Quin és el moviment dirigit de les partícules carregades? Per a molts, aquesta és una àrea incomprensible, però de fet tot és molt senzill. Així, quan parlen del moviment dirigit de les partícules carregades, es refereixen al corrent. Anem a analitzar les seves principals característiques i formulacions, a més de tenir en compte els problemes de seguretat en treballar-hi.
Informació general
Comenceu amb una definició. Per corrent elèctric s'entén sempre el moviment ordenat (dirigit) de partícules carregades, que es realitza sota la influència d'un camp elèctric. Quin tipus d'objectes es poden considerar en aquest cas? Les partícules signifiquen electrons, ions, protons, forats. També és important saber quina és la força actual. Aquest és el nombre de partícules carregades que flueixen per la secció transversal del conductor per unitat de temps.
Natura del fenomen
Totes les substàncies físiques estan formades per molècules que es formen a partir d'àtoms. Tampoc són el material final, perquè tenen elements (un nucli i electrons que giren al seu voltant). Totes les reaccions químiques van acompanyades del moviment de partícules. Per exemple, amb la participació d'electrons, alguns àtoms experimentaran la seva deficiència, mentre que altres experimentaran un excés. En aquest cas, les substàncies tenen càrregues oposades. Si es produeix el seu contacte, els electrons d'un tendiran a anar a l' altre.
La naturalesa física de les partícules elementals explica l'essència del corrent elèctric. Aquest moviment direccional de partícules carregades continuarà fins que els valors s'igualin. En aquest cas, la reacció dels canvis és una cadena. En altres paraules, en lloc de l'electró desaparegut, en ve un altre al seu lloc. Les partícules de l'àtom veí s'utilitzen per a la substitució. Però la cadena tampoc s'acaba aquí. Un electró també pot arribar a l'àtom extrem, per exemple, des del pol negatiu de la font del corrent que flueix.
Un exemple d'aquesta situació és una bateria. Des del costat negatiu del conductor, els electrons es mouen al pol positiu de la font. Quan totes les partícules del component infectat negativament s'esgoten, el corrent s'atura. En aquest cas, es diu que la bateria està morta. Quina és la velocitat del moviment dirigit de les partícules carregades que es mouen d'aquesta manera? Respondre aquesta pregunta no és tan fàcil com podria semblar a primera vista.
El paper de l'estrès
Per a què serveix aquest concepte? La tensió és una característica d'un camp elèctric, que és la diferència de potencial entre dos punts que hi ha dins. Per a molts, això pot semblar confús. Quan es tracta del moviment dirigit (ordenat) de partícules carregades, cal entendre el voltatge.
Imaginem que tenim un conductor senzill. Pot ser un cable fet de metall, com ara coure o alumini. En el nostre cas, això no és tan important. La massa d'un electró és 9,10938215(45)×10-31kg. Això vol dir que és força material. Però el metall conductor és sòlid. Com poden fluir els electrons a través d'ell?
Per què hi pot haver corrent en productes metàl·lics
Passegem a les bases de la química, que cadascun de nos altres vam tenir l'oportunitat d'aprendre a l'escola. Si el nombre d'electrons de la substància és igual al nombre de protons, s'assegura la neutralitat de l'element. A partir de la llei periòdica de Mendeleiev, es determina quina substància s'ha de tractar. Depèn del nombre de protons i neutrons. És impossible ignorar la gran diferència entre les masses del nucli i els electrons. Si s'eliminen, el pes de l'àtom es mantindrà pràcticament sense canvis.
Per exemple, la massa d'un protó és aproximadament 1836 més gran que el valor d'un electró. Però aquestes partícules microscòpiques són molt importants, perquè poden deixar fàcilment alguns àtoms i unir-se a altres. Al mateix temps, una disminució o augment del seu nombre comportaper canviar la càrrega de l'àtom. Si considerem un únic àtom, aleshores el seu nombre d'electrons serà sempre variable. Contínuament surten i tornen. Això es deu al moviment tèrmic i a la pèrdua d'energia.
Especificitat química d'un fenomen físic
Quan hi ha un moviment dirigit de partícules carregades elèctricament, no es perd la massa atòmica? Canvia la composició del conductor? Aquesta és una concepció errònia molt important que confon a molts. La resposta en aquest cas és només negativa. Això es deu al fet que els elements químics no estan determinats per la seva massa atòmica, sinó pel nombre de protons que hi ha al nucli. La presència o absència d'electrons/neutrons no té cap paper en aquest cas. A la pràctica, es veu així:
- Afegir o restar electrons. Resulta un ió.
- Afegir o restar neutrons. Resulta un isòtop.
L'element químic no canvia. Però amb els protons, la situació és diferent. Si només és un, tenim hidrogen. Dos protons - i estem parlant d'heli. Les tres partícules són liti. Etc. Aquells que estiguin interessats en la continuació poden mirar la taula periòdica. Recordeu: encara que un corrent passi mil vegades per un conductor, la seva composició química no canviarà. Però potser d'una altra manera.
Electròlits i altres punts interessants
La peculiaritat dels electròlits és que és la seva composició química la que canvia. Aleshores, sota la influència del corrent,elements electròlits. Quan el seu potencial s'esgota, el moviment dirigit de les partícules carregades s'aturarà. Aquesta situació es deu al fet que els portadors de càrrega dels electròlits són ions.
A més, hi ha elements químics sense electrons. Un exemple seria:
- Hidrogen còsmic atòmic.
- Totes les substàncies que es troben en estat de plasma.
- Gasos a l'atmosfera superior (no només la Terra, sinó també altres planetes on hi ha masses d'aire).
- Contingut dels acceleradors i col·lisionadors.
També cal tenir en compte que sota la influència d'un corrent elèctric, algunes substàncies químiques poden literalment enfonsar-se. Un exemple conegut és un fusible. Com es veu a nivell micro? Els electrons en moviment empenyen els àtoms al seu pas. Si el corrent és molt fort, aleshores la xarxa cristal·lina del conductor no pot resistir i es destrueix i la substància es fon.
Torna a la velocitat
Abans, aquest punt es va tocar superficialment. Ara mirem-ho més de prop. Cal tenir en compte que el concepte de velocitat de moviment dirigit de partícules carregades en forma de corrent elèctric no existeix. Això es deu al fet que diferents valors estan entrellaçats. Per tant, un camp elèctric es propaga a través d'un conductor a una velocitat propera al moviment de la llum, és a dir, uns 300.000 quilòmetres per segon.
Sota la seva influència, tots els electrons comencen a moure's. Però la seva velocitatmolt petita. És d'aproximadament 0,007 mil·límetres per segon. Al mateix temps, també corren aleatòriament en moviment tèrmic. En el cas dels protons i neutrons, la situació és diferent. Són massa grans perquè els passin els mateixos esdeveniments. Per regla general, no cal parlar de la seva velocitat tan a prop del valor de la llum.
Paràmetres físics
Ara mirem quin és el moviment de les partícules carregades en un camp elèctric des del punt de vista físic. Per fer-ho, imaginem que tenim una caixa de cartró que conté 12 ampolles de beguda carbonatada. Al mateix temps, s'intenta col·locar-hi un altre contenidor. Suposem que ha tingut èxit. Però la caixa amb prou feines va sobreviure. Quan intentes posar una altra ampolla, es trenca i tots els contenidors cauen.
La caixa en qüestió es pot comparar amb la secció transversal d'un conductor. Com més alt sigui aquest paràmetre (filferro més gruixut), més corrent pot proporcionar. Això determina quin volum pot tenir el moviment dirigit de les partícules carregades. En el nostre cas, una caixa que conté d'una a dotze ampolles pot complir fàcilment la seva finalitat (no esclatarà). Per analogia, podem dir que el conductor no es cremarà.
Si supereu el valor indicat, l'objecte fallarà. En el cas d'un conductor, entrarà en joc la resistència. La llei d'Ohm descriu molt bé el moviment dirigit de partícules carregades elèctricament.
Relació entre diferents paràmetres físics
Per caixadel nostre exemple, en pots posar un més. En aquest cas, no es poden col·locar 12, sinó fins a 24 ampolles per unitat de superfície. N'hi afegim un més, i n'hi ha trenta-sis. Una de les caixes es pot considerar com una unitat física, anàloga a la tensió.
Com més ample sigui (reduint així la resistència), més ampolles (que en el nostre exemple substitueixen el corrent) es poden col·locar. En augmentar la pila de caixes, podeu col·locar contenidors addicionals per unitat d'àrea. En aquest cas, la potència augmenta. Això no destrueix la caixa (conductor). Aquí hi ha un resum d'aquesta analogia:
- El nombre total d'ampolles augmenta la potència.
- El nombre de contenidors a la caixa indica la força actual.
- El nombre de caixes d'alçada us permet jutjar la tensió.
- L'amplada de la caixa dóna una idea de la resistència.
Possibles perills
Ja hem comentat que el moviment dirigit de les partícules carregades s'anomena corrent. Cal tenir en compte que aquest fenomen pot ser perillós per a la salut humana i fins i tot la vida. Aquí teniu un resum de les propietats del corrent elèctric:
- Proporciona l'escalfament del conductor pel qual circula. Si la xarxa elèctrica domèstica està sobrecarregada, l'aïllament es carbonirà i s'esmicolarà gradualment. Com a resultat, hi ha la possibilitat d'un curtcircuit, que és molt perillós.
- El corrent elèctric, quan flueix per electrodomèstics i cables, es trobaresistència dels elements que formen els materials. Per tant, tria el camí que té el valor mínim per a aquest paràmetre.
- Si es produeix un curtcircuit, la intensitat del corrent augmenta bruscament. Això allibera una quantitat important de calor. Pot fondre metall.
- Es pot produir un curtcircuit a causa de l'entrada d'humitat. En els casos comentats anteriorment, els objectes propers s'il·luminen, però en aquest cas, la gent sempre pateix.
- La descàrrega elèctrica comporta un perill important. És molt probable que fins i tot sigui fatal. Quan un corrent elèctric travessa el cos humà, la resistència dels teixits es redueix molt. Comencen a escalfar. En aquest cas, les cèl·lules es destrueixen i les terminacions nervioses moren.
Problemes de seguretat
Per evitar l'exposició al corrent elèctric, heu d'utilitzar un equip de protecció especial. El treball s'ha de dur a terme amb guants de goma utilitzant una estora del mateix material, barres de descàrrega, així com dispositius de connexió a terra per a llocs de treball i equips.
Els interruptors de circuit amb diverses proteccions han demostrat ser bons com a dispositiu que pot salvar la vida d'una persona.
A més, no s'ha d'oblidar de les precaucions bàsiques de seguretat quan es treballa. Si es produeix un incendi amb equip elèctric, només es poden utilitzar extintors de diòxid de carboni i pols. Aquests últims mostren el millor resultat en la lluita contra el foc, però els equips coberts de pols no sempre es poden restaurar.
Conclusió
Utilitzant exemples comprensibles per a tots els lectors, vam descobrir que el moviment dirigit ordenat de partícules carregades s'anomena corrent elèctric. Aquest és un fenomen molt interessant, important tant des de les posicions de la física com de la química. El corrent elèctric és un ajudant incansable de l'home. Tanmateix, s'ha de manejar amb cura. L'article parla de problemes de seguretat als quals s'ha de prestar atenció si no hi ha ganes de morir.
