Umeme Fizikia: uamuzi, uzoefu, kitengo

Umeme Fizikia - ni kitu ambayo wanakabiliwa na kila mmoja wetu. Katika makala hii tutaangalia dhana ya msingi yanayohusiana na hayo.

umeme ni nini? Kwa mtu uninitiated ni kuhusishwa na kumulika kwa umeme au nishati ugavi TV na kuosha. Yeye anajua kwamba matumizi ya umeme ya umeme. Nini kingine yeye kuwaambia? Kuhusu utegemezi wetu kwenye umeme kukumbushwa nguvu mistari. Mtu anaweza wanaelezea mifano mingine kadhaa.

Hata hivyo, kutokana na umeme ni nyingine, chini ya wazi, lakini kila siku matukio mengi. Pamoja na wote sisi kuanzisha fizikia. Umeme (kazi, ufafanuzi na formula) tutaanza kusoma katika shule. Na sisi kujifunza mambo mengi ya kuvutia. Zinageuka, kumpiga moyo, kukimbia mwanariadha, kulala mtoto na floating samaki - wote kuzalisha nishati ya umeme.

Elektroni na protoni

Sisi kufafanua dhana ya msingi. Kutokana na mtizamo wa mwanasayansi, umeme fizikia yanayohusiana na harakati ya elektroni na chembe nyingine kushtakiwa katika vitu mbalimbali. Kwa hiyo, ufahamu wa kisayansi wa asili ya uzushi wa maslahi na sisi inategemea wa elimu juu ya atomi na majimbo yao chembe subatomic. ufunguo wa uelewa huu ni elektroni vidogo. Atomi ya dutu yoyote ikiwa ni elektroni moja au zaidi zinazozunguka katika njia mbalimbali duniani msingi, kama vile mizunguko ya sayari kuzunguka jua. Kwa kawaida, idadi ya elektroni katika chembe ni sawa na idadi ya protoni katika kiini. Hata hivyo, protoni, kuwa nzito mno kuliko elektroni inaweza kuchukuliwa kama kama zilizoelezwa katika kituo cha chembe. Mtindo huu wa rahisi sana ya chembe ya kutosha kueleza misingi ya mambo kama fizikia umeme.

Nini kingine unahitaji kujua? elektroni na protoni na huo kubwa malipo ya umeme (lakini ya ishara tofauti) ili wao ni kuwavutia kila mmoja. malipo ya protoni ni chanya na elektroni - hasi. Atom kuwa elektroni ni mkubwa kuliko au chini ya kawaida, aitwaye ion. Kama chembe ya kutosha, ni wito ion chanya. Kama ina zaidi ya wao, inaitwa ion hasi.

Wakati elektroni kuondoka chembe kwamba hupata baadhi malipo mazuri. Electron bila ya kinyume wake - protoni au hatua kwa chembe nyingine, au kurudi kwa uliopita.

Kwa elektroni majani chembe?

Hii ni kutokana na sababu kadhaa. ya kawaida ni ukweli kuwa katika msukumo wa mwanga au yoyote ya elektroni wa nje katika chembe kusonga elektroni inaweza ejected kutoka mzunguko wake. Joto husababisha chembe kujibembea kasi zaidi. Hii ina maana kwamba elektroni inaweza lilio kutoka chembe zake. Katika athari za kemikali, wao pia kuondoka kutoka chembe ya chembe.

Mfano mzuri wa uhusiano wa shughuli kemikali na umeme wa misuli kutupa. nyuzi zao mkataba wakati signal umeme kutoka kwenye mfumo wa neva. Electric sasa kuchochea athari za kemikali. Wao pia kusababisha kupungua kwa misuli. Nje ya ishara za umeme mara nyingi hutumika artificially kuchochea shughuli ya misuli.

conductivity

Katika baadhi ya vitu elektroni chini ya ushawishi wa nje hatua shamba umeme kwa uhuru zaidi kuliko wengine. Wanasema kuwa vifaa vile na conductivity nzuri. Wao ni kuitwa makondakta. Hizi ni pamoja na metali nyingi, gesi ya moto na baadhi ya vinywaji. Air, mpira na mafuta, polyethilini na kioo wala kupitisha umeme. Wao ni kuitwa vihami na zinatumika kwa ajili ya insulation ya makondakta nzuri. vihami Bora (kabisa si kufanya sasa) haipo. Katika hali fulani, elektroni inaweza kuondolewa kutoka chembe yoyote. Kwa kawaida, hata hivyo, hali hii ni vigumu kukamilisha kwamba kutoka hatua ya vitendo ya maoni, Dutu hiyo inaweza kuchukuliwa kama si conductive.

Kupata khabari na sayansi kama fizikia (sehemu "Umeme"), sisi kujifunza kuwa kuna kundi maalum wa vitu. Ni halvledare. Wao kuishi sehemu kama dielectric, na sehemu - kama makondakta. Hizi ni pamoja na, hasa, ni pamoja na: Gerimani, silicon, na oxide shaba. Kutokana na uwezo wake wa halvledare anaona matumizi mengi. Kwa mfano, inaweza kuwa valve umeme: kama valve baiskeli gurudumu inawezesha madai hoja katika mwelekeo mmoja tu. Vifaa kama wanaitwa rectifiers. Wao ni kutumika katika kupokea miniature radio, na mimea kubwa nguvu ya kubadilisha AC kwa DC.

Joto ni aina ya machafuko ya harakati ya molekuli au atomi na joto - kipimo cha ukubwa wa harakati (kwa vyuma zaidi kushuka harakati ya joto elektroni inakuwa looser). Hii ina maana kwamba upinzani dhidi ya usafirishaji huru wa elektroni itapungua na kupungua joto. Kwa maneno mengine, conductivity ya ongezeko chuma.

superconductivity

Katika baadhi ya vitu katika joto la chini sana, upinzani dhidi ya mtiririko wa elektroni kabisa kutoweka na elektroni kuanza kusonga itaendelea kwa muda usiojulikana. Hali hii inaitwa superconductivity. Katika joto ya nyuzi kadhaa juu ya sifuri kabisa (- 273 ° C) ni kuzingatiwa katika metali kama vile bati, risasi, alumini, na niobamu.

Van De Graaff jenereta

mtaala ni pamoja na aina ya majaribio na umeme. Kuna mozhestvo jenereta aina, moja ambayo tungependa kufafanua. accelerator Van De Graaff ni kutumika kupata superhigh voltage. Kama kitu zenye ziada ya ions chanya, kuweka katika chombo, basi ndani ya uso wa mwisho watakuwa elektroni, na kwa nje - kiasi hicho wa ioni chanya. Kama sasa kugusa uso wa ndani ya kitu kushtakiwa, basi itakuwa kupita elektroni wote bure. Nje ya mashtaka chanya kubaki.

Katika Van De Graaff ions chanya kutoka chanzo ni kutumika kwa conveyor ukanda kupanua ndani ya nyanja chuma. Mkanda kushikamana na uso wa ndani ya nyanja na kondakta katika mfumo wa ridge. elektroni kati yake na uso wa ndani ya duara. Kwa upande wa nje yake kuonekana ioni chanya. athari inaweza kuboreshwa kwa kutumia jenereta mbili.

umeme wa sasa

Katika fizikia shule bila shaka ni pamoja na kitu kama mkondo wa umeme. Ni kitu gani? mkondo wa umeme kwa sababu ya mwendo wa mashtaka ya umeme. Wakati taa za umeme kushikamana na betri, kimewashwa, mtiririko wa sasa pamoja waya kutoka pole mmoja wa betri taa, basi kwa njia ya nywele zake, kusababisha athari yake kwa mwanga, na kurejesha nyuma waya wa pili pole nyingine ya betri. Ukiwasha kubadili itafungua mzunguko - trafiki sasa vituo na mwanga huenda nje.

mwendo wa elektroni

Sasa katika hali nyingi ni awali mwendo wa elektroni katika chuma kutumikia kama kondakta. All makondakta na baadhi vitu vingine daima kutokea baadhi random harakati zao, hata kama sasa hakiwezi kati yake. elektroni katika Dutu inaweza kuwa kiasi malipo, au kwa nguvu Bonded. makondakta nzuri na bure elektroni na uwezo wa hoja. Lakini katika makondakta maskini au vihami, wengi wa chembechembe hizi kutosha imara na uhusiano na atomi ambayo inazuia harakati zao.

Wakati mwingine asili au bandia iliundwa mwaka kondakta mwendo wa elektroni katika mwelekeo fulani. mtiririko Hii inaitwa na mshtuko umeme. Ni kipimo katika amperes (A). flygbolag sasa pia kutumika kama ioni (katika gesi au ufumbuzi) na "shimo" (ukosefu wa elektroni katika aina fulani ya halvledare. Hivi karibuni kuishi kama chaji chanya flygbolag ya sasa ya umeme. Kwa nguvu elektroni na hoja katika mwelekeo moja au nyingine, required nguvu. Katika maumbile, chanzo chake inaweza kuwa: yatokanayo na mwanga wa jua, madhara magnetic na athari za kemikali Baadhi yao ni kutumika kuzalisha umeme sasa Kawaida kwa lengo hili ni: .. jenereta kutumia madhara magnetic, na kipengele (betri), athari ya ambayo ni kutokana na athari za kemikali. Wote vifaa, kujenga EMF (EMF) sababu elektroni hoja katika mwelekeo mmoja pamoja mlolongo. ukubwa wa EMF hupimwa kwa volts (V). Hizi ni vitengo msingi wa kipimo madaraka.

ukubwa wa EMF na sasa yanahusiana kama shinikizo na mtiririko katika kioevu. mabomba ya maji ni daima kujazwa na maji chini ya shinikizo fulani, lakini maji huanza kati yake tu wakati valve ni kufunguliwa.

Vile vile, mzunguko umeme inaweza kuunganishwa na chanzo cha nguvu electromotive, lakini humo sasa hakiwezi mtiririko kwa muda mrefu kama si kuanzishwa njia ya kuishi elektroni unaweza hoja. Wanaweza kuwa, kwa mfano, umeme taa au kifyonza, kubadili hapa ina jukumu ya crane, "ambayo inazalisha" sasa.

uwiano kati ya sasa na voltage

Kama kuongezeka voltage na maendeleo ya sasa katika mzunguko. Kusoma kozi fizikia, tunajua kwamba nyaya za umeme ni alifanya juu ya sehemu mbalimbali: kawaida kubadili waya na vifaa - matumizi ya umeme. Wote ni kushikamana pamoja, kutoa upinzani kwa mkondo wa umeme, ambayo (kuchukua joto mara kwa mara) haina mabadiliko kwa wakati, lakini kwa ajili ya kila mmoja wao ni tofauti kwa vipengele hivi. Kwa hiyo, ikiwa voltage huo inatumika kwa taa na chuma, mtiririko wa elektroni katika kila moja ya vifaa itakuwa tofauti kwa sababu ya upinzani wao tofauti. Kwa hiyo, sasa inapita njia fulani mzunguko sehemu imedhamiria si tu voltage, lakini upinzani wa makondakta na vifaa.

Sheria ohm

upinzani umeme ni kipimo katika ohms (ohm) katika sayansi kama kama vile fizikia. Umeme (formula ufafanuzi majaribio) - mada pana. Hatutakuonyesha fomula tata. Kwa Marafiki kwanza kwa somo vilivyo imesemekana hapo juu. Hata hivyo, utaratibu ni thamani ya kuleta. Ni snap. Kwa kondakta yoyote au taratibu za makondakta na vifaa uhusiano kati voltage, sasa na upinzani hupewa na: voltage = sasa x upinzani. Hii ni kujieleza hisabati ya sheria ohm, jina lake kwa heshima ya Georg Ohm (1787-1854 GG.), Ambayo ni ya kwanza ya kuanzisha uhusiano kati ya vigezo hivi vitatu.

Umeme Fizikia - ya kuvutia sana tawi la sayansi. Tumeona tu dhana ya msingi yanayohusiana na hayo. Unajua kile umeme ni, jinsi gani sumu. Ni matumaini yetu habari hii ni muhimu na wewe.