Електричний струм і його дія
Заряджені частинки, рухаючись по провіднику, можуть нагрівати його, намагнічувати і змінювати його хімічний склад.
Впорядкований рух заряджених частинок у провіднику називають електричним струмом. Короткочасний електричний струм, наприклад, виникає в металевому провіднику М, що з’єднує два різнойменно заряджених тіла, А і Б (рис. 39а), коли під дією електричного поля його вільні електрони переміщаються від тіла Б до А. Однак потік електронів між тілами Б і А буде зменшувати заряди цих тіл, і врешті-решт, вони стануть незарядженими, і поле, яке викликало електричний струм, зникне.
Електричний струм є результатом спрямованого руху вільних зарядів (електронів або іонів) в провіднику. В результаті хаотичного (теплового) руху цих заряджених частинок спрямованого переносу заряду не відбувається, а значить, електричний струм не виникає. Щоб кожен раз не згадувати, які частки – іони або електрони, переносять заряд в електричному струмі, за направлення електричного струму умовно приймається той напрямок, в якому б рухалися під дією даного електричного поля позитивно заряджені частинки (див. Блакитну стрілку на рис. 39а) .
Проходження електричного струму супроводжується численними явищами або діями, за якими можна судити про його існування. За характером впливу ці явища можна розділити на теплові, магнітні та хімічні:
(1) Електричний струм нагріває провідник, по якому він протікає (теплове дію). При цьому деякі провідники, наприклад, вольфрамова спіраль освітлювальної лампи нагрівається так сильно (до 2500оС), що починає навіть світитися. Інші провідники, наприклад, мідні дроти, по яких струм тече до лампи, практично не нагріваються. Теплова дія струму не залежить від напрямку струму, а визначається його величиною і властивостями провідника.
(2) Електричний струм діє на намагнічені тіла, наприклад, повертає магнітну стрілку, спочатку орієнтовану уздовж провідника зі струмом, перпендикулярно напрямку струму (магнітне дію). Слід зазначити, що магнітне дію струму залежить від величини струму і його напрямки і не залежить від речовини, з якого зроблений провідник. Тому вважають, що магнітне дію електричного струму – це його найбільш характерна риса, яка проявляється у всіх провідниках.
(3) Електричний струм, проходячи через розчини або розплави електролітів, може розкладати їх на складові частини в результаті процесу, званого електролізом (хімічна дія). Наприклад, при пропущенні струму через воду вона розкладається на водень і кисень, і бульбашки цих газів утворюються на електродах, між якими пропускають електричний струм. У металевих провідниках електричний струм не викликає ніяких хімічних змін.
Чим більше електричний струм, тим більше дії на провідник він надає. Щоб охарактеризувати величину струму, припустимо, що провідник має форму циліндра з поперечним перерізом S (див. Рис. 39б). Силою струму I називають відношення заряду Dq, що переноситься цим струмом через поперечний переріз провідника за інтервал часу Dt, до величини цього інтервалу:
Одиницею сили струму в СІ є ампер (А). При силі струму в 1 А через поперечний переріз провідника за 1 с проходить заряд в 1 Кл. Силу струму вимірюють за допомогою амперметрів, у пристрої яких використано магнітне дію електричного струму.
Якщо сила струму не змінюється з часом, то такий електричний струм називають постійним. Умовою існування постійного електричного струму є наявність незмінного електричного поля в провіднику, або, іншими словами, постійної напруги між кінцями провідника. Щоб електричний струм через металевий провідник не припинявся, необхідно мати пристрій, що переміщує вільні електрони, що прийшли з Б в А, назад в Б (див. Рис. 39в). Такий пристрій називають джерелом струму. Джерело струму переміщує заряди на ділянці АБ проти діючих на них електростатичних сил.
Питання для повторення:
– Що таке електричний струм, і який напрям він має? – Які дії може надавати електричний струм? – Чому магнітне дію струму вважають його найхарактернішим дією? – Що називають силою струму, і в яких одиницях її вимірюють?
(2 votes, average: 2.50 out of 5)