Що таке електричний струм простими словами

Абстрактне поняття про електричний струм є у кожної людини. Для електричного приладу джерело живлення - це щось на кшталт джерела повітря для будь-якого дихаючого організму. Але на цих порівняннях розуміння природи явища обмежується, і тільки фахівці розуміють суть глибше.

У шкільній програмі все проходять курс фізики, в якому описані основні поняття і закони електрики. Сухий, науковий підхід не викликає інтерес у дітей, тому більшість дорослих не мають жодного уявлення про те, що з себе представляє електричний струм, чому він виникає, як у нього одиниця виміру, і як взагалі щось може рухатися крізь нерухомі металеві дроти, та ще змушувати працювати електроприлади.

Простими словами про електричному струмі

Стандартне визначення зі шкільного підручника з фізики лаконічно описує явище електричного струму. Але якщо говорити відверто, то повноцінно зрозуміти це можна, якщо вивчити предмет набагато глибше. Адже інформація викладена іншою мовою - науковому. Набагато легше розібратися в природі фізичного явища, якщо описати все звичним мовою, зрозумілому будь-якій людині. Наприклад, струм в металі.

Почати слід з того, що все, що ми вважаємо твердим і нерухомим, є таким тільки в нашій уяві. Шматок металу, що лежить на землі - це монолітне нерухоме тіло в людському розумінні. Для аналогії представимо нашу планету в космосі, глянувши на неї з поверхні Марса. Земля здається цілісним, нерухомим тілом. Якщо ж наблизитися до її поверхні, то стане очевидно, що це не монолітний шматок матерії, а постійний рух: вода, гази, живі істоти, плити літосфери - все це безупинно переміщається, хоча з далекого космосу цього і не видно.

Повернемося до нашого лежить на землі шматку металу. Він нерухомий, тому що ми дивимося на нього з боку як на монолітний об'єкт. На атомному ж рівні він складається з постійно рухомих найдрібніших елементів. Вони бувають різні, але серед всіх, нам цікаві електрони, які і створюють в металах електромагнітне поле, що породжує той самий струм. Слово "ток" потрібно розуміти буквально, тому що коли елементи з електричним зарядом переміщаються, тобто "течуть", з одного зарядженого об'єкта в інший - тоді і відбувається "електричний струм".

Розібравшись з основними поняттями, можна вивести загальне визначення:

Щоб ще точніше зрозуміти суть, потрібно заглибитися в деталі і отримати відповіді на кілька основних питань.

Відповіді на головні питання про електричному струмі

Після формулювання визначення, виникає кілька логічних запитань.

1. Що змушує струм "текти", тобто переміщатися?
2. Якщо дрібні елементи металу постійно переміщаються, то чому він не деформується?
3. Якщо щось перетікає з одного об'єкта в інший, то чи змінюється маса цих об'єктів?

Відповідь на перше питання простий. Як вода тече з високою точки в низьку - так і електрони будуть текти з тіла з високим зарядом в тіло з низьким, підкоряючись законам фізики. А "заряд" (або ж потенціал) - це кількість електронів в тілі, і чим їх більше - тим заряд вище. Якщо між двома тілами з різними зарядами буде прокладений контакт - електрони з більш зарядженого тіла потечуть в менш заряджене. Так виникне струм, який закінчиться тоді, коли заряди двох контактуючих тіл зрівняються.

Щоб зрозуміти, чому провід не змінює структуру, незважаючи на те, що в ньому постійно відбувається рух, потрібно представити його у вигляді великого будинку, в якому живуть люди. Розмір будинку не змінюватиметься про того, скільки людей в нього заходять і виходять, а також переміщаються всередині. Людина в даному випадку аналог електрона в металі - він вільно переміщається і не має особливої ​​маси в порівнянні з цілим будинком.

Якщо електрони переміщаються з одного тіла в інше - чому маса тіл не змінюється? Справа в тому, що вага електрона настільки малий, що, навіть якщо видалити з тіла всі електрони, його маса не зміниться.

Що таке одиниця виміру сили струму

Щоб "порахувати" електричний струм, використовуються різні одиниці виміру, розберемо три основних:

• Сила струму.
• Напруга.
• Опір.

Якщо спробувати описати поняття сили струму простими словами, найкраще представити потік автомобілів, що проходять через тунель. Автомобілі - це електрони, а тунель - провід. Чим більше автомобілів проходить в один момент часу через поперечний переріз тунелю - тим більше сила струму, яка вимірюється приладом під назвою "амперметр" в Амперах (А), а в формулах позначається буквою (I).

Напруга - це відносна величина, що виражає різницю зарядів тіл, між якими йде струм. Якщо у одного об'єкта заряд дуже високий, а іншого дуже низький, то між ними буде висока напруга, для вимірювання якого використовують прилад "вольтметр" і одиниці під назвою Вольт (V). У формулах ідентифікується буквою (U).

Опір характеризує здатність провідника, умовно мідного дроту, пропускати через себе певну кількість струму, тобто електронів. Той, хто подає опір провідник генерує тепло, витрачаючи частину енергії проходить через нього струму, тим самим знижуючи його силу. Опір обчислюють в Омах (Ом), а в формулах використовують букву (R).

Формули для обчислення характеристик струму

Застосовуючи три фізичні величини, можна обчислювати характеристики струму, використовуючи Закону Ома. Він виражається формулою:

I = U / R

Де I - сила струму, U - напруга на ділянці кола, R - опір.

З формули ми бачимо, що сила струму обчислюється шляхом ділення величини напруги на величину опору. Звідси ми маємо формулювання закону:

З цієї формули математичним шляхом можна обчислити інші її складові.

опір:

R = U / I

напруга:

U = I * R

Важливо відзначити, що формула дійсна тільки для конкретної ділянки ланцюга. Для повної, замкненого кола, а також інших приватних випадків є інші закони Ома.

Вплив струму на різні матеріали і живих істот

Різні хімічні елементи під дією струму поводяться по-різному. Деякі надпровідники не роблять опору рухомим крізь них електронів, не викликаючи ніякої хімічної реакції. Метали ж при зайвому для них напрузі можуть руйнуватися, плавитися. Діелектрики, що не пропускають струм, взагалі не вступають з ним ні в яке взаємодія і тим самим захищають від нього навколишнє середовище. Це явище успішно використовується людиною при ізоляції проводів гумою.

Для живих організмів ток неоднозначне явище. Він здатний надавати як сприятливий, так і руйнівний вплив. Люди давно використовують контрольовані розряди в лікувальних цілях: від легких стимулюючих мозкову діяльність розрядів, до потужних ударів електрикою, здатних запустити зупинилося серце і повернути людину до життя. Сильний розряд здатний привести до серйозних проблем зі здоров'ям, опіків, відмирання тканин і навіть миттєвої смерті. Працюючи з електричними приладами, потрібно дотримуватися правил техніки безпеки.

У природі можна зустріти чимало явищ, в яких ключову роль відіграє споживання електроенергії: від глибоководних істот (електричний скат), які вміють бити струмом, до блискавок під час грози. Людина давно освоює цю природну силу і вміло нею користується, завдяки чому і працює вся сучасна електроніка.

Дивіться відео: В чём разница между НАПРЯЖЕНИЕМ и ТОКОМ (Січень 2025).