กระแสไฟฟ้าคืออะไร

เมื่อเราออกเสียงวลี“ กระแสไฟฟ้า” เรามักจะหมายถึงการสำแดงไฟฟ้าที่หลากหลายที่สุด กระแสไฟฟ้าไหลผ่านสายไฟของสายไฟฟ้าแรงสูงกระแสหมุนสตาร์ทและชาร์จแบตเตอรี่ในรถของเราฟ้าผ่าระหว่างพายุฝนฟ้าคะนอง กระแสไฟฟ้า

กระแสไฟฟ้า, การเชื่อมด้วยไฟฟ้า, ประกายไฟของไฟฟ้าสถิตบนหวี, กระแสไฟไหลในเกลียวของหลอดไส้, และแม้กระทั่งในกระเป๋าขนาดเล็กไฟฉายกระแสเล็ก ๆ ไหลผ่าน LED หัวใจของเราซึ่งยังสร้างกระแสไฟฟ้าขนาดเล็กก็เห็นได้ชัดเจนโดยเฉพาะอย่างยิ่งในระหว่างการเดินของกระบวนการคลื่นไฟฟ้าหัวใจ

ในวิชาฟิสิกส์มันเป็นธรรมเนียมที่ต้องเรียกกระแสไฟฟ้า สั่งการเคลื่อนที่ของอนุภาคที่มีประจุและโดยหลักการแล้วของผู้ให้บริการที่มีประจุใด ๆ. อิเล็กตรอนเคลื่อนที่ไปรอบ ๆ นิวเคลียสของอะตอมก็เป็นกระแสเช่นกัน ไม้จันทน์ที่มีประจุถ้าคุณจับมันไว้ในมือแล้วเคลื่อนที่จากด้านหนึ่งไปอีกด้านหนึ่งก็จะกลายเป็นแหล่งกระแส: มีประจุไม่เท่ากับศูนย์และมันเคลื่อนที่

การเปรียบเทียบทางกายภาพระหว่างการไหลของน้ำในระบบน้ำประปาและกระแสไฟฟ้า: สายไฟและท่อ

กระแสตรง:

กระแสไฟฟ้าไหลผ่านสายไฟของเครื่องใช้ในครัวเรือนที่ขับเคลื่อนโดยเต้ารับไฟฟ้า - อิเล็กตรอนเคลื่อนที่ไปมา 50 ครั้งต่อวินาที - นี่เรียกว่า กระแสสลับ.

สัญญาณความถี่สูงในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ก็เป็นกระแสไฟฟ้าด้วยเช่นกัน อิเล็กตรอนและหลุม (ผู้ให้บริการประจุบวก) เคลื่อนที่ภายในวงจร

กระแสไฟฟ้าใด ๆ ที่ก่อให้เกิดการดำรงอยู่ของมัน สนามแม่เหล็ก. รอบตัวนำที่มีกระแสก็จำเป็นต้องมีอยู่ ไม่มีสนามแม่เหล็กที่ไม่มีกระแสและไม่มีกระแสที่ไม่มีสนามแม่เหล็ก

แม้ว่าจะไม่มีสนามแม่เหล็กรอบ ๆ กระแสก็หมายความว่าสนามแม่เหล็กของทั้งสองกระแสในเวลาของการสังเกตจะได้รับการชดเชยร่วมกันเช่นเดียวกับในสายลวดคู่ของกาต้มน้ำไฟฟ้าใด ๆ - กระแสสลับจะถูกกำกับในทิศทางตรงกันข้ามในแต่ละช่วงเวลาและไหลขนานกัน เพื่อนต่อต้าน สิ่งนี้เรียกว่าหลักการซ้อนทับของสนามแม่เหล็ก

ในทางปฏิบัติการดำรงอยู่ของกระแสไฟฟ้าต้องมีสนามไฟฟ้าที่มีศักยภาพหรือไหลวน ประจุเคลื่อนที่น้อยมากในแบบกลไกล้วนๆ (เช่น ในเครื่องกำเนิดไฟฟ้า van de graaff - แถบยางที่ใช้พลังงานไฟฟ้า)

เครื่องปั่นไฟ Van De Graaff:

ในสนามไฟฟ้าอนุภาคที่มีประจุจะสัมผัสกับการกระทำของแรงไฟฟ้าซึ่งเรียกว่าแหล่งกระแส แรงเคลื่อนไฟฟ้า - EMF. EMF วัดเป็นโวลต์เช่นเดียวกับแรงดันไฟฟ้าระหว่างจุดสองจุดของวงจรไฟฟ้า ยิ่งแรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับผู้บริโภคมากขึ้นเท่าไรกระแสไฟฟ้าแรงดันนี้ก็ยิ่งมาก

แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับจะสร้างกระแสสลับในตัวนำที่มันถูกนำไปใช้เนื่องจากสนามไฟฟ้าที่ใช้กับตัวพาประจุจะถูกสลับในกรณีนี้ แรงดันไฟฟ้าคงที่ - เงื่อนไขสำหรับการมีอยู่ของกระแสคงที่ในตัวนำ

แรงดันไฟฟ้าความถี่สูง (เปลี่ยนทิศทางหลายร้อยหลายพันครั้งต่อวินาที) ก่อให้เกิดกระแสสลับในตัวนำ แต่ยิ่งความถี่สูงผู้ให้ประจุที่มีประจุน้อยจะมีส่วนร่วมในการสร้างกระแสในความหนาของตัวนำเนื่องจากสนามไฟฟ้าที่ทำหน้าที่กับอนุภาคประจุไฟฟ้า กระแสไฟฟ้าไม่ไหลในตัวนำ แต่ตามพื้นผิว นี่เรียกว่าเอฟเฟกต์ผิวหนัง

กระแสไฟฟ้าสามารถมีอยู่ในสุญญากาศในตัวนำในอิเล็กโทรไลต์ในเซมิคอนดักเตอร์และแม้แต่ในไดอิเล็กทริก (กระแสไบอัส)จริงอยู่ไม่มี dielectrics กระแสตรงเนื่องจากประจุในนั้นไม่มีความสามารถในการเคลื่อนที่อย่างอิสระ แต่สามารถเคลื่อนที่ภายในระยะทางภายในโมเลกุลจากตำแหน่งเดิมภายใต้การกระทำของสนามไฟฟ้าที่ใช้

กระแสไฟฟ้าจริงหมายถึงความเป็นไปได้ของการเคลื่อนที่ของประจุไฟฟ้าภายใต้อิทธิพลของสนามไฟฟ้า

แนวคิดของ "กระแสไฟฟ้า" ได้รับการแนะนำโดยนักฟิสิกส์ชาวอิตาลี Alessandro Volta กระแสไฟฟ้าหรือตามเวอร์ชั่นของมัน“ ของเหลวไฟฟ้า” ไหลในวงจรปิดที่เชื่อมต่อวงกลมที่รุนแรงของคอลัมน์ voltaic กับตัวนำโลหะ

Votlt Pillar (1800) เป็นไฟฟ้าชนิดแรกที่ไม่ใช่ไฟฟ้าสถิต (แหล่งกำเนิดกระแสคงที่) ซึ่งประกอบด้วยวงกลมทองแดงและสังกะสีสลับกันโดยแยกด้วยผ้าที่ชุบด้วยน้ำหรือกรดที่เป็นกรด

การมีศักยภาพสูงอย่างต่อเนื่องบนขั้วโวลต์เป็นปรากฏการณ์ใหม่ที่สมบูรณ์ในเวลานั้น มันเป็นแหล่งพลังงานไฟฟ้าเคมีแห่งแรกที่มีศักยภาพคงที่ในเวลาและไม่ต้องการวิธีการใช้พลังงานไฟฟ้าสำหรับการต่ออายุ

เสา voltaic ซึ่งประกอบด้วยวงกลมจำนวนมากมีศักยภาพค่อนข้างสูงในตอนท้ายซึ่งสามารถตรวจจับได้ไม่เพียงโดยเครื่องมือวัด (โดยเฉพาะอย่างยิ่งโดยอิเล็กโตรสโคป) แต่ยังสัมผัสกับวงกลมที่รุนแรงด้วยมือ ในขณะเดียวกันก็รู้สึกถึงไฟฟ้าช็อตที่รุนแรงเช่นเดียวกับ Leyden

การค้นพบของ Volta แพร่กระจายอย่างรวดเร็วในวิชาฟิสิกส์กลายเป็นหัวข้อของการวิจัยเพิ่มเติม ในปี 1800 นักฟิสิกส์ที่ใช้คอลัมน์ voltaic ค้นพบผลทางเคมีไฟฟ้าของกระแสไฟฟ้าและโดยเฉพาะอย่างยิ่งการสลายตัวภายใต้อิทธิพลของกระแสน้ำในออกซิเจนและไฮโดรเจน การทดลอง กับเซลล์กัลวานิค ได้รับอนุญาตให้ตรวจจับนอกเหนือไปจากสารเคมีคุณสมบัติใหม่อื่น ๆ ของกระแสรวมถึงผลกระทบทางความร้อนและแม่เหล็ก

นักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศส A. M. Ampèreอุทิศผลงานของเขาเป็นจำนวนมากเพื่อศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างกระแสไฟฟ้าและแม่เหล็ก เขาพบว่าตัวนำสองตัวที่มีประสบการณ์ในปัจจุบันมีอิทธิพลซึ่งกันและกัน - แรงดึงดูดหรือแรงผลักดันขึ้นอยู่กับทิศทางของกระแสในตัวพวกเขา ด้วยการทำงานของเขาเขาวางรากฐานของไฟฟ้ากระแส

เขาเสนอคำว่า "กระแสไฟฟ้า" และแนะนำแนวคิดของทิศทางที่สอดคล้องกับการเคลื่อนที่ของกระแสไฟฟ้าเชิงบวก เพื่อเป็นเกียรติแก่ A. M. Ampere หน่วยการวัดกระแสไฟฟ้าได้รับการตั้งชื่อ แอมแปร์เป็นหนึ่งในเจ็ดหน่วยพื้นฐานของระบบ SI

กระแสไฟฟ้ามีคุณสมบัติหลายอย่างที่สามารถใช้ได้อย่างมีประสิทธิภาพในกรณีที่ใช้งานได้หลายอย่าง คุณสมบัติดังกล่าวรวมถึงการเปลี่ยนแปลงโดยวิธีการทางเทคนิคอย่างง่ายของพลังงานของกระแสไฟฟ้าเป็นพลังงานประเภทอื่น ๆ (ความร้อน, แสง, กล, สารเคมี) และความเป็นไปได้ของการส่งสัญญาณในระยะทางไกลความเร็วของการแพร่กระจาย

ข้อเท็จจริงที่น่าสนใจ:

กระแสไฟฟ้าไหลไปไหน

ทำไมต้องอยู่ใต้สายไฟฟ้า

กระแสไหนที่เป็นอันตรายมากกว่าตรงหรือสลับกัน

เครื่องไดนาโมคืออะไร เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงเครื่องแรก

Peltier effect: เวทย์มนตร์ของกระแสไฟฟ้า

Comments

[#1 พอล]

กระแสไฟฟ้าคือการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนอิสระระหว่างจุดสองจุดของตัวนำ

[#2 นิโคลัส]

พอลคำจำกัดความที่แม่นยำยิ่งขึ้นคือ: "กระแสไฟฟ้าคือการเคลื่อนที่ของประจุไฟฟ้าภายใต้อิทธิพลของสนามไฟฟ้า"สำหรับการมีอยู่ของกระแสไฟฟ้าเป็นเวลานานจำเป็นต้องมีสนามไฟฟ้าที่ทำหน้าที่เกี่ยวกับอนุภาคมูลฐานที่มีประจุเช่นความแตกต่างที่สามารถทำซ้ำได้อย่างต่อเนื่องในศักย์ไฟฟ้า กระแสไฟฟ้าสามารถนิยามได้ว่าเป็นทิศทางการเคลื่อนที่ของอนุภาคที่มีประจุ อย่างไรก็ตามตาม Maxwell แนวคิดของกระแสไฟฟ้ายังรวมถึงปรากฏการณ์ที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงในสนามไฟฟ้าเมื่อเวลาผ่านไป (กระแสไบอัส) และสัญญาณหลักของกระแสไฟฟ้าคือการปรากฏตัวของสนามแม่เหล็กที่เกี่ยวข้องเสมอกับกระแสนี้