Back to the topics list

električna struja

Uvod u električnu struju

Električna struja je temeljni pojam u području elektrotehnike i fizike. Odnosi se na protok električnog naboja kroz vodič, kao što je žica, zbog prisutnosti razlike napona na njemu. Razumijevanje električne struje bitno je za razumijevanje rada elektroničkih uređaja i električnih sustava.

Što je električna struja?

Električna struja se definira kao brzina kojom naboj teče kroz površinu. Jedinica električne struje je amper (A), što je jednako jednom kulonu naboja koji prolazi kroz površinu svake sekunde. Matematički se električna struja (I) može izraziti kao:

gdje:

• \(I\) je električna struja u amperima (A),
• \(q\) je električni naboj u kulonima (C), i
• \(t\) je vrijeme u sekundama (s).

Vrste električne struje

Postoje dvije glavne vrste električne struje: istosmjerna struja (DC) i izmjenična struja (AC).

• Istosmjerna struja (DC): U istosmjernoj struji električni naboj teče u jednom smjeru kroz vodič. Obično se koristi u baterijama, solarnim ćelijama i drugim elektroničkim uređajima.
• Izmjenična struja (AC): U izmjeničnoj struji električni naboj povremeno mijenja smjer. Ovaj se tip koristi u većini kućanskih i industrijskih električnih sustava jer se lako može transformirati na različite napone i može putovati na velike udaljenosti s manje gubitaka.

Vodiči i izolatori

Materijali kroz koje može teći električna struja nazivaju se vodiči. Metali kao što su bakar i aluminij dobri su vodiči jer imaju slobodne elektrone koji omogućuju lako kretanje naboja kroz njih. S druge strane, izolatori su materijali koji ne dopuštaju slobodno strujanje struje. Primjeri uključuju gumu, staklo i plastiku. Ovi materijali imaju čvrsto vezane elektrone koji se ne pomiču lako.

Ohmov zakon

Ohmov zakon je temeljni princip u proučavanju električnih krugova koji povezuje struju koja teče kroz vodič s naponom preko njega i otporom vodiča. Može se matematički izraziti kao:

gdje:

• \(V\) je napon u voltima (V),
• \(I\) je struja u amperima (A), i
• \(R\) je otpor u ohmima ( \(\Omega\) ).

Ohmov zakon pokazuje da je struja izravno proporcionalna naponu i obrnuto proporcionalna otporu.

Mjerenje električne struje

Električna struja se može mjeriti instrumentom koji se zove ampermetar. Ampermetar je spojen u seriju s komponentom kruga čija se struja mjeri. Ova postavka osigurava da ukupna struja koja teče kroz krug također teče kroz ampermetar.

Učinci električne struje

Električna struja može proizvesti nekoliko učinaka, uključujući:

• Učinak zagrijavanja: Kada električna struja prolazi kroz vodič, stvara toplinu zbog otpora vodiča. Ovaj se učinak koristi u uređajima poput električnih grijača i žarulja.
• Magnetski učinak: vodič kroz koji teče struja stvara magnetsko polje oko sebe. Ovaj princip se primjenjuje u elektromagnetima i elektromotorima.
• Kemijski učinak: električna struja može izazvati kemijske reakcije kada prolazi kroz otopine. Ovaj proces, poznat kao elektroliza, koristi se u galvanizaciji i proizvodnji određenih kemikalija.

Jednostavan eksperiment za demonstraciju električne struje

Jedan jednostavan eksperiment za promatranje učinaka električne struje je stvaranje jednostavnog kruga za paljenje žarulje. Trebat će vam baterija, mala žarulja i dva komada žice.

1. Spojite jedan kraj žice na pozitivni pol baterije.
2. Pričvrstite drugi kraj ove žice na bazu žarulje.
3. Spojite drugi komad žice s metalne strane baze žarulje na negativni pol baterije.

Kada je podešavanje dovršeno, strujni krug je zatvoren, a električna struja teče iz baterije kroz žarulju i osvjetljava je. Ovaj jednostavan krug pokazuje kako električna struja može proizvesti svjetlost zagrijavanjem žarne niti unutar žarulje.

Zaključak

Električna struja je ključan koncept u razumijevanju rada električnih i elektroničkih uređaja. Razumijevanjem protoka naboja, različitih vrsta električne struje i učinaka koje ona može proizvesti, možemo bolje razumjeti elektronički svijet oko nas. Od osvjetljavanja naših domova žaruljama do napajanja naših gadgeta baterijama, električna struja igra ključnu ulogu u našem svakodnevnom životu.