Om årsagerne til og karakteren af magnetiske feltlinjer (MFL'er), der opstår i nærheden af permanente magneter og strømførende ledere. I en tidligere artikel antog jeg, at magnetfeltet nær en permanent magnet eller strømførende leder repræsenterer et interferensmønster fra MSL'er af varierende intensitet. Jeg tillægger udtrykket MSL en vis fysisk betydning. Det er ikke kun geometriske linjer, men en del af magnetfeltets komplekse struktur, som igen består af mikroskopiske bølger, der har magnetiske egenskaber. Når magnetfeltet af en permanent magnet påføres et stykke jern eller jernspåner, er dette felt eksternt (EMF) i forhold til stykket jern eller jernspån. VMF inducerer først sit eget magnetfelt (SMF) i et stykke jern eller i jernspåner og interagerer derefter med denne SMF gennem deres MFL.
Dette gælder også ledere, der fører strøm. Så længe der er strøm i lederne i et lukket kredsløb (hvilket betyder, at der er en SMP omkring lederne), interagerer VMF med ledernes SMP gennem deres MSL. Når der ikke er strøm i lederen, og derfor ingen MSL omkring lederen, virker EMF ikke på selve lederen, selvom dens MSL trænger ind i lederens mikrostruktur.
I denne artikel vil vi tale om interaktionen mellem magneter og ledere med strøm gennem MSL.
Lad os huske, hvad der er kendt om dette fra videnskabelige publikationer. Som tidligere nævnt demonstrerede G. Ørsted i 1820 eksperimentelt samspillet mellem en magnet og en leder med strøm. Opførselen af en magnetisk nål nær en leder med jævnstrøm indikerede, at der var et magnetfelt omkring denne leder. Efterfølgende blev der etableret en tæt forbindelse mellem magnetfeltet og strømmen. Ørsted opsummerede sine eksperimenter og viste, at tilstedeværelsen af strøm i lederne af et lukket kredsløb, uanset deres natur, altid medfører dannelsen af et MSL-magnetfelt omkring lederne af dette kredsløb. Det er vekselvirkningen mellem lederens MSL og den magnetiske nåls MSL, der får den til at dreje en af sine poler mod lederen med strøm.
I 1821 etablerede den franske videnskabsmand A. Ampere forholdet mellem elektricitet og magnetisme i tilfælde af elektrisk strøm, der passerer gennem et kredsløb, og fraværet af et sådant forhold i statisk elektricitet.
For at kontrollere om den angivne MSL-interaktion er gensidig, dvs. om en magnet virker på en strømførende leder, blev følgende forsøg udført (fig. 1). En leder med jævnstrøm var suspenderet over en stationær permanentmagnet. Det viste sig, at en strømførende leder opfører sig på samme måde som en magnetnål.
Et interessant eksperiment er med en fleksibel leder, som er placeret i umiddelbar nærhed af en parallel båndmagnet. Når der opstod en strøm i lederen, viklede den sig om en strimmelmagnet (fig. 2). Dette indikerede, at MSL'er dukkede op omkring hver sektion af den strømførende leder, som interagerede med MSL'en af strimmelmagneten.
Den samme konklusion blev draget af D. Arago, som i sit eksperiment gjorde opmærksom på, at hvis man nedsænker en isoleret ledning, der fører strøm i metalspåner, klæber spånerne til den i hele dens længde som en magnet. Når strømmen slukkes, forsvinder savsmuldet.
Lignende interaktioner blev etableret mellem to ledere med jævnstrøm placeret tæt på hinanden. I forsøget (fig. 3) er to parallelle ledere installeret i kort afstand fra hinanden. Disse ledere blev tiltrukket eller frastødt afhængigt af deres retning. I disse og andre eksperimenter blev det vist, at den magnetiske virkning af en elektrisk strøm svarer til vekselvirkningen mellem to magneter.
De forsøg, vi har overvejet om magnetfelters vekselvirkning, viser, at alle vekselvirkninger, både ved permanente magneter og mellem permanente magneter og strømførende ledere, samt to strømførende ledere med hinanden, er reduceret til vekselvirkningen af magnetiske felter gennem deres MSL. Under hensyntagen til det faktum, at et stort antal tekniske enheder i praksis skabes på basis af interaktionen af magnetiske felter, især på basis af interaktionen af magnetiske felter og ledere med strøm, bør vi præsentere nogle eksperimenter, som vi skal senere forklare nogle fænomener på dette område.
Overvej følgende eksperiment om samspillet mellem et magnetfelt og en leder med strøm. I magnetfeltet på en hesteskomagnet er der en lige sektion af en leder, der fører strøm. (Fig. 4). Ved at ændre retningen af strømmen i en leder og ændre dens placering i forhold til retningen af magnetfeltet, kan du bestemme retningen af den kraft, der virker på lederen. Når strømmen er tændt (afhængig af dens retning), kan lederen trækkes ind i magneten eller skubbes ud af magneten. I dette tilfælde virker magnetfeltet kun på en strømførende leder, når det er placeret vinkelret på MSL-feltets retning. Når lederen og MSL er placeret parallelt, opstår interaktionsfeltet ikke.
Kraften, der virker på en strømførende leder i et magnetfelt, bestemmes ud fra forholdet:
F= k*H*I*L*sina,
hvor H er magnetfeltstyrken, I er strømstyrken, L er længden af den lige sektion af lederen, og a er vinklen mellem H og I.
Dette forhold kaldes Amperes lov. I praksis har man i de fleste tilfælde at gøre med ledere af forskellige former, som strøm løber igennem, og effekten af et magnetfelt på sådanne ledere med strøm er ret kompleks. Lad os se, hvordan et magnetfelt virker på simple former for strømførende ledere i form af en spole eller solenoide.
En spole med strøm, som eksperimenter har vist, ligner en flad magnet, hvis poler (nord og syd) er placeret på modsatte planer af spolen. Polerne er vinkelrette på den strømførende spoles planer. Du kan bestemme, hvilken af disse poler, der er nord, og hvilken der er syd ved hjælp af gimlet-reglen. Nordpolen af spolen med strøm bestemmes af retningen af dens rotationshåndtag - en analogi til retningen af MSL. Hvis du skruer gimlet i strømmens retning, vil de MSL'er, der kommer ud fra spolens plan, pege mod nordpolen. De magnetiske poler af solenoiden bestemmes på samme måde.
Et eksternt magnetfelt, der virker på en spole med strøm, har en tendens til at rotere det, så spolens MSL er parallel med det eksterne magnetfelts MSL. For at analysere de kræfter, der virker på en strømførende spole, er det praktisk at gøre den rektangulær. I dette tilfælde skal du antage, at to sider af spolen er parallelle med magnetfeltets retning, og de to andre er vinkelrette (fig. 5). De to første sider af spolen påvirkes ikke af magnetfeltet, men de to andre sider af spolen er udsat for lige store og modsatte magnetiske kræfter skabt af den modsatte retning af strømmen. Disse kræfter danner et moment, der drejer spolen med strømplanet vinkelret på magnetfeltets retning. På de to andre sider af spolen virker magnetfeltet på to lige store, men modsat rettede kræfter, som har tendens til at deformere (komprimere eller strække) spolen afhængigt af strømmens retning.
Baseret på resultaterne af ovenstående og andre forsøg kan følgende konklusioner drages.
Magnetfeltet virker på en lige sektion af en strømførende leder med en kraft, hvis retning er vinkelret på strømmens retning og retningen af magnetfeltets MSL;
Magnetfeltet skaber et drejningsmoment, der har tendens til at rotere spolen eller solenoiden, så retningen fra spolens eller solenoidens sydpol til nordpolen falder sammen med feltets retning;
Det magnetiske felt virker ikke på strømførende ledere placeret langs MSL-retningen;
MSL'er er ikke kun geometriske linjer, men en del af den komplekse struktur af et magnetfelt, som igen består af mikroskopiske bølger, der har magnetiske egenskaber.
Vi vil tale om arten og karakteristikaene af disse og andre kræfter i den næste artikel.
Elektrisk strøm i et kredsløb manifesterer sig altid på en eller anden måde. Dette kan enten være arbejde under en bestemt belastning eller den medfølgende effekt af strøm. Således kan man ved effekten af strøm bedømme dens tilstedeværelse eller fravær i et givet kredsløb: hvis belastningen fungerer, er der strøm. Hvis der observeres et typisk fænomen, der ledsager strøm, er der strøm i kredsløbet osv.
Generelt er elektrisk strøm i stand til at forårsage forskellige effekter: termiske, kemiske, magnetiske (elektromagnetiske), lette eller mekaniske, og forskellige typer strømeffekter forekommer ofte samtidigt. Disse fænomener og virkninger af strøm vil blive diskuteret i denne artikel.
Termisk effekt af elektrisk strøm
Når jævnstrøm eller vekselstrøm passerer gennem en leder, varmes lederen op. Sådanne varmeledere under forskellige forhold og anvendelser kan være: metaller, elektrolytter, plasma, smeltede metaller, halvledere, halvmetaller.
I det enkleste tilfælde, hvis for eksempel en elektrisk strøm føres gennem en nichromtråd, vil den varme op. Dette fænomen bruges i varmeapparater: i elkedler, kedler, varmeapparater, elektriske komfurer osv. Ved elektrisk lysbuesvejsning når temperaturen på den elektriske lysbue generelt 7000 ° C, og metallet smelter let - dette er også den termiske effekt af strømmen.
Mængden af varme, der frigives i en sektion af kredsløbet, afhænger af den spænding, der påføres denne sektion, værdien af den strømmende strøm og den tid, den strømmer ().
Efter at have transformeret Ohms lov for et udsnit af et kredsløb, kan man bruge enten spænding eller strøm til at beregne varmemængden, men så skal man også kende modstanden i kredsløbet, for det er det, der begrænser strømmen og faktisk forårsager opvarmning. Eller ved at kende strøm og spænding i kredsløbet, kan du lige så nemt finde mængden af genereret varme.
Kemisk virkning af elektrisk strøm
Elektrolytter indeholdende ioner under indflydelse af jævnstrøm - dette er den kemiske effekt af strøm. Under elektrolyse tiltrækkes negative ioner (anioner) til den positive elektrode (anode), og positive ioner (kationer) tiltrækkes af den negative elektrode (katode). Det vil sige, at stofferne i elektrolytten frigives ved strømkildens elektroder under elektrolyseprocessen.
For eksempel er et par elektroder nedsænket i en opløsning af en bestemt syre, alkali eller salt, og når en elektrisk strøm føres gennem kredsløbet, skabes en positiv ladning på den ene elektrode og en negativ ladning på den anden. Ionerne indeholdt i opløsningen begynder at blive aflejret på elektroden med den modsatte ladning.
For eksempel, under elektrolysen af kobbersulfat (CuSO4), flytter kobberkationer Cu2+ med en positiv ladning til den negativt ladede katode, hvor de modtager den manglende ladning og bliver neutrale kobberatomer, der sætter sig på overfladen af elektroden. Hydroxylgruppen -OH vil afgive elektroner ved anoden, hvilket resulterer i frigivelse af ilt. Positivt ladede hydrogenkationer H+ og negativt ladede anioner SO42- vil forblive i opløsning.
Den kemiske virkning af elektrisk strøm bruges i industrien, for eksempel til at nedbryde vand til dets bestanddele (brint og oxygen). Elektrolyse gør det også muligt at opnå nogle metaller i deres rene form. Ved hjælp af elektrolyse belægges et tyndt lag af et bestemt metal (nikkel, krom) på overfladen - dette osv.
I 1832 fastslog Michael Faraday, at massen m af et stof frigivet ved elektroden er direkte proportional med den elektriske ladning q, der passerer gennem elektrolytten. Hvis en jævnstrøm I føres gennem elektrolytten i en tid t, så er Faradays første lov om elektrolyse gyldig:
Her kaldes proportionalitetskoefficienten k for stoffets elektrokemiske ækvivalent. Det er numerisk lig med massen af stoffet, der frigives, når en enkelt elektrisk ladning passerer gennem elektrolytten, og afhænger af stoffets kemiske natur.
I nærvær af en elektrisk strøm i enhver leder (fast, flydende eller gasformig) observeres et magnetfelt omkring lederen, det vil sige, at lederen, der bærer strømmen, opnår magnetiske egenskaber.
Så hvis du bringer en magnet til en leder, hvorigennem strøm løber, for eksempel i form af en magnetisk kompasnål, så vil nålen dreje vinkelret på lederen, og hvis du vikler lederen rundt om en jernkerne og passerer en jævnstrøm gennem lederen, bliver kernen til en elektromagnet.
I 1820 opdagede Ørsted den magnetiske virkning af strøm på en magnetisk nål, og Ampere etablerede de kvantitative love for den magnetiske vekselvirkning mellem ledere og strøm.
Et magnetfelt genereres altid af strøm, det vil sige ved at bevæge elektriske ladninger, især af ladede partikler (elektroner, ioner). Modsat rettede strømme frastøder hinanden, ensrettede strømme tiltrækker hinanden.
En sådan mekanisk interaktion opstår på grund af interaktionen af magnetiske felter af strømme, det vil sige, at det først og fremmest er magnetisk interaktion, og først derefter mekanisk. Således er den magnetiske vekselvirkning af strømme primær.
I 1831 fastslog Faraday, at et skiftende magnetfelt fra et kredsløb genererer en strøm i et andet kredsløb: den genererede emk er proportional med ændringshastigheden af den magnetiske flux. Det er logisk, at det er den magnetiske virkning af strømme, der den dag i dag bruges i alle transformere, og ikke kun i elektromagneter (for eksempel i industrielle).
I sin enkleste form kan den lysende effekt af elektrisk strøm observeres i en glødelampe, hvis spiral opvarmes af strømmen, der passerer gennem den, til hvid varme og udsender lys.
For en glødelampe udgør lysenergi omkring 5 % af den tilførte elektricitet, hvoraf de resterende 95 % omdannes til varme.
Fluorescerende lamper omdanner mere effektivt strømenergi til lys - op til 20% af elektriciteten omdannes til synligt lys takket være fosforen, som modtager fra en elektrisk udladning i kviksølvdamp eller i en inert gas såsom neon.
Den lysende effekt af elektrisk strøm realiseres mere effektivt i LED'er. Når elektrisk strøm føres gennem et pn-kryds i fremadgående retning, rekombinerer ladningsbærere - elektroner og huller - med emission af fotoner (på grund af elektronernes overgang fra et energiniveau til et andet).
De bedste lysemittere er halvledere med direkte mellemrum (det vil sige dem, der tillader direkte optiske bånd-bånd overgange), såsom GaAs, InP, ZnSe eller CdTe. Ved at variere sammensætningen af halvledere er det muligt at skabe lysdioder til forskellige bølgelængder fra ultraviolet (GaN) til mid-infrarød (PbS). Effektiviteten af en LED som lyskilde når et gennemsnit på 50 %.
Som nævnt ovenfor danner hver leder, gennem hvilken elektrisk strøm strømmer, en cirkel omkring sig selv. Magnetiske handlinger omdannes til bevægelse, for eksempel i elektriske motorer, magnetiske løfteanordninger, magnetventiler, relæer mv.
Den mekaniske virkning af en strøm på en anden er beskrevet af Amperes lov. Denne lov blev først oprettet af André Marie Ampère i 1820 for jævnstrøm. Det følger, at parallelle ledere med elektriske strømme, der flyder i én retning, tiltrækker, og i modsatte retninger frastøder de.
Amperes lov er også den lov, der bestemmer den kraft, hvormed et magnetfelt virker på et lille segment af en leder, der fører strøm. Den kraft, hvormed magnetfeltet virker på et element af en strømførende leder, der er placeret i et magnetfelt, er direkte proportional med strømmen i lederen og vektorproduktet af elementet af lederens længde og den magnetiske induktion.
Det er baseret på dette princip, hvor rotoren spiller rollen som en ramme med strøm, orienteret i statorens eksterne magnetfelt med et drejningsmoment M.
Om der er en elektrisk strøm i et kredsløb kan bestemmes af dets forskellige manifestationer, som kaldes virkningerne af elektrisk strøm. Elektrisk strøm kan forårsage termiske, lys- og kemiske fænomener. Også elektrisk strøm forårsager altid et magnetisk fænomen.
Den termiske effekt af elektrisk strøm er at opvarme lederen, når der er strøm i den. Men hvis lederen opvarmes til en høj nok temperatur, kan den begynde at lyse. Det vil sige, at strømmens lyseffekt vil fremstå som en konsekvens af den termiske effekt.
Hvis der for eksempel føres en elektrisk strøm gennem en jerntråd, vil den blive varmet op. En lignende termisk effekt af strøm i metaller bruges i elkedler og nogle andre husholdningsapparater.
Wolframglødetråden i glødelamper begynder at lyse, når den opvarmes kraftigt. I dette tilfælde bruges lyseffekten af elektrisk strøm. I energibesparende lamper lyser gas, når elektrisk strøm passerer gennem den.
Den kemiske effekt af elektrisk strøm kommer til udtryk i det følgende. Tag en opløsning af et bestemt salt, alkali eller syre. To elektroder er nedsænket i det; når en elektrisk strøm føres gennem kredsløbet, skabes en positiv ladning på den ene elektrode og en negativ ladning på den anden. Ionerne indeholdt i opløsningen (normalt positivt ladede metalioner) begynder at aflejre sig på elektroden med den modsatte ladning. Dette fænomen kaldes elektrolyse.
For eksempel i en opløsning af kobbersulfat (CuSO 4) bevæger kobberioner med en positiv ladning (Cu 2+) sig mod den negativt ladede elektrode. Efter at have modtaget de manglende ioner fra elektroden, bliver de til neutrale kobberatomer og sætter sig på elektroden. I dette tilfælde donerer hydroxylgrupperne i vand (-OH) deres elektroner til den positivt ladede elektrode. Som et resultat frigives ilt fra opløsningen. Positivt ladede hydrogenioner (H+) og negativt ladede sulfatgrupper (SO 4 2-) forbliver i opløsningen.
Som følge af elektrolyse opstår der således en kemisk reaktion.
Den kemiske virkning af elektrisk strøm bruges i industrien. Elektrolyse giver dig mulighed for at opnå nogle metaller i deres rene form. Det bruges også til at dække overfladen med et tyndt lag af et bestemt metal (nikkel, krom).
Den magnetiske effekt af elektrisk strøm er, at den leder, som strømmen løber igennem, virker på en magnet eller magnetiserer jern. Hvis du for eksempel placerer en leder parallelt med magnetnålen på et kompas, vil nålen rotere 90°. Hvis du pakker en lille jerngenstand ind med en leder, bliver genstanden til en magnet, når en elektrisk strøm passerer gennem lederen.
Den magnetiske effekt af strøm bruges i elektricitetsmåleinstrumenter.
Magnetisk effekt af strøm
Mario Llozzi
OERSTEDS ERFARING
Den mulige eksistens af en tæt forbindelse mellem elektricitet og magnetisme blev foreslået af de allerførste forskere, ramt af analogien af de elektrostatiske og magnetostatiske fænomener tiltrækning og frastødning. Denne idé var så udbredt, at først Cardan, og siden Hilbert, betragtede det som en fordom og forsøgte på alle mulige måder at bevise forskellen mellem disse to fænomener. Men denne antagelse opstod igen i det 18. århundrede, med større berettigelse, da lynets magnetiserende virkning blev etableret, og Franklin og Beccaria formåede at opnå magnetisering ved hjælp af udladningen af en Leyden-krukke. Coulombs love, formelt de samme for elektrostatiske og magnetostatiske fænomener, rejste igen dette problem.
Efter at Voltas batteri gjorde det muligt at producere elektrisk strøm i lang tid, blev forsøg på at opdage sammenhængen mellem elektriske og magnetiske fænomener hyppigere og mere intense. Og alligevel, på trods af intensive eftersøgninger, måtte opdagelsen vente i tyve år. Årsagerne til en sådan forsinkelse bør søges i de videnskabelige ideer, der herskede på det tidspunkt. Alle kræfter blev kun forstået i Newtonsk forstand, det vil sige som kræfter, der virker mellem materielle partikler langs en lige linje, der forbinder dem. Forskere forsøgte derfor at opdage kræfter af netop denne art ved at konstruere anordninger, hvormed de håbede at detektere den formodede tiltrækning eller frastødning mellem en magnetisk pol og en elektrisk strøm (eller mere generelt udtrykt mellem en "galvanisk væske" og en magnetisk væske) eller ved at forsøge at magnetisere en stålnål, lede strøm gennem den.
Gian Domenico Romagnosi (1761-1835) forsøgte også at opdage vekselvirkningen mellem galvanisk og magnetisk væske i de eksperimenter, han beskrev i en artikel fra 1802, hvortil Guglielmo Libri (1803-1869), Pietro Configliacchi (1777-1844) og mange andre senere henvist til, at tilskrive Romagnosi prioriteten af denne opdagelse. Det er dog nok at læse denne artikel for at blive overbevist om, at der i Romagnosis eksperimenter med et åbent kredsløbsbatteri og en magnetisk nål slet ikke var nogen elektrisk strøm, og derfor var det mest, han kunne observere, almindelig elektrostatisk virkning.
Da den danske fysiker Hans Christian Ørsted (1777-1851) den 21. juli 1820 i en meget lakonisk fire-siders artikel (på latin), med titlen "Experimenta circa effectum conflictus electrici in acum magneticam", beskrev et fundamentalt eksperiment i elektromagnetisme, beviser, at strømmen i en lige leder, der løber langs meridianen, afbøjer magnetnålen fra meridianens retning, var videnskabsmændenes interesse og overraskelse stor, ikke kun fordi en så længe søgt løsning på problemet var opnået, men også fordi ny erfaring, som det straks blev klart, pegede på ikke-newtonsk kraft. Faktisk var det klart fra Ørsteds eksperiment klart, at kraften, der virker mellem den magnetiske pol og det nuværende element, ikke er rettet langs den rette linje, der forbinder dem, men langs normalen til denne rette linie, dvs. den er, som de sagde dengang , "en vendekraft." ". Betydningen af denne kendsgerning føltes allerede dengang, selvom den først blev fuldt ud realiseret mange år senere. Ørsteds erfaring forårsagede det første revne i Newtons model af verden.
Den vanskelighed, som videnskaben har befundet sig i, kan for eksempel bedømmes ud fra den forvirring, som de italienske, franske, engelske og tyske oversættere befandt sig i, da de oversatte Ørsteds latinske artikel til deres modersmål. Efter at have lavet en bogstavelig oversættelse, som forekom uklar for dem, citerede de ofte den latinske original i en note.
Det, der forbliver uklart i Ørsteds artikel selv i dag, er den forklaring, han forsøger at give til de fænomener, han observerede, og som efter hans mening var forårsaget af to modsat rettede spiralbevægelser omkring lederen af "elektrisk materie, positiv og negativ , henholdsvis."
Det unikke ved det fænomen, Ørsted opdagede, tiltrak sig straks stor opmærksomhed fra eksperimentalister og teoretikere. Arago, der vendte tilbage fra Genève, hvor han var til stede ved lignende eksperimenter gentaget af De la Rive, talte om dem i Paris, og i september samme 1820 samlede han sin berømte installation med en lodret strømleder, der passerede gennem et vandret placeret stykke pap. drysset med jernsavsmuld. Men han fandt ikke de cirkler af jernspåner, som vi normalt lægger mærke til, når vi udfører dette eksperiment. Eksperimenterer har set disse cirkler klart, siden Faraday fremsatte teorien om "magnetiske kurver" eller "kraftlinjer." Ja, ofte, for at se noget, skal du virkelig ønske det! Arago så kun, at lederen, som han udtrykte det, "sidder fast med jernspåner, som om det var en magnet", hvoraf han konkluderede, at "strømmen forårsager magnetisme i jern, der ikke har været udsat for forudgående magnetisering."
Alt sammen i 1820 læste Biot to rapporter op (30. oktober og 18. december), hvori han rapporterede om resultaterne af en eksperimentel undersøgelse, han og Savart udførte. I et forsøg på at opdage loven, der bestemmer afhængigheden af størrelsen af den elektromagnetiske kraft af afstanden, besluttede Biot at bruge oscillationsmetoden, som Coulomb tidligere havde brugt. For at gøre dette samlede han en installation bestående af en tyk lodret leder placeret ved siden af en magnetisk nål: når den er tændt, vil strømmen
Tilstedeværelsen af strøm i et elektrisk kredsløb manifesteres altid af en eller anden handling. For eksempel arbejde under en bestemt belastning eller et relateret fænomen. Følgelig er det virkningen af elektrisk strøm, der indikerer dens tilstedeværelse som sådan i et bestemt elektrisk kredsløb. Det vil sige, hvis belastningen virker, så finder strømmen sted.
Det er kendt, at elektrisk strøm forårsager forskellige slags effekter. For eksempel omfatter disse termisk, kemisk, magnetisk, mekanisk eller lys. I dette tilfælde kan forskellige effekter af elektrisk strøm manifestere sig samtidigt. Vi vil fortælle dig mere detaljeret om alle manifestationerne i dette materiale.
Termisk fænomen
Det er kendt, at temperaturen på en leder stiger, når strøm passerer gennem den. Sådanne ledere er forskellige metaller eller deres smelter, halvmetaller eller halvledere, såvel som elektrolytter og plasma. For eksempel, når en elektrisk strøm føres gennem en nichrome ledning, bliver den meget varm. Dette fænomen bruges i varmeapparater, nemlig: i elkedler, kedler, varmeapparater mv. Elektrisk lysbuesvejsning har den højeste temperatur, nemlig opvarmningen af lysbuen kan nå op til 7.000 grader celsius. Ved denne temperatur opnås let smeltning af metallet.
Mængden af genereret varme afhænger direkte af, hvilken spænding der blev påført en given sektion, såvel som af den elektriske strøm og den tid, den passerer gennem kredsløbet.
For at beregne mængden af genereret varme bruges enten spænding eller strøm. I dette tilfælde er det nødvendigt at kende modstandsindikatoren i det elektriske kredsløb, da det er dette, der fremkalder opvarmning på grund af strømbegrænsning. Mængden af varme kan også bestemmes ved hjælp af strøm og spænding.
kemiske fænomen
Den kemiske effekt af elektrisk strøm er elektrolyse af ioner i elektrolytten. Under elektrolyse binder anoden anioner til sig selv, og katoden - kationer.
Med andre ord, under elektrolyse frigives visse stoffer på strømkildens elektroder.
Lad os give et eksempel: to elektroder sænkes ned i en sur, alkalisk eller saltvandsopløsning. Derefter føres en strøm gennem det elektriske kredsløb, hvilket fremkalder skabelsen af en positiv ladning på en af elektroderne og en negativ ladning på den anden. De ioner, der er i opløsning, aflejres på elektroden med en anden ladning.
Den kemiske virkning af elektrisk strøm bruges i industrien. Ved hjælp af dette fænomen nedbrydes vand således til ilt og brint. Derudover opnås ved hjælp af elektrolyse metaller i deres rene form, og overflader er også galvaniseret.
Magnetisk fænomen
En elektrisk strøm i en leder af enhver aggregeringstilstand skaber et magnetfelt. Med andre ord er en leder med elektrisk strøm udstyret med magnetiske egenskaber.
Hvis du således bringer en magnetisk kompasnål tættere på en leder, hvori der løber en elektrisk strøm, vil den begynde at rotere og tage en vinkelret position på lederen. Hvis du vikler denne leder rundt om en jernkerne og sender en jævnstrøm igennem den, vil denne kerne påtage sig en elektromagnets egenskaber.
Naturen af et magnetfelt er altid tilstedeværelsen af en elektrisk strøm. Lad os forklare: bevægelige ladninger (ladede partikler) danner et magnetfelt. I dette tilfælde frastøder strømme i modsatte retninger, og strømme i samme retning tiltrækker. Denne interaktion er baseret på den magnetiske og mekaniske interaktion mellem magnetiske felter og elektriske strømme. Det viser sig, at den magnetiske vekselvirkning af strømme er altafgørende.
Magnetisk virkning bruges i transformere og elektromagneter.
Lysfænomen
Det enkleste eksempel på lyshandling er en glødelampe. I denne lyskilde når spiralen den ønskede temperaturværdi gennem strømmen, der passerer gennem den, til en tilstand af hvid varme. Sådan udsendes lys. I en traditionel glødepære bliver kun fem procent af al elektricitet brugt på lys, mens den resterende broderpart omdannes til varme.
Mere moderne analoger, for eksempel fluorescerende lamper, konverterer mest effektivt elektricitet til lys. Det vil sige, at omkring tyve procent af al energi ligger på basis af lys. Fosforen modtager UV-stråling, der kommer fra en udledning, der sker i kviksølvdampe eller inaktive gasser.
Den mest effektive implementering af strømmens lette virkning sker i. En elektrisk strøm, der passerer gennem et pn-kryds, fremkalder rekombinationen af ladningsbærere med emission af fotoner. De bedste LED-lysemittere er halvledere med direkte mellemrum. Ved at ændre sammensætningen af disse halvledere er det muligt at skabe LED'er til forskellige lysbølger (forskellige længder og områder). LED'ens effektivitet når 50 procent.
Mekanisk fænomen
Husk, at et magnetfelt opstår omkring en leder, der fører elektrisk strøm. Alle magnetiske handlinger omdannes til bevægelse. Eksempler omfatter elektriske motorer, magnetiske løfteenheder, relæer osv.
I 1820 udledte Andre Marie Ampère den velkendte "Amperes lov", som beskriver den mekaniske effekt af en elektrisk strøm på en anden.
Denne lov siger, at parallelle ledere, der fører elektrisk strøm i samme retning, oplever tiltrækning til hinanden, og dem i den modsatte retning, tværtimod, oplever frastødning.
Også ampereloven bestemmer størrelsen af den kraft, hvormed et magnetfelt virker på et lille segment af en leder, der bærer en elektrisk strøm. Det er denne kraft, der ligger til grund for en elektrisk motors funktion.