어떤 매질에 자유 전하 캐리어가 있으면(예: 금속의 전자) 정지 상태가 아니라 무질서하게 움직입니다. 그러나 전자를 주어진 방향으로 질서 정연하게 움직이는 것은 가능합니다. 이러한 하전 입자의 방향 운동을 전류라고 합니다.
전류가 생성되는 방법
두 개의 도체를 가지고 그 중 하나는 음전하를 띠고(전자 추가) 다른 하나는 양전하를 띠면(일부 전자 제거) 전기장이 발생합니다. 두 전극을 도체로 연결하면 전기력 벡터의 방향에 따라 전기장이 전기장 세기 벡터의 방향과 반대 방향으로 전자를 이동시킵니다. 음으로 대전된 입자는 과잉인 전극에서 결핍된 전극으로 이동합니다.
전자가 이동하기 위해 두 번째 전극에 양전하를 줄 필요는 없습니다. 가장 중요한 것은 첫 번째 전극의 음전하가 더 높아야 한다는 것입니다. 두 도체를 모두 음으로 충전하는 것도 가능하지만 한 도체는 다른 도체보다 더 큰 전하를 가져야 합니다.이 경우 전류를 일으키는 전위차에 대해 이야기합니다.
물 비유와 유사하게 - 물이 채워진 두 개의 용기를 다른 수준으로 연결하면 물의 흐름이 있게 됩니다. 머리는 레벨의 차이에 따라 달라집니다.
흥미롭게도 전기장의 영향을 받는 전자의 무질서한 운동은 일반적으로 보존되지만 전하 운반체 질량의 전체 운동 벡터는 방향이 됩니다. 모션의 "혼돈" 구성 요소는 초당 수십 또는 수백 킬로미터의 속도를 갖는 반면, 방향 구성 요소는 분당 수 밀리미터의 속도를 갖습니다. 그러나 충격(도체의 길이를 따라 전자가 움직일 때)은 빛의 속도로 전파되므로 전류는 3*10의 속도로 움직인다고 합니다.8 m/초
위의 실험에서 도체의 전류는 음전하를 띤 도체가 과량의 전자를 소진할 때까지 짧은 시간 동안 존재하며 양쪽 극에서 그 수가 균형을 이룹니다. 이 시간은 1초도 안되는 아주 짧은 시간입니다.
처음에 음으로 하전된 전극으로 다시 이동하고 캐리어에 과잉 전하를 생성하는 것은 전자를 마이너스에서 플러스로 이동시킨 동일한 전기장에 의해 허용되지 않습니다. 따라서 전기장의 힘에 대항하여 작용하는 제3자 힘이 있어야 합니다. 물의 비유에서 물의 연속적인 흐름을 생성하기 위해 물을 다시 최고 수준까지 펌핑하는 펌프가 있어야 합니다.
전류의 방향
전류의 방향은 플러스에서 마이너스로, 즉 양전하를 띤 입자의 방향은 전자의 움직임과 반대입니다. 이는 전류의 현상이 그 성질이 설명된 것보다 훨씬 일찍 발견되어 전류가 이 방향으로 흐른다고 믿었기 때문이다.그때까지 주제에 대한 많은 기사와 기타 문헌이 축적되었고 개념, 정의 및 법률이 나타났습니다. 이미 발표된 방대한 양의 자료를 수정하지 않기 위해 우리는 단순히 전자의 흐름에 대한 전류의 방향을 취했습니다.
전류가 항상 같은 방향으로 흐른다(강도가 변하더라도). 정전류. 방향이 바뀌면 교류에 대해 이야기하고 있습니다. 실제 적용에서 방향은 사인파와 같은 일부 법칙에 따라 변경됩니다. 전류 흐름의 방향이 변경되지 않고 유지되지만 주기적으로 0으로 감소하고 최대값으로 증가하는 경우 펄스 전류(다양한 형태)에 대해 이야기하고 있습니다.
회로에서 전류를 유지하기 위한 전제 조건
폐쇄 회로에서 전류가 존재하기 위한 세 가지 조건은 위에서 도출되었습니다. 그들은 더 자세히 고려해야합니다.
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전류의 존재에 대한 첫 번째 필요 조건은 자유 전하 캐리어의 존재입니다. 전하는 운반체와 별도로 존재하지 않으므로 전하를 운반할 수 있는 입자를 고려해야 합니다.
유사한 유형의 전도성(흑연 등)을 가진 금속 및 기타 물질에서 이들은 자유 전자입니다. 그들은 핵과 약하게 상호 작용하며 원자를 떠나 도체 내에서 비교적 자유롭게 이동할 수 있습니다.
또한 자유 전자는 반도체에서 전하 운반체 역할을 하지만 어떤 경우에는 이 고체 부류의 "정공" 전도도를 말합니다("전자"와 반대). 이 개념은 물리적 프로세스를 설명하는 데만 필요합니다. 사실, 반도체의 전류는 전자의 동일한 움직임입니다. 전자가 원자를 떠날 수 없는 물질은 유전체. 전류가 생성되지 않습니다.
액체에서 양이온과 음이온은 전하를 띠고 있습니다. 여기서 우리는 전해질인 액체를 의미합니다.예를 들어, 소금이 용해된 물. 물 자체는 전기적으로 매우 중성이지만 고체와 액체는 노출되면 용해 및 해리(붕해)하여 양이온과 음이온을 형성합니다. 그리고 용융 금속(예: 수은)에서는 동일한 전자가 전하 캐리어입니다.
가스는 기본적으로 유전체입니다. 그 안에는 자유 전자가 없습니다. 가스는 중성 원자와 분자로 구성됩니다. 그러나 가스가 이온화되면 물질의 네 번째 집합체 상태인 플라즈마에 대해 이야기합니다. 전류도 흐를 수 있습니다. 그것은 전자와 이온의 지시된 움직임에서 발생합니다.
전류는 진공 상태에서도 흐를 수 있습니다(예: 전자관의 기반이 되는 원리입니다). 이것은 전자 또는 이온을 필요로 합니다.
전기장
자유 전하 캐리어가 있음에도 불구하고 대부분의 매체는 전기적으로 중성입니다. 음(전자) 및 양(양성자) 입자의 간격이 균일하고 필드가 서로 상쇄되기 때문입니다. 필드가 발생하려면 전하가 한 영역에 집중되어야 합니다. 전자가 하나의 (음) 전극 영역에 집중되면 반대쪽 (양) 전극에는 전자가 부족하고 필드가 발생하여 전하 캐리어에 작용하는 힘을 생성하여 이동시킵니다.
전하 캐리어를 위한 제3자 세력
그리고 세 번째 조건은 정전기장의 반대 방향으로 전하를 운반하는 힘이 있어야 한다는 것입니다. 그렇지 않으면 닫힌 시스템 내부의 전하가 빠르게 평형을 이룰 것입니다. 이 외력을 기전력이라고 합니다. 그 기원은 다를 수 있습니다.
전기화학적 성질
이 경우 EMF는 전기 화학 반응 과정의 결과로 발생합니다. 반응은 되돌릴 수 없습니다. 그 예로 잘 알려진 배터리인 갈바니 전지가 있습니다. 시약이 소진되면 EMF가 0으로 감소하고 배터리가 "종료"됩니다.
다른 경우에는 반응이 가역적일 수 있습니다.예를 들어 배터리에서 EMF는 전기화학 반응의 결과로도 발생합니다. 그러나 완료되면 프로세스를 재개할 수 있습니다. 외부 전류의 작용에 따라 반응은 역순으로 진행되고 배터리는 다시 전류를 공급할 준비가 됩니다.
광전성
이 경우 EMF는 반도체 구조의 프로세스에 대한 가시광선, 자외선 또는 적외선의 영향으로 인해 발생합니다. 이러한 힘은 광전지("태양 전지")에서 발생합니다. 외부 회로에서 빛의 작용으로 전류가 생성됩니다.
열전 성질
두 개의 서로 다른 도체를 함께 납땜하고 접합점을 가열하면 열접점(도체의 접합점)과 냉접점 사이의 온도 차이로 인해 회로에서 EMF가 발생합니다. 지휘자. 이러한 방식으로 전류를 생성할 수 있을 뿐만 아니라 온도를 측정하다 발생하는 EMF를 측정함으로써.
압전 성질.
특정 고체가 압착되거나 변형될 때 발생합니다. 전기 라이터는 이 원리에 따라 작동합니다.
전자기적 성질.
산업적으로 전기를 생산하는 가장 일반적인 방법은 DC 또는 AC 발전기를 사용하는 것입니다. DC 기계에서 프레임 모양의 전기자는 자기장에서 회전하여 힘의 선을 교차합니다. 이것은 회 전자 속도와 자속에 의존하는 EMF를 발생시킵니다. 실제로 많은 수의 코일이 직렬로 연결된 많은 프레임을 형성하는 전기자가 사용됩니다. 그들에서 발생하는 EMF가 함께 추가됩니다.
В 교류기 동일한 원리가 사용되지만 자석(전기 또는 영구)이 고정된 프레임 내부에서 회전합니다. 동일한 프로세스로 인해 고정자에서도 EMF가 발생합니다. EMF사인파 모양을 가지고 있습니다. 산업 규모에서 교류의 생성은 거의 항상 사용됩니다. 운송 및 실제 적용을 위해 변환하는 것이 더 쉽습니다.
교류 발전기의 흥미로운 특성은 가역성입니다. 타사 소스의 전압을 발전기 터미널에 적용하면 로터가 회전하기 시작한다는 사실로 구성됩니다. 이것은 연결 방식에 따라 전기 기계가 발전기 또는 전기 모터가 될 수 있음을 의미합니다.
이것들은 전류 현상의 기본 개념일 뿐입니다. 사실, 방향성 전자가 움직일 때 발생하는 과정은 훨씬 더 복잡합니다. 그것들을 이해하려면 전기 역학에 대한 더 깊은 연구가 필요합니다.
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