Умови протікання електричного струму
Умови протікання електричного струму
Електричний струм являє собою повільний дрейф електронів з області негативного заряду в область позитивного заряду. Для вимірювання сили струму використовується ампер (А). Ця одиниця названа на честь французького фізика Андре Марі Ампера (1775-1836). Ампер представляє силу струму в провіднику, коли заряд в один кулон переміщається через задану точку за одну секунду. Співвідношення між Ампером і кулоном за секунду виражається формулою:
ПРИКЛАД. Чому дорівнює сила струму в амперах, якщо через точку в електричному ланцюзі пройшло 9 кулон заряду за 3 секунди?
ПРИКЛАД. По ланцюгу тече струм 5 ампер. Скільки часу займе проходження 1 кулона заряду через дану точ-ку ланцюга?
Негативно заряджені електрони, як правило, є носіями заряду в електричному ланцюзі. Отже, електричний струм - це потік негативних зарядів. Прийнято вважати, що напрямок струму протилежно напрямку потоку електронів. Пізніше було встановлено, що при переміщенні електрона від одного атома до іншого створюються позитивні заряди, звані дірками, які переміщаються в протилежному напрямку (рис. 2-2, 2-3). Електрони і струм при цьому залишаються такими ж.
Якщо електрони додаються на одному кінці провідника і беруться для цього з іншого кінця, то по провіднику тече струм. У міру свого повільного переміщення по провіднику вільні електрони зіштовхуються з атомами, звільняючи при цьому інші електрони. Ці нові вільні електрони переміщаються у напрямку до позитивно зарядженого кінця провідника і стикаються з іншими атомами. Дрейф електронів від негативно зарядженого кінця провідника до позитивного відбувається внаслідок відштовхування зарядів. Крім того, позитивно
заряджений кінець провідника з дефіцитом електронів притягує електрони як протилежні за знаком заряди. Дрейф електронів відбувається повільно (приблизно три міліметри в секунду), але окремі електрони, стикаючись з атомами, звільняють електрони, які рухаються майже зі швидкістю світла (2,99х10 в ступеня 8 метрів). Уявімо собі довгу трубу, заповнену кульками для пінг-понгу (рис. 2-4). При додаванні кульки до одного кінця труби,
з іншого кінця труби кулька виштовхується. Хоча окремі кульки витрачають деякий час на переміщення по трубі, частота їх зіткнень може бути дуже високою.
Пристрій, який видаляє електрони з одного кінця провідника (позитивного) і додає їх до іншого кінця провідника (негативному), називається джерелом струму. Він може розглядатися як своєрідний насос (рис. 2-5).
Умови протікання електричного струму