Cila është lëvizja e drejtuar e grimcave të ngarkuara? Për shumë, kjo është një fushë e pakuptueshme, por në fakt gjithçka është shumë e thjeshtë. Pra, kur flasin për lëvizjen e drejtuar të grimcave të ngarkuara, nënkuptojnë rrymën. Le të shohim karakteristikat dhe formulimet e tij kryesore, si dhe të marrim parasysh çështjet e sigurisë kur punojmë me të.
Informacion i përgjithshëm
Filloni me një përkufizim. Me rrymë elektrike nënkuptohet gjithmonë lëvizja e urdhëruar (e drejtuar) e grimcave të ngarkuara, e cila kryhet nën ndikimin e një fushe elektrike. Çfarë lloj objektesh mund të merren parasysh në këtë rast? Grimcat nënkuptojnë elektrone, jone, protone, vrima. Është gjithashtu e rëndësishme të dini se cila është forca aktuale. Ky është numri i grimcave të ngarkuara që rrjedhin nëpër seksionin kryq të përcjellësit për njësi të kohës.
Natyra e fenomenit
Të gjitha substancat fizike përbëhen nga molekula që formohen nga atomet. Ato gjithashtu nuk janë materiali përfundimtar, sepse kanë elementë (një bërthamë dhe elektrone që rrotullohen rreth saj). Të gjitha reaksionet kimike shoqërohen me lëvizjen e grimcave. Për shembull, me pjesëmarrjen e elektroneve, disa atome do të përjetojnë mungesën e tyre, ndërsa të tjerët do të përjetojnë një tepricë. Në këtë rast, substancat kanë ngarkesa të kundërta. Nëse ndodh kontakti i tyre, atëherë elektronet nga njëri do të priren të shkojnë te tjetri.
Një natyrë e tillë fizike e grimcave elementare shpjegon thelbin e rrymës elektrike. Kjo lëvizje e drejtuar e grimcave të ngarkuara do të vazhdojë derisa vlerat të barazohen. Në këtë rast, reagimi i ndryshimeve është një zinxhir. Me fjalë të tjera, në vend të elektronit të larguar, në vend të tij vjen një tjetër. Për zëvendësim përdoren grimcat e atomit fqinj. Por edhe zinxhiri nuk mbaron me kaq. Një elektron gjithashtu mund të vijë në atomin ekstrem, për shembull, nga poli negativ i burimit të rrymës rrjedhëse.
Një shembull i një situate të tillë është një bateri. Nga ana negative e përcjellësit, elektronet lëvizin në polin pozitiv të burimit. Kur mbarojnë të gjitha grimcat në komponentin e infektuar negativisht, rryma ndalon. Në këtë rast, bateria thuhet të jetë e vdekur. Sa është shpejtësia e lëvizjes së drejtuar të grimcave të ngarkuara që lëvizin në këtë mënyrë? Përgjigjja e kësaj pyetjeje nuk është aq e lehtë sa mund të duket në shikim të parë.
Roli i stresit
Për çfarë përdoret ky koncept? Tensioni është një karakteristikë e një fushe elektrike, e cila është diferenca potenciale midis dy pikave që ndodhen brenda saj. Për shumë, kjo mund të duket konfuze. Kur bëhet fjalë për lëvizjen e drejtuar (të porositur) të grimcave të ngarkuara, atëherë duhet të kuptoni tensionin.
Le të imagjinojmë se kemi një dirigjent të thjeshtë. Ky mund të jetë një tel i bërë prej metali, si bakri ose alumini. Në rastin tonë, kjo nuk është aq e rëndësishme. Masa e një elektroni është 9,10938215(45)×10-31kg. Kjo do të thotë se është mjaft material. Por metali përcjellës është i fortë. Atëherë, si mund të rrjedhin elektronet nëpër të?
Pse mund të ketë rrymë në produktet metalike
Le të kthehemi te bazat e kimisë, të cilat secili prej nesh pati mundësinë t'i mësonte në shkollë. Nëse numri i elektroneve në substancë është i barabartë me numrin e protoneve, atëherë sigurohet neutraliteti i elementit. Bazuar në ligjin periodik të Mendelejevit, përcaktohet se me cilën substancë duhet trajtuar. Varet nga numri i protoneve dhe neutroneve. Është e pamundur të injorohet ndryshimi i madh midis masave të bërthamës dhe elektroneve. Nëse ato hiqen, atëherë pesha e atomit do të mbetet praktikisht e pandryshuar.
Për shembull, masa e një protoni është afërsisht 1836 më e madhe se vlera e një elektroni. Por këto grimca mikroskopike janë shumë të rëndësishme, sepse ato lehtë mund të lënë disa atome dhe të bashkohen me të tjerët. Në të njëjtën kohë, një ulje ose rritje e numrit të tyre çon nëpër të ndryshuar ngarkesën e atomit. Nëse marrim parasysh një atom të vetëm, atëherë numri i elektroneve të tij do të jetë gjithmonë i ndryshueshëm. Ata vazhdimisht largohen dhe kthehen. Kjo është për shkak të lëvizjes termike dhe humbjes së energjisë.
Specifikiteti kimik i një dukurie fizike
Kur ka një lëvizje të drejtuar të grimcave të ngarkuara elektrike, a nuk humbet masa atomike? A ndryshon përbërja e përcjellësit? Ky është një keqkuptim shumë i rëndësishëm që ngatërron shumë. Përgjigja në këtë rast është vetëm negative. Kjo për faktin se elementët kimikë përcaktohen jo nga masa e tyre atomike, por nga numri i protoneve që janë në bërthamë. Prania ose mungesa e elektroneve/neutroneve nuk luan rol në këtë rast. Në praktikë, duket kështu:
- Shto ose zbrit elektrone. Rezulton një jon.
- Shto ose zbrit neutrone. Rezulton një izotop.
Elementi kimik nuk ndryshon. Por me protonet, situata është ndryshe. Nëse është vetëm një, atëherë kemi hidrogjen. Dy protone - dhe ne po flasim për helium. Të tre grimcat janë litium. etj. Ata që janë të interesuar për vazhdimin mund të shikojnë në tabelën periodike. Mbani mend: edhe pse një rrymë kalon nëpër një përcjellës një mijë herë, përbërja e saj kimike nuk do të ndryshojë. Por ndoshta ndryshe.
Elektrolitet dhe pika të tjera interesante
E veçanta e elektroliteve është se është përbërja e tyre kimike ajo që ndryshon. Pastaj, nën ndikimin e rrymës,elementet elektrolitike. Kur potenciali i tyre shterohet, lëvizja e drejtuar e grimcave të ngarkuara do të ndalet. Kjo situatë është për faktin se bartësit e ngarkesës në elektrolite janë jone.
Përveç kësaj, ka elemente kimike pa elektrone fare. Një shembull do të ishte:
- Hidrogjen kozmik atomik.
- Të gjitha substancat që janë në gjendjen e plazmës.
- Gazet në pjesën e sipërme të atmosferës (jo vetëm Toka, por edhe planetët e tjerë ku ka masa ajrore).
- Përmbajtja e përshpejtuesve dhe përplasësve.
Duhet të theksohet gjithashtu se nën ndikimin e një rryme elektrike, disa kimikate fjalë për fjalë mund të shkërmoqen. Një shembull i njohur është një siguresë. Si duket në një nivel mikro? Elektronet lëvizëse i shtyjnë atomet në rrugën e tyre. Nëse rryma është shumë e fortë, atëherë rrjeta kristalore e përcjellësit nuk mund të përballojë dhe shkatërrohet, dhe substanca shkrihet.
Kthehu në shpejtësi
Më parë, kjo pikë u prek sipërfaqësisht. Tani le t'i hedhim një vështrim më të afërt. Duhet të theksohet se koncepti i shpejtësisë së lëvizjes së drejtuar të grimcave të ngarkuara në formën e një rryme elektrike nuk ekziston. Kjo për faktin se vlera të ndryshme janë të ndërthurura. Pra, një fushë elektrike përhapet përmes një përcjellësi me një shpejtësi që është afër lëvizjes së dritës, domethënë rreth 300,000 kilometra në sekondë.
Nën ndikimin e tij, të gjitha elektronet fillojnë të lëvizin. Por shpejtësia e tyreshumë i vogël. Është afërsisht 0.007 milimetra në sekondë. Në të njëjtën kohë, ata gjithashtu nxitojnë rastësisht në lëvizje termike. Në rastin e protoneve dhe neutroneve, situata është e ndryshme. Ata janë shumë të mëdhenj që të njëjtat ngjarje t'u ndodhin atyre. Si rregull, nuk është e nevojshme të flitet për shpejtësinë e tyre sa më afër vlerës së dritës.
Parametrat fizikë
Tani le të shohim se cila është lëvizja e grimcave të ngarkuara në një fushë elektrike nga pikëpamja fizike. Për ta bërë këtë, le të imagjinojmë se kemi një kuti kartoni që mban 12 shishe pije të gazuara. Në të njëjtën kohë, tentohet të vendoset një enë tjetër. Le të supozojmë se ka pasur sukses. Por kutia mezi mbijetoi. Kur përpiqeni të vendosni një shishe tjetër, ajo thyhet dhe të gjitha kontejnerët bien.
Kutia në fjalë mund të krahasohet me seksionin kryq të një përcjellësi. Sa më i lartë ky parametër (tel më i trashë), aq më shumë rrymë mund të sigurojë. Kjo përcakton se çfarë vëllimi mund të ketë lëvizja e drejtuar e grimcave të ngarkuara. Në rastin tonë, një kuti që përmban nga një deri në dymbëdhjetë shishe mund të përmbushë lehtësisht qëllimin e synuar (nuk do të shpërthejë). Për analogji, mund të themi se përcjellësi nuk do të digjet.
Nëse tejkaloni vlerën e treguar, objekti do të dështojë. Në rastin e një përcjellësi, rezistenca do të hyjë në lojë. Ligji i Ohm-it përshkruan shumë mirë lëvizjen e drejtuar të grimcave të ngarkuara elektrike.
Marrëdhënia midis parametrave të ndryshëm fizikë
Për kutinga shembulli ynë, mund të vendosni një tjetër. Në këtë rast, mund të vendosen jo 12, por deri në 24 shishe për njësi sipërfaqe. Shtojmë një tjetër - dhe ka tridhjetë e gjashtë prej tyre. Një nga kutitë mund të konsiderohet si një njësi fizike, analoge me tensionin.
Sa më i gjerë të jetë (duke ulur rezistencën), aq më shumë shishe (të cilat në shembullin tonë zëvendësojnë rrymën) mund të vendosen. Duke rritur grumbullin e kutive, mund të vendosni kontejnerë shtesë për njësi sipërfaqe. Në këtë rast, fuqia rritet. Kjo nuk e shkatërron kutinë (përçuesin). Këtu është një përmbledhje e kësaj analogjie:
- Numri total i shisheve rrit fuqinë.
- Numri i kontejnerëve në kuti tregon forcën aktuale.
- Numri i kutive në lartësi ju lejon të gjykoni tensionin.
- Gjerësia e kutisë jep një ide të rezistencës.
Rreziqet e mundshme
Ne kemi diskutuar tashmë se lëvizja e drejtuar e grimcave të ngarkuara quhet rrymë. Duhet të theksohet se ky fenomen mund të jetë i rrezikshëm për shëndetin e njeriut dhe madje edhe jetën. Këtu është një përmbledhje e vetive të rrymës elektrike:
- Siguron ngrohjen e përcjellësit nëpër të cilin ai rrjedh. Nëse rrjeti elektrik i shtëpisë është i mbingarkuar, atëherë izolimi gradualisht do të shkrihet dhe do të shkërmoqet. Si rezultat, ekziston mundësia e një qarku të shkurtër, i cili është shumë i rrezikshëm.
- Rryma elektrike, kur rrjedh nëpër pajisje shtëpiake dhe tela, takohetrezistenca e elementeve që formojnë materiale. Prandaj, zgjedh shtegun që ka vlerën minimale për këtë parametër.
- Nëse ndodh një qark i shkurtër, forca e rrymës rritet ndjeshëm. Kjo çliron një sasi të konsiderueshme nxehtësie. Mund të shkrijë metalin.
- Mund të ndodhë qark i shkurtër për shkak të hyrjes së lagështirës. Në rastet e diskutuara më parë, objektet aty pranë ndizen, por në këtë rast njerëzit vuajnë gjithmonë.
- Goditja elektrike mbart një rrezik të madh. Ka shumë të ngjarë edhe fatale. Kur një rrymë elektrike rrjedh nëpër trupin e njeriut, rezistenca e indeve zvogëlohet shumë. Ata fillojnë të nxehen. Në këtë rast, qelizat shkatërrohen dhe mbaresat nervore vdesin.
Çështje sigurie
Për të shmangur ekspozimin ndaj rrymës elektrike, duhet të përdorni pajisje speciale mbrojtëse. Puna duhet të kryhet me doreza gome duke përdorur një rrogoz të të njëjtit material, shufra shkarkimi, si dhe pajisje tokëzimi për vendet e punës dhe pajisjet.
Çelsin e qarkut me mbrojtje të ndryshme janë provuar të jenë të mirë si një pajisje që mund t'i shpëtojë jetën një personi.
Gjithashtu, nuk duhet harruar për masat themelore të sigurisë kur punoni. Nëse ndodh një zjarr me pajisje elektrike, mund të përdoren vetëm zjarrfikësit me dioksid karboni dhe pluhur. Këto të fundit tregojnë rezultatin më të mirë në luftën kundër zjarrit, por pajisjet e mbuluara me pluhur nuk mund të restaurohen gjithmonë.
Përfundim
Duke përdorur shembuj të kuptueshëm për çdo lexues, zbuluam se lëvizja e urdhëruar e drejtuar e grimcave të ngarkuara quhet rrymë elektrike. Ky është një fenomen shumë interesant, i rëndësishëm nga pozicionet e fizikës dhe kimisë. Rryma elektrike është një ndihmës i palodhur për njeriun. Sidoqoftë, duhet të trajtohet me kujdes. Artikulli diskuton çështjet e sigurisë që duhet t'u kushtohet vëmendje nëse nuk ka dëshirë për të vdekur.
