กระแสไฟฟ้าที่มีความแรงบางอย่าง กระแสไฟฟ้าตรง

« ฟิสิกส์ - ชั้นประถมศึกษาปีที่ 10"

กระแสไฟฟ้า- กำกับการเคลื่อนที่ของอนุภาคที่มีประจุ ต้องขอบคุณกระแสไฟฟ้าที่ทำให้อพาร์ทเมนท์สว่างไสว เครื่องมือกลก็เริ่มทำงาน หัวเผาบนเตาไฟฟ้าก็ได้รับความร้อน วิทยุก็ทำงาน ฯลฯ

ลองพิจารณากรณีที่ง่ายที่สุดของการเคลื่อนที่โดยตรงของอนุภาคที่มีประจุ - กระแสตรง

ประจุไฟฟ้าชนิดใดที่เรียกว่าประถม?
ประจุไฟฟ้าเบื้องต้นคืออะไร?
ความแตกต่างระหว่างประจุในตัวนำและอิเล็กทริกคืออะไร?

เมื่ออนุภาคมีประจุเคลื่อนที่ในตัวนำ การถ่ายโอนจะเกิดขึ้น ค่าไฟฟ้าจากจุดหนึ่งไปอีกจุดหนึ่ง อย่างไรก็ตาม หากอนุภาคมีประจุเกิดการเคลื่อนที่ด้วยความร้อนแบบสุ่ม เช่น อิเล็กตรอนอิสระในโลหะ การถ่ายโอนประจุจะไม่เกิดขึ้น (รูปที่ 15.1, a) โดยเฉลี่ยแล้ว หน้าตัดของตัวนำจะตัดอิเล็กตรอนจำนวนเท่ากันในสองทิศทางตรงกันข้าม ประจุไฟฟ้าจะถูกถ่ายโอนผ่านหน้าตัดของตัวนำก็ต่อเมื่ออิเล็กตรอนมีส่วนร่วมในการเคลื่อนที่โดยตรงพร้อมกับการเคลื่อนที่แบบสุ่ม (รูปที่ 15.1, b) ในกรณีนี้พวกเขาบอกว่าผู้ควบคุมวงไป กระแสไฟฟ้า .

กระแสไฟฟ้าคือการเคลื่อนที่ตามคำสั่ง (กำหนดทิศทาง) ของอนุภาคที่มีประจุ

กระแสไฟฟ้ามีทิศทางที่แน่นอน

ทิศทางของกระแสถือเป็นทิศทางการเคลื่อนที่ของอนุภาคที่มีประจุบวก

หากคุณเคลื่อนย้ายวัตถุที่เป็นกลางโดยรวมแม้ว่าจะมีการเคลื่อนที่ตามลำดับของอิเล็กตรอนจำนวนมากและก็ตาม นิวเคลียสของอะตอมจะไม่มีกระแสไฟฟ้าเกิดขึ้น ประจุทั้งหมดที่ถ่ายโอนผ่านหน้าตัดใด ๆ จะเท่ากับศูนย์ เนื่องจากประจุของสัญญาณต่าง ๆ เคลื่อนที่ด้วยความเร็วเฉลี่ยเท่ากัน

ทิศทางของกระแสเกิดขึ้นพร้อมกับทิศทางของเวกเตอร์แรงดันไฟฟ้า สนามไฟฟ้า- หากกระแสเกิดขึ้นจากการเคลื่อนที่ของอนุภาคที่มีประจุลบ ทิศทางของกระแสจะถือว่าตรงกันข้ามกับทิศทางการเคลื่อนที่ของอนุภาค

การเลือกทิศทางกระแสไม่ประสบความสำเร็จมากนักเนื่องจากในกรณีส่วนใหญ่กระแสไฟฟ้าแสดงถึงการเคลื่อนที่ตามลำดับของอิเล็กตรอน - อนุภาคที่มีประจุลบ การเลือกทิศทางกระแสเกิดขึ้นในช่วงเวลาที่ไม่มีใครรู้เกี่ยวกับอิเล็กตรอนอิสระในโลหะ

การกระทำของกระแส

เราไม่เห็นการเคลื่อนที่ของอนุภาคในตัวนำโดยตรง การมีอยู่ของกระแสไฟฟ้าจะต้องพิจารณาจากการกระทำหรือปรากฏการณ์ที่มาพร้อมกับกระแสไฟฟ้า

ประการแรก ตัวนำที่กระแสไฟฟ้าไหลผ่านจะร้อนขึ้น

ประการที่สอง กระแสไฟฟ้าสามารถเปลี่ยนแปลงได้ องค์ประกอบทางเคมีตัวนำ: ตัวอย่างเช่น การแยกส่วนประกอบทางเคมี (ทองแดงออกจากสารละลาย คอปเปอร์ซัลเฟตฯลฯ)

ประการที่สาม กระแสไฟฟ้าออกแรงกับกระแสน้ำข้างเคียงและวัตถุที่ถูกแม่เหล็ก การกระทำของกระแสนี้เรียกว่า แม่เหล็ก.

ดังนั้นเข็มแม่เหล็กที่อยู่ใกล้ตัวนำที่มีกระแสไฟฟ้าจะหมุน ผลกระทบทางแม่เหล็กของกระแสตรงกันข้ามกับสารเคมีและความร้อนเป็นผลกระทบหลักเนื่องจากมันปรากฏอยู่ในตัวนำทั้งหมดโดยไม่มีข้อยกเว้น การกระทำทางเคมีกระแสจะสังเกตได้เฉพาะในสารละลายและการละลายของอิเล็กโทรไลต์เท่านั้น และไม่มีความร้อนในตัวนำยิ่งยวด

ในหลอดไส้เนื่องจากมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านแสงที่มองเห็นจึงถูกปล่อยออกมาและมอเตอร์ไฟฟ้าทำงานทางกล

ความแข็งแกร่งในปัจจุบัน

ถ้ากระแสไฟฟ้าไหลในวงจร แสดงว่าประจุไฟฟ้าถูกถ่ายโอนอย่างต่อเนื่องผ่านหน้าตัดของตัวนำ

ประจุที่ถ่ายโอนต่อหน่วยเวลาทำหน้าที่เป็นลักษณะเชิงปริมาณหลักของกระแสที่เรียกว่า ความแรงในปัจจุบัน.

หากประจุ Δq ถูกถ่ายโอนผ่านหน้าตัดของตัวนำในช่วงเวลา Δt ดังนั้นค่าเฉลี่ยของกระแสไฟฟ้าจะเท่ากับ

ความแรงกระแสไฟเฉลี่ยเท่ากับอัตราส่วนของประจุ Δq ที่ผ่านหน้าตัดของตัวนำในช่วงเวลา Δt ถึงช่วงเวลานี้

หากความแรงของกระแสไม่เปลี่ยนแปลงเมื่อเวลาผ่านไป กระแสจะถูกเรียก ถาวร.

ความแข็งแกร่ง เครื่องปรับอากาศวี ในขณะนี้เวลายังถูกกำหนดโดยสูตร (15.1) แต่ช่วงเวลา Δt ในกรณีนี้ควรมีค่าน้อยมาก

ความแรงของกระแสเช่นเดียวกับประจุคือปริมาณสเกลาร์ เธออาจจะเป็นแบบนั้น เชิงบวก, ดังนั้น เชิงลบ- สัญญาณของความแรงของกระแสไฟฟ้าขึ้นอยู่กับทิศทางรอบวงจรที่เป็นบวก ความแรงของกระแส I > 0 ถ้าทิศทางของกระแสตรงกับทิศทางบวกที่เลือกตามเงื่อนไขตามตัวนำ มิฉะนั้นฉัน< 0.

ความสัมพันธ์ระหว่างความแรงของกระแสกับความเร็วของการเคลื่อนที่ในทิศทางของอนุภาค

ปล่อยให้ตัวนำทรงกระบอก (รูปที่ 15.2) มีส่วนตัดขวางกับพื้นที่ S

สำหรับทิศทางบวกของกระแสในตัวนำ เราใช้ทิศทางจากซ้ายไปขวา ประจุของแต่ละอนุภาคจะถือว่าเท่ากับ q 0 ปริมาตรของตัวนำซึ่งถูกจำกัดด้วยหน้าตัด 1 และ 2 โดยมีระยะห่าง Δl ระหว่างพวกมัน มีอนุภาค nSΔl โดยที่ n คือความเข้มข้นของอนุภาค (พาหะปัจจุบัน) ค่าใช้จ่ายทั้งหมดในปริมาณที่เลือกคือ q = q 0 nSΔl หากอนุภาคเคลื่อนที่จากซ้ายไปขวาด้วยความเร็วเฉลี่ย υ ในช่วงเวลานั้นอนุภาคทั้งหมดที่มีอยู่ในปริมาตรที่พิจารณาจะผ่านหน้าตัด 2 ดังนั้นความแรงของกระแสจึงเท่ากับ:

กระแสไฟฟ้ามีหน่วย SI คือ แอมแปร์ (A)

หน่วยนี้ถูกสร้างขึ้นบนพื้นฐานของปฏิสัมพันธ์ทางแม่เหล็กของกระแส

วัดความแรงของกระแส แอมป์มิเตอร์- หลักการออกแบบของอุปกรณ์เหล่านี้ขึ้นอยู่กับ การกระทำของแม่เหล็กปัจจุบัน

ความเร็วของการเคลื่อนที่ตามลำดับของอิเล็กตรอนในตัวนำ

มาหาความเร็วของการเคลื่อนที่ตามลำดับของอิเล็กตรอนในตัวนำโลหะ ตามสูตร (15.2) โดยที่ e คือโมดูลัสของประจุอิเล็กตรอน

ตัวอย่างเช่นความแรงของกระแส I = 1 A และพื้นที่หน้าตัดของตัวนำ S = 10 -6 m 2 โมดูลัสประจุอิเล็กตรอน e = 1.6 10 -19 C. จำนวนอิเล็กตรอนในทองแดง 1 m 3 เท่ากับจำนวนอะตอมในปริมาตรนี้ เนื่องจากเวเลนซ์อิเล็กตรอนตัวหนึ่งของอะตอมทองแดงแต่ละอะตอมเป็นอิสระ ตัวเลขนี้คือ n µ 8.5 10 28 m -3 (ตัวเลขนี้สามารถกำหนดได้โดยการแก้ปัญหา 6 จาก§ 54) เพราะฉะนั้น,

อย่างที่คุณเห็นความเร็วของการเคลื่อนที่ตามลำดับของอิเล็กตรอนนั้นต่ำมาก มันน้อยกว่าความเร็วการเคลื่อนที่ด้วยความร้อนของอิเล็กตรอนในโลหะหลายเท่า

สภาวะที่จำเป็นสำหรับการมีอยู่ของกระแสไฟฟ้า

จำเป็นต้องมีการเกิดขึ้นและการมีอยู่ของกระแสไฟฟ้าคงที่ในสาร ฟรีอนุภาคที่มีประจุ

อย่างไรก็ตาม ยังไม่เพียงพอสำหรับกระแสที่เกิดขึ้น

ในการสร้างและรักษาการเคลื่อนที่ของอนุภาคที่มีประจุอย่างเป็นระเบียบ จำเป็นต้องมีแรงที่กระทำกับอนุภาคเหล่านั้นในทิศทางที่แน่นอน

หากแรงนี้หยุดกระทำ การเคลื่อนที่ตามคำสั่งของอนุภาคที่มีประจุจะหยุดลงเนื่องจากการชนกับไอออน ตาข่ายคริสตัลโลหะหรือโมเลกุลอิเล็กโทรไลต์ที่เป็นกลางและอิเล็กตรอนจะเคลื่อนที่แบบสุ่ม

ดังที่เราทราบ อนุภาคที่มีประจุจะได้รับผลกระทบ สนามไฟฟ้าด้วยกำลัง:

โดยทั่วไปแล้ว สนามไฟฟ้าภายในตัวนำจะทำให้เกิดและรักษาการเคลื่อนที่ของอนุภาคที่มีประจุตามคำสั่ง
เฉพาะในกรณีคงที่ เมื่อประจุหยุดนิ่ง สนามไฟฟ้าภายในตัวนำจะเป็นศูนย์

หากมีสนามไฟฟ้าอยู่ภายในตัวนำ แสดงว่ามีความต่างศักย์ไฟฟ้าระหว่างปลายตัวนำตามสูตร (14.21) ดังที่การทดลองแสดงให้เห็น เมื่อความต่างศักย์ไม่เปลี่ยนแปลงเมื่อเวลาผ่านไป กระแสไฟฟ้าตรง- ตามแนวตัวนำ ศักยภาพจะลดลงจากค่าสูงสุดที่ปลายด้านหนึ่งของตัวนำไปเป็นค่าต่ำสุดที่อีกด้านหนึ่ง เนื่องจากประจุบวกจะเคลื่อนที่ไปในทิศทางที่ศักย์ไฟฟ้าลดลงภายใต้อิทธิพลของแรงสนาม

อนุภาคที่มีประจุเหล่านี้มักเรียกว่าพาหะในปัจจุบันในทางทฤษฎี ในตัวนำและเซมิคอนดักเตอร์ พาหะปัจจุบันคืออิเล็กตรอน ในอิเล็กโทรไลต์ ซึ่งเป็นไอออนที่มีประจุ ในก๊าซ ตัวพาประจุสามารถเป็นได้ทั้งอิเล็กตรอนและไอออน ตัวอย่างเช่น ในโลหะ มีเพียงอิเล็กตรอนเท่านั้นที่สามารถเคลื่อนที่ได้ ดังนั้นกระแสไฟฟ้าในพวกมันจึงเป็นการเคลื่อนที่ของการนำอิเล็กตรอน ควรสังเกตว่าผลลัพธ์ของกระแสไฟฟ้าในโลหะและสารละลายที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้ามีความแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ ไม่มีกระบวนการทางเคมีเกิดขึ้นในโลหะเมื่อมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน ในขณะที่อิเล็กโทรไลต์ภายใต้อิทธิพลของกระแสไฟฟ้า ไอออนของสารจะถูกปล่อยออกมาบนอิเล็กโทรด (ปรากฏการณ์อิเล็กโทรไลซิส) ความแตกต่างในผลลัพธ์ของการกระทำของกระแสไฟฟ้าอธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าพาหะประจุในโลหะและอิเล็กโทรไลต์มีความแตกต่างกันโดยพื้นฐาน ในโลหะ สารเหล่านี้เป็นอิเล็กตรอนอิสระที่แยกออกจากอะตอม ในสารละลาย ได้แก่ ไอออน ซึ่งก็คืออะตอมหรือกลุ่มของพวกมันที่มีประจุ

ใช่ก่อน เงื่อนไขที่จำเป็นการมีอยู่ของกระแสไฟฟ้าในสารใด ๆ คือการมีอยู่ของพาหะในปัจจุบัน

เพื่อให้ประจุอยู่ในสมดุล จำเป็นที่ความต่างศักย์ระหว่างจุดใดๆ ของตัวนำจะต้องเท่ากับศูนย์ หากเงื่อนไขนี้ถูกละเมิด จะไม่มีความสมดุล ประจุจะเคลื่อนที่ ดังนั้นเงื่อนไขที่จำเป็นประการที่สองสำหรับการมีอยู่ของกระแสไฟฟ้าในตัวนำคือการสร้างแรงดันไฟฟ้าระหว่างจุดใดจุดหนึ่ง

การเคลื่อนที่ของประจุอิสระที่ได้รับคำสั่งซึ่งเกิดขึ้นในตัวนำอันเป็นผลมาจากการกระทำของสนามไฟฟ้าเรียกว่าการนำกระแส

อย่างไรก็ตาม เราทราบว่าการเคลื่อนที่ตามลำดับของอนุภาคที่มีประจุนั้นเป็นไปได้หากตัวนำที่มีประจุหรืออิเล็กทริกถูกเคลื่อนย้ายไปในอวกาศ กระแสไฟฟ้าดังกล่าวเรียกว่ากระแสการพาความร้อน

กลไกการดำเนินการกระแสตรง

เพื่อให้กระแสไหลอย่างต่อเนื่องในตัวนำ จำเป็นต้องเชื่อมต่ออุปกรณ์บางอย่างกับตัวนำ (หรือชุดตัวนำ - ห่วงโซ่ของตัวนำ) ซึ่งกระบวนการแยกประจุไฟฟ้าเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องและด้วยเหตุนี้จึงรักษาไว้ แรงดันไฟฟ้าในวงจร อุปกรณ์นี้เรียกว่าแหล่งกำเนิดปัจจุบัน (เครื่องกำเนิดไฟฟ้า) แรงที่แยกประจุออกจากกันเรียกว่าแรงภายนอก พวกมันไม่มีแหล่งกำเนิดไฟฟ้าและทำหน้าที่ภายในแหล่งกำเนิดเท่านั้น เมื่อประจุแยกจากกัน แรงภายนอกจะสร้างความต่างศักย์ไฟฟ้าระหว่างปลายวงจร

หากประจุไฟฟ้าเคลื่อนที่ไปตามวงจรปิด งานที่เกิดจากแรงไฟฟ้าสถิตจะเป็นศูนย์ ซึ่งหมายความว่างานของแรงทั้งหมด ($A$) ที่กระทำต่อประจุนั้นเท่ากับงานของแรงภายนอก ($A_(st)$) ปริมาณทางกายภาพซึ่งเป็นลักษณะของแหล่งที่มาปัจจุบัน - นี่คือ แหล่งที่มาของอีเอ็มเอฟ($(\mathcal E)$) ถูกกำหนดให้เป็น:

\[(\คณิตศาสตร์ E)=\frac(A)(q)\left(1\right),\]

โดยที่ $q$ เป็นประจุบวก ประจุเคลื่อนตัวไปตาม วงปิด- EMF ไม่ใช่พลังในความหมายที่แท้จริง หน่วยวัด $\left[(\mathcal E)\right]=В$

ลักษณะของแรงภายนอกอาจแตกต่างกัน เช่น ในเซลล์กัลวานิก แรงภายนอกเป็นผลมาจากกระบวนการเคมีไฟฟ้า ในรถ ดี.ซีแรงดังกล่าวคือแรงลอเรนซ์

ลักษณะสำคัญของกระแส

ทิศทางของกระแสถือเป็นทิศทางการเคลื่อนที่ของอนุภาคบวกตามอัตภาพ ซึ่งหมายความว่าทิศทางของกระแสในโลหะอยู่ตรงข้ามกับทิศทางการเคลื่อนที่ของอนุภาค

กระแสไฟฟ้ามีลักษณะเฉพาะด้วยความแรงของกระแสไฟฟ้า ปัจจุบัน ($I$) -- ปริมาณสเกลาร์ซึ่งเท่ากับอนุพันธ์ของประจุ ($q$) เทียบกับเวลาของกระแสที่ไหลผ่านพื้นผิว S:

กระแสสามารถคงที่หรือสลับกันได้ หากความแรงของกระแสและทิศทางไม่เปลี่ยนแปลงเมื่อเวลาผ่านไปกระแสดังกล่าวจะเรียกว่าค่าคงที่และสามารถเขียนการแสดงออกของความแรงของกระแสได้เป็น:

โดยที่กระแสไฟฟ้าถูกกำหนดให้เป็นประจุที่ผ่านพื้นผิว S ต่อหน่วยเวลา

ในระบบ SI หน่วยพื้นฐานของกระแสไฟฟ้าคือแอมแปร์ (A)

ลักษณะเวกเตอร์เฉพาะที่ของกระแสคือความหนาแน่น เวกเตอร์ความหนาแน่นกระแส ($\overrightarrow(j)$) กำหนดลักษณะการกระจายของกระแสเหนือส่วนตัดขวาง S เวกเตอร์นี้มุ่งไปในทิศทางที่ประจุบวกเคลื่อนที่ โมดูลัสของเวกเตอร์ความหนาแน่นกระแสเท่ากับ:

โดยที่ $dS"$ คือเส้นโครงของพื้นผิวเบื้องต้น $dS$ ลงบนระนาบที่ตั้งฉากกับเวกเตอร์ความหนาแน่นกระแส $dI$ คือองค์ประกอบของกระแสที่ไหลผ่านพื้นผิว $dS\ และ\ dS"$

ความหนาแน่นกระแสในโลหะสามารถแสดงได้ดังนี้:

\[\overrightarrow(j)=-n_0q_e\left\langle \overrightarrow(v)\right\rangle \ \left(5\right),\]

โดยที่ $n_0$ คือความเข้มข้นของการนำอิเล็กตรอน, $q_e=1.6(\cdot 10)^(-19)C$ คือประจุของอิเล็กตรอน, $\left\langle \overrightarrow(v)\right\rangle $ -- ความเร็วเฉลี่ยสั่งให้อิเล็กตรอนเคลื่อนที่ ที่ความหนาแน่นกระแสไฟฟ้าสูงสุด $\left\langle \overrightarrow(v)\right\rangle =(10)^(-4)\frac(m)(s)$

กฎทางกายภาพพื้นฐานคือกฎการอนุรักษ์ประจุไฟฟ้า ถ้าเราเลือกพื้นผิวคงที่แบบปิด S (รูปที่ 1) ซึ่งจำกัดปริมาตร V ดังนั้นปริมาณไฟฟ้าที่ไหลต่อวินาทีจากปริมาตร V จะถูกกำหนดเป็น $\oint\limits_S(j_ndS.)$ ซึ่งเป็นจำนวนเดียวกัน ของไฟฟ้าสามารถแสดงเป็นประจุ : $-\frac(\partial q)(\partial t)$ นั่นคือเรามี:

\[\frac(\บางส่วน q)(\บางส่วน t)=-\oint\limits_S(j_ndS\left(6\right),)\]

โดยที่ $j_n$ คือเส้นโครงของเวกเตอร์ความหนาแน่นกระแสไปยังทิศทางของเส้นปกติไปยังองค์ประกอบพื้นผิว $dS$ ในกรณีนี้:

โดยที่ $\alpha $ คือมุมระหว่างทิศทางของเส้นปกติถึง dS และเวกเตอร์ความหนาแน่นกระแส สมการ (6) ใช้อนุพันธ์บางส่วนเพื่อเน้นว่าพื้นผิว S นั้นอยู่กับที่

สมการ (6) คือกฎการอนุรักษ์ประจุในพลศาสตร์ไฟฟ้าขนาดมหภาค หากกระแสคงที่ในเวลาเราจะเขียนกฎการอนุรักษ์ประจุในรูปแบบ:

\[\oint\limits_S(j_ndS=0\left(8\right).)\]

ค้นหาข้อความแบบเต็ม:

จะดูได้ที่ไหน:

ทุกที่
ในชื่อเรื่องเท่านั้น
เฉพาะในข้อความเท่านั้น

ถอน:

คำอธิบาย
คำในข้อความ
ส่วนหัวเท่านั้น

หน้าหลัก > บทคัดย่อ >ฟิสิกส์

การบรรยายครั้งที่ 12

เรื่อง: “กระแสไฟฟ้า”.

วัตถุประสงค์ของการบรรยาย:

แผนการบรรยาย

1. แนวคิดเรื่องการนำกระแสไฟฟ้า เวกเตอร์ปัจจุบันและความแรงของกระแส

2. รูปแบบดิฟเฟอเรนเชียลของกฎของโอห์ม

3. สม่ำเสมอและ การเชื่อมต่อแบบขนานตัวนำ

4. สาเหตุของการปรากฏตัวของสนามไฟฟ้าในตัวนำทางกายภาพ
ความหมายของแนวคิดเรื่องแรงภายนอก

5. ที่มาของกฎของโอห์มสำหรับวงจรทั้งหมด

6. กฎข้อที่หนึ่งและสองของ Kirchhoff

7. ติดต่อความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้น ปรากฏการณ์เทอร์โมอิเล็กทริก

8. กระแสไฟฟ้าในสภาพแวดล้อมต่างๆ

9. กระแสในของเหลว กระแสไฟฟ้า กฎของฟาราเดย์

1. แนวคิดเรื่องการนำกระแสไฟฟ้า เวกเตอร์ปัจจุบันและความแรงของกระแส

ไฟฟ้าช็อต เรียกว่าการเคลื่อนที่แบบสั่งการของประจุไฟฟ้า พาหะในปัจจุบันอาจเป็นอิเล็กตรอน ไอออน และอนุภาคที่มีประจุ

หากมีการสร้างสนามไฟฟ้าในตัวนำ ประจุไฟฟ้าอิสระในนั้นจะเริ่มเคลื่อนที่ - กระแสจะปรากฏขึ้นเรียกว่า การนำกระแสถ้าร่างกายมีประจุเคลื่อนที่ไปในอวกาศล่ะก็ ปัจจุบัน เรียกว่าการพาความร้อน.

กระแสสามารถไหลเข้าได้ ของแข็ง(โลหะ) ของเหลว (อิเล็กโทรไลต์) และก๊าซ (การปล่อยก๊าซเกิดจากการเคลื่อนที่ของประจุทั้งบวกและลบ)

ผู้ให้บริการในปัจจุบันได้แก่:

ในโลหะ - การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนโดยตรง

ในของเหลว - ไอออน;

ในก๊าซ - อิเล็กตรอนและไอออน

สำหรับทิศทางของกระแสน้ำ เป็นเรื่องปกติที่จะต้องยอมรับทิศทางการเคลื่อนที่ของประจุบวก

สำหรับการเกิดขึ้นและการดำรงอยู่ของกระแสจึงเป็นสิ่งจำเป็น:

การมีอยู่ของอนุภาคที่มีประจุอิสระ

การปรากฏตัวของสนามไฟฟ้าในตัวนำ

ลักษณะสำคัญของกระแสคือ ความแรงในปัจจุบัน ซึ่งเท่ากับปริมาณประจุที่ผ่านหน้าตัดของตัวนำใน 1 วินาที

โดยที่ q คือจำนวนประจุ

t – เรียกเก็บเวลาขนส่ง

ความแรงในปัจจุบันเป็นปริมาณสเกลาร์

กระแสน้ำที่มีความแรงและทิศทางไม่เปลี่ยนแปลงตามเวลาเรียกว่า ถาวร , มิฉะนั้น - ตัวแปร .

กระแสไฟฟ้าที่อยู่เหนือพื้นผิวของตัวนำอาจมีการกระจายไม่สม่ำเสมอ ดังนั้นในบางกรณีจึงใช้ แนวคิดเรื่องความหนาแน่นกระแส ฉัน .

ความหนาแน่นกระแสเฉลี่ยเท่ากับอัตราส่วนของความแรงของกระแสต่อพื้นที่หน้าตัดของตัวนำ

,



, (2)

โดยที่ J คือการเปลี่ยนแปลงของกระแส

S – การเปลี่ยนแปลงในพื้นที่

2. รูปแบบดิฟเฟอเรนเชียลของกฎของโอห์ม

ในปี ค.ศ. 1826 นักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน โอห์ม ได้ทำการทดลองว่ากระแสกำลังแรงนั้น เจในตัวนำจะมีสัดส่วนโดยตรงกับแรงดันไฟฟ้า คุณระหว่างปลายของมัน

, (3)

โดยที่ k คือสัมประสิทธิ์สัดส่วนเรียกว่า
การนำไฟฟ้าหรือการนำไฟฟ้า [k] = [Sm] (ซีเมนส์)

ขนาด

(4)

เรียกว่า ความต้านทานไฟฟ้าของตัวนำ .

เราได้รับการแสดงออก

. (5)

กฎของโอห์มสำหรับไซต์ วงจรไฟฟ้าไม่มีแหล่งที่มาปัจจุบัน

เราแสดงออกจากสูตรนี้ ร

.

(6)

ความต้านทานไฟฟ้าขึ้นอยู่กับรูปร่าง ขนาด และสสารของตัวนำ

ความต้านทานของตัวนำ เป็นสัดส่วนโดยตรงกับความยาวของมัน ลและแปรผกผันกับพื้นที่หน้าตัด ส.

, (7)

โดยที่  – ระบุลักษณะของวัสดุที่ใช้สร้างตัวนำและ
เรียกว่า ความต้านทานของตัวนำ .

ให้เราแสดง:

. (8)

ความต้านทานของตัวนำขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ความต้านทานจะเพิ่มขึ้น

โดยที่ R 0 – ความต้านทานของตัวนำที่ 0С;

เสื้อ – อุณหภูมิ;

 – ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของความต้านทาน
(สำหรับโลหะ   0.04 องศา -1)

สูตรนี้ใช้ได้กับความต้านทานด้วย

, (10)

โดยที่  0 – ความต้านทานตัวนำที่ 0С

ที่อุณหภูมิต่ำ (<8К) сопротивление некоторых металлов (алюминий, свинец, цинк и др.) скачкообразно уменьшается до нуля: металл становится คู่มือที่สมบูรณ์.

ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า ตัวนำยิ่งยวด .

ลองแทนนิพจน์ (7) ลงใน (5)

. (11)

ลองจัดเรียงเงื่อนไขของนิพจน์ใหม่

, (12)

โดยที่ J/S=i – ความหนาแน่นกระแส;

1/= – ความนำไฟฟ้าจำเพาะของสารตัวนำ

u/е=E – ความแรงของสนามไฟฟ้าในตัวนำ

(13)

กฎของโอห์มในรูปแบบดิฟเฟอเรนเชียล

3. สาเหตุของการปรากฏตัวของกระแสไฟฟ้าในตัวนำ
ความหมายทางกายภาพของแนวคิดเรื่องแรงภายนอก การทำงานของกองกำลังภายนอก

กฎของโอห์มแสดงให้เห็นว่าความหนาแน่นกระแสเป็นสัดส่วนโดยตรงกับแรงดันไฟฟ้า อีสนามไฟฟ้าที่กระทำต่อประจุอิสระและทำให้เกิดการเคลื่อนที่ตามลำดับ

สนามไฟฟ้าในตัวนำคืออะไร? นี่คือสนามไฟฟ้าสถิตที่สร้างขึ้นโดยอิเล็กตรอนและไอออนบวก (สนามแรงคูลอมบ์)

แรงคูลอมบ์นำไปสู่การกระจายประจุอิสระอีกครั้ง โดยสนามไฟฟ้าในตัวนำหายไปและศักย์ไฟฟ้าทุกจุดเท่ากัน ดังนั้นแรงคูลอมบ์จึงไม่สามารถทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าตรงได้

เพื่อรักษากระแสให้คงที่ในวงจร แรงที่มาจากแหล่งกำเนิดที่ไม่ใช่ไฟฟ้าจะต้องกระทำกับประจุอิสระที่เรียกว่า กองกำลังภายนอก . กองกำลังภายนอกทำให้เกิดการแยกประจุที่ต่างกันและรักษาความต่างศักย์ไว้ที่ปลายตัวนำ สนามไฟฟ้าเพิ่มเติมของแรงภายนอกจะถูกสร้างขึ้นในตัวนำ แหล่งที่มาปัจจุบัน(เซลล์กัลวานิก แบตเตอรี่ เครื่องกำเนิดไฟฟ้า) แหล่งกำเนิดแรงภายนอกในวงจรไฟฟ้ากระแสตรงมีความจำเป็นพอๆ กับปั๊มในระบบไฮดรอลิก

เนื่องจากสนามที่สร้างขึ้นโดยแรงภายนอก ประจุไฟฟ้าจึงเคลื่อนที่ภายในแหล่งกำเนิดกระแสเทียบกับแรงของสนามไฟฟ้าสถิต ด้วยเหตุนี้จึงรักษาความต่างศักย์ไว้ที่ปลายวงจรภายนอกและกระแสไฟฟ้าคงที่จะไหลในวงจร

กองกำลังของบุคคลที่สามทำงานได้เนื่องจากพลังงานที่ใช้ในแหล่งกระแสไฟฟ้า (ทางกล เคมี ฯลฯ)

งานที่ทำโดยแรงภายนอกต่อประจุบวกหนึ่งหน่วยเรียกว่าแรงเคลื่อนไฟฟ้า 

. (14)

4. ที่มาของกฎของโอห์มสำหรับวงจรไฟฟ้าทั้งหมด

ให้วงจรไฟฟ้าปิดประกอบด้วยแหล่งกำเนิดกระแสด้วย  โดยมีแรงต้านภายใน รและส่วนนอกมีแรงต้าน ร.

R – ความต้านทานภายนอก

r คือความต้านทานภายใน

, (15)

ที่ไหน

– แรงดันไฟฟ้าคร่อมความต้านทานภายนอก (16)

A – งานเพื่อย้ายประจุ q ภายในแหล่งกำเนิดปัจจุบัน
นั่นคือการทำงานกับความต้านทานภายใน แล้ว

, (17)

เพราะ

, ที่

, (18)

ลองเขียนนิพจน์ใหม่สำหรับ 

,

. (19)

เนื่องจากตามกฎของโอห์มสำหรับวงจรไฟฟ้าแบบปิด (=IR)

IR และ Ir คือแรงดันตกคร่อมส่วนภายนอกและภายในของวงจร

. (20)

กฎของโอห์มสำหรับวงจรไฟฟ้าแบบปิด

ในวงจรไฟฟ้าแบบปิด แรงเคลื่อนไฟฟ้าแหล่งกำเนิด กระแสจะเท่ากับผลรวมของแรงดันตกในทุกส่วนของวงจร

5. กฎข้อที่หนึ่งและสองของ Kirchhoff

ในทางปฏิบัติ มักจำเป็นต้องคำนวณวงจรไฟฟ้ากระแสตรงที่ซับซ้อน วงจรไฟฟ้าที่ซับซ้อนประกอบด้วยวงจรนำไฟฟ้าแบบปิดหลายวงจรที่มีหน้าตัดร่วมกัน แต่ละวงจรสามารถมีแหล่งจ่ายกระแสได้หลายแหล่ง ความแรงในปัจจุบันในแต่ละพื้นที่อาจแตกต่างกันทั้งขนาดและทิศทาง

กฎข้อแรกของเคอร์ชอฟฟ์คือ สภาวะของกระแสคงที่ในวงจร

ให้เราเรียกโหนดสาขา ณ จุดใดก็ตามที่มีตัวนำมากกว่าสองตัวมาบรรจบกัน กฎข้อแรกของเคอร์ชอฟ : ผลรวมพีชคณิตของความแรงกระแสที่โหนดกิ่งเป็นศูนย์

, (21)

โดยที่ n คือจำนวนตัวนำ

ฉัน ฉัน – กระแสในตัวนำ

กระแสที่เข้าใกล้โหนดนั้นถือว่าเป็นค่าบวก และกระแสที่ออกจากโหนดนั้นถือว่าเป็นค่าลบ

สำหรับโหนด กกฎข้อแรกของ Kirchhoff จะถูกเขียน:

. (22)

กฎข้อที่สองของเคอร์ชอฟ เป็นลักษณะทั่วไปของกฎของโอห์มกับวงจรไฟฟ้าแบบแยกย่อย ดูเหมือนว่านี้: ในวงปิดใดๆ ของวงจรไฟฟ้าแบบแยก ผลรวมพีชคณิตฉัน ฉัน เพื่อการต่อต้านร ฉัน ส่วนที่เกี่ยวข้องของวงจรนี้เท่ากับผลรวมของแรงเคลื่อนไฟฟ้าที่ใช้ในนั้น ฉัน

ในการสร้างสมการ คุณต้องเลือกทิศทางการเคลื่อนที่ (ตามเข็มนาฬิกาหรือทวนเข็มนาฬิกา) กระแสทั้งหมดที่เกิดขึ้นในทิศทางเดียวกับบายพาสวงจรจะถือว่าเป็นค่าบวก EMF ของแหล่งกำเนิดกระแสจะถือว่าเป็นค่าบวกหากสร้างกระแสมุ่งตรงไปทางบายพาสวงจร ตัวอย่างเช่น กฎของ Kirchhoff สำหรับส่วน I, II, III

ผม –  1 +  2 = –ผม 1 r 1 – ผม 1 R 1 + ผม 2 r 2 + ผม 2 R 2 .

II –  2 +  3 = –I 2 r 2 – I 2 R 2 – I 3 R 3 – I 3 R 3 .

III –  1 +  3 = –ผม 1 r 1 – ผม 1 R 1 – ผม 3 r 3 – ผม 3 R 3 .

จากสมการเหล่านี้ วงจรจะถูกคำนวณ

6. ติดต่อความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้น ปรากฏการณ์เทอร์โมอิเล็กทริก

อิเล็กตรอนในโลหะมีการเคลื่อนที่ด้วยความร้อนแบบสุ่ม อิเล็กตรอนที่มีพลังงานจลน์มากที่สุดสามารถบินออกจากโลหะไปสู่อวกาศโดยรอบได้ ในขณะเดียวกันก็ทำงานต้านแรงดึงดูดจากประจุบวกส่วนเกินอันเป็นผลจากการปล่อยอิเล็กตรอนที่ก่อตัวรอบๆ ตัวนำ” เมฆอิเล็กตรอน- มีความสมดุลแบบไดนามิกระหว่างแก๊สอิเล็กตรอนในโลหะกับ "เมฆอิเล็กตรอน"

ฟังก์ชั่นการทำงานของอิเล็กตรอน - นี่คืองานที่ต้องทำเพื่อกำจัดอิเล็กตรอนออกจากโลหะไปสู่ช่องว่างที่ไม่มีอากาศ

การขาดอิเล็กตรอนในตัวนำและส่วนเกินในพื้นที่โดยรอบนั้นจะปรากฏเป็นชั้นบางมากทั้งสองด้านของพื้นผิวของตัวนำ (ระยะห่างระหว่างอะตอมหลายอะตอมในโลหะ) ดังนั้นพื้นผิวของโลหะจึงเป็นชั้นไฟฟ้าสองชั้นคล้ายกับตัวเก็บประจุที่บางมาก

ความต่างศักย์ระหว่างแผ่นตัวเก็บประจุขึ้นอยู่กับฟังก์ชันการทำงานของอิเล็กตรอน

, (24)

โดยที่ e คือประจุของอิเล็กตรอน

 – ความต่างศักย์สัมผัสระหว่างโลหะกับ
สิ่งแวดล้อม;

A – ฟังก์ชั่นการทำงาน (อิเล็กตรอน-โวลต์ – E-V)

ฟังก์ชั่นการทำงานขึ้นอยู่กับลักษณะทางเคมีของโลหะและสภาพพื้นผิว (มลภาวะ ความชื้น)

การเกิดขึ้นของความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้นในการสัมผัสระหว่างตัวนำโลหะที่สัมผัสถูกค้นพบเมื่อปลายศตวรรษที่ 18 โวลต์ นักฟิสิกส์ชาวอิตาลี เขาทดลองก่อตั้ง กฎสองข้อของโวลตา:

1. เมื่อเชื่อมต่อตัวนำสองตัวที่ทำจากโลหะต่างกันจะเกิดความต่างศักย์ไฟฟ้าในการสัมผัสซึ่งขึ้นอยู่กับองค์ประกอบทางเคมีและอุณหภูมิเท่านั้น

2. ความต่างศักย์ระหว่างปลายวงจรที่ประกอบด้วยตัวนำโลหะที่ต่ออนุกรมกันซึ่งอยู่ที่อุณหภูมิเดียวกัน ไม่ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบทางเคมีของตัวนำขั้นกลาง มันเท่ากับความต่างศักย์หน้าสัมผัสที่เกิดขึ้นเมื่อตัวนำตัวนำด้านนอกสุดเชื่อมต่อโดยตรง

ปรากฏการณ์เทอร์โมอิเล็กทริก

พิจารณาวงจรปิดที่ประกอบด้วยตัวนำโลหะสองตัว 1 และ 2 - แรงเคลื่อนไฟฟ้าที่ใช้กับวงจรนี้เท่ากับผลรวมพีชคณิตของการกระโดดที่อาจเกิดขึ้นทั้งหมด

ถ้าอุณหภูมิของชั้นเท่ากัน

จากนั้น =0

หากอุณหภูมิของชั้นต่างกัน เช่น

, แล้ว

, (26)

โดยที่เป็นค่าคงที่ที่แสดงคุณสมบัติของการสัมผัสของโลหะทั้งสอง

ในกรณีนี้จะปรากฏขึ้นในวงจรปิด แรงเทอร์โมอิเล็กโทรโมทีฟ เป็นสัดส่วนโดยตรงกับความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างทั้งสองชั้น

ปรากฏการณ์เทอร์โมอิเล็กทริกในโลหะถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการวัดอุณหภูมิ เพื่อจุดประสงค์นี้พวกเขาจะใช้ เทอร์โมคัปเปิลหรือ เทอร์โมคัปเปิลซึ่งเป็นลวดสองเส้นที่ทำจากโลหะและโลหะผสมหลายชนิด ปลายของสายไฟเหล่านี้ถูกบัดกรี ทางแยกหนึ่งวางอยู่ในอุณหภูมิปานกลาง ต 1 ซึ่งจำเป็นต้องวัดและอย่างที่สอง - ในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิที่ทราบคงที่

เทอร์โมคัปเปิลมีข้อดีเหนือกว่าเทอร์โมมิเตอร์ทั่วไปหลายประการ โดยทำให้คุณสามารถวัดอุณหภูมิได้ในช่วงกว้างตั้งแต่หลายหมื่นองศาของสเกลสัมบูรณ์ เทอร์โมคัปเปิลมีความไวสูง จึงสามารถวัดความแตกต่างของอุณหภูมิเพียงเล็กน้อยได้ (สูงถึง 10 -6 องศา) ตัวอย่างเช่น: เหล็กคอนสแตนตันวัดอุณหภูมิได้สูงถึง 500 °C และมีความไว 5.3  10 -5 V/องศา; แพลทินัม-แพลทินัม-โรเดียม (แพลทินัม 90% และโรเดียม 10%) มีความไว 6  10 -6 V/องศา และใช้ในการวัดอุณหภูมิตั้งแต่ต่ำสุดไปจนถึงหลายพันองศา

เทอร์โมคัปเปิลสามารถใช้เพื่อติดตามการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิเมื่อเวลาผ่านไป ความสามารถในการติดตั้งกัลวาโนมิเตอร์ในระยะไกลทำให้สามารถใช้เทอร์โมคัปเปิลในอุปกรณ์อัตโนมัติได้ เพื่อเพิ่มความไวของเทอร์โมคัปเปิล จะใช้การเชื่อมต่อแบบอนุกรมที่เรียกว่าเทอร์โมไพล์

7. กระแสไฟฟ้าในสภาพแวดล้อมต่างๆ

กระแสไฟฟ้าในก๊าซ .

ก๊าซภายใต้สภาวะปกติได้แก่ อิเล็กทริก ประกอบด้วยอะตอมและโมเลกุลที่เป็นกลางทางไฟฟ้า

เมื่อก๊าซถูกไอออนไนซ์ ตัวพากระแสไฟฟ้า (ประจุบวก) จะปรากฏขึ้น

กระแสไฟฟ้าในก๊าซเรียกว่า การปล่อยก๊าซ - ในการปล่อยก๊าซ จะต้องมีสนามไฟฟ้าหรือสนามแม่เหล็กไปยังท่อที่มีก๊าซไอออไนซ์

แก๊สไอออไนเซชัน สามารถเกิดขึ้นได้ภายใต้อิทธิพลของอิทธิพลภายนอก - ความร้อนสูง, อัลตราไวโอเลตและรังสีเอกซ์, รังสีกัมมันตภาพรังสี, เมื่อโจมตีอะตอม (โมเลกุล) ของก๊าซด้วยอิเล็กตรอนหรือไอออนเร็ว

การวัดกระบวนการไอออไนเซชันคือ ความเข้มของไอออไนเซชัน วัดโดยจำนวนคู่ของอนุภาคที่มีประจุตรงข้ามซึ่งเกิดขึ้นในหน่วยปริมาตรของก๊าซในช่วงเวลาหนึ่งหน่วย

ผลกระทบไอออไนเซชัน เรียกว่าการแยกอิเล็กตรอนตั้งแต่หนึ่งตัวขึ้นไปออกจากอะตอม (โมเลกุล) ที่เกิดจากการชนกันของอิเล็กตรอนหรือไอออนที่ถูกเร่งโดยสนามไฟฟ้าในการคายประจุกับอะตอมหรือโมเลกุลของก๊าซ

1. การปล่อยก๊าซที่ไม่ยั่งยืน คือค่าการนำไฟฟ้าของก๊าซที่เกิดจากตัวสร้างประจุไอออนภายนอก

ลักษณะแรงดันกระแสของการปล่อยก๊าซ: เมื่อ U เพิ่มขึ้น จำนวนอนุภาคที่มีประจุถึงอิเล็กโทรดจะเพิ่มขึ้น และกระแสจะเพิ่มขึ้นเป็น I=I ถึง ซึ่งอนุภาคที่มีประจุทั้งหมดจะไปถึงขั้วไฟฟ้า- ในกรณีนี้ U=Uк

, (27)

กระแสอิ่มตัว

โดยที่ e คือประจุเบื้องต้น

N 0 – จำนวนคู่สูงสุดของไอออนโมโนวาเลนต์ที่เกิดขึ้น
ในปริมาณก๊าซใน 1 วินาที

กระแสน้ำในพื้นที่เพิ่มขึ้นอย่างมาก เอบีที่เกี่ยวข้องกับการเกิดไอออนไนซ์แบบกระแทก

2. การปล่อยก๊าซอย่างยั่งยืนด้วยตนเอง – การคายประจุที่ดำเนินต่อไปหลังจากการสิ้นสุดของไอออไนเซอร์ภายนอก ได้รับการบำรุงรักษาและพัฒนาเนื่องจากการกระแทกแบบไอออนไนซ์

การปล่อยก๊าซที่ไม่พึ่งพาตนเองจะกลายเป็นการพึ่งพาตนเองเมื่อ คุณ ชม.– แรงดันไฟฟ้าจุดระเบิด กระบวนการเปลี่ยนแปลงดังกล่าวเรียกว่า ไฟฟ้าสลายของก๊าซ .

ขึ้นอยู่กับแรงดันแก๊สและแรงดันไฟฟ้ามีดังนี้:

1) การปล่อยแสง;

2) การปล่อยโคโรนา;

3) การปล่อยประกายไฟ;

4) การปล่อยส่วนโค้ง

ปล่อยเรืองแสง ใช้ในท่อไฟแก๊ส, เลเซอร์แก๊ส

การปล่อยโคโรนา – ใช้สำหรับฆ่าเชื้อเมล็ดพันธุ์พืชเกษตร

ปล่อยประกายไฟ – ฟ้าผ่า (กระแสน้ำสูงถึงหลายพันแอมแปร์ ความยาว – หลายกิโลเมตร)

การปลดปล่อยส่วนโค้ง (T=3000 °C – ที่ความดันบรรยากาศ อุณหภูมิของก๊าซคือ 5,000…6000 °C) ใช้เป็นแหล่งกำเนิดแสงในสปอตไลท์และอุปกรณ์ฉายภาพอันทรงพลัง

พลาสมา – สถานะพิเศษของการรวมตัวของสาร โดยมีลักษณะของอนุภาคไอออไนซ์ในระดับสูง

พลาสมาแบ่งออกเป็น

– แตกตัวเป็นไอออนอย่างอ่อน( – เศษส่วนของเปอร์เซ็นต์ – ​​ชั้นบนของบรรยากาศ, ไอโอโนสเฟียร์);

– แตกตัวเป็นไอออนบางส่วน(บาง %);

– แตกตัวเป็นไอออนอย่างเต็มที่(ดวงอาทิตย์ ดาวร้อน เมฆระหว่างดวงดาวบางดวง)

พลาสมาที่สร้างขึ้นเทียมนั้นใช้ในหลอดปล่อยก๊าซ แหล่งพลังงานไฟฟ้าของพลาสมา และเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแมกนีโตไดนามิกส์

ปรากฏการณ์การปล่อยก๊าซเรือนกระจก :

1. การปล่อยโฟโตอิเล็กตรอน – การขับอิเล็กตรอนออกจากพื้นผิวโลหะในสุญญากาศภายใต้อิทธิพลของแสง

2. การปล่อยความร้อน – การปล่อยอิเล็กตรอนโดยวัตถุที่เป็นของแข็งหรือของเหลวเมื่อได้รับความร้อน

3. การปล่อยอิเล็กตรอนทุติยภูมิ – การไหลสวนทางของอิเล็กตรอนจากพื้นผิวที่ถูกอิเล็กตรอนโจมตีในสุญญากาศ

อุปกรณ์ที่เรียกว่าปรากฏการณ์การปล่อยความร้อน หลอดอิเล็กทรอนิกส์ .

ลองพิจารณาไดโอดและไตรโอดด้วยตัวเอง

กระแสไฟฟ้าในของแข็ง .

โลหะเป็นโครงตาข่ายคริสตัล ไอออนของไซต์ที่มีประจุบวกจะสร้างสนามไฟฟ้าภายในโลหะ โหนดขัดแตะอยู่ในลำดับที่เข้มงวด ดังนั้นฟิลด์ที่โหนดสร้างขึ้นจึงเป็นฟังก์ชันเป็นระยะของพิกัด ดังนั้นอิเล็กตรอนสามารถอยู่ในสถานะบางสถานะเท่านั้นซึ่งสอดคล้องกับค่าพลังงานที่ไม่ต่อเนื่อง

เนื่องจากในของแข็งอิเล็กตรอนไม่เพียงทำปฏิกิริยากับอะตอมของมันเองเท่านั้น แต่ยังรวมถึงอะตอมอื่น ๆ ของโครงตาข่ายคริสตัลด้วย ระดับพลังงานของอะตอมจึงถูกแบ่งตามการก่อตัว วงพลังงาน .

ในรูป การแยกระดับพลังงานของอะตอมที่แยกได้เมื่อเข้าใกล้กันและแสดงการก่อตัวของแถบพลังงาน

พลังงานของอิเล็กตรอนเหล่านี้อาจอยู่ภายในพื้นที่แรเงาที่เรียกว่า โซนพลังงานที่ได้รับอนุญาต - ระดับแยกแยกตามพื้นที่ ค่าพลังงานที่ผิดกฎหมาย – เขตหวงห้าม (ความกว้างสอดคล้องกับความกว้างของเขตหวงห้าม)

ความแตกต่างของคุณสมบัติทางไฟฟ้าของของแข็งประเภทต่างๆ อธิบายได้โดย:

1) ความกว้างของแถบพลังงานต้องห้าม

2) การเติมแถบพลังงานที่อนุญาตด้วยอิเล็กตรอนที่แตกต่างกัน
(ตัวนำอิเล็กทริก)

8. กระแสในของเหลว กระแสไฟฟ้า กฎของฟาราเดย์

การสังเกตพบว่าของเหลวหลายชนิดนำไฟฟ้าได้ไม่ดี (น้ำกลั่น กลีเซอรีน น้ำมันก๊าด ฯลฯ) สารละลายเกลือ กรด และด่างที่เป็นน้ำนำไฟฟ้าได้ดี

กระแสไฟฟ้า – การที่กระแสไหลผ่านของเหลวทำให้เกิดการปล่อยสารที่ประกอบเป็นอิเล็กโทรไลต์บนอิเล็กโทรด

อิเล็กโทรไลต์ – สารที่มีค่าการนำไฟฟ้าไอออนิก การนำไอออนิก – สั่งการเคลื่อนที่ของไอออนภายใต้อิทธิพลของสนามไฟฟ้า ไอออน - อะตอมหรือโมเลกุลที่สูญเสียหรือได้รับอิเล็กตรอนตั้งแต่หนึ่งตัวขึ้นไป ไอออนบวก – ไพเพอร์, เชิงลบ - แอนไอออน.

สนามไฟฟ้าถูกสร้างขึ้นในของเหลวโดยอิเล็กโทรด (“+” – แอโนด, “–” – แคโทด) ไอออนบวก (แคตไอออน) เคลื่อนที่ไปทางแคโทด ไอออนลบเคลื่อนที่ไปทางแอโนด

อธิบายลักษณะที่ปรากฏของไอออนในอิเล็กโทรไลต์ การแยกตัวทางไฟฟ้า – การสลายตัวของโมเลกุลของสารที่ละลายน้ำได้เป็นไอออนบวกและลบอันเป็นผลมาจากอันตรกิริยากับตัวทำละลาย (Na + Cl - ; H + Cl - ; K + I - ...)

ระดับของการแยกตัวออกจากกัน  เรียกว่าจำนวนโมเลกุล n 0  แยกตัวออกเป็นไอออนตามจำนวนโมเลกุลทั้งหมด n 0

. (28)

ในระหว่างการเคลื่อนที่ด้วยความร้อนของไอออน จะเกิดกระบวนการย้อนกลับของการรวมตัวใหม่ของไอออน เรียกว่า การรวมตัวกันอีกครั้ง .

กฎของเอ็ม. ฟาราเดย์ (1834)

มวลของสารที่ปล่อยออกมาที่อิเล็กโทรดจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับประจุไฟฟ้า ถามผ่านอิเล็กโทรไลต์

หรือ

, (29)

โดยที่ k คือค่าเทียบเท่าเคมีไฟฟ้าของสาร เท่ากับมวลของสาร
ปล่อยออกมาเมื่อผ่านหน่วยอิเล็กโทรไลต์
ปริมาณไฟฟ้า

, (30)

โดยที่ฉัน คือกระแสตรงที่ไหลผ่านอิเล็กโทรไลต์

ค่าเทียบเท่าเคมีไฟฟ้าของสารจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับอัตราส่วนของมวลอะตอม (โมลาร์) ต่อความจุ n

, (31)

โดยที่ A คือมวลอะตอม

n – วาเลนซ์

ค่าคงที่ของฟาราเดย์

โดยที่ C คือค่าคงที่สากลสำหรับองค์ประกอบทั้งหมด

F = 9.648  10 4 C/โมล

ความหมายทางกายภาพเป็นไปตามกฎอิเล็กโทรไลซิสแบบครบวงจรของฟาราเดย์

ฟิลด์ที่สร้างขึ้นโดยประจุหนึ่งตัว... ความต้านทานประจุของตัวเก็บประจุ ปัจจุบันทราบค่าความต้านทานในวงจรและ ปัจจุบัน- ตรวจสอบ... วิธีแก้ไข - แรงดันไฟฟ้าในวงจร - - ปัจจุบันในห่วงโซ่ - ความต้านทานวงจรเท่ากัน -

ไฟฟ้า ปัจจุบันในสภาพแวดล้อมต่างๆ (2)

บทคัดย่อ >> ฟิสิกส์

... ไฟฟ้า ปัจจุบันในก๊าซ ในก๊าซนั้นมีความไม่อิสระและเป็นอิสระ ไฟฟ้าอันดับ ปรากฏการณ์การรั่วไหล ไฟฟ้า ปัจจุบัน... อากาศแล้ว ไฟฟ้า ปัจจุบันไม่ปรากฏในสุญญากาศ - ไม่มีพาหะ ไฟฟ้า ปัจจุบัน- นักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกัน...

ไฟฟ้า ปัจจุบันในตัวนำของเหลว

รายงานแบบฝึกหัด >> ฟิสิกส์

1 กระบวนการอิเล็กโทรไลซิสในสารละลายและการละลายอิเล็กโทรไลต์ ไฟฟ้า ปัจจุบันในโลหะไม่มีเลย กระบวนการทางเคมีไม่... มีตัวนำประเภทหนึ่งอยู่ด้วย ไฟฟ้า ปัจจุบันมาพร้อมกับการเปลี่ยนแปลงทางเคมีบางอย่างเสมอ...