Електрична струја: дефиниција, јединица, формула, типови (са примерима)

Електрично пуњење: Какву аутоматску реакцију произведе та фраза када је прочитате? Можда осећај трњења или слика светла које дели небо? Шарени приказ трепћућих светала у граду попут Париза или Лас Вегаса? Можда чак и инсект који некако светли у мраку док пролази кроз ваш камп?

До последњих векова, не само да научници нису имали начина да измеру брзину светлости, нису ни слутили који физички феномени леже у основи онога што је данас уопште познато као „електрична енергија“. У 1800-им, физичари су први пут стекли разумевање ситних честица укључених у проток струје (слободни електрони), као и природе сила које су их приморале да се крећу. Било је јасно да електрична енергија може учинити добро ако се може безбедно „направити“ или „ухватити“ и ако се електрична енергија користи за рад.

Проток електричног наелектрисања се лако јавља у супстанцама класификованим каопроводни материјали, док је то спутано код оних познатих каоизолатори. На пример, у металној жици као што је бакарна жица, могуће је створити а

​Електрична струјаје просечна брзина протока електричног наелектрисања (тј. наелектрисања у јединици времена) након тачке у простору. Ову оптужбу сносиелектроникрећући се кроз жицу у електричном колу. Што је већи број електрона који се крећу иза ове тачке у секунди, већа је величина струје.

СИ јединица струје је ампер (А), често неформално назван „ампери“. Сам електрични набој мери се у кулонима (Ц).

• Наелектрисање на једном електрону је -1,60 × 10^-19 Ц, док је то на апротонаје једнак по величини алипозитивноу знак. Овај број се сматраосновни набој​ ​е. Основна јединица ампера је према томе кулони у секунди (Ц / с).

По Конвенцији,електрична струја тече у супротном смеру од протока електрона. То је зато што је правац струје описан пре него што су научници знали који су носачи наелектрисања ти који се крећу под утицајем електричног поља. У све практичне сврхе, позитивни набоји који се крећу у позитивном смеру нуде исте физичке (рачунски) резултат су негативни набоји који се крећу у негативном смеру када је реч о електричном Тренутни.

Електрони се крећу према позитивном прикључку у електричном колу. Стога је проток електрона или покретни набој удаљен од негативног терминала. Кретање електрона у бакарној жици или другом проводљивом материјалу такође ствара амагнетно пољекоја има смер и величину одређену правцем електричне струје, а тиме и кретање електрона; ово је принцип на коме анелектромагнетсе гради.

За основни конвенционални тренутни сценарио наелектрисања наелектрисања кроз жицу, формула за струју дата је:

гденје број наелектрисања по кубном метру (м³), ​еје основни набој,А.је површина попречног пресека жице и​в_д​јебрзина заношења​.

Иако струја има и величину и правац, то је скаларна величина, а не векторска величина, јер се не покорава законима сабирања вектора.

​Охмов закондаје формулу за одређивање струје која ће тећи кроз проводник:

гдеВ.јеНапон, илиразлика електричног потенцијала, мерено у волтима, иР.је електричнаотпордо тренутног протока, мерено уохмс​ (Ω).

Замислите напон као „вучну силу“ (мада ова „електромоторна сила“ дословно није сила) специфична за електричне наелектрисања. Када се раздвоје супротни набоји, они се привлаче једни на друге на начин који се смањује са повећањем растојања између њих. Слабо је аналогна гравитационој потенцијалној енергији у класичној механици; гравитација „жели“ да високе ствари падну на Земљу, а напон „жели“ да се одвојени (супротни) набоји сруше.

Волти су еквивалентни џулима по кулону или Ј / Ц. Тако имају јединице енергије по јединици наелектрисања. Напон струје пута тако даје јединице (Ц / с) (Ј / Ц) = (Ј / с), што се преводи у јединице (у овом случају електричне) снаге:

Комбиновањем овог са Охмовим законом настају и други корисни математички односи који укључују ток струје: П = И²Р и П = В²/R. Они између осталог показују да је при фиксном нивоу струје снага сразмерна отпору, док је, ако је напон фиксан, снагаобрнутосразмерно отпору.

Док покретни набоји (струја) индукују магнетно поље, магнетно поље може само по себи да индукује напон у жици.

• ​Једносмерна струја (једносмерна струја):То се дешава када сви електрони непрекидно теку у истом смеру. Ово је врста струје у колу које је повезано са стандардном батеријом. Батерије, наравно, могу и заиста дају само нестајуће малу количину енергије потребне за напајање људи цивилизација, мада технологија која се непрекидно побољшава у области соларних ћелија нуди обећање већег потенцијала за складиште енергије.
• ​Наизменична струја (АЦ):Овде електрони осцилирају напред-назад („померање“, у извесном смислу) врло брзо. Ову врсту струје је често лакше произвести у електрани, а резултира и мањим губицима енергије на великој удаљености, због чега је то стандард који се данас користи. Све сијалице и други електрични уређаји у стандардном дому из почетка 21. века напајају се наизменичном струјом.

Код наизменичне струје, напон се синусно варира и даје се у било ком тренуткутизразом В = В₀син (2πфт), гдеВ.₀је почетни напон ифје фреквенција или број комплетних циклуса напона (од максималне до минималне вредности до максималне вредности) у свакој секунди.

Амперметар је уређај који се користи за мерење струје повезивањем у серију - и никада паралелно - у електрични круг. (Паралелно коло има више жица између спојева - другим речима, на извору енергије, кондензаторима и отпорницима - у колу.) Делује на принципу да је струја једнака кроз све делове жице између два чворови.

Амперметар има познати, мали унутрашњи отпор и постављен је да даје апуна скретања(ФСД) на датом тренутном нивоу, често 0,015 А или 15 мА. Ако знате напон и манипулишете отпором помоћу функције отпорности шанта амперметра, можете одредити струју; знате колика је вредност тренутног протокатребало бикористити Омов закон.

1. Израчунајте заносну брзину електрона у цилиндричној бакарној жици полупречника 1 мм или 0,001 м) који носе струју од 15 А, с обзиром да је за бакар н = 8,342 × 10²⁸ е / м³.

ПовршинаА.пресека жице је πр², или π (0,001)² = 3.14 10^-6 м².

• Негативни знак указује да је правац супротан смеру струјања, као што се очекује за електроне.

2. Пронађите струју И у кругу од 120 В који у серији има отпорнике од 2 Ω, 4 Ω и 6 Ω.

Отпорници у серији су једноставно адитивни (у паралелним круговима зброј укупног отпора је збир реципрочних вредности појединачних вредности отпора). Тако:

3. Коло има укупни отпор 15 Ω и проток струје 20 А. Колика је снага и напон у овом колу?