1. Електричний струм

Залежно від здатності проводити електричний струм всі речовини й матеріали поділяють на провідники, діелектрики та напівпровідники.

Провідники — речовини та матеріали, які добре проводять електричний струм.

Провідниками є метали (як у твердому, так і в рідкому станах), графіт, водні розчини солей (наприклад, кухонної солі), кислот і лугів.
Висока електрична провідність провідників пояснюється наявністю в них великої кількості вільних заряджених частинок. Так, у металевому провіднику частина електронів, залишивши атоми, вільно «мандрує» по всьому його об’єму, і кількість таких електронів сягає 10 23 в кубічному сантиметрі.
Волога земля, тіло людини або тварини добре проводять електричний струм, бо містять речовини, що є провідниками.

Діелектрики — речовини та матеріали, які погано проводять електричний струм.

Діелектриками є багато твердих речовин (ебоніт, порцеляна, гума, скло та ін.), рідин (дистильована вода, гас, спирт, бензин та ін.) і газів (кисень, водень, азот, вуглекислий газ та ін.).
У діелектриках майже відсутні вільні заряджені частинки.
Провідники й діелектрики широко застосовують у промисловості, побуті, техніці. Так, проводи, якими підводять електричний струм від електростанцій до споживачів, виготовляють із металів — хороших провідників. При цьому на опорах проводи розташовують на ізоляторах, — це запобігає стіканню електричного заряду в землю.

Напівпровідники — це речовини, які займають проміжне місце між провідниками та діелектриками.

Зазвичай вони погано проводять електричний струм і їх можна віднести до діелектриків.
Однак якщо підвищити температуру або збільшити освітленість, у напівпровідниках з’являється достатня кількість вільних заряджених частинок і напівпровідники стають провідниками.
Напівпровідники використовують для виготовлення радіоелектронної апаратури, сонячних батарей.

Теплова (нагрівання провідника)
Прасуєте, припаюєте деталь електричним паяльником, готуєте на електричній плиті, обігріваєте кімнату електричним нагрівником, промисловість (зварювання, різання, плавлення металів), сільське господарство (обігрів теплиць та інкубаторів, сушіння зерна, сінажу); природа (енергія, що виділяється під час блискавки, може спричинити лісову пожежу)

Світлова (електрична енергія частково перетворюється на енергію світла) (електролампочки)

Магнітна (набуття магнітних властивостей)

Електричний струм чинить теплову, хімічну, магнітну дії на живі організми, в тому числі на людину.
Електролікування: теплову дію електричного струму використовують для прогрівання частин тіла, хімічну й магнітну — для стимулювання діяльності органів, поліпшення обміну речовин.
Негативний вплив: струм може викликати опік, судоми й навіть спричинити смерть.

Фізика : підруч. для 8 кл. загальноосвіт. навч. закл. / [В. Г. Бар’яхтар Я. Божинова, С. О. Довгий, О. О. Кірюхіна] ; за ред. В. Г. Бар’яхтара О. Довгого. — X. : Вид-во «Ранок», 2016. — 240 с. : іл., фот.

Фізика : підруч. для 8 кл. загальноосвіт. навч. закладів / Т. М. Засєкіна, Д. О. Засєкін. — К. : УОВЦ «Оріон», 2016. — 256 с.

Електричний струм. Що таке електричний струм

Електричний струм (струм) – це абсолютно точний термін, оскільки в електричному ланцюзі, підключеної до джерела живлення, існує спрямований рух електричних зарядів (електронів) під дією сил електричного поля. Точний також термін “електричне коло”, так як для руху електричних зарядів необхідно мати замкнутий електричний контур (канал) між позитивним і негативним полюсами джерела живлення. Якщо контур обірваний, то рух зарядів припиняється і струм відсутній. Ампер (А) – основна одиниця виміру сили струму.

Електричний струм

За позитивний напрямок електричного струму в електротехніці умовно приймається напрямок руху позитивних зарядів (на малюнку показано стрілками), хоча реальними носіями заряду є електрони (на малюнку сині точки). Значення струму визначається кількістю заряду, що проходить через ланцюг в одиницю часу. При струмі 1 А за одну секунду через ланцюг проходить приблизно 1018 одиничних зарядів, рівних заряду електронів. У практичних вимірах кількість зарядів не фіксується, а значення струму виражається в амперах або похідних від цієї основної одиниці.

Потік позитивних зарядів в ланцюзі, підключеної до джерела живлення, завжди спрямований від позитивного висновку до негативного. У ланцюгах постійного струму їх напрямок руху фіксовано. Однак в ланцюгах змінного струму напрямок руху заряду постійно змінюється з частотою, обумовленою частотою джерела змінної напруги.

Вимірювання струму

При вимірюванні струмів, також як і при вимірюванні напруг, існують похідні основної одиниці виміру струму – ампера. Один міліампер (мА) еквівалентний 1/1000 А і часто використовується при описі напівпровідникових пристроїв. Мікроампер (мкА) дорівнює 1/1 000 000 А або 1/1000 мА і застосовується для опису струмових параметрів в малопотужних електронних ланцюгах.

У той час як вимір напруги виробляється підключенням висновків вимірювального приладу до полюсів джерела напруги, вимірювання струму здійснюється шляхом включення амперметра або миллиамперметра послідовно (в розрив) в ланцюг протікання струму.

Для того щоб зрозуміти відмінності між напругою і струмом, треба розглядати ток як певне матеріальне тіло, а напруга як силу, що діє на нього. Якщо кинути камінь в ціль, то сила, з якою він кинутий, може бути порівнянна з напругою, а камінь можна порівняти з струмом. Очевидно, що результат удару буде залежати як від маси каменю, так і від сили, з якою він був кинутий. Застосування цієї аналогії до електричної схемою призводить до висновку, що результат впливу електричного струму буде залежати як від сили струму, так і від напруги, що викликав цей струм.

Електрика — властивості і джерела виникнення струму

Електрика – що це? Вперше такий термін в науці був введений при поясненні роботи магнітних полів Вільямом Гілбертом. Ще в 1600 році йому вдалося встановити, що навіть неелектризовані тіла мають можливість отримання заряду енергії.

Перша інформація про електричний струм була задокументована також в 16 столітті. Вже тоді багато дослідників зрозуміли, що явище піддається вивченню і представляє величезну цінність.

Основи електрики – що таке електричний струм і електроенергія

Більшість з нас навіть не задумується про те, звідки береться змінний струм або чому лампочка світить. Визначення терміну “електрика” в підручнику з фізики розставляє все по своїх поличках.

Електричний струм – це спрямований потік енергії. Заряджені частинки у вигляді протонів, електронів і навіть іонів під впливом електричних полів направляються в зазначену сторону. До цього додумалися відомі вчені ще у XVIII-XIX ст.

Підручники з академічної фізики повідомляють про кілька інших речей. У них все представляється, як будь-які зміни в часі, пов’язані з електричним зарядом.

Придумати електроенергію було нескладно. Поступово промислові винаходи потребували великої кількості енергії. А при детальному дослідженні легко зрозуміти, що:

• електрони мають негативний заряд енергії;
• протони позитивний;
• нейтрони не схильні до впливу.

Тому сила струму – це така кількість частинок, які, маючи будь-якої заряд, можуть переміститися через провідник. Вірніше його поперечний сердечник.

Основою для провідників є метали. Їх атомна структура складається зі звичайних елементів. Коли починається хімічна реакція, на одному елементі просто не вистачає електронів. Через фізичні властивості, закладених природою, заряд необхідно врівноважувати. Це здійснюється автоматично.

Історія відкриття електрики

Вивчення електрики почалося з утворення теоретичних термінів. Природні властивості і посилання на теоретичну базу стародавнього світу створили передумови для наукового обґрунтування електроструму вже в XVII ст. Тоді безліч відкриттів дозволили повністю змінити людське життя.

Термін електроструму був введений, як згадувалося вище, Вільямом Гільбертом. Йому ж вдалося створити перший предмет, здатний визначити, чи має електричний заряд конкретну речовину.

Прообраз генератора вдалося створити тільки через 60 років після перших відкриттів.

Тоді це був експеримент, в якому кульки з різних матеріалів натиралися руками до стану отримання статичної електрики. Металеві стрижні відмінно підходили як опори.

Такий винахід повністю показував, які предмети під впливом електронів відштовхуються, а які притягуються. Він досліджував і зрозумів, що електризуватися може бурштин, алмаз, гірський кришталь, скло, сірка, сургуч. Гілберт чітко розрізнив і обґрунтував відмінність між магнітними тілами і електричними.

Перша передача заряду на відстані вдалася 19 травня 1729 англійським вченим Стівеном Греєм. Тоді стало зрозуміло, що земля є відмінною ізолюючою речовиною, через яку струми не проходять. Також в ті часи заряди стали розділяти на два підвиди – позитивний і негативний.

Експерименти Грея і зараз використовуються, особливо вони подобаються дітям, коли їх показують вчителі на уроках в школі. Вони проводяться на тему притягування частинок на початкових курсах фізики. Винахідник використовував вже наявний прилад, який називав електрометром.

Хто винайшов електрику

До такого виду, в якому ми звикли використовувати електрику зараз, прийшли у XVIII столітті. Англійські вчені Стівен Грей і Гренвілл Уілер в 1729 році зуміли застосувати на своїх винаходах нормальний потік електричного струму.

Дистанція була невеликою, але це ознаменувало появу ери промислової електрики. Вже тоді вчені у своїй лабораторії змогли створити передумови для розвитку технологій.

Де і коли з’явилася електрика

Але не тільки вони займалися повноцінним вивченням цієї науки. Перше застосування струму відбулося у Франції. 4 роки по тому Шарль Дюфе відкрив кілька підвидів заряду. 1745 рік для Голландії став знаменним дякуючи винахіднику Пітера ванн Мушенбруку, який створив повноцінний конденсатор.

Лейденська банка і донині викликає безліч захоплень у вченому середовищі. Два роки по тому американець Бенджамін Франклін створив повноцінну теорію про електричний світ. З цього часу для людства струм виробляється простими формулами, які пов’язують властивості речовин.

Електрика в природі

Люди довго працювали над створенням і появою повноцінних електроприладів. Але їм потрібна енергія, яка в природі є тільки в статичному вигляді. Першим джерелом виникнення став бурштин. Шерсть до нього притягувалася після нетривалого тертя тканини.

Отримання електрики

Велике відкриття не виникає просто так. Перша згадка про повноцінний спосіб отримання електрики відносять до XIX століття.

У 1882 році винахідник Томас Едісон запустив спеціальний пристрій на паровому двигуні. Ще за життя він зумів його розвинути до повноцінної електростанції, яка створювалася з поділом на секції.

Застосування електроенергії

У XXI ст. немає пристрою, якому не була потрібна б енергія, починаючи від людського тіла і закінчуючи смартфоном в руці. Технічний прогрес просто не залишає іншого вибору.