Die Gespräche über Elektrotechnik: Elektrizität - von einfach bis komplex. Teil 2.

Englisch Physiker Michael Faraday vorgeschlagen einen anderen Ansatz. Er führte den Begriff in der Physik elektrischen Feld. Was es erlaubt, da sie glaubten, um vollständig die "Fernwirkung" in der Physik verlassen. Gemäß Faraday interagieren die Ladungen miteinander nicht direkt. Jeder von ihnen erzeugt ein elektrisches Feld in dem Raum, dessen Wert (oder Spannung) mit zunehmendem Abstand von der Ladungs ​​erhöhen. Die Wirkung dieser Ladung wird auf den Raum von Punkt zu Punkt übertragen mittels eines elektrischen Feldes. Diese Ansicht wird als Theorie der Kurzstrecken bekannt.

Moderne Elektrophysik ist auf dieser Theorie beruhen. Beachten Sie jedoch, dass es bis heute gibt es sehr subtile experimentellen Fakten, die Arbeit an der Wiederbelebung des Langstrecken-Theorie. Doch über sie sind wir nicht zu gehen ... Die Wissenschaft der Elektrizität ist in Elektrostatik und Elektrodynamik zu sprechen. Die ersten Untersuchungen der Wechselwirkung von elektrischen Ladungen durch rein elektrische Felder.

II (Elektrodynamik) - ist die Wissenschaft der Wechselwirkung zwischen bewegten elektrischen Ladungen mit dem elektromagnetischen Feld, oder besser gesagt, elektromagnetische Effekte, die aus der Bewegung elektrischer Ladungen in beliebigen Metallen oder Vakuum entstehen. Hier ist es, das Phänomen des Flusses des elektrischen Stroms in einem geschlossenen Kreislauf auftreten.

Was ist der elektrische Strom in Metallen? Da der Kern der Atome der Metalle massiv sind, bleiben sie in dem Kristallgitter und die Elektronen (beide sehr mobil und "light") frei im Inneren des Kristalls bewegen. Dies bezieht sich auf die peripheren Elektronen, die sehr schlecht elektrischen Kräfte mit .dalekim verbunden. Atomkern. Und so ist es ausreichend, einen kleinen Überschuss an die Macht, so verließen sie ihre Atom und begann im Kristallgitter zu migrieren.

Sobald ein Elektron das Atom verlässt, wird er sofort positiv geladen. Und ein freies Elektron aus dem Kreis derjenigen, die sich frei im Kristall bewegen, wird sofort eine "Position". Das Atom wird wieder neutral, aber nicht für lange ...

Man beachte, dass die Elektronen innerhalb des Kristalls zufällig bewegen, und ihre Geschwindigkeit ist ziemlich hoch. Es hängt stark von der Temperatur des Kristalls. Bei Raumtemperatur beträgt die durchschnittliche Elektronengeschwindigkeit einige Meter pro Sekunde.

Viel oder wenig? Wenn wir die Größe des Elektronenstrahls zu berücksichtigen und sie mit dem Ausmaß der Verschiebung, indem sie für einen zweiten begangen zu korrelieren, dieses Verhältnis ist eindrucksvoll, beispielsweise in einem gewöhnlichen CRT, die Elektronengeschwindigkeit Zehntausenden von Kilometern pro Sekunde erreicht! Aber es im Vakuum. Nun, um die Länge des Drahtes, wie Kupfer (1) zu visualisieren.

Hier werden die freien Elektronen, die als Kreise dargestellt, mit Pfeilen versehen. Diese Pfeile repräsentieren Vektoren, veranschaulichen die Tatsache, dass die Durchschnittsgeschwindigkeit der freien Elektronen bei einer gegebenen Temperatur annähernd gleich ist, die nicht die Richtung der (Elektronen-) Bewegung.

Es hat eine ungeordnete, chaotisch. Dies bedeutet, dass für eine bestimmte Zeiteinheit, beispielsweise für eine Sekunde, die Zahl der Elektronen, die Querschnittsebene des Drahtes (als 2 gekennzeichnet) in der Richtung von rechts nach links, und diejenigen, die für die gleiche Zeitquerschnitt sind, ist die gleiche links nach rechts!

In diesem Fall gilt es zu folgendem Ergebnis: Trotz der Tatsache, dass eine große Anzahl von freien Elektronen innerhalb der Kristallstruktur des Metalls eine kontinuierliche Bewegung ist, kein Strom NO! Und jetzt stellen wir in das Bild für eine Änderung (Abbildung 2) oben.

Jedes freie Elektronen erschienen einige zusätzliche Komponente der Durchschnittsgeschwindigkeit, die in 2 durch die gestrichelten Pfeile angedeutet ist. In ihrem Absolutwert, wobei diese Pfeile (Vektor) ist zehnmal kleiner als die durchschnittliche Vektoren chaotischer Geschwindigkeit. Aber sie alle handeln gemeinsam in die gleiche Richtung. Seit der Herrschaft der Vektoraddition, die mittlere Geschwindigkeit der Elektronen, die von links nach rechts bewegen, wird höher sein als die mittlere Geschwindigkeit der Elektronen, die von rechts nach links! Und, wie in diesem Fall gibt es keine Gleichheit zwischen der Anzahl der Elektronen, die durch die Schnittebene in der entgegengesetzten Richtung passieren, dann kann man sagen, dass in diesem Fall gibt es ein elektrischer Strom! In den idealisierten Figuren 1 und 2 (um nicht das Bild Krempel) nur sechs Elektronen gezeigt.

Erinnern wir uns daran, dass der elektrische Strom zwei völlig verschiedene Mechanismen haben kann. In der Tat vorstellen, dass zum Beispiel im offenen Raum von jedem metallischen Gegenstand in Kraft jeglicher Dritter Grund für ein elektrische Ladung wird (zum Beispiel negativ) kommt zu einem anderen Stück Metall, das oder überschüssige Ladung hat es keine oder es ist in umgekehrtem Vorzeichen. Darüber hinaus lassen sich das erste Objekt eine Struktur ähnlich der in Figur 3 gezeigt ist.

Dann im Moment der Kontaktelemente 1 und 2 der Überschußladung der Elektronen wird zwischen ihnen in einer solchen Weise verteilt werden, daß die Konzentrationen gleich werden. Da jedoch die Elektronen von einem auf zwei durch die Stange fließen wird, die in Amperemeter eingebaut ist, dann wird natürlich die letztere um den elektrischen Strom aufzunehmen. Die Stärke dieses Stroms wird nicht permanent und exponentielle haben, wie in Abbildung 4 dargestellt. Hier ist ein Beispiel, dass der elektrische Strom im offenen Kreislauf fließen kann.

Im Übrigen kann der Anfangswert des aktuellen enorme Werte zu erreichen, zum Beispiel, als ein Blitz einen metallischen Gegenstand trifft. Ein ganz anderer Mechanismus des Phänomens findet in einem geschlossenen Kreislauf. Elektrotechnik und Elektronik wird über die Funktionsweise von geschlossenen Kreisläufen basieren.

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