Електричний струм

 

Електричний струм - це спрямований рух заряджених часток. Виробляється джерелом (генератором, акумулятором, термопарою).

За своєю природою електричний струм буває:

- струмом провідності (за рахунок прямування вільних електронів у металах);

- струмом переносу (за рахунок переміщення іонів в електролітах і газах);

- струмом поляризації (прямування пов'язаних заряджених часток (диполів) у діелектрику).

Постійний струм - електричний струм, напрямок якого не змінюється в часі.

За напрямок електричного струму прийнято вважати напрямок руху позитивних зарядів.

Сила струму (позначається I, [A]) - міра інтенсивності спрямованого руху  заряджених часток - кількість  електрики, що протікає через поперечний переріз провідника в одиницю часу:

                                                                                   

  ,                                                          (1.1)

де q, [Кл] – заряд;

t, [с] - час.

Всі речовини поділяються на:

- провідники - володіють високою електропровідністю (метали, електроліт);

- діелектрики - речовини з дуже малою електропровідністю (полімери, нафтопродукти та їхні розчини);

- напівпровідники - речовини, електропровідність яких займає проміжне положення між провідником і  діелектриком  (силіцій, германій, селен).

Потужність (позначається Р, [Вт]) – характеризує швидкість, з якою відбувається перетворення енергії:

                                             

 ,                                                          (1.2)

де А, [Дж]- робота; 

t,[с] – час.

Електричне коло - це путь,  по якому переносяться електричні заряди, або сукупність пристроїв, призначених для проходження через них електричного струму. Електричне коло може бути замкненим і незамкненим.

Електричний опір (будемо позначати r - для змінного струму, R - для постійного струму, [Ом]) - сукупність усіх перешкод, що зустрічають вільні заряди (у металах - електрони) на шляху свого прямування по провіднику. Величина опору залежить від:

- матеріалу, із якого виготовлений провідник;

- розмірів провідника;

- температури провідника (при нагріванні металів їх опір зростає):

                                                   

  ,                                                   (1.3)

де  ρ, [ ] - питомий опір провідника;

, [м] - довжина провідника;       

S, [мм²] - площа поперечного перерізу провідника.

Провідність (позначається  G, Сименс [См])  - фізична величина,  обернено пропорційна опору:

                                                                                 

                                                             (1.4)

Розглянемо електричне коло, зображене на рис.1.1.

Рис.1.1 - Найпростіше електричне коло

R₀- опір внутрішньої ділянки кола (джерела електричної енергії); R- опір зовнішньої ділянки кола  (сполучні проводи, вимикачі,  запобіжники,  вимірювальні  прилади  та споживачі - електродвигуни,  лампи,  нагрівальні прилади  і т.п.); К – ключ; Г - генератор (джерело ЕРС); А – амперметр; V - вольтметр.

Вітка - ділянка електричного кола, у якій в будь-який момент часу сила струму  має одне й те ж  саме   значення.

Вузол - місце з'єднання трьох і більше віток.

Контур –будь-який замкнутий путь струму, що проходить по декількох вітках.

Електрорушійна сила (ЕРС, позначається Е, [B]) - сила, що встановлює і  підтримує  різницю  потенціалів  на  затискачах джерела, викликаючи  електричний струм у колі,  долаючи його внутрішній і зовнішній опір.

Напруга (позначається U, [B]) - різниця потенціалів, що викликає проходження електричного струму.