Back to the topics list

електричний струм

Введення в електричний струм

Електричний струм є фундаментальним поняттям в галузі електротехніки та фізики. Це означає потік електричного заряду через провідник, наприклад дріт, через наявність різниці напруг на ньому. Розуміння електричного струму має важливе значення для розуміння того, як працюють електронні пристрої та електричні системи.

Що таке електричний струм?

Електричний струм визначається як швидкість, з якою заряд протікає через поверхню. Одиницею електричного струму є ампер (А), що дорівнює одному кулонові заряду, що проходить через поверхню щосекунди. Математично електричний струм (I) можна виразити так:

де:

• \(I\) - електричний струм в амперах (А),
• \(q\) — електричний заряд у кулонах (C), і
• \(t\) — час у секундах (с).

Види електричного струму

Існує два основних типи електричного струму: постійний (DC) і змінний (AC).

• Постійний струм (DC): при постійному струмі електричний заряд протікає в одному напрямку через провідник. Він зазвичай використовується в акумуляторах, сонячних елементах та інших електронних пристроях.
• Змінний струм (AC): У змінному струмі електричний заряд періодично змінює напрямок. Цей тип використовується в більшості побутових і промислових електричних систем, оскільки його можна легко трансформувати на різні напруги і він може долати великі відстані з меншими втратами.

Провідники та ізолятори

Речовини, через які може протікати електричний струм, називаються провідниками. Такі метали, як мідь і алюміній, є хорошими провідниками, оскільки вони мають вільні електрони, які дозволяють заряду легко проходити через них. З іншого боку, ізолятори - це матеріали, які не пропускають електричний струм. Приклади включають гуму, скло та пластик. Ці матеріали мають міцно зв’язані електрони, які важко рухаються.

Закон Ома

Закон Ома — фундаментальний принцип у вивченні електричних кіл, який зв’язує струм, що протікає через провідник, із напругою на ньому та опором провідника. Математично це можна виразити так:

де:

• \(V\) — напруга у вольтах (В),
• \(I\) — сила струму в амперах (А), і
• \(R\) — опір в Омах ( \(\Omega\) ).

Закон Ома показує, що сила струму прямо пропорційна напрузі і обернено пропорційна опору.

Вимірювання електричного струму

Електричний струм можна виміряти за допомогою приладу, який називається амперметром. Амперметр підключається послідовно до компонента кола, струм якого вимірюється. Ця установка гарантує, що загальний струм, що протікає через коло, також протікає через амперметр.

Дія електричного струму

Електричний струм може викликати кілька ефектів, зокрема:

• Ефект нагрівання: Коли електричний струм проходить через провідник, він виділяє тепло завдяки опору провідника. Цей ефект використовується в таких пристроях, як електричні обігрівачі та лампочки.
• Магнітний ефект: провідник зі струмом створює навколо себе магнітне поле. Цей принцип застосовується в електромагнітах і електродвигунах.
• Хімічний ефект: електричний струм може викликати хімічні реакції, коли він проходить через розчини. Цей процес, відомий як електроліз, використовується для гальваніки та виробництва певних хімікатів.

Простий експеримент для демонстрації електричного струму

Одним із простих експериментів для спостереження за дією електричного струму є створення простої схеми для освітлення лампочки. Вам знадобиться батарейка, маленька лампочка і два шматки дроту.

1. Підключіть один кінець дроту до плюсової клеми акумулятора.
2. Інший кінець цього дроту прикріпіть до цоколя лампочки.
3. Під’єднайте інший шматок дроту від металевої сторони цоколя лампочки до мінусової клеми акумулятора.

Після завершення налаштування ланцюг замикається, і електричний струм тече від батареї через лампочку, запалюючи її. Ця проста схема демонструє, як електричний струм може виробляти світло, нагріваючи нитку всередині лампочки.

Висновок

Електричний струм є ключовим поняттям для розуміння того, як працюють електричні та електронні пристрої. Розуміючи потік заряду, різні типи електричного струму та ефекти, які він може спричинити, ми можемо краще зрозуміти електронний світ навколо нас. Електричний струм відіграє важливу роль у нашому повсякденному житті: від освітлення наших домівок лампочками до живлення наших гаджетів від батарейок.