Apakah arus elektrik? Dalam buku teks fizik terdapat definisi:
ARUS ELEKTRIK- ini ialah pergerakan tertib (diarahkan) zarah bercas di bawah pengaruh medan elektrik. Zarah boleh menjadi: elektron, proton, ion, lubang.
Dalam buku teks akademik definisi diterangkan seperti berikut:
ARUS ELEKTRIK ialah kadar perubahan cas elektrik dari semasa ke semasa.
- Caj elektron adalah negatif.
- proton- zarah dengan cas positif;
- neutron- dengan cas neutral.
KEKUATAN SEMASA ialah bilangan zarah bercas (elektron, proton, ion, lubang) yang mengalir melalui keratan rentas konduktor.
Semua bahan fizikal, termasuk logam, terdiri daripada molekul yang terdiri daripada atom, yang seterusnya terdiri daripada nukleus dan elektron yang berputar di sekelilingnya. Semasa tindak balas kimia, elektron berpindah dari satu atom ke atom lain, oleh itu, atom satu bahan kekurangan elektron, dan atom bahan lain mempunyai lebihan daripada mereka. Ini bermakna bahan mempunyai cas yang bertentangan. Jika mereka bersentuhan, elektron akan cenderung bergerak dari satu bahan ke bahan lain. Ia adalah pergerakan elektron ini ARUS ELEKTRIK. Arus yang akan mengalir sehingga cas kedua-dua bahan ini adalah sama. Elektron yang hilang digantikan dengan yang lain. di mana? Dari atom jiran, kepadanya - dari jirannya, jadi ke ekstrem, ke ekstrem - dari kutub negatif sumber semasa (contohnya, bateri). Dari hujung konduktor yang lain, elektron pergi ke kutub positif sumber arus. Apabila semua elektron pada kutub negatif hilang, arus akan berhenti (bateri sudah mati).
Arus elektrik memanaskan konduktor yang dilaluinya. Itulah sebabnya:
1. Jika rangkaian elektrik isi rumah terlebih beban, penebat secara beransur-ansur menjadi char dan runtuh. Terdapat kemungkinan litar pintas, yang sangat berbahaya.
2. Arus elektrik yang mengalir melalui wayar dan perkakas rumah menghadapi rintangan, jadi ia "memilih" laluan dengan rintangan paling sedikit.
3. Jika berlaku litar pintas, arus meningkat dengan mendadak. Ini membebaskan sejumlah besar haba yang boleh mencairkan logam.
4. Litar pintas juga boleh berlaku disebabkan oleh kelembapan. Sekiranya kebakaran berlaku sekiranya berlaku litar pintas, maka dalam kes pendedahan kepada kelembapan pada peralatan elektrik, orang yang menderita terlebih dahulu.
5. Kejutan elektrik sangat berbahaya dan boleh membawa maut. Apabila arus elektrik mengalir melalui badan manusia, rintangan tisu berkurangan dengan mendadak. Proses pemanasan tisu, pemusnahan sel, dan kematian hujung saraf berlaku di dalam badan.
Bagaimana untuk melindungi diri anda daripada kejutan elektrik
Untuk melindungi diri anda daripada pendedahan kepada arus elektrik, gunakan cara perlindungan daripada kejutan elektrik: bekerja dalam sarung tangan getah, gunakan tikar getah, batang pelepasan, peranti pembumian untuk peralatan, tempat kerja. Suis automatik dengan perlindungan haba dan perlindungan arus juga merupakan cara perlindungan yang baik terhadap kejutan elektrik yang boleh menyelamatkan nyawa manusia. Apabila saya tidak pasti bahawa tidak ada bahaya renjatan elektrik, apabila melakukan operasi mudah dalam panel elektrik atau unit peralatan, saya biasanya bekerja dengan sebelah tangan dan memasukkan tangan yang lain ke dalam poket saya. Ini menghapuskan kemungkinan renjatan elektrik di sepanjang laluan tangan ke tangan sekiranya tersentuh secara tidak sengaja dengan badan perisai atau objek besar lain yang dibumikan.
Untuk memadamkan kebakaran yang berlaku pada peralatan elektrik, hanya alat pemadam api serbuk atau karbon dioksida digunakan. Alat pemadam serbuk adalah lebih baik, tetapi selepas menutup peralatan dengan habuk dari alat pemadam api, tidak selalu mungkin untuk memulihkan peralatan ini.
Definisi 1
Arus ialah proses di mana (di bawah pengaruh langsung medan elektrik) beberapa zarah bercas mula bergerak.
Zarah bercas sedemikian boleh menjadi unsur yang berbeza (semuanya bergantung pada keadaan). Dalam kes konduktor, sebagai contoh, elektron akan bertindak sebagai zarah sedemikian.
Konsep kekuatan semasa
Kekuatan arus elektrik akan mewakili kuantiti yang mencirikan susunan pergerakan cas elektrik, secara berangka sama dengan jumlah cas $\delta q$, yang dalam kes ini mengalir melalui permukaan tertentu $S$ (mewakili keratan rentas konduktor) setiap unit masa:
$I=\frac(\delta q)(\delta t)$
Untuk menentukan kekuatan semasa $I$, adalah perlu untuk membahagikan cas elektrik $\delta q$ yang melalui keratan rentas konduktor pada masa $\delta t$ pada masa ini.
Kekuatan arus akan bergantung kepada cas yang dibawa oleh semua zarah, kelajuan pergerakannya berorientasikan arah tertentu dan luas keratan rentas konduktor.
Pertimbangkan konduktor dengan luas keratan rentas $S$. Kami menandakan cas semua zarah sebagai $q_о$. Isipadu konduktor, dihadkan oleh dua bahagian, mengandungi zarah $nS\delta l$, dengan $n$ mewakili kepekatannya. Jumlah caj mereka adalah seperti berikut:
$q=(q_о)(nS\delta I)$
Di bawah keadaan zarah bergerak dengan kelajuan purata $v$, pada masa $\delta t=\frac(\delta I)(v)$ semua zarah yang terkandung dalam isipadu yang sedang dipertimbangkan akan mempunyai masa untuk melalui silang kedua bahagian, yang bermaksud bahawa kekuatan semasa sepadan dengan pengiraan mengikut formula ini:
$I=(q_о)(nvS)$, di mana:
- $I$ - penetapan kekuatan elektrik, diukur dalam Amperes (A) atau Coulombs/saat;
- $q$ - cas bergerak sepanjang konduktor, unit ukuran Coulombs (C);
Dalam SI, unit arus dianggap asas, dan ia dipanggil ampere (A). Peranti pengukur yang dipilih ialah ammeter, yang prinsip operasinya adalah berdasarkan tindakan magnet arus.
Nota 1
Apabila menganggarkan kelajuan pergerakan elektron tersusun di dalam konduktor, dilakukan mengikut formula untuk konduktor tembaga dengan luas keratan rentas satu milimeter persegi, kami memperoleh nilai yang tidak penting (0.1 mm/s).
Perbezaan antara arus dan voltan
Dalam fizik, konsep seperti "kekuatan semasa" dan "voltan" dibezakan. Terdapat beberapa perbezaan di antara mereka, pertimbangan yang penting untuk memahami prinsip operasi semasa.
"Kekuatan semasa" merujuk kepada jumlah elektrik tertentu, "voltan", sementara pada masa yang sama ia dianggap sebagai ukuran tenaga berpotensi. Lebih-lebih lagi, konsep-konsep ini sangat bergantung antara satu sama lain. Faktor yang paling penting yang mempengaruhi mereka ialah:
- bahan konduktor;
- suhu;
- keadaan luaran.
Perbezaan juga boleh diperhatikan dalam kaedah penyediaannya. Jika, sekiranya berlaku pendedahan kepada cas elektrik, voltan dicipta, arus akan timbul akibat tindakan voltan antara titik litar. Terdapat juga perbezaan berbanding dengan konsep seperti "penggunaan tenaga". Ia akan terdiri dengan tepat dalam kuasa. Jadi, jika voltan diperlukan untuk mencirikan tenaga keupayaan, maka arus sudah akan mencirikan tenaga kinetik.
Kaedah untuk menentukan kekuatan semasa
Kekuatan semasa dikira dalam amalan menggunakan alat pengukur khas atau menggunakan formula berasingan (tertakluk kepada ketersediaan data awal). Formula asas yang mengikut mana kekuatan semasa dikira adalah seperti berikut:
Kewujudan elektrik boleh malar (contohnya, arus yang terkandung dalam bateri), serta berselang-seli (arus dalam saluran keluar). Pencahayaan bilik dan operasi semua peranti jenis elektrik berlaku dengan tepat melalui pengaruh elektrik berselang-seli. Perbezaan utama antara arus ulang alik dan arus terus adalah kecenderungannya yang lebih kuat untuk berubah.
Contoh yang jelas tentang kesan arus ulang alik juga boleh menjadi kesan menghidupkan lampu pendarfluor. Jadi, dalam proses menghidupkan lampu sedemikian, zarah bercas mula bergerak ke hadapan dan ke belakang, yang menerangkan tindakan arus ulang alik. Jenis elektrik ini dianggap paling biasa dalam kehidupan seharian. Mengikut undang-undang Ohm, kekuatan semasa dikira menggunakan formula (untuk bahagian litar elektrik):
Kekuatan semasa, oleh itu, ternyata berkadar terus dengan voltan $U$, diukur dalam Volt, kepada bahagian litar dan berkadar songsang dengan $R$-rintangan konduktor bahagian yang ditentukan, dinyatakan dalam Ohms . Pengiraan kuasa elektrik dalam litar lengkap dikira seperti berikut:
$I=\frac(E)(R+r)$, di mana:
- $E$ - daya gerak elektrik, EMF, Volt;
- $R$ - rintangan luaran, Ohm;
- $r$ - rintangan dalaman, Ohm.
Kaedah utama untuk menentukan kekuatan semasa melalui sistem instrumen dalam amalan adalah seperti berikut:
- Kaedah pengukuran magnetoelektrik. Kelebihannya ialah sensitiviti dan ketepatan bacaan yang tinggi dengan penggunaan kuasa yang rendah. Kaedah ini terpakai secara eksklusif apabila menentukan magnitud arus terus.
- Kaedah elektromagnet terdiri daripada mencari kekuatan arus jenis berselang-seli dan terus melalui proses transformasi daripada medan elektromagnet kepada isyarat daripada sensor modular magnetik.
- Kaedah tidak langsung bertujuan untuk menentukan voltan pada rintangan tertentu menggunakan voltmeter.
Nota 2
Untuk mencari kekuatan semasa, dalam amalan peranti khas, ammeter, sering digunakan. Peranti sedemikian disambungkan kepada pecah dalam litar elektrik pada titik yang diperlukan untuk mengukur kekuatan cas elektrik yang telah melalui keratan rentas wayar sepanjang tempoh masa.
Apabila menentukan magnitud kekuatan elektrik kecil, miliammeter, mikroammeter, dan juga galvanometer digunakan, yang juga disambungkan ke tempat tertentu dalam litar di mana ia perlu untuk mencari kekuatan semasa. Sambungan boleh dibuat dalam dua cara:
- konsisten;
- selari.
Menentukan jumlah arus yang digunakan tidak dianggap sebagai kerap digunakan sebagai mengukur voltan atau rintangan. Pada masa yang sama, tanpa mengira nilai fizikal arus, menjadi mustahil untuk mengira penggunaan kuasa.
16. Arus elektrik. Kekuatan semasa. Ketumpatan Semasa
Arus elektrik ialah pergerakan terarah zarah bercas elektrik di bawah pengaruh medan elektrik.
Kekuatan arus (I) ialah kuantiti skalar bersamaan dengan nisbah cas (q) yang melalui keratan rentas konduktor kepada tempoh masa (t) semasa arus mengalir.
I=q/t, di mana I ialah semasa, q ialah cas, t ialah masa.
Unit SI arus: [I]=1A (ampere)
17. Sumber semasa. Sumber ems
Sumber arus ialah peranti di mana beberapa jenis tenaga ditukarkan kepada tenaga elektrik.
EMF ialah ciri tenaga sumber. Ini ialah kuantiti fizik yang sama dengan nisbah kerja yang dilakukan oleh daya luar apabila menggerakkan cas elektrik di sepanjang litar tertutup kepada cas ini:
Diukur dalam volt (V).
Sumber EMF ialah rangkaian dua terminal, voltan pada terminal yang tidak bergantung pada arus yang mengalir melalui sumber dan sama dengan EMFnya. Emf sumber boleh ditetapkan sama ada malar, atau sebagai fungsi masa, atau sebagai fungsi pengaruh kawalan luaran.
18. Hukum Ohm : kekuatan arus yang mengalir melalui bahagian homogen konduktor adalah berkadar terus dengan penurunan voltan merentasi konduktor:
-Hukum Ohm dalam bentuk kamiran R – rintangan elektrik konduktor
Timbal balik rintangan dipanggil kekonduksian. Salingan kerintangan dipanggil kekonduksian: Salingan Ohm dipanggil Siemens [Sm].
- Hukum Ohm dalam bentuk pembezaan.
19. Hukum Am Ohm
Hukum Ohm umum menentukan hubungan antara kuantiti elektrik asas dalam bahagian litar DC yang mengandungi perintang dan sumber emf yang ideal (Rajah 1.2):
Formula adalah sah untuk arah positif penurunan voltan dalam bahagian litar yang ditunjukkan dalam Rajah 1.2 ( Uab), sumber EMF yang ideal ( E) dan arah positif arus ( saya).
Undang-undang Joule-Lenz
Ungkapan undang-undang Joule-Lenz
Bentuk integral undang-undang
Jika kita menganggap bahawa kekuatan dan rintangan semasa konduktor tidak berubah dari semasa ke semasa, maka hukum Joule-Lenz boleh ditulis dalam bentuk yang dipermudahkan:
Menggunakan hukum Ohm dan penjelmaan algebra, kami memperoleh formula setara di bawah:
Ungkapan setara haba mengikut hukum Ohm
Definisi lisan undang-undang Joule-Lenz
Jika kita mengandaikan bahawa kekuatan dan rintangan semasa konduktor tidak berubah dari semasa ke semasa, maka hukum Joule-Lenz boleh ditulis dalam bentuk yang dipermudahkan:
20. Medan magnet - medan daya yang bertindak pada cas elektrik yang bergerak dan pada jasad dengan momen magnet, tanpa mengira keadaan pergerakannya; komponen magnet medan elektromagnet
Medan magnet boleh dicipta oleh arus zarah bercas dan/atau momen magnet elektron (dan momen magnet zarah lain, yang biasanya menunjukkan dirinya pada tahap yang lebih rendah) (magnet kekal).
Di samping itu, ia timbul akibat perubahan dalam medan elektrik dari semasa ke semasa.
Ciri kekuatan utama medan magnet ialah vektor aruhan magnetik (vektor aruhan medan magnet). Dari sudut pandangan matematik, ia adalah medan vektor yang mentakrifkan dan menentukan konsep fizikal medan magnet. Selalunya, untuk ringkasnya, vektor aruhan magnet hanya dipanggil medan magnet (walaupun ini mungkin bukan penggunaan istilah yang paling ketat).
Satu lagi ciri asas medan magnet (alternatif kepada aruhan magnet dan berkait rapat dengannya, hampir sama dengannya dalam nilai fizikal) ialah potensi vektor .
Bersama-sama, magnet danelektrikbentuk medanmedan elektromagnet, manifestasi yang, khususnyaringandan semua yang laingelombang elektromagnet.
Medan magnet dicipta (dijana)arus zarah bercasatau berubah mengikut peredaran masamedan elektrik, atau milik sendirimomen magnetikzarah (yang terakhir, demi keseragaman gambar, boleh secara rasmi dikurangkan kepada arus elektrik)
Perwakilan grafik medan magnet
Garis aruhan magnet digunakan untuk mewakili medan magnet secara grafik. Garis aruhan magnetik ialah garis pada setiap titik yang vektor aruhan magnetnya diarahkan secara tangen kepadanya.
| " |
Arus elektrik ialah pergerakan terarah cas elektrik. Magnitud arus ditentukan oleh jumlah elektrik yang melalui keratan rentas konduktor per unit masa.
Jumlah elektrik yang melalui konduktor sahaja belum dapat mencirikan sepenuhnya arus elektrik. Sesungguhnya, jumlah elektrik yang sama dengan satu coulomb boleh melalui konduktor dalam satu jam, dan jumlah elektrik yang sama boleh melaluinya dalam satu saat.
Keamatan arus elektrik dalam kes kedua akan jauh lebih besar daripada yang pertama, kerana jumlah elektrik yang sama berlalu dalam tempoh masa yang lebih singkat. Untuk mencirikan keamatan arus elektrik, jumlah elektrik yang melalui konduktor biasanya dirujuk per unit masa (saat). Jumlah elektrik yang melalui konduktor dalam satu saat dipanggil kekuatan arus. Unit arus dalam sistem ialah ampere (A).
Kekuatan semasa ialah jumlah elektrik yang melalui keratan rentas konduktor dalam satu saat.
Kekuatan semasa dilambangkan dengan huruf Inggeris I.
Ampere ialah unit arus elektrik (satu daripada ), dilambangkan dengan A. 1 A adalah sama dengan kekuatan arus yang tidak berubah, yang, apabila melalui dua konduktor lurus selari dengan panjang tak terhingga dan luas keratan rentas bulatan kecil yang boleh diabaikan, terletak pada jarak 1 m antara satu sama lain dalam vakum, akan menyebabkan daya interaksi sama dengan 2 10 –7 N per meter panjang pada keratan konduktor sepanjang 1 m.
Kekuatan arus dalam konduktor adalah sama dengan satu ampere jika satu coulomb elektrik melalui keratan rentasnya setiap saat.
Ampere ialah kekuatan arus elektrik di mana jumlah elektrik yang sama dengan satu coulomb melalui keratan rentas konduktor setiap saat: 1 ampere = 1 coulomb/1 saat.
Unit tambahan sering digunakan: 1 miliampere (mA) = 1/1000 ampere = 10 -3 ampere, 1 mikroampere (mA) = 1/1000000 ampere = 10 -6 ampere.
Jika jumlah elektrik yang melalui keratan rentas konduktor dalam tempoh masa tertentu diketahui, maka kekuatan semasa boleh didapati menggunakan formula: I=q/t
Jika arus elektrik mengalir dalam litar tertutup yang tidak mempunyai cawangan, maka jumlah elektrik yang sama melalui mana-mana keratan rentas (di mana-mana dalam litar) sesaat, tanpa mengira ketebalan konduktor. Ini dijelaskan oleh fakta bahawa caj tidak boleh terkumpul di mana-mana dalam konduktor. Oleh itu, Kekuatan semasa adalah sama di mana-mana dalam litar elektrik.
Dalam litar elektrik kompleks dengan pelbagai cawangan, peraturan ini (arus malar pada semua titik litar tertutup) tetap sah, sudah tentu, tetapi ia hanya terpakai untuk bahagian individu litar am, yang boleh dianggap mudah.
Pengukuran semasa
Alat yang dipanggil ammeter digunakan untuk mengukur arus. Untuk mengukur arus yang sangat kecil, miliammeter dan mikroammeter, atau galvanometer, digunakan. Dalam Rajah. 1. menunjukkan gambaran grafik konvensional bagi ammeter dan miliammeter pada litar elektrik.
nasi. 1. Simbol ammeter dan miliammeter
nasi. 2. Ammeter
Untuk mengukur arus, anda perlu menyambungkan ammeter ke litar terbuka (lihat Rajah 3). Arus yang diukur melalui dari sumber melalui ammeter dan penerima. Jarum ammeter menunjukkan arus dalam litar. Di mana betul-betul untuk menghidupkan ammeter, iaitu sebelum pengguna (mengira) atau selepasnya, sama sekali tidak peduli, kerana kekuatan semasa dalam litar tertutup mudah (tanpa cawangan) akan sama di semua titik litar.
nasi. 3. Hidupkan ammeter
Kadangkala tersilap percaya bahawa ammeter yang disambungkan sebelum pengguna akan menunjukkan kekuatan arus yang lebih besar daripada yang disambungkan selepas pengguna. Dalam kes ini, ia dianggap bahawa "sebahagian daripada arus" dibelanjakan dalam pengguna untuk mengaktifkannya. Ini, sudah tentu, palsu, dan inilah sebabnya.
Arus elektrik dalam konduktor logam adalah proses elektromagnet yang disertai dengan pergerakan elektron yang teratur di sepanjang konduktor. Walau bagaimanapun, tenaga tidak dipindahkan oleh elektron, tetapi oleh medan elektromagnet yang mengelilingi konduktor.
Bilangan elektron yang sama persis melalui mana-mana keratan rentas konduktor dalam litar elektrik ringkas. Walau apa pun bilangan elektron yang datang dari satu kutub sumber tenaga elektrik, bilangan yang sama daripadanya akan melalui pengguna dan, sudah tentu, pergi ke kutub sumber yang lain, kerana elektron, sebagai zarah bahan, tidak boleh digunakan semasa pergerakan mereka.
nasi. 4. Mengukur arus dengan multimeter
Dalam teknologi terdapat arus yang sangat tinggi (ribuan ampere) dan yang sangat kecil (persejuta ampere). Sebagai contoh, kekuatan semasa dapur elektrik adalah kira-kira 4 - 5 amperes, lampu pijar - dari 0.3 hingga 4 amperes (dan banyak lagi). Arus yang melalui fotosel hanyalah beberapa mikroamp. Dalam wayar utama pencawang yang membekalkan elektrik ke rangkaian trem, arus mencecah ribuan ampere.
« Fizik - gred 10"
Arus elektrik- pergerakan terarah zarah bercas. Terima kasih kepada arus elektrik, pangsapuri diterangi, peralatan mesin digerakkan, pembakar pada dapur elektrik dipanaskan, radio beroperasi, dsb.
Mari kita pertimbangkan kes paling mudah pergerakan terarah zarah bercas - arus terus.
Apakah cas elektrik yang dipanggil asas?
Apakah cas elektrik asas?
Apakah perbezaan antara cas dalam konduktor dan dielektrik?
Apabila zarah bercas bergerak dalam konduktor, cas elektrik dipindahkan dari satu titik ke titik lain. Walau bagaimanapun, jika zarah bercas menjalani gerakan terma rawak, seperti elektron bebas dalam logam, maka pemindahan cas tidak berlaku (Rajah 15.1, a). Keratan rentas konduktor, secara purata, melintasi bilangan elektron yang sama dalam dua arah yang bertentangan. Caj elektrik dipindahkan melalui keratan rentas konduktor hanya jika, bersama-sama dengan pergerakan rawak, elektron mengambil bahagian dalam pergerakan terarah (Rajah 15.1, b). Dalam kes ini, mereka mengatakan bahawa konduktor pergi arus elektrik.
Arus elektrik ialah pergerakan tertib (diarahkan) zarah bercas.
Arus elektrik mempunyai arah tertentu.
Arah arus diambil sebagai arah pergerakan zarah bercas positif.
Jika anda menggerakkan jasad yang umumnya neutral, maka, walaupun pergerakan tertib sejumlah besar elektron dan nukleus atom, arus elektrik tidak akan timbul. Jumlah caj yang dipindahkan melalui mana-mana keratan rentas akan sama dengan sifar, kerana caj tanda yang berbeza bergerak dengan kelajuan purata yang sama.
Arah arus bertepatan dengan arah vektor kekuatan medan elektrik. Jika arus terbentuk oleh pergerakan zarah bercas negatif, maka arah arus dianggap bertentangan dengan arah pergerakan zarah.
Pilihan arah arus tidak begitu berjaya, kerana dalam kebanyakan kes arus mewakili pergerakan tertib elektron - zarah bercas negatif. Pilihan arah arus dibuat pada masa yang tidak diketahui tentang elektron bebas dalam logam.
Tindakan semasa.
Kita tidak langsung melihat pergerakan zarah dalam konduktor. Kehadiran arus elektrik mesti dinilai dengan tindakan atau fenomena yang mengiringinya.
Pertama, konduktor di mana arus mengalir memanaskan.
Kedua, arus elektrik boleh mengubah komposisi kimia konduktor: contohnya, melepaskan komponen kimianya (tembaga daripada larutan tembaga sulfat, dll.).
Ketiga, arus mengenakan daya pada arus jiran dan jasad bermagnet. Tindakan arus ini dipanggil magnetik.
Oleh itu, jarum magnet berhampiran konduktor pembawa arus berputar. Kesan magnet arus, berbeza dengan kimia dan haba, adalah yang utama, kerana ia menunjukkan dirinya dalam semua konduktor tanpa pengecualian. Kesan kimia arus diperhatikan hanya dalam larutan dan cair elektrolit, dan pemanasan tidak hadir dalam superkonduktor.
Dalam mentol lampu pijar, disebabkan oleh laluan arus elektrik, cahaya yang kelihatan dipancarkan, dan motor elektrik melakukan kerja mekanikal.
Kekuatan semasa.
Jika arus elektrik mengalir dalam litar, ini bermakna cas elektrik sentiasa dipindahkan melalui keratan rentas konduktor.
Caj yang dipindahkan setiap unit masa berfungsi sebagai ciri kuantitatif utama arus, yang dipanggil kekuatan semasa.
Jika cas Δq dipindahkan melalui keratan rentas konduktor pada masa Δt, maka nilai purata arus adalah sama dengan
Purata kekuatan arus adalah sama dengan nisbah cas Δq yang melalui keratan rentas konduktor semasa selang masa Δt kepada tempoh masa ini.
Sekiranya kekuatan semasa tidak berubah dari semasa ke semasa, maka arus dipanggil kekal.
Kekuatan arus ulang alik pada masa tertentu juga ditentukan oleh formula (15.1), tetapi tempoh masa Δt dalam kes ini sepatutnya sangat kecil.
Kekuatan semasa, seperti cas, ialah kuantiti skalar. Dia mungkin seperti positif, jadi negatif. Tanda kekuatan semasa bergantung pada arah mana di sekeliling litar diambil sebagai positif. Kekuatan arus I > 0 jika arah arus bertepatan dengan arah positif yang dipilih secara bersyarat di sepanjang konduktor. Jika tidak saya< 0.
Hubungan antara kekuatan semasa dan kelajuan pergerakan arah zarah.
Biarkan konduktor silinder (Rajah 15.2) mempunyai keratan rentas dengan luas S.
Untuk arah positif arus dalam konduktor kita mengambil arah dari kiri ke kanan. Caj setiap zarah akan dianggap sama dengan q 0. Isipadu konduktor, dihadkan oleh keratan rentas 1 dan 2 dengan jarak Δl antara mereka, mengandungi zarah nSΔl, di mana n ialah kepekatan zarah (pembawa semasa). Jumlah cas mereka dalam isipadu yang dipilih ialah q = q 0 nSΔl. Jika zarah bergerak dari kiri ke kanan dengan kelajuan purata υ, maka pada masa itu semua zarah yang terkandung dalam isipadu yang sedang dipertimbangkan akan melalui keratan rentas 2. Oleh itu, kekuatan semasa adalah sama dengan:
Unit SI bagi arus ialah ampere (A).
Unit ini ditubuhkan berdasarkan interaksi magnetik arus.
Ukur kekuatan semasa ammeter. Prinsip reka bentuk peranti ini adalah berdasarkan tindakan magnet semasa.
Kelajuan pergerakan tertib elektron dalam konduktor.
Mari kita cari kelajuan pergerakan tertib elektron dalam konduktor logam. Mengikut formula (15.2) di mana e ialah modulus cas elektron.
Biarkan, sebagai contoh, kekuatan semasa I = 1 A, dan luas keratan rentas konduktor S = 10 -6 m 2. Modulus cas elektron e = 1.6 10 -19 C. Bilangan elektron dalam 1 m 3 kuprum adalah sama dengan bilangan atom dalam isipadu ini, kerana salah satu elektron valens bagi setiap atom kuprum adalah bebas. Nombor ini ialah n ≈ 8.5 10 28 m -3 (nombor ini boleh ditentukan dengan menyelesaikan masalah 6 daripada § 54). Oleh itu,
Seperti yang anda lihat, kelajuan pergerakan elektron tersusun adalah sangat rendah. Ia berkali-kali lebih rendah daripada kelajuan pergerakan haba elektron dalam logam.
Keadaan yang diperlukan untuk kewujudan arus elektrik.
Untuk kemunculan dan kewujudan arus elektrik yang berterusan dalam bahan, perlu ada percuma zarah bercas.
Walau bagaimanapun, ini masih tidak mencukupi untuk arus berlaku.
Untuk mencipta dan mengekalkan pergerakan tertib zarah bercas, daya diperlukan yang bertindak ke atasnya dalam arah tertentu.
Jika daya ini berhenti bertindak, maka pergerakan tertib zarah bercas akan terhenti kerana perlanggaran dengan ion kekisi kristal logam atau molekul neutral elektrolit, dan elektron akan bergerak secara rawak.
Zarah bercas, seperti yang kita ketahui, digerakkan oleh medan elektrik dengan daya:
Biasanya, medan elektrik di dalam konduktor yang menyebabkan dan mengekalkan pergerakan zarah bercas yang teratur.
Hanya dalam kes statik, apabila cas berada dalam keadaan rehat, medan elektrik di dalam konduktor adalah sifar.
Jika terdapat medan elektrik di dalam konduktor, maka terdapat perbezaan potensi antara hujung konduktor mengikut formula (14.21). Seperti yang ditunjukkan oleh eksperimen, apabila beza keupayaan tidak berubah dari semasa ke semasa, a arus elektrik terus. Sepanjang konduktor, potensi berkurangan daripada nilai maksimum pada satu hujung konduktor kepada minimum pada yang lain, kerana cas positif, di bawah pengaruh daya medan, bergerak ke arah potensi berkurangan.