विद्युत प्रवाहाच्या अस्तित्वासाठी अटी

सुरुवातीला, विद्युत प्रवाह काय आहे या प्रश्नाचे उत्तर देऊया. साधी टेबलटॉप बॅटरी स्वतःच विद्युत प्रवाह निर्माण करत नाही. आणि टेबलावर पडलेला फ्लॅशलाइट कोणत्याही कारणाशिवाय त्याच्या LEDs द्वारे विद्युत प्रवाह निर्माण करणार नाही. विद्युतप्रवाह दिसण्यासाठी, काहीतरी कुठेतरी वाहून गेले पाहिजे, किमान हलवावे लागेल आणि त्यासाठी फ्लॅशलाइटचे एलईडी आणि बॅटरीचे सर्किट बंद करावे लागेल. कशासाठीही नाही, जुन्या काळात विद्युत प्रवाहाची तुलना विशिष्ट चार्ज केलेल्या द्रवाच्या हालचालीशी केली जात असे.

खरं तर, आता आपल्याला हे माहित आहे वीज — ही चार्ज केलेल्या कणांची निर्देशित हालचाल आहे, आणि वास्तविकतेशी जवळचा अॅनालॉग चार्ज केलेला वायू असेल — विद्युत क्षेत्राच्या क्रियेखाली फिरणारा चार्ज केलेल्या कणांचा वायू. पण प्रथम गोष्टी प्रथम.

विद्युत प्रवाह ही चार्ज केलेल्या कणांची निर्देशित हालचाल आहे

तर, विद्युत प्रवाह ही चार्ज केलेल्या कणांची हालचाल आहे, परंतु चार्ज केलेल्या कणांची अव्यवस्थित हालचाल देखील हालचाल आहे, परंतु तरीही विद्युत प्रवाह नाही.त्याचप्रमाणे, द्रव रेणू जे सर्व वेळ थर्मल गतीमध्ये असतात ते प्रवाह तयार करत नाहीत कारण उर्वरित द्रवपदार्थाच्या संपूर्ण खंडाचे विस्थापन अगदी शून्य असते.

द्रव प्रवाह होण्यासाठी, एकूण गती होणे आवश्यक आहे, म्हणजेच, द्रव रेणूंची एकूण गती निर्देशित होणे आवश्यक आहे. अशा प्रकारे, रेणूंची गोंधळलेली हालचाल संपूर्ण व्हॉल्यूमच्या निर्देशित हालचालीमध्ये जोडली जाईल आणि द्रवच्या संपूर्ण खंडाचा प्रवाह होईल.

विद्युत प्रवाहासारखीच परिस्थिती आहे - विद्युत चार्ज केलेल्या कणांची निर्देशित हालचाल ही विद्युत प्रवाह आहे. चार्ज केलेल्या कणांच्या थर्मल हालचालीचा वेग, उदाहरणार्थ, धातूमध्ये, शेकडो मीटर प्रति सेकंदात मोजला जातो, परंतु दिशात्मक हालचालीमध्ये, जेव्हा कंडक्टरमध्ये विशिष्ट प्रवाह सेट केला जातो तेव्हा कणांच्या सामान्य हालचालीचा वेग मोजला जातो. भाग आणि मिलीमीटर प्रति सेकंद एकके.

तर, जर 1 वर्ग मि.मी.च्या क्रॉस सेक्शनसह 10 A च्या बरोबरीचा थेट प्रवाह धातूच्या तारामध्ये वाहतो, तर इलेक्ट्रॉनच्या ऑर्डर केलेल्या हालचालीचा सरासरी वेग 0.6 ते 6 मिलीमीटर प्रति सेकंद असेल. हे आधीच विद्युत शॉक असेल. आणि इलेक्ट्रॉन्सची ही संथ हालचाल वायरसाठी पुरेशी आहे, उदाहरणार्थ, निक्रोमची, चांगली गरम होण्यासाठी, आज्ञा पाळण्यासाठी जौल-लेन्झ कायदा.

कण वेग हा विद्युत क्षेत्राचा प्रसार वेग नाही!

लक्षात घ्या की संपूर्ण व्हॉल्यूममध्ये वायरमध्ये विद्युतप्रवाह जवळजवळ तात्काळ सुरू होतो, म्हणजेच, ही "गती" प्रकाशाच्या वेगाने वायरच्या बाजूने पसरते, परंतु चार्ज केलेल्या कणांची हालचाल 100 अब्ज पटीने कमी असते. आपण त्यामधून वाहणार्या द्रव असलेल्या पाईपचे सादृश्य विचार करू शकता.

10 मीटर लांब पाईपच्या बाजूने फिरणे, उदाहरणार्थ पाणी.पाण्याचा वेग फक्त 1 मीटर प्रति सेकंद आहे, परंतु प्रवाह त्याच वेगाने पसरत नाही, परंतु जास्त वेगाने आणि येथे पसरण्याचा वेग द्रवाच्या घनतेवर आणि त्याच्या लवचिकतेवर अवलंबून असतो. अशाप्रकारे, विद्युत क्षेत्र प्रकाशाच्या वेगाने वायरच्या बाजूने प्रसारित होते आणि कण 11 तीव्रतेच्या हळू हळू हलवू लागतात. हे देखील पहा: विद्युत प्रवाहाचा वेग

1. विद्युत प्रवाहाच्या अस्तित्वासाठी चार्ज केलेले कण आवश्यक आहेत

धातू आणि व्हॅक्यूममधील इलेक्ट्रॉन्स, इलेक्ट्रोलाइट सोल्यूशनमधील आयन - चार्ज वाहक म्हणून काम करतात आणि विविध पदार्थांमध्ये विद्युत् प्रवाहाची उपस्थिती सुनिश्चित करतात. धातूंमध्ये, इलेक्ट्रॉन खूप मोबाइल असतात, त्यापैकी काही अणूपासून अणूकडे मुक्तपणे फिरू शकतात, जसे की क्रिस्टल जाळीच्या नोड्समधील जागा भरून वायू.

इलेक्ट्रॉन ट्यूबमध्ये, इलेक्ट्रॉन थर्मिओनिक रेडिएशन दरम्यान कॅथोड सोडतात, विद्युत क्षेत्राच्या क्रियेखाली एनोडकडे धावतात. इलेक्ट्रोलाइट्समध्ये, रेणू पाण्यातील सकारात्मक आणि नकारात्मक चार्ज केलेल्या भागांमध्ये विभाजित होतात आणि इलेक्ट्रोलाइट्समध्ये चार्ज वाहक आयन बनतात. म्हणजेच, जेथे विद्युत प्रवाह अस्तित्वात असू शकतो, तेथे विनामूल्य चार्ज वाहक असतात जे हलवू शकतात. विद्युत क्षेत्र… ही विद्युत प्रवाहाच्या अस्तित्वाची पहिली अट आहे - विनामूल्य चार्ज वाहकांची उपस्थिती.

2. विद्युत प्रवाहाच्या अस्तित्वाची दुसरी अट अशी आहे की बाह्य शक्तींनी चार्जवर कार्य केले पाहिजे

जर तुम्ही आता तार पाहिली तर ती तांब्याची तार आहे असे समजा, तर तुम्ही स्वतःला विचारू शकता: त्यात विद्युत प्रवाह येण्यासाठी काय लागते? तेथे चार्ज केलेले कण, इलेक्ट्रॉन आहेत, ते मुक्तपणे फिरण्यास सक्षम आहेत.

त्यांना काय हालचाल करेल? इलेक्ट्रिकली चार्ज केलेला कण विद्युत क्षेत्राशी संवाद साधण्यासाठी ओळखला जातो. म्हणून, वायरमध्ये इलेक्ट्रिक फील्ड तयार करणे आवश्यक आहे, नंतर वायरच्या प्रत्येक बिंदूवर एक संभाव्यता निर्माण होईल, वायरच्या टोकांमध्ये संभाव्य फरक असेल आणि इलेक्ट्रॉन फील्डच्या दिशेने फिरतील — मध्ये «-» पासून «+» पर्यंतची दिशा, जी इलेक्ट्रिक फील्ड स्ट्रेंथ वेक्टरच्या विरुद्ध दिशेने आहे. विद्युत क्षेत्र इलेक्ट्रॉनला गती देईल, त्यांची (गतिज आणि चुंबकीय) ऊर्जा वाढवेल.

परिणामी, जर आपण विद्युत क्षेत्राचा विचार केला तर वायरला बाहेरून लागू केले जाते (आम्ही वायरला विद्युत क्षेत्रामध्ये शक्तीच्या रेषांसह ठेवतो), तर वायरच्या एका टोकाला इलेक्ट्रॉन जमा होतील आणि त्यावर नकारात्मक चार्ज दिसून येईल. शेवटी, आणि वायरच्या दुसऱ्या टोकापासून इलेक्ट्रॉन हलविले जात असल्याने, त्यावर सकारात्मक चार्ज होईल.

परिणामी, बाह्यरित्या लागू केलेल्या विद्युत क्षेत्राद्वारे चार्ज केलेल्या कंडक्टरचे विद्युत क्षेत्र अशा दिशेने असेल की बाह्य विद्युत क्षेत्र त्याच्या क्रियेतून कमकुवत होईल.

शुल्काच्या पुनर्वितरणाची प्रक्रिया जवळजवळ तात्काळ चालू राहील आणि ती पूर्ण झाल्यानंतर वायरमधील विद्युतप्रवाह थांबेल. कंडक्टरमधील परिणामी विद्युत क्षेत्र शून्य होईल आणि टोकावरील बल परिमाणात समान असेल परंतु बाहेरून लागू केलेल्या विद्युत क्षेत्राच्या दिशेने विरुद्ध असेल.

जर कंडक्टरमधील इलेक्ट्रिक फील्ड थेट करंट स्त्रोताद्वारे तयार केले गेले असेल, उदाहरणार्थ, बॅटरी, तर असा स्त्रोत कंडक्टरसाठी बाह्य शक्तींचा स्रोत बनेल, म्हणजेच एक स्रोत जो कंडक्टरमध्ये स्थिर ईएमएफ तयार करेल. आणि संभाव्य फरक राखणे.साहजिकच, बाह्य शक्ती स्त्रोताद्वारे विद्युत प्रवाह राखण्यासाठी, सर्किट बंद करणे आवश्यक आहे.