الشوارد من المعتاد تسمية الوسائط الموصلة التي يكون فيها تدفق التيار الكهربائي مصحوبًا بنقل المادة. شركات النقل رسوم مجانيةتحتوي الإلكتروليتات على أيونات موجبة وسالبة الشحنة.
الممثلون الرئيسيون للإلكتروليتات المستخدمة على نطاق واسع في التكنولوجيا هم المحاليل المائية الأحماض غير العضويةوالأملاح والقواعد. يصاحب مرور التيار الكهربائي عبر المنحل بالكهرباء إطلاق مواد على الأقطاب الكهربائية. وتسمى هذه الظاهرة التحليل الكهربائي (الشكل 9.10) .
التيار الكهربائيفي الشوارد يمثل حركة الأيونات من كلتا العلامتين اتجاهات متعاكسة. تتحرك الأيونات الموجبة نحو القطب السالب ( الكاثود), الأيونات السالبة- إلى القطب الموجب ( الأنود). وتظهر الأيونات ذات العلامتين في المحاليل المائية للأملاح والأحماض والقلويات نتيجة انقسام بعض الجزيئات المحايدة. وتسمى هذه الظاهرة التفكك الكهربائي .
تم إنشاء قانون التحليل الكهربائي تجريبيا فيزيائي إنجليزيم. فاراداي في عام 1833.
قانون فاراداي الأول يحدد كمية المنتجات الأولية التي يتم إطلاقها على الأقطاب الكهربائية أثناء التحليل الكهربائي: كتلة المادة المنطلقة على القطب تتناسب طرديًا مع الشحنة q التي تمر عبر المنحل بالكهرباء:
م = ك ف = عدة,
أين ك – المعادل الكهروكيميائي للمادة:
ف = ه.نأ = 96485 ج/مول. - ثابت فاراداي.
قانون فاراداي الثانيوتشمل المعادلات الكهروكيميائية للمواد المختلفة المعادلات الكيميائية :
قانون فاراداي المشتركللتحليل الكهربائي:
يتم تصنيف عمليات التحليل الكهربائي على النحو التالي:
تلقي لا مادة عضوية(الهيدروجين والأكسجين والكلور والقلويات، وما إلى ذلك)؛
إنتاج المعادن (الليثيوم، الصوديوم، البوتاسيوم، البريليوم، المغنيسيوم، الزنك، الألومنيوم، النحاس، إلخ)؛
تنظيف المعادن (النحاس، الفضة،...)؛
إنتاج السبائك المعدنية.
الحصول على الطلاءات الكلفانية.
معالجة أسطح المعادن (النيترة، البوريدينج، التلميع الكهربائي، التنظيف)؛
الحصول على المواد العضوية.
التحليل الكهربائي وتحلية المياه؛
ترسيب الأفلام باستخدام الرحلان الكهربائي.
التطبيق العملي للتحليل الكهربائي
العمليات الكهروكيميائيةتستخدم على نطاق واسع في مجالات مختلفة التكنولوجيا الحديثة، ف الكيمياء التحليلية، الكيمياء الحيوية، الخ. في الصناعة الكيميائيةينتج التحليل الكهربائي الكلور والفلور والقلويات والكلورات والبيركلورات وحامض الكبريتيك والكبريتات والهيدروجين والأكسجين النقي كيميائيًا وما إلى ذلك. وفي هذه الحالة، يتم الحصول على بعض المواد عن طريق الاختزال عند الكاثود (الألدهيدات، بارا أمينوفينول، إلخ)، والبعض الآخر عن طريق الأكسدة الكهربائية عند الأنود (الكلورات، البيركلورات، برمنجنات البوتاسيوم، وما إلى ذلك).
يعد التحليل الكهربائي في معالجة المعادن المائية أحد مراحل معالجة المواد الخام التي تحتوي على المعادن، مما يضمن إنتاج المعادن التجارية. يمكن إجراء التحليل الكهربائي باستخدام الأنودات القابلة للذوبان - عملية التنقية الكهربائية أو باستخدام الأنودات غير القابلة للذوبان - عملية الاستخلاص الكهربائي. تتمثل المهمة الرئيسية في التنقية الكهربائية للمعادن في ضمان النقاء المطلوب لمعدن الكاثود بتكاليف طاقة مقبولة. في علم المعادن غير الحديدية، يستخدم التحليل الكهربائي لاستخراج المعادن من الخامات وتنقيتها.
عن طريق التحليل الكهربائي للوسائط المنصهرة، يتم الحصول على الألومنيوم والمغنيسيوم والتيتانيوم والزركونيوم واليورانيوم والبريليوم وما إلى ذلك. ولتنقية (تنظيف) المعدن عن طريق التحليل الكهربائي، يتم صب الألواح منه ووضعها على شكل أنودات 1 في المحلل الكهربائي 3 (الشكل 9.11). ). عند مرور تيار كهربائي، يخضع المعدن المراد تنظيفه 1 إلى ذوبان أنودي، أي يذهب إلى محلول على شكل كاتيونات. ثم يتم تفريغ هذه الكاتيونات المعدنية عند الكاثود 2، مما يؤدي إلى تكوين رواسب مدمجة من المعدن النقي. تظل الشوائب الموجودة في الأنود غير قابلة للذوبان 4 أو تمر إلى المنحل بالكهرباء ويتم إزالتها.
يوضح الشكل 9.11 رسمًا تخطيطيًا لتكرير النحاس كهربائيًا.
الطلاء الكهربائي – مجال الكيمياء الكهربائية التطبيقية الذي يتعامل مع عمليات تطبيق الطلاءات المعدنية على سطح المنتجات المعدنية وغير المعدنية عندما يمر تيار كهربائي مباشر عبر محاليل أملاحها. وينقسم الطلاء الكهربائي إلى الطلاء الكهربائي و الجلفانوبلاستي.
تقنية الجلفانوستيجي (من اليونانية إلى الغلاف) – هذا هو الترسيب الكهربي لمعدن آخر على سطح المعدن.، الذي يرتبط بقوة (يلتصق) بالمعدن المطلي (الجسم)، والذي يعمل ككاثود للمحلل الكهربائي (الشكل 9.12).
باستخدام الطلاء الكهربائي، يمكنك طلاء جزء بطبقة رقيقة من الذهب أو الفضة أو الكروم أو النيكل. باستخدام التحليل الكهربائي، من الممكن تطبيق طبقات معدنية رقيقة للغاية على الأسطح المعدنية المختلفة. مع طريقة الطلاء هذه، يتم استخدام الجزء ككاثود يوضع في محلول ملح المعدن الذي سيتم الحصول على الطلاء منه. يتم استخدام لوحة من نفس المعدن كأنود.
 |  | ||
| أرز. 9.12 | أرز. 9.13 |
النوع الكهربائي – الحصول على نسخ معدنية دقيقة وسهلة الفصل عن طريق التحليل الكهربائيسمك كبير من مختلف الأجسام غير المعدنية والمعدنية تسمى المصفوفات (الشكل 9.13).
يستخدم الطلاء الكهربائي في صناعة التماثيل النصفية والتماثيل وما إلى ذلك. ويستخدم الطلاء الكهربائي لتطبيق طبقات معدنية سميكة نسبيًا على المعادن الأخرى (على سبيل المثال، تكوين طبقة "تراكب" من النيكل والفضة والذهب وما إلى ذلك).
ولا يظهر أي تيار إلا في وجود مصدر به جسيمات مشحونة حرة. ويرجع ذلك إلى حقيقة أنه في الفراغ لا توجد مواد، بما في ذلك الشحنات الكهربائية. ولذلك يعتبر الفراغ هو الأفضل. ولمرور التيار الكهربائي من خلاله، من الضروري التأكد من وجود عدد كاف من الشحنات الحرة. في هذه المقالة سوف نلقي نظرة على ماهية التيار الكهربائي في الفراغ.
كيف يمكن أن يظهر التيار الكهربائي في الفراغ؟
من أجل خلق تيار كهربائي كامل في الفراغ، فمن الضروري استخدام هذا ظاهرة فيزيائية، مثل الانبعاث الحراري. يعتمد على خاصية مادة معينة لإصدار إلكترونات حرة عند تسخينها. تسمى هذه الإلكترونات التي تغادر جسمًا ساخنًا بالإلكترونات الحرارية، ويسمى الجسم بأكمله باعثًا.
يكمن الانبعاث الحراري في تشغيل الأجهزة المفرغة، والمعروفة باسم الأنابيب المفرغة. أبسط تصميم يحتوي على قطبين كهربائيين. إحداها الكاثود، وهو عبارة عن حلزوني، مادته الموليبدينوم أو التنغستن. هو الذي يسخن بالتيار الكهربائي. القطب الثاني يسمى الأنود. وهو في حالة باردة، ويقوم بمهمة جمع الإلكترونات الحرارية. كقاعدة عامة، يتم تصنيع الأنود على شكل أسطوانة، ويتم وضع الكاثود الساخن بداخله.
تطبيق التيار في الفراغ
في القرن الماضي، لعبت الأنابيب المفرغة دورًا رائدًا في مجال الإلكترونيات. وعلى الرغم من أنه تم استبدالهم منذ فترة طويلة أجهزة أشباه الموصلات، يتم استخدام مبدأ تشغيل هذه الأجهزة في أنابيب أشعة الكاثود. هذا المبدأيستخدم في أعمال اللحام والصهر في الفراغ وغيرها من المناطق.
وبالتالي، فإن أحد أنواع التيار هو تدفق الإلكترون الذي يتدفق في الفراغ. عند تسخين الكاثود، يظهر مجال كهربائي بينه وبين الأنود. وهذا هو الذي يعطي الإلكترونات اتجاهًا وسرعة معينة. يعمل أنبوب الإلكترون ذو القطبين (الصمام الثنائي)، والذي يستخدم على نطاق واسع في الهندسة الراديوية والإلكترونيات، على هذا المبدأ.
الجهاز الحديث عبارة عن أسطوانة مصنوعة من الزجاج أو المعدن تم ضخ الهواء منها مسبقًا. يتم لحام قطبين كهربائيين، الكاثود والأنود، داخل هذه الأسطوانة. لتعزيز الخصائص التقنيةيتم تثبيت شبكات إضافية، والتي من خلالها يزيد تدفق الإلكترون.
الكهربائية و الظواهر الكهرومغناطيسية.
الخيار 1.الجزء الإلزامي.
1. كيف يتم تحديد الشحنة الكهربائية؟ أ)ر; ب)س; الخامس)أنا; ز)ق;
2. تم فرك قطعة من الحرير على الزجاج. هل أصبح أحد الجسدين أو كليهما مكهربا؟ ما هي الشحنات التي ظهرت على قطعة الحرير وعلى الزجاج؟ أ) كلاهما على الحرير - سلبي، وعلى الزجاج - إيجابي؛ ب) كلاهما على قطعة من الحرير - إيجابي. على الزجاج - سلبي؛ ج) تكتسب قطعة الحرير شحنة سالبة، أما الزجاج فلا؛ د) الزجاج فقط يكتسب شحنة موجبة.
3. تحديد شحنة الجسم الثاني. أ) سلبي؛ ب) إيجابي. ج) 0
4. تتكون الذرة من : أ) البروتونات والنيوترونات. ب) الإلكترونات والبروتونات ج) النيوترونات والإلكترونات؛ د) الإلكترونات والنوى.
5 . ما هي الجسيمات التي تتكون منها النواة؟ أ) الإلكترونات والبروتونات. ب) البروتونات والنيوترونات. ج) الإلكترونات والنيوترونات.
ج) الجزيئات والإلكترونات.
6. ما هي الشحنات الكهربائية التي يمتلكها الإلكترون والبروتون؟ أ) الإلكترون - سلبي، البروتون - إيجابي؛ ب) الإلكترون - إيجابي، بروتون - سلبي؛ ج) الإلكترون والبروتون - إيجابي؛ د) الإلكترون والبروتون - سلبي؛
7. ما عدد الإلكترونات الموجودة في ذرة الهيدروجين المحايدة؟ أ)1؛ ب) 2؛ ج) 3؛ د) 0؛
8. ما هو التيار الكهربائي؟ أ) الحركة الموجهة للجسيمات المشحونة؛ ب) الحركة العشوائية للجزيئات المشحونة. ج) الحركة الموجهة للذرات. د) الحركة الموجهة للجزيئات.
9. التيار المار عبر فتيل المصباح هو 0.3A، والجهد الكهربي للمصابيح هو 6 V. ما المقاومة الكهربائية لفتيل المصباح؟ أ) 2 أوم؛ ب) 1.8 أوم؛ ج) 20 أوم؛ د) 0.5 أوم؛
10. كم من الوقت يجب أن تأخذ الأسلاك النحاسية بمساحة المقطع العرضي 0.5 ملم 2 بحيث تكون المقاومة 34 أوم؟
11. ما هي قوة التيار الكهربائي في الموقد الكهربائي عند جهد 200 فولت وتيار 2 أمبير؟
أ) 100 واط؛ ب) 400 واط؛ ج) 0.01 واط؛ د) 1 كيلو واط؛
12. أي واحد الكمية الماديةتحسب بالصيغة Q=I 2 R t؟ أ) الطاقة الحالية الكهربائية. ب) كمية الحرارة المنبعثة في جزء من الدائرة الكهربائية. ج) تدفق الشحنات الكهربائية في الدائرة خلال الزمنر; د) كمية الحرارة المنبعثة لكل وحدة زمنية.
13. تحديد تكلفة الطاقة المستهلكة عند استخدام التلفزيون لمدة ساعتين. قوة التلفزيون 100 واط وتكلفة 1 كيلووات في الساعة 80 كوبيل.
14. يوجد مغناطيس فولاذي. إذا قمت بالقطع بين A وB إلى النصف، فما الخاصية المغناطيسية التي سيمتلكها الطرف B؟
ن أ ب س أ) سيكون شماليًا القطب المغناطيسي; ب) سيكون القطب المغناطيسي الجنوبي.
ج) لن يكون المجال المغنطيسي; د) أولا سيكون شماليا، وبعد ذلك
القطب المغناطيسي الجنوبي.
15. يوضح الشكل مخططًا لدائرة كهربائية. ما هي المقاومة الكلية للدائرة؟
16. تم تقليل طول الموصل مرتين. كيف ستتغير المقاومة؟
موصل 2 أوم؟ أ) سيزيد بمقدار 2 مرات؛ ب) سينخفض بمقدار مرتين؛ ج) لن يتغير
د) سينخفض بمقدار 4 مرات؛
17. أسلاك الألمنيوم والنحاس لها أطوال متساوية ومتماثلة
منطقة مستعرضة. أي سلك له مقاومة أكبر؟
2 أوم أ) موصل الألومنيوم. ب) النحاس. ج) مقاومات متطابقة.
ز ) بيانات غير كافية، ومن المستحيل معرفتها
18. كيف ستتغير قوة التيار في جزء من الدائرة إذا كانت المقاومة ثابتة؟
2 هل من الممكن زيادة الجهد عند طرفيه بمقدار 2 مرات؟
أ) سينخفض بمقدار مرتين؛ ب) سيزيد بمقدار 2 مرات؛ ج) لن يتغير؛
د) سينخفض بمقدار 4 مرات؛
. جزء إضافي.
19. كيف يتم تشغيل الصمامات التي تعمل على إيقاف تشغيل الشبكة الكهربائية للشقة أثناء الأحمال الزائدة، على التوالي أو بالتوازي مع الأجهزة الكهربائية العاملة في الشقة؟ تبرير الجواب.
20. المقاومة الكلية لمصباحين متصلين على التوالي بمقاومة كل منهما 15 أوم والمقاومة 54 أوم. تحديد مقاومة الريوستات.
21.احسب شدة التيار المار في سلك نحاسي طوله 100 م ومساحة مقطعه 0.5 مم2 عند جهد 6.8 فولت.
الظواهر الكهربائية والكهرومغناطيسية. الخيار 11.
الجزء الإلزامي.1.في أي وحدات يتم قياس الشحنة (كمية الكهرباء)؟ أ) بالأمبير. ب) في أوماخ؛
ب) بالفولت. د) في كولومب.
2 . تحديد شحنة الجسم الثاني. أ) إيجابية فقط؛
ب) سلبية فقط؛
ز ) قد تكون سلبية أو
+ ? إيجابي؛ لا شيء منه
لن يتغير.
3. أي ذرة عنصر كيميائييحتوي على 15 إلكترون؟ أ) الأكسجين. ب) الفوسفور. ج) الكربون. د) الفلور.
أي ذرة لها شحنة إجمالية لجميع الإلكترونات تساوي q= - 1.6 10 -19 C؟ أ) الأكسجين. ب) النيتروجين. ج) الهيدروجين. د) اليود.
5.. ما هي الشحنات الكهربائية التي تحتوي على الإلكترونات والنيوترونات؟ أ) الإلكترون - سلبي، النيوترون - إيجابي؛ ب) الإلكترون - إيجابي، النيوترون - سلبي؛ ج) الإلكترون والنيوترون - سلبي؛ د) الإلكترون – سلبي، النيوترون ليس له شحنة.
6. لماذا تهمة يساوينواة ذرة الهيليوم؟ أ) +4؛ ب) -4؛ ج) +2؛ د) -2؛
7. تم فصل إلكترون واحد عن ذرة الهيليوم. ما اسم الجسيم الناتج؟
ما هي تهمته؟
8. أ) الأيونات الموجبة؛ ب) الأيونات السالبة. ج) البروتون. د) النيوترون. يعتبر اتجاه التيار هو: 1) الاتجاه الذي يجب أن يتحركوا فيهشحنات إيجابية ; 2) الاتجاه الذي يجب أن تتحرك فيه الجزيئات سالبة الشحنة؛ 3) اتجاه حركة الإلكترون. 4) الاتجاه من القطب الموجب للمصدر إلى القطب السالب.
أ) 1؛ ب) 2؛ ج) 3؛ د) 1 و 4؛
9. ما هو الجهد في قسم من الدائرة الكهربائية بمقاومة 20 أوم عندما يكون التيار في الدائرة 2 أمبير؟
10 أ) 40 فولت؛ ب) 4 فولت؛ ج) 10 فولت؛ د) 0.01 فولت؛
ما هي مقاومة سلك ألومنيوم طوله 80 سم ومساحة مقطعه 0.2 مم2؟ 11. موصلان مصنوعان من النحاس لهما نفس الطول، ومساحة المقطع العرضي للموصل الأول أكبر مرتين. أي موصل لديه مقاومة أكبر؟
12 أ) المقاومة هي نفسها؛ ب) الأول لديه 2 مرات أكثر؛ ج) الأول أقل مرتين؛ د) الثاني لديه 4 مرات أكثر؛ . تم تقليل الجهد في نهايات القسم بمقدار 4 مرات. وكيف سيكون التغيير الحالي في هذا المجال؟
؟ أ) لن يتغير؛
ب) سيزيد 4 مرات؛ ج) سينخفض بمقدار 4 مرات؛ د) سينخفض بمقدار مرتين؛ 13. ما هي الصيغة المستخدمة لحساب قوة التيار الكهربائي؟أ) أ = وحدة دولية ر؛ب) ف = أنا ر؛V 2
) س = أناغ.ز 
;
14. ) أنا =
ما كمية الحرارة المنبعثة في موصل مقاومته 20 أوم خلال 10 دقائق عندما يكون التيار المار في الدائرة 2 A؟
15 أ) 480 كيلوجول؛ ب) 48 كيلوجول؛ ج) 24 كيلوجول؛ د) 400 ي؛ . ماذا تسمى وحدة قياس الجهد ؟
16. أ) واط. ب) أمبير. ج) فولت. د) جول. فيالدائرة الكهربائية 1
4 مصابيح كهربائية متضمنة.
ما هي تلك المدرجة في السلسلة؟
أ) 1 و 2 فقط؛ ب) 1 و 4 فقط؛ ج) كل شيء؛
د) لا توجد مصابيح متصلة على التوالي؛ 17. لواحد 2
تم تقريب إبرة من قطبي الإبرة المغناطيسية.
انجذب عمود السهم إلى الإبرة. هل يمكن أن يخدم هذا
دليل على أن الإبرة ممغنطة؟ 3
أ) نعم؛ ب) لا؛
تتغير قراءات مقياس التيار الكهربائي عند تحريك شريط تمرير المقاومة المتغيرة
V 
يمين؟
أ) سوف تزيد؛
ب) سوف تنخفض؛
ج) لن يتغير؛
د) تصبح تساوي 0؛
جزء إضافي. 19. أسلاك الألمنيوم والنحاس لها كتل متساوية ومساحات مقطعية متساوية. أي السلك لديه مقاومة أكبر؟
20. في دوامة سخان كهربائي مصنوع من سلك النيكل بمساحة مقطع 0.1 مم 2 ، عند جهد 220 فولت ، يكون التيار 4 أمبير. ما هو طول السلك الذي يتكون منه دوامة؟ 
21. لماذا لا يمكنك إدخال جسم معدني، مثل المسمار، في الخرطوشة بدلاً من قابس المصهر المحترق؟
كهرباء. (اختبار رقم 1)
1.
13 ما هي الطاقة الملزمة؟
15 قانون حفظ الشحنة.
28. ماذا تظهر المقاومة؟ تعيين. وحدة القياس.
29. ما هو المقاوم؟ تعيين. ما هو الريوستات؟ كيف هم مختلفون؟
30 صياغة قانون أوم.
31 ما هي الدائرة القصيرة؟
كهرباء. (اختبار رقم 1)
1. هل يكهرب أحد الجسمين أو كليهما نتيجة الاحتكاك؟
2. ما هما النوعان؟ الشحنات الكهربائيةموجودة في الطبيعة؟
3. ما اسم وحدة الشحن؟
4. ما هي المواد التي تسمى الموصلات؟ العوازل؟ ما هو التأريض؟ ما هي الخاصية التي يعتمد عليها؟
5. هل من الممكن تخفيض الرسوم إلى أجل غير مسمى؟
6. ما هي الشحنة التي تسمى الابتدائية؟
7. من اكتشف الإلكترون ومتى؟ كيف يتم شحن الإلكترون؟
8 من اكتشف تركيب الذرة ومتى؟ كيف يتم هيكلة الذرة؟
9. ما الفرق بين أشعة ألفا وأشعة بيتا وأشعة جاما؟
10. كيف تختلف ذرات العناصر الكيميائية المختلفة عن بعضها البعض؟
11. ما هي الأيونات الموجبة والسالبة؟
12.مما هي الجسيمات التي تتكون منها نواة الذرة؟
13 ما هي الطاقة الملزمة؟
14. ما هي الجسيمات المشحونة التي تحمل الشحنة على طول الموصل؟ (معدن)
15 قانون حفظ الشحنة.
16. ما هو المجال الكهربائي؟
17. قائمة الخصائص الرئيسية المجال الكهربائي.
18. في أي حالة يزيد المجال الكهربائي من سرعة الجسيم وفي أي حالة ينقصها؟
19. ما هو التيار الكهربائي؟ ما هي الشروط اللازمة لوجود التيار؟
20 اذكر تأثيرات التيار الكهربائي.
21. المصدر الحالي. من ومتى اخترع المصدر الحالي الأول؟
22. مما تتكون الدائرة الكهربائية؟
23. ما هو الاتجاه الذي تم اختياره ليكون اتجاه التيار؟
24.ما هي القوة الحالية؟ صيغة. وحدة القياس. ما اسم جهاز قياس التيار؟ كيف يتم توصيل الأميتر بالدائرة؟
25. ما هو الجهد الكهربائي؟ تعيين. وحدة القياس. صيغة.
26.ما اسم جهاز قياس الجهد؟ كيف يتم توصيل الفولتميتر بالدائرة؟
27. ما الذي يميز وكيف يتم تحديد المقاومة الكهربائية؟ صيغة. وحدة القياس؟
يمثل التركيبات الكهربائية. ماذاهذا هو المصدر حاضِر، أ ماذا ...
هذه هي الحركة المنظمة لبعض الجزيئات المشحونة. من أجل استخدام الإمكانات الكاملة للكهرباء بكفاءة، من الضروري أن نفهم بوضوح جميع مبادئ هيكل وتشغيل التيار الكهربائي. لذلك، دعونا معرفة ما هو العمل والقدرة الحالية.
من أين يأتي التيار الكهربائي أصلاً؟
بالرغم من البساطة الظاهرةسؤال، قليلون قادرون على إعطاء إجابة واضحة عليه. بالطبع، في هذه الأيام، عندما تتطور التكنولوجيا بسرعة مذهلة، لا يفكر الناس كثيرًا في أشياء أساسية مثل مبدأ تشغيل التيار الكهربائي. من أين تأتي الكهرباء؟ من المؤكد أن الكثيرين سوف يجيبون: "حسنًا، من المقبس، بالطبع،" أو ببساطة يهزون أكتافهم. وفي الوقت نفسه، من المهم جدًا أن نفهم كيف يعمل التيار. يجب أن يكون هذا معروفًا ليس فقط للعلماء، ولكن أيضًا للأشخاص الذين لا يرتبطون بأي حال من الأحوال بعالم العلوم، وذلك لتطورهم المتنوع بشكل عام. ولكن لا يمكن للجميع استخدام مبدأ تشغيل التيار بكفاءة.
لذا، عليك أولاً أن تفهم أن الكهرباء لا تظهر من العدم: بل يتم إنتاجها بواسطة مولدات خاصة موجودة في محطات توليد الطاقة المختلفة. بفضل دوران شفرات التوربينات، ينتج البخار الناتج عن تسخين المياه بالفحم أو الزيت الطاقة، والتي يتم تحويلها لاحقًا إلى كهرباء بمساعدة المولد. تم تصميم المولد بكل بساطة: يوجد في وسط الجهاز مولد ضخم للغاية مغناطيس قويمما يتسبب في تحرك الشحنات الكهربائية على طول الأسلاك النحاسية.
كيف يصل التيار الكهربائي إلى منازلنا؟
بعد توليد كمية معينة من التيار الكهربائي باستخدام الطاقة (الحرارية أو النووية)، يمكن توفيرها للناس. يعمل هذا الإمداد بالكهرباء على النحو التالي: لكي تصل الكهرباء بنجاح إلى جميع الشقق والشركات، يجب أن يتم "الدفع". ولهذا سوف تحتاج إلى زيادة القوة التي ستقوم بذلك. ويسمى الجهد الحالي الكهربائي. مبدأ التشغيل هو كما يلي: يمر التيار عبر المحول مما يزيد من جهده. بعد ذلك، يتدفق التيار الكهربائي عبر الكابلات المثبتة في أعماق الأرض أو على ارتفاع (لأن الجهد يصل أحيانًا إلى 10000 فولت، وهو أمر مميت للإنسان). عندما يصل التيار إلى وجهته، يجب أن يمر مرة أخرى عبر المحول، مما سيؤدي الآن إلى تقليل جهده. ثم ينتقل عبر الأسلاك إلى لوحات المفاتيح المثبتة في المباني السكنية أو المباني الأخرى.
يمكن استخدام الكهرباء المنقولة عبر الأسلاك بفضل نظام المقابس الذي يربط الأجهزة المنزلية بها. توجد أسلاك إضافية في الجدران يتدفق من خلالها التيار الكهربائي، وبفضل ذلك تعمل الإضاءة وجميع المعدات الموجودة في المنزل.
ما هو العمل الحالي؟
تتحول الطاقة التي يحملها التيار الكهربائي بمرور الوقت إلى ضوء أو حرارة. على سبيل المثال، عندما نشعل المصباح، نوع كهربائيتتحول الطاقة إلى ضوء.
إذا تحدثنا لغة يمكن الوصول إليهافإن عمل التيار هو العمل الذي أنتج الكهرباء نفسها. علاوة على ذلك، يمكن حسابه بسهولة باستخدام الصيغة. استنادًا إلى قانون حفظ الطاقة، يمكننا استنتاج ذلك الطاقة الكهربائيةلم يختف، بل انتقل كليًا أو جزئيًا إلى شكل آخر، مما أدى إلى إطلاق قدر معين من الحرارة. هذه الحرارة هي الشغل الذي يقوم به التيار عندما يمر عبر الموصل ويقوم بتسخينه (يحدث التبادل الحراري). هذا ما تبدو عليه صيغة Joule-Lenz: A = Q = U*I*t (الشغل يساوي كمية الحرارة أو حاصل ضرب الطاقة الحالية والوقت الذي تتدفق خلاله عبر الموصل).
ماذا يعني التيار المباشر؟
التيار الكهربائي نوعان: متناوب ومباشر. ويختلفان في أن الأخير لا يغير اتجاهه، وله مشبكان (إيجابي "+" وسالب "-") ويبدأ حركته دائمًا من "+". وللتيار المتردد محطتان - الطور والصفر. إنه على وجه التحديد بسبب وجود مرحلة واحدة في نهاية الموصل يطلق عليه أيضًا اسم الطور الواحد.
تختلف مبادئ تصميم التيار المتردد والمباشر أحادي الطور تمامًا: على عكس التيار الثابت، يغير التيار المتردد اتجاهه (يشكل تدفقًا من الطور إلى الصفر ومن الصفر إلى الطور) وحجمه. لذلك، على سبيل المثال، تكييفيغير بشكل دوري قيمة شحنته. اتضح أنه عند تردد 50 هرتز (50 ذبذبة في الثانية)، تغير الإلكترونات اتجاه حركتها 100 مرة بالضبط.
أين يتم استخدام العاصمة؟
التيار الكهربائي المباشر له بعض الخصائص. نظرا لحقيقة أنه يتدفق بشكل صارم في اتجاه واحد، فمن الصعب تحويله. يمكن اعتبار العناصر التالية مصادر DC:
- البطاريات (القلوية والحمضية)؛
- البطاريات العادية المستخدمة في الأجهزة الصغيرة؛
- وكذلك الأجهزة المختلفة مثل المحولات.
عملية العاصمة
ما هي خصائصه الرئيسية؟ هذا هو العمل والقوة الحالية، وكلا المفهومين مرتبطان ارتباطًا وثيقًا ببعضهما البعض. تشير القوة إلى سرعة العمل لكل وحدة زمنية (لكل ثانية واحدة). وبحسب قانون جول لينز نجد أن الشغل المبذول بواسطة تيار كهربائي مباشر يساوي حاصل ضرب قوة التيار نفسه والجهد والزمن الذي تم خلاله عمل المجال الكهربائي لنقل الشحنات على طول الموصل.
هذه هي صيغة إيجاد شغل التيار مع الأخذ في الاعتبار قانون أوم للمقاومة في الموصلات: A = I 2 *R*t (الشغل يساوي مربع التيار مضروبًا في قيمة مقاومة الموصل و مضروبًا مرة أخرى في الوقت الذي تم فيه إنجاز العمل).
التيار الكهربائي هو جسيمات مشحونة قادرة على التحرك بطريقة منظمة في أي موصل. تحدث هذه الحركة تحت تأثير المجال الكهربائي. يحدث ظهور الشحنات الكهربائية بشكل شبه مستمر. وهذا واضح بشكل خاص عندما مواد مختلفةالاتصال ببعضهم البعض.
إذا كانت الحركة الحرة الكاملة للشحنات بالنسبة لبعضها البعض ممكنة، فإن هذه المواد هي موصلات. عندما تكون مثل هذه الحركة غير ممكنة، هذه الفئةتعتبر المواد عوازل. الموصلات تشمل جميع المعادن مع بدرجات متفاوتةالموصلية، وكذلك المحاليل الملحية والحمضية. يمكن أن تكون العوازل مواد طبيعيةعلى شكل الأبونيت والعنبر والغازات المختلفة والكوارتز. يمكن أن تكون من أصل اصطناعي، على سبيل المثال، PVC، البولي ايثيلين وغيرها.
قيم التيار الكهربائي
وباعتباره كمية فيزيائية، يمكن قياس التيار وفقًا لمعلماته الأساسية. وبناء على نتائج القياس يتم تحديد إمكانية استخدام الكهرباء في منطقة معينة.
هناك نوعان من التيار الكهربائي - المباشر والمتناوب. الأول يظل دائمًا دون تغيير في الوقت والاتجاه، وفي الحالة الثانية، تحدث تغييرات في هذه المعلمات خلال فترة زمنية معينة.