs avec une lueur visible et des coups de tonnerre. La tension de foudre atteint des centaines de millions de volts pour un courant de 500 000 A ;

1. Le feu de Saint-Elme. Décharge corona d'électricité formée autour des fils, des mâts ;
2. Foudre en boule. Une décharge en forme de boule se déplaçant dans l’air ;
3. Lumières polaires. Lueur multicolore de l'ionosphère terrestre sous l'influence de particules chargées pénétrant depuis l'espace.

Utilisé par l'homme propriétés bénéfiques courant électrique dans tous les domaines de la vie :

• éclairage;
• transmission de signaux : téléphone, radio, télévision, télégraphe ;
• transports électriques : trains, voitures électriques, tramways, trolleybus ;
• créer un microclimat confortable : chauffage et climatisation ;
• matériel médical;
• usage domestique : appareils électriques ;
• ordinateurs et appareils mobiles ;
• industrie : machines et équipements ;
• électrolyse : production d'aluminium, de zinc, de magnésium et d'autres substances.

Risque électrique

Le contact direct avec le courant électrique sans équipement de protection est mortel pour l'homme. Plusieurs types d'impacts sont possibles :

• brûlure thermique;
• dégradation électrolytique du sang et de la lymphe avec modification de sa composition ;
• les contractions musculaires convulsives peuvent provoquer une fibrillation cardiaque jusqu'à son arrêt complet et perturber le fonctionnement du système respiratoire.

Important! Le courant ressenti par une personne commence par une valeur de 1 mA ; si la valeur du courant est de 25 mA, de graves changements négatifs dans le corps sont possibles.

Le plus caractéristique principale courant électrique - il peut effectuer travail utile pour une personne : éclairer la maison, laver et sécher les vêtements, préparer le dîner, chauffer la maison. De nos jours, son utilisation dans la transmission d’informations occupe une place importante, même si cela ne nécessite pas beaucoup de consommation d’énergie.

Vidéo

Sans quelques connaissances de base en électricité, il est difficile d'imaginer comment fonctionnent les appareils électriques, pourquoi ils fonctionnent, pourquoi vous devez brancher le téléviseur pour le faire fonctionner et pourquoi une lampe de poche n'a besoin que d'une petite pile pour briller dans le noir. .

Et ainsi nous comprendrons tout dans l'ordre.

Électricité

Électricité- Ce phénomène naturel, confirmant l'existence, l'interaction et le mouvement des charges électriques. L'électricité a été découverte pour la première fois au 7ème siècle avant JC. Le philosophe grec Thalès. Thalès a remarqué que si un morceau d'ambre est frotté sur de la laine, il commence à attirer les objets légers. L'ambre en grec ancien signifie électron.

C'est ainsi que j'imagine Thalès assis, frottant un morceau d'ambre sur son himation (c'est le vêtement d'extérieur en laine des anciens Grecs), puis avec un regard perplexe il regarde les cheveux, les bouts de fil, les plumes et les bouts de papier être attirés. à l'ambre.

Ce phénomène est appelé électricité statique. Vous pouvez répéter cette expérience. Pour ce faire, frottez soigneusement une règle en plastique ordinaire avec un chiffon en laine et amenez-la sur les petits morceaux de papier.

Il convient de noter que pendant longtemps ce phénomène n'a pas été étudié. Et ce n'est qu'en 1600, dans son essai « Sur l'aimant, les corps magnétiques et le grand aimant - la Terre », que le naturaliste anglais William Gilbert a introduit le terme électricité. Dans son travail, il décrit ses expériences avec des objets électrifiés et établit également que d'autres substances peuvent s'électrifier.

Puis, au cours de trois siècles, les plus avancés scientifiques du monde Ils étudient l'électricité, écrivent des traités, formulent des lois, inventent des machines électriques et ce n'est qu'en 1897 que Joseph Thomson découvre le premier porteur matériel d'électricité - l'électron, une particule qui rend possible les processus électriques dans les substances.

Électron- Ce particule élémentaire, a une charge négative approximativement égale à -1.602·10 -19 Cl (Pendentif). Désigné e ou e –.

Tension

Pour faire passer des particules chargées d'un pôle à l'autre, il faut créer entre les pôles différence de potentiel ou - Tension. Unité de tension – Volt (DANS ou V). Dans les formules et les calculs, la tension est désignée par la lettre V . Pour obtenir une tension de 1 V, il faut transférer une charge de 1 C entre les pôles, tout en effectuant 1 J (Joule) de travail.

Pour plus de clarté, imaginez un réservoir d'eau situé à une certaine hauteur. Un tuyau sort du réservoir. L'eau sous pression naturelle quitte le réservoir par un tuyau. Admettons que l'eau est charge électrique, la hauteur de la colonne d'eau (pression) est tension, et la vitesse de l'écoulement de l'eau est courant électrique.

Ainsi, que plus d'eau dans le réservoir, plus la pression est élevée. De même d’un point de vue électrique, plus la charge est importante, plus la tension est élevée.

Commençons à vidanger l'eau, la pression va diminuer. Ceux. Le niveau de charge baisse - la tension diminue. Ce phénomène peut être observé dans une lampe de poche : l'ampoule diminue à mesure que les piles sont déchargées. Veuillez noter que plus la pression de l'eau (tension) est faible, plus le débit d'eau (courant) est faible.

Courant électrique

Courant électrique- Ce processus physique mouvement directionnel de particules chargées sous l'influence d'un champ électromagnétique d'un pôle à l'autre d'un circuit électrique fermé. Les particules porteuses de charges peuvent inclure des électrons, des protons, des ions et des trous. Sans circuit fermé, aucun courant n'est possible. Particules capables de transporter charges électriques n'existent pas dans toutes les substances, celles dans lesquelles ils existent sont appelées conducteurs Et semi-conducteurs. Et les substances dans lesquelles il n'y a pas de telles particules - diélectriques.

Unité actuelle – Ampère (UN). Dans les formules et les calculs, l'intensité du courant est indiquée par la lettre je . Un courant de 1 Ampère est généré lorsqu'une charge de 1 Coulomb (6,241·10 18 électrons) traverse un point d'un circuit électrique en 1 seconde.

Reprenons notre analogie eau-électricité. Prenons maintenant deux réservoirs et remplissons-les avec une quantité égale d’eau. La différence entre les réservoirs réside dans le diamètre du tuyau de sortie.

Ouvrons les robinets et veillons à ce que le débit d'eau du réservoir de gauche soit plus important (le diamètre du tuyau est plus grand) que celui de droite. Cette expérience montre clairement que la vitesse d'écoulement dépend du diamètre du tuyau. Essayons maintenant d'égaliser les deux flux. Pour ce faire, ajoutez de l'eau (charge) dans le réservoir de droite. Cela donnera plus de pression (tension) et augmentera le débit (courant). Dans un circuit électrique, le diamètre du tuyau dépend de résistance.

Les expériences réalisées démontrent clairement la relation entre tension, choc électrique Et résistance. Nous parlerons davantage de la résistance un peu plus tard, mais maintenant quelques mots supplémentaires sur les propriétés du courant électrique.

Si la tension ne change pas de polarité, du plus au moins, et que le courant circule dans une direction, alors c'est D.C. et en conséquence tension constante. Si la source de tension change de polarité et que le courant circule d'abord dans un sens, puis dans l'autre, c'est déjà CA Et tension alternative. Valeurs maximales et minimales (indiquées sur le graphique comme Io ) - Ce amplitude ou des valeurs de courant de pointe. Dans les prises domestiques, la tension change de polarité 50 fois par seconde, c'est-à-dire le courant oscille ici et là, il s'avère que la fréquence de ces oscillations est de 50 Hertz, ou 50 Hz en abrégé. Dans certains pays, par exemple aux USA, la fréquence est de 60 Hz.

Résistance

Résistance électrique– une grandeur physique qui détermine la propriété d’un conducteur à empêcher (résister) au passage du courant. Unité de résistance – Ohm(noté Ohm ou la lettre grecque oméga Ω ). Dans les formules et les calculs, la résistance est indiquée par la lettre R. . Un conducteur a une résistance de 1 ohm aux pôles de laquelle une tension de 1 V est appliquée et un courant de 1 A circule.

Les conducteurs conduisent le courant différemment. Leur conductivité dépend tout d'abord du matériau du conducteur, ainsi que de la section et de la longueur. Plus la section transversale est grande, plus la conductivité est élevée, mais le longueur plus longue, plus la conductivité est faible. La résistance est notion inversée conductivité.

En utilisant le modèle de plomberie comme exemple, la résistance peut être représentée par le diamètre du tuyau. Plus il est petit, plus la conductivité est mauvaise et plus la résistance est élevée.

La résistance d'un conducteur se manifeste, par exemple, par l'échauffement du conducteur lorsqu'un courant le traverse. De plus, plus le courant est important et plus la section du conducteur est petite, plus l'échauffement est fort.

Pouvoir

Énergie électrique est une grandeur physique qui détermine le taux de conversion de l’électricité. Par exemple, vous avez entendu plus d’une fois : « une ampoule, c’est autant de watts ». Il s'agit de la puissance consommée par l'ampoule par unité de temps pendant le fonctionnement, c'est-à-dire convertir un type d’énergie en un autre à une certaine vitesse.

Les sources d'électricité, telles que les générateurs, sont également caractérisées par la puissance, mais déjà générée par unité de temps.

Unité de puissance – Watt(noté W ou W). Dans les formules et les calculs, la puissance est indiquée par la lettre P. . Pour les circuits à courant alternatif, le terme est utilisé Pleine puissance, unité de mesure – Voltampères (Virginie ou VIRGINIE), désigné par la lettre S .

Et enfin à propos Circuit électrique. Ce circuit est un certain ensemble de composants électriques capables de conduire le courant électrique et interconnectés en conséquence.

Ce que nous voyons sur cette image est un appareil électrique de base (lampe de poche). Sous tension U(B) une source d'électricité (batteries) via des conducteurs et autres composants avec des résistances différentes 4,59 (220 voix)

Contenu:

Chaque personne moyenne connaît les grandeurs électriques - courant, tension - le fonctionnement des appareils électroménagers en dépend, mais peu de gens ont une compréhension complète de la définition du courant électrique. Il est indicatif de comparer un courant électrique avec le débit d'une rivière, seules les particules chargées s'y déplacent, et dans une rivière - l'eau. Nous devons comprendre que le courant ne se déplace que dans une seule direction ; il faut créer les conditions pour son existence ; examinons ces processus plus en détail.

Définitions de base

L'électricité nous entoure tous les jours, mais tout le monde ne comprend pas ce qu'est le courant électrique et les quantités qui y sont associées, mais ils sont importants pour la vie quotidienne. Il existe plusieurs interprétations de la notion de courant électrique :

1. La définition acceptée dans les manuels scolaires est que le courant électrique est le mouvement de particules qui ont une charge due à l'influence d'un champ électrique sur elles. Les particules sont : des protons, des trous, des électrons, des ions.
2. Dans la littérature électrique supérieure établissements d'enseignement Il est écrit que le courant électrique est la vitesse à laquelle la charge change au fil du temps. La charge des électrons est supposée négative, celle des protons est positive et celle des neutrons est neutre.

En génie électrique, les experts notent l'importance d'un concept tel que l'intensité du courant - il s'agit du nombre de particules chargées qui traversent la section transversale d'un conducteur au fil du temps. Le mouvement du courant dans un conducteur peut être décrit comme suit : « …Tous les matériaux conducteurs ont structure interne(molécules, atomes, noyaux avec des électrons en rotation), lorsqu'un matériau est affecté par une réaction chimique, les électrons d'un atome se déplacent vers un autre. Une situation se crée dans laquelle certains atomes manquent d'électrons, tandis que d'autres en ont un excès, ce qui montre le contraire de la charge. Les électrons ont tendance à se déplacer d’une substance à une autre, ce mouvement est un courant électrique.

Les experts soulignent que dans ce cas, le courant ne circule que jusqu'à ce que les charges des deux substances soient égalisées.

Pour comprendre le mouvement du courant, il est important de connaître la définition de la tension - il s'agit de la différence de potentiel prise en deux points du champ électrique, mesurée en volts.

Énergie électrique

DANS différentes régions, en particulier, en Ukraine, l'homme moyen s'intéresse à : « Qu'est-ce qu'un tambour électrique ? », dans quel but est-il utilisé, d'où vient-il. Chaque jour, nous consommons de l'énergie électrique, représentée par le courant alternatif dans les réseaux électriques.

Le courant alternatif dans un conducteur se produit lorsque des particules qui ont une charge sur une certaine période de temps la changent de direction ainsi que d'ampleur. Graphiquement, le courant alternatif est représenté par une sinusoïde. Il est créé par des générateurs dans lesquels des bobines de fils tournent et, en tournant, traversent un champ magnétique. Pendant la période de rotation, les bobines peuvent s'ouvrir et se fermer par rapport au champ magnétique, ce qui crée un courant électrique qui change de direction dans les conducteurs, et cycle complet passe en une minute.

Les générateurs tournent à partir de turbines à vapeur alimentées par différentes sources d'énergie : charbon, gaz, réacteur nucléaire, huile. Ensuite, la tension actuelle augmente grâce à un système de transformateurs et, via des conducteurs du diamètre requis, elle est transférée sans perte sur une longue distance. Le diamètre du fil à travers lequel passe le courant détermine sa force et son ampleur ; les lignes chaudes dans le secteur de l'énergie sont appelées lignes principales de transport d'énergie ; il existe également des options mises à la terre lorsque l'électricité est transportée sous terre.

Où est utilisé le courant électrique ?

C'est le courant qui nous facilite grandement la vie en créant du confort dans la maison. Il est utilisé pour l'éclairage à l'intérieur, à l'extérieur, pour sécher des objets, dans les éléments chauffants des cuisinières électriques, dans d'autres appareils et appareils électroménagers, effectue le travail de levage des portes de garage, etc.

Conditions nécessaires pour recevoir du courant électrique

Pour l’existence du courant électrique, nous avons besoin conditions suivantes: la présence de particules chargées, un matériau électriquement conducteur le long duquel les particules vont se déplacer, une source de tension. Une condition importante pour obtenir du courant électrique est la présence de tension, qui est déterminée par la différence de potentiel. En d’autres termes, la force créée par les particules chargées répulsives est plus grande en un point qu’en un autre.

Sources naturelles Il n'y a pas de tension, c'est pourquoi les électrons sont répartis uniformément autour de nous, mais des inventions telles que les batteries ont permis d'y stocker de l'énergie électrique.

Aux autres une condition importante est une résistance électrique, ou conducteur, le long de laquelle des particules chargées se déplaceront. Les matériaux dans lesquels cette action est possible sont appelés électriquement conducteurs, et ceux dans lesquels il n'y a pas de libre mouvement des électrons sont appelés isolants. Un fil ordinaire possède une âme métallique conductrice et une gaine isolante.

Courant électrique dans les conducteurs

Dans tout conducteur se trouvent des porteurs de charge électrique qui se déplacent sous l'influence de la force de champ créée. machine électrique.

Les conducteurs métalliques transfèrent la charge à l’aide d’électrons. Plus la température du conducteur et l'échauffement du fil sont élevés, plus le courant circule mal, car le mouvement chaotique des atomes y commence en raison de l'influence thermique et la résistance du matériau conducteur augmente. Plus la température du conducteur est basse (idéalement, elle tend vers zéro), plus sa résistance est faible.

Les liquides peuvent conduire l’électricité grâce aux ions (électrolytes). Le mouvement se produit vers l'électrode, qui a le signe opposé à celui de l'ion, et, s'y déposant, les ions effectuent le processus d'électrolyse. Les anions sont des ions chargés positivement qui se dirigent vers la cathode. Cations - les ions avec une charge négative se déplacent vers l'anode. À mesure que l'électrolyte chauffe, sa résistance diminue.

Le gaz a également une conductivité, le courant électrique qu'il contient est du plasma. Le mouvement se produit à l'aide d'ions chargés ou d'électrons libres, obtenus lors du processus de rayonnement.

Un tube cathodique est un exemple de courant électrique circulant dans le vide d’une tige cathodique à une tige anodique.

Courant électrique dans les semi-conducteurs

Pour comprendre le passage du courant dans ce matériau, donnons-lui une définition. Semi-conducteur - un matériau intermédiaire entre un conducteur et un isolant, dépend de conductivité, la présence d'impuretés, l'état de température et le rayonnement qui l'affecte. Plus la température est basse, plus la résistance du semi-conducteur est grande ; ses propriétés affectent la mesure des caractéristiques. Le courant électrique dans un semi-conducteur est la somme du courant des électrons et du trou.

Lorsque la température d'un semi-conducteur augmente, les liaisons covalentes sont rompues en raison de l'action de l'énergie thermique sur les électrons de valence, des électrons libres se forment et un trou se forme au point de rupture. Il occupe l'électron de valence de l'autre paire et se déplace lui-même plus loin dans le cristal. Lorsqu'un électron libre rencontre un trou, une recombinaison se produit entre eux, la restauration des liaisons électroniques. Lorsqu’un semi-conducteur est exposé à l’énergie d’un rayonnement électromagnétique, des paires électron-trou y apparaissent.

Lois du courant électrique

En génie électrique, des lois fondamentales sont appliquées qui définissent le courant électrique. L'une des plus importantes est la loi d'Ohm, dont une caractéristique est la vitesse de transfert d'énergie sans changer de forme d'un point à un autre.

Cette loi montre la relation entre la tension et le courant, ainsi que la résistance d'un conducteur ou d'une section d'un circuit. La résistance est mesurée en ohms.

Le travail d'un courant électrique est déterminé par la loi Joule-Lenz, qui stipule qu'en tout point du circuit le courant fonctionne.

Faraday a découvert l'induction magnétique et a également établi expérimentalement que lorsqu'une ligne d'induction magnétique traverse la surface d'un conducteur fermé, un courant électrique y apparaît. Il a dérivé la loi de l’induction électromagnétique :

Les conducteurs ouverts traversant les lignes de champ magnétique reçoivent une tension à leurs extrémités, ce qui indique l'apparition d'une force électromotrice induite. Si le flux magnétique reste inchangé et traverse un circuit fermé, aucun courant électrique n'y apparaît. La force électromotrice induite d'une boucle fermée lorsque le flux magnétique change est égale au module de son taux de variation.

Conclusion

Lorsque le courant électrique traverse un conducteur, il le réchauffe, c'est pourquoi il est nécessaire de respecter les précautions de sécurité lorsque vous travaillez avec des instruments et appareils électriques. La ligne de transmission électrique ne doit pas être surchargée ; elle pourrait devenir chaude et provoquer un incendie. Le courant électrique suit toujours le chemin de moindre résistance.

Au moment où un court-circuit (court-circuit) se produit, le courant augmente considérablement et une énorme valeur thermique est instantanément libérée, ce qui fait fondre le métal. Le courant électrique peut provoquer des brûlures sur le corps d'une personne ou d'un animal, mais il est utilisé dans les unités de soins intensifs, pour les solutions dépressives et le traitement des maladies.

Selon les règles de sécurité électrique, un courant perceptible par une personne commence par une valeur d'un milliampère, et un courant de 0,01 ampère est considéré comme dangereux pour la santé ; un courant de 0,1 ampère est déterminé comme mortel. La tension sûre pour les humains est de 12-24-32-42 volts.

Il s'agit du mouvement ordonné de certaines particules chargées. Afin d'utiliser avec compétence tout le potentiel de l'électricité, il est nécessaire de comprendre clairement tous les principes de la structure et du fonctionnement du courant électrique. Voyons donc ce que sont le travail et la puissance actuelle.

D’où vient le courant électrique ?

Malgré l’apparente simplicité de la question, rares sont ceux qui sont capables d’y répondre de manière intelligible. Bien sûr, de nos jours, alors que la technologie évolue à une vitesse incroyable, les gens ne pensent pas vraiment à des choses aussi fondamentales que le principe de fonctionnement du courant électrique. D'où vient l'électricité ? Beaucoup répondront sûrement : « Eh bien, hors de la prise, bien sûr », ou hausseront simplement les épaules. En attendant, il est très important de comprendre comment fonctionne le courant. Cela doit être connu non seulement des scientifiques, mais aussi des personnes qui n'ont aucun lien avec le monde scientifique, en raison de leur développement globalement diversifié. Mais tout le monde ne peut pas utiliser avec compétence le principe de fonctionnement du courant.

Donc, vous devez d’abord comprendre que l’électricité ne vient pas de nulle part : elle est produite par des générateurs spéciaux situés dans diverses centrales électriques. Grâce à la rotation des aubes de turbine, la vapeur produite en chauffant de l'eau avec du charbon ou du pétrole produit de l'énergie, qui est ensuite transformée en électricité à l'aide d'un générateur. La conception du générateur est très simple : au centre de l'appareil se trouve un aimant énorme et très puissant, qui force les charges électriques à se déplacer le long des fils de cuivre.

Comment le courant électrique arrive-t-il dans nos maisons ?

Une fois qu’une certaine quantité de courant électrique a été générée à partir d’énergie (thermique ou nucléaire), elle peut être fournie aux personnes. Cet approvisionnement en électricité fonctionne de la manière suivante : pour que l’électricité puisse atteindre tous les appartements et tous les commerces, elle doit être « poussée ». Et pour cela, vous devrez augmenter la force qui fera cela. C'est ce qu'on appelle la tension du courant électrique. Le principe de fonctionnement est le suivant : le courant traverse un transformateur, ce qui augmente sa tension. Ensuite, le courant électrique circule dans des câbles installés en profondeur ou en hauteur (car la tension atteint parfois 10 000 Volts, ce qui est mortel pour l'homme). Lorsque le courant atteint sa destination, il doit à nouveau traverser le transformateur, qui va désormais réduire sa tension. Ensuite, il passe par les fils jusqu'aux tableaux installés dans immeubles d'habitation ou d'autres bâtiments.

L'électricité véhiculée par les fils peut être utilisée grâce à un système de prises en se connectant à ceux-ci appareils électroménagers. Il y a des fils supplémentaires dans les murs à travers lesquels circule le courant électrique, et c'est grâce à cela que fonctionnent l'éclairage et tous les équipements de la maison.

Quel est le travail actuel ?

L'énergie véhiculée par un courant électrique est convertie au fil du temps en lumière ou en chaleur. Par exemple, lorsque nous allumons une lampe, la forme électrique de l’énergie se transforme en lumière.

Si nous parlons langue accessible, alors le travail du courant est l’action qui a produit l’électricité elle-même. De plus, il peut être très facilement calculé à l'aide de la formule. Sur la base de la loi de conservation de l'énergie, nous pouvons conclure que l'énergie électrique n'a pas été perdue, elle a été totalement ou partiellement transférée sous une autre forme, dégageant une certaine quantité de chaleur. Cette chaleur est le travail effectué par le courant lorsqu'il traverse le conducteur et le chauffe (un échange thermique se produit). Voici à quoi ressemble la formule Joule-Lenz : A = Q = U*I*t (le travail est égal à la quantité de chaleur ou au produit de la puissance actuelle et du temps pendant lequel elle circule dans le conducteur).

Que signifie courant continu ?

Le courant électrique est de deux types : alternatif et continu. Ils diffèrent en ce que ce dernier ne change pas de direction, il dispose de deux pinces (positif « + » et négatif « - ») et commence toujours son mouvement par « + ». Et le courant alternatif a deux bornes : phase et zéro. C'est précisément à cause de la présence d'une phase à l'extrémité du conducteur qu'on l'appelle aussi monophasé.

Les principes de conception du courant électrique alternatif et continu monophasé sont complètement différents : contrairement au courant constant, le courant alternatif change à la fois de direction (formant un flux à la fois de phase vers zéro et de zéro vers phase) et d'amplitude. Par exemple, le courant alternatif modifie périodiquement la valeur de sa charge. Il s'avère qu'à une fréquence de 50 Hz (50 vibrations par seconde), les électrons changent la direction de leur mouvement exactement 100 fois.

Où le DC est-il utilisé ?

Le courant électrique continu présente certaines caractéristiques. Du fait qu'il circule strictement dans un seul sens, il est plus difficile de le transformer. Les éléments suivants peuvent être considérés comme des sources DC :

• piles (alcalines et acides);
• piles ordinaires utilisées dans les petits appareils ;
• ainsi que divers appareils tels que des convertisseurs.

Fonctionnement CC

Quelles sont ses principales caractéristiques ? Il s’agit du travail et du pouvoir actuel, et ces deux concepts sont très étroitement liés l’un à l’autre. La puissance fait référence à la vitesse de travail par unité de temps (par 1 s). Selon la loi de Joule-Lenz, on constate que le travail effectué par un courant électrique continu est égal au produit de l'intensité du courant lui-même, de la tension et du temps pendant lequel le travail du champ électrique a été effectué pour transférer les charges. le long du conducteur.

Voici la formule pour trouver le travail du courant, en tenant compte de la loi d'Ohm sur la résistance dans les conducteurs : A = I 2 *R*t (le travail est égal au carré du courant multiplié par la valeur de la résistance du conducteur et encore une fois multiplié par le temps pendant lequel le travail a été effectué).