Η μαγνητική επίδραση του ρεύματος εκδηλώνεται στα ακόλουθα φαινόμενα. Ποια είναι η μαγνητική επίδραση του ρεύματος

Το ηλεκτρικό ρεύμα στο κύκλωμα εκδηλώνεται πάντα με κάποια δράση του. Αυτό μπορεί να είναι τόσο εργασία σε ένα συγκεκριμένο φορτίο όσο και η συνοδευτική δράση του ρεύματος. Έτσι, με τη δράση του ρεύματος, μπορεί κανείς να κρίνει την παρουσία ή την απουσία του σε ένα δεδομένο κύκλωμα: εάν το φορτίο λειτουργεί, υπάρχει ρεύμα. Εάν παρατηρηθεί ένα τυπικό φαινόμενο που σχετίζεται με το ρεύμα, υπάρχει ρεύμα στο κύκλωμα κ.λπ.

Γενικά, το ηλεκτρικό ρεύμα είναι ικανό να προκαλέσει διάφορες δράσεις: θερμικές, χημικές, μαγνητικές (ηλεκτρομαγνητικές), ελαφριές ή μηχανικές και διάφορα είδη ενεργειών ρεύματος εμφανίζονται συχνά ταυτόχρονα. Αυτά τα φαινόμενα και οι ενέργειες του ρεύματος θα συζητηθούν σε αυτό το άρθρο.

Θερμική επίδραση ηλεκτρικού ρεύματος

Όταν ένα άμεσο ή εναλλασσόμενο ηλεκτρικό ρεύμα διέρχεται από έναν αγωγό, ο αγωγός θερμαίνεται. Τέτοιοι αγωγοί θέρμανσης υπό διαφορετικές συνθήκες και εφαρμογές μπορεί να είναι: μέταλλα, ηλεκτρολύτες, πλάσμα, τήγματα μετάλλων, ημιαγωγοί, ημιμέταλλα.

Στην απλούστερη περίπτωση, αν, ας πούμε, περάσει ένα ηλεκτρικό ρεύμα από ένα σύρμα νιχρώμου, τότε θα θερμανθεί. Αυτό το φαινόμενο χρησιμοποιείται σε συσκευές θέρμανσης: σε ηλεκτρικούς βραστήρες, λέβητες, θερμάστρες, ηλεκτρικές σόμπες κ.λπ. Στη συγκόλληση με ηλεκτρικό τόξο, η θερμοκρασία του ηλεκτρικού τόξου γενικά φτάνει τους 7000 ° C και το μέταλλο λιώνει εύκολα - αυτό είναι επίσης το θερμικό αποτέλεσμα του ρεύματος.

Η ποσότητα θερμότητας που απελευθερώνεται στο τμήμα του κυκλώματος εξαρτάται από την τάση που εφαρμόζεται σε αυτό το τμήμα, την τιμή του ρεύματος που ρέει και από το χρόνο ροής του ().

Μετασχηματίζοντας το νόμο του Ohm για ένα τμήμα του κυκλώματος, είναι δυνατό να χρησιμοποιηθεί είτε τάση είτε ρεύμα για τον υπολογισμό της ποσότητας θερμότητας, αλλά τότε είναι επιτακτική ανάγκη να γνωρίζουμε την αντίσταση του κυκλώματος, επειδή είναι αυτό που περιορίζει το ρεύμα και προκαλεί , μάλιστα, θέρμανση. Ή, γνωρίζοντας το ρεύμα και την τάση στο κύκλωμα, μπορείτε εξίσου εύκολα να βρείτε την ποσότητα θερμότητας που απελευθερώνεται.

Χημική δράση ηλεκτρικού ρεύματος

Ηλεκτρολύτες που περιέχουν ιόντα, υπό τη δράση ενός συνεχούς ηλεκτρικού ρεύματος - αυτή είναι η χημική επίδραση του ρεύματος. Τα αρνητικά ιόντα (ανιόντα) έλκονται από το θετικό ηλεκτρόδιο (άνοδος) κατά την ηλεκτρόλυση και τα θετικά ιόντα (κατιόντα) έλκονται από το αρνητικό ηλεκτρόδιο (κάθοδος). Δηλαδή, οι ουσίες που περιέχονται στον ηλεκτρολύτη, κατά τη διαδικασία της ηλεκτρόλυσης, απελευθερώνονται στα ηλεκτρόδια της πηγής ρεύματος.

Για παράδειγμα, ένα ζεύγος ηλεκτροδίων βυθίζεται σε ένα διάλυμα συγκεκριμένου οξέος, αλκαλίου ή άλατος και όταν διέρχεται ηλεκτρικό ρεύμα μέσα από το κύκλωμα, δημιουργείται θετικό φορτίο στο ένα ηλεκτρόδιο και αρνητικό φορτίο στο άλλο. Τα ιόντα που περιέχονται στο διάλυμα αρχίζουν να εναποτίθενται στο ηλεκτρόδιο με το αντίθετο φορτίο.

Για παράδειγμα, κατά την ηλεκτρόλυση του θειικού χαλκού (CuSO4), τα κατιόντα χαλκού Cu2+ με θετικό φορτίο μετακινούνται σε μια αρνητικά φορτισμένη κάθοδο, όπου λαμβάνουν το φορτίο που λείπει και γίνονται ουδέτερα άτομα χαλκού, καθιζάνοντας στην επιφάνεια του ηλεκτροδίου. Η ομάδα υδροξυλίου -ΟΗ θα δώσει ηλεκτρόνια στην άνοδο και ως αποτέλεσμα θα απελευθερωθεί οξυγόνο. Τα θετικά φορτισμένα κατιόντα υδρογόνου H+ και τα αρνητικά φορτισμένα ανιόντα SO42- θα παραμείνουν σε διάλυμα.

Η χημική δράση του ηλεκτρικού ρεύματος χρησιμοποιείται στη βιομηχανία, για παράδειγμα, για την αποσύνθεση του νερού στα συστατικά του μέρη (υδρογόνο και οξυγόνο). Επίσης, η ηλεκτρόλυση σας επιτρέπει να αποκτήσετε ορισμένα μέταλλα στην καθαρή τους μορφή. Με τη βοήθεια της ηλεκτρόλυσης, ένα λεπτό στρώμα ενός συγκεκριμένου μετάλλου (νικέλιο, χρώμιο) επικαλύπτεται στην επιφάνεια - αυτό κ.λπ.

Το 1832, ο Michael Faraday διαπίστωσε ότι η μάζα m της ουσίας που απελευθερώνεται στο ηλεκτρόδιο είναι ευθέως ανάλογη με το ηλεκτρικό φορτίο q που έχει περάσει από τον ηλεκτρολύτη. Εάν ένα συνεχές ρεύμα I διέρχεται από τον ηλεκτρολύτη για χρόνο t, τότε ισχύει ο πρώτος νόμος της ηλεκτρόλυσης του Faraday:

Εδώ ο συντελεστής αναλογικότητας k ονομάζεται ηλεκτροχημικό ισοδύναμο της ουσίας. Είναι αριθμητικά ίση με τη μάζα της ουσίας που απελευθερώνεται κατά τη διέλευση ενός μόνο ηλεκτρικού φορτίου μέσω του ηλεκτρολύτη και εξαρτάται από τη χημική φύση της ουσίας.

Με την παρουσία ηλεκτρικού ρεύματος σε οποιονδήποτε αγωγό (στερεό, υγρό ή αέριο), παρατηρείται μαγνητικό πεδίο γύρω από τον αγωγό, δηλαδή ένας αγωγός που μεταφέρει ρεύμα αποκτά μαγνητικές ιδιότητες.

Έτσι, εάν ένας μαγνήτης φερθεί στον αγωγό μέσω του οποίου ρέει το ρεύμα, για παράδειγμα, με τη μορφή μαγνητικής βελόνας πυξίδας, τότε το βέλος θα στραφεί κάθετα στον αγωγό και εάν ο αγωγός τυλιχτεί σε έναν πυρήνα σιδήρου και συνεχές ρεύμα διέρχεται μέσω του αγωγού, ο πυρήνας θα γίνει ηλεκτρομαγνήτης.

Το 1820, ο Oersted ανακάλυψε τη μαγνητική επίδραση του ρεύματος σε μια μαγνητική βελόνα και ο Ampere καθιέρωσε τους ποσοτικούς νόμους της μαγνητικής αλληλεπίδρασης των αγωγών με το ρεύμα.

Ένα μαγνητικό πεδίο δημιουργείται πάντα από το ρεύμα, δηλαδή από την κίνηση ηλεκτρικών φορτίων, ιδίως από φορτισμένα σωματίδια (ηλεκτρόνια, ιόντα). Τα αντίθετα κατευθυνόμενα ρεύματα απωθούν το ένα το άλλο, τα μονοκατευθυνόμενα ρεύματα ελκύουν το ένα το άλλο.

Μια τέτοια μηχανική αλληλεπίδραση συμβαίνει λόγω της αλληλεπίδρασης των μαγνητικών πεδίων των ρευμάτων, δηλαδή, είναι, πρώτα απ 'όλα, μια μαγνητική αλληλεπίδραση και μόνο τότε μια μηχανική. Έτσι, η μαγνητική αλληλεπίδραση των ρευμάτων είναι πρωταρχική.

Το 1831, ο Faraday διαπίστωσε ότι ένα μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο από ένα κύκλωμα δημιουργεί ρεύμα σε ένα άλλο κύκλωμα: το παραγόμενο emf είναι ανάλογο με το ρυθμό μεταβολής της μαγνητικής ροής. Είναι λογικό ότι είναι η μαγνητική δράση των ρευμάτων που χρησιμοποιείται μέχρι σήμερα σε όλους τους μετασχηματιστές, και όχι μόνο στους ηλεκτρομαγνήτες (για παράδειγμα, σε βιομηχανικούς).

Στην απλούστερη μορφή του, η φωτεινή επίδραση του ηλεκτρικού ρεύματος μπορεί να παρατηρηθεί σε μια λάμπα πυρακτώσεως, η σπείρα της οποίας θερμαίνεται από το ρεύμα που διέρχεται από αυτήν σε λευκή θερμότητα και εκπέμπει φως.

Για έναν λαμπτήρα πυρακτώσεως, η φωτεινή ενέργεια αντιπροσωπεύει περίπου το 5% της ηλεκτρικής ενέργειας που παρέχεται, το υπόλοιπο 95% της οποίας μετατρέπεται σε θερμότητα.

Οι λαμπτήρες φθορισμού μετατρέπουν πιο αποτελεσματικά την τρέχουσα ενέργεια σε φως - έως και το 20% της ηλεκτρικής ενέργειας μετατρέπεται σε ορατό φως χάρη στον φώσφορο, ο οποίος λαμβάνει από μια ηλεκτρική εκκένωση σε ατμούς υδραργύρου ή σε αδρανές αέριο όπως το νέον.

Η φωτεινή επίδραση του ηλεκτρικού ρεύματος πραγματοποιείται πιο αποτελεσματικά στις δίοδοι εκπομπής φωτός. Όταν ένα ηλεκτρικό ρεύμα διέρχεται από τη διασταύρωση p-n προς τα εμπρός, οι φορείς φορτίου - ηλεκτρόνια και οπές - ανασυνδυάζονται με την εκπομπή φωτονίων (λόγω της μετάβασης των ηλεκτρονίων από το ένα επίπεδο ενέργειας στο άλλο).

Οι καλύτεροι εκπομποί φωτός είναι οι ημιαγωγοί με άμεσο διάκενο (δηλαδή αυτοί που επιτρέπουν άμεσες οπτικές μεταβάσεις ζώνης σε ζώνη), όπως GaAs, InP, ZnSe ή CdTe. Μεταβάλλοντας τη σύνθεση των ημιαγωγών, είναι δυνατή η δημιουργία LED για όλα τα πιθανά μήκη κύματος από το υπεριώδες (GaN) έως το μέσο υπέρυθρο (PbS). Η απόδοση ενός LED ως πηγής φωτός φτάνει κατά μέσο όρο το 50%.

Όπως σημειώθηκε παραπάνω, κάθε αγωγός μέσω του οποίου ρέει ηλεκτρικό ρεύμα σχηματίζεται γύρω του. Οι μαγνητικές ενέργειες μετατρέπονται σε κίνηση, για παράδειγμα, σε ηλεκτρικούς κινητήρες, σε μαγνητικές συσκευές ανύψωσης, σε μαγνητικές βαλβίδες, σε ρελέ κ.λπ.

Η μηχανική δράση ενός ρεύματος σε ένα άλλο περιγράφει τον νόμο του Ampère. Αυτός ο νόμος θεσπίστηκε για πρώτη φορά από τον André Marie Ampère το 1820 για συνεχές ρεύμα. Από αυτό προκύπτει ότι παράλληλοι αγωγοί με ηλεκτρικά ρεύματα που ρέουν προς μία κατεύθυνση έλκονται και σε αντίθετες κατευθύνσεις απωθούνται.

Ο νόμος του Αμπέρ ονομάζεται επίσης νόμος που καθορίζει τη δύναμη με την οποία ένα μαγνητικό πεδίο ενεργεί σε ένα μικρό τμήμα ενός αγωγού που μεταφέρει ρεύμα. Η δύναμη με την οποία το μαγνητικό πεδίο δρα σε ένα στοιχείο αγωγού με ρεύμα σε μαγνητικό πεδίο είναι ευθέως ανάλογη με το ρεύμα στον αγωγό και το διανυσματικό γινόμενο του στοιχείου μήκους του αγωγού και της μαγνητικής επαγωγής.

Βασίζεται σε αυτήν την αρχή, όπου ο ρότορας παίζει το ρόλο ενός πλαισίου με ρεύμα, προσανατολισμένου στο εξωτερικό μαγνητικό πεδίο του στάτορα με ροπή M.

1. Ποια είναι η μαγνητική επίδραση του ηλεκτρικού ρεύματος; Εξήγησε την απάντησή σου.

Η ικανότητα ενός ηλεκτρικού ρεύματος που διέρχεται από αγωγούς του δεύτερου είδους να δημιουργεί ένα μαγνητικό πεδίο γύρω από αυτά τα καλώδια

2. Πώς μπορεί μια πυξίδα να καθορίσει τους πόλους ενός μαγνήτη; Εξήγησε την απάντησή σου.

Ο βόρειος πόλος του βέλους έλκεται από το νότιο πόλο του μαγνήτη, ο νότιος πόλος στον βορρά.

3. Πώς μπορείτε να ανιχνεύσετε την παρουσία μαγνητικού πεδίου στο διάστημα; Εξήγησε την απάντησή σου.

Για παράδειγμα, χρησιμοποιώντας ρινίσματα σιδήρου. Υπό την επίδραση του μαγνητικού πεδίου του ρεύματος, τα ρινίσματα σιδήρου βρίσκονται γύρω από τον αγωγό όχι τυχαία, αλλά κατά μήκος ενός ομόκεντρου κύκλου.

4. Πώς να χρησιμοποιήσετε μια πυξίδα για να προσδιορίσετε εάν ρέει ρεύμα σε έναν αγωγό; Εξήγησε την απάντησή σου.

Εάν η βελόνα της πυξίδας είναι κάθετη στο σύρμα, τότε ένα συνεχές ρεύμα ρέει στο σύρμα.

5. Είναι δυνατόν να κόψουμε έναν μαγνήτη έτσι ώστε ένας από τους μαγνήτες που προκύπτουν να έχει μόνο έναν βόρειο πόλο και ο άλλος να έχει μόνο έναν νότιο; Εξήγησε την απάντησή σου.

Είναι αδύνατο να διαχωριστούν οι στύλοι μεταξύ τους κόβοντας. Οι μαγνητικοί πόλοι υπάρχουν μόνο σε ζεύγη.

6. Πώς μπορείτε να μάθετε εάν υπάρχει ρεύμα στο καλώδιο χωρίς να χρησιμοποιήσετε αμπερόμετρο;

• Χρησιμοποιώντας μια μαγνητική βελόνα που αντιδρά στο ρεύμα στο σύρμα.
• Χρησιμοποιώντας ένα ευαίσθητο βολτόμετρο συνδέοντάς το στα άκρα του σύρματος.

Τα πιο απλά ηλεκτρικά και μαγνητικά φαινόμενα ήταν γνωστά στους ανθρώπους από πολύ αρχαίους χρόνους.

Προφανώς, ήδη από 600 χρόνια π.Χ. μι. Οι Έλληνες γνώριζαν ότι ένας μαγνήτης έλκει το σίδηρο και το τριμμένο κεχριμπάρι έλκει ελαφρά αντικείμενα, όπως καλαμάκια κ.λπ. Ωστόσο, η διαφορά μεταξύ ηλεκτρικής και μαγνητικής έλξης δεν ήταν ακόμη ξεκάθαρη. και τα δύο θεωρήθηκαν φαινόμενα της ίδιας φύσης.

Μια σαφής διάκριση μεταξύ αυτών των φαινομένων είναι η αξία του Άγγλου ιατρού και φυσιοδίφη William Gilbert (1544-1603), ο οποίος το 1600 δημοσίευσε ένα βιβλίο με τίτλο "On the magnet, magnetic bodies and a large magnet - the Earth". Με αυτό το βιβλίο, μάλιστα, ξεκινά μια πραγματικά επιστημονική μελέτη των ηλεκτρικών και μαγνητικών φαινομένων. Ο Gilbert περιέγραψε στο βιβλίο του όλες τις ιδιότητες των μαγνητών που ήταν γνωστές στην εποχή του και περιέγραψε επίσης τα αποτελέσματα των δικών του πολύ σημαντικών πειραμάτων. Επισήμανε μια σειρά από σημαντικές διαφορές μεταξύ ηλεκτρικής και μαγνητικής έλξης και εισήγαγε τη λέξη «ηλεκτρισμός».

Αν και μετά τον Χίλμπερτ η διάκριση μεταξύ ηλεκτρικών και μαγνητικών φαινομένων ήταν ήδη αναμφισβήτητα σαφής σε όλους, εντούτοις, ορισμένα γεγονότα έδειξαν ότι, παρ' όλες τις διαφορές τους, αυτά τα φαινόμενα είναι κατά κάποιο τρόπο στενά και άρρηκτα συνδεδεμένα μεταξύ τους. Τα πιο ευδιάκριτα ήταν τα γεγονότα της μαγνήτισης σιδερένιων αντικειμένων και του επαναμαγνητισμού μαγνητικών βελών υπό την επίδραση κεραυνών. Στο έργο του Thunder and Lightning, ο Γάλλος φυσικός Dominique Francois Arago (1786-1853) περιγράφει, για παράδειγμα, μια τέτοια περίπτωση. «Τον Ιούλιο του 1681, το πλοίο Queen, που βρισκόταν εκατό μίλια από την ακτή, στην ανοιχτή θάλασσα, χτυπήθηκε από κεραυνό, ο οποίος προκάλεσε σημαντικές ζημιές στους ιστούς, τα πανιά κ.λπ. Όταν έπεσε η νύχτα, αποδείχθηκε από τη θέση από τα αστέρια που από τρεις πυξίδες που ήταν στο πλοίο, δύο, αντί να δείχνουν προς το βορρά, άρχισαν να δείχνουν προς το νότο, και το τρίτο άρχισε να δείχνει προς τη δύση. Ο Arago περιγράφει επίσης μια περίπτωση όπου κεραυνός χτύπησε ένα σπίτι και μαγνήτισε έντονα ατσάλινα μαχαίρια, πιρούνια και άλλα αντικείμενα σε αυτό.

Στις αρχές του 18ου αιώνα, είχε ήδη διαπιστωθεί ότι ο κεραυνός, στην πραγματικότητα, είναι ένα ισχυρό ηλεκτρικό ρεύμα που διαπερνά τον αέρα. Επομένως, γεγονότα όπως αυτά που περιγράφηκαν παραπάνω μπορεί να υποδηλώνουν ότι κάθε ηλεκτρικό ρεύμα έχει κάποιο είδος μαγνητικής ιδιότητας. Ωστόσο, αυτές οι ιδιότητες του ρεύματος ανακαλύφθηκαν πειραματικά και ήταν δυνατή η μελέτη τους μόνο το 1820 από τον Δανό φυσικό Hans Christian Oersted (1777-1851).

Το κύριο πείραμα του Oersted φαίνεται στο Σχ. 199. Πάνω από το σταθερό σύρμα 1, που βρίσκεται κατά μήκος του μεσημβρινού, δηλ. στην κατεύθυνση βορρά-νότου, μια μαγνητική βελόνα 2 αναρτάται σε ένα λεπτό νήμα (Εικ. 199, α). Το βέλος, όπως γνωρίζετε, είναι επίσης εγκατεστημένο κατά μήκος της γραμμής βορρά-νότου και επομένως βρίσκεται περίπου παράλληλα με το σύρμα. Μόλις όμως κλείσουμε το κλειδί και αφήσουμε το ρεύμα να περάσει μέσα από το σύρμα 1, θα δούμε ότι η μαγνητική βελόνα γυρίζει, προσπαθώντας να τοποθετηθεί σε ορθή γωνία προς αυτήν, δηλαδή σε επίπεδο κάθετο στο σύρμα (Εικ. 199 , β). Αυτή η θεμελιώδης εμπειρία δείχνει ότι στον χώρο που περιβάλλει έναν αγωγό με ρεύμα, ενεργούν δυνάμεις που προκαλούν την κίνηση μιας μαγνητικής βελόνας, δηλαδή δυνάμεις παρόμοιες με εκείνες που δρουν κοντά σε φυσικούς και τεχνητούς μαγνήτες. Τέτοιες δυνάμεις θα ονομάσουμε μαγνητικές δυνάμεις, όπως ονομάζουμε τις δυνάμεις που δρουν στα ηλεκτρικά φορτία ηλεκτρικές.

Ρύζι. 199. Το πείραμα του Oersted με μια μαγνητική βελόνα, αποκαλύπτοντας την ύπαρξη μαγνητικού πεδίου ρεύματος: 1 - σύρμα, 2 - μαγνητική βελόνα αναρτημένη παράλληλα με το σύρμα, 3 - μπαταρία γαλβανικών στοιχείων, 4 - ρεοστάτη, 5 - κλειδί

Στο κεφ. II, εισαγάγαμε την έννοια του ηλεκτρικού πεδίου για να δηλώσουμε αυτή την ειδική κατάσταση του χώρου, η οποία εκδηλώνεται στις ενέργειες των ηλεκτρικών δυνάμεων. Με τον ίδιο τρόπο, θα ονομάσουμε μαγνητικό πεδίο την κατάσταση του χώρου, η οποία γίνεται αισθητή από τη δράση των μαγνητικών δυνάμεων. Έτσι, το πείραμα του Oersted αποδεικνύει ότι οι μαγνητικές δυνάμεις προκύπτουν στον χώρο που περιβάλλει το ηλεκτρικό ρεύμα, δηλαδή δημιουργείται ένα μαγνητικό πεδίο.

Η πρώτη ερώτηση που έκανε ο Όερστεντ στον εαυτό του αφού έκανε την αξιοσημείωτη ανακάλυψή του ήταν η εξής: επηρεάζει η ουσία του σύρματος το μαγνητικό πεδίο που δημιουργείται από το ρεύμα; «Το καλώδιο σύνδεσης», γράφει ο Oersted, «μπορεί να αποτελείται από πολλά σύρματα ή μεταλλικές λωρίδες. Η φύση του μετάλλου δεν αλλάζει το αποτέλεσμα, εκτός, ίσως, ως προς το μέγεθος.

Με το ίδιο αποτέλεσμα χρησιμοποιήσαμε σύρματα από πλατίνα, χρυσό, ασήμι, ορείχαλκο και σίδηρο, καθώς και πολιτικά κασσίτερου και μολύβδου και υδράργυρο.

Ο Oersted πραγματοποίησε όλα τα πειράματά του με μέταλλα, δηλαδή με αγωγούς στους οποίους η αγωγιμότητα, όπως γνωρίζουμε τώρα, είναι ηλεκτρονικής φύσης. Δεν είναι δύσκολο, ωστόσο, να πραγματοποιηθεί το πείραμα του Oersted αντικαθιστώντας το μεταλλικό σύρμα με έναν σωλήνα που περιέχει έναν ηλεκτρολύτη ή έναν σωλήνα στον οποίο εμφανίζεται μια εκκένωση σε ένα αέριο. Έχουμε ήδη περιγράψει τέτοια πειράματα στην § 40 (Εικ. 73) και είδαμε ότι αν και σε αυτές τις περιπτώσεις το ηλεκτρικό ρεύμα οφείλεται στην κίνηση θετικών και αρνητικών ιόντων, η επίδρασή του στη μαγνητική βελόνα είναι η ίδια όπως στην περίπτωση του ρεύμα σε μεταλλικό αγωγό. Όποια και αν είναι η φύση του αγωγού μέσω του οποίου ρέει το ρεύμα, γύρω από τον αγωγό δημιουργείται πάντα ένα μαγνητικό πεδίο, υπό την επίδραση του οποίου το βέλος γυρίζει, προσπαθώντας να γίνει κάθετο στην κατεύθυνση του ρεύματος.

Έτσι, μπορούμε να ισχυριστούμε: γύρω από οποιοδήποτε ρεύμα υπάρχει ένα μαγνητικό πεδίο. Έχουμε ήδη αναφέρει αυτήν την πιο σημαντική ιδιότητα του ηλεκτρικού ρεύματος (§ 40), όταν μιλήσαμε λεπτομερέστερα για τις άλλες δράσεις του - θερμικές και χημικές.

Από τις τρεις ιδιότητες ή εκδηλώσεις του ηλεκτρικού ρεύματος, η πιο χαρακτηριστική είναι η δημιουργία μαγνητικού πεδίου. Οι χημικές επιδράσεις του ρεύματος σε ορισμένους αγωγούς - ηλεκτρολύτες - λαμβάνουν χώρα, σε άλλους - μέταλλα - απουσιάζουν. Η θερμότητα που παράγεται από το ρεύμα μπορεί να είναι μεγαλύτερη ή μικρότερη για το ίδιο ρεύμα, ανάλογα με την αντίσταση του αγωγού. Σε υπεραγωγούς, είναι ακόμη δυνατό να περάσει ρεύμα χωρίς να παράγεται θερμότητα (§ 49). Όμως το μαγνητικό πεδίο είναι αχώριστος σύντροφος κάθε ηλεκτρικού ρεύματος. Δεν εξαρτάται από ειδικές ιδιότητες ενός συγκεκριμένου αγωγού και καθορίζεται μόνο από την ισχύ και την κατεύθυνση του ρεύματος. Οι περισσότερες τεχνικές εφαρμογές του ηλεκτρισμού συνδέονται επίσης με την παρουσία μαγνητικού πεδίου ρεύματος.

Η παρουσία ρεύματος στο ηλεκτρικό κύκλωμα εκδηλώνεται πάντα με κάποια ενέργεια. Για παράδειγμα, εργασία κάτω από ένα συγκεκριμένο φορτίο ή κάποιο συνοδευτικό φαινόμενο. Επομένως, είναι η δράση του ηλεκτρικού ρεύματος που υποδεικνύει την παρουσία του ως τέτοιου σε ένα συγκεκριμένο ηλεκτρικό κύκλωμα. Δηλαδή, εάν το φορτίο λειτουργεί, τότε λαμβάνει χώρα το ρεύμα.

Είναι γνωστό ότι το ηλεκτρικό ρεύμα προκαλεί διάφορα είδη ενεργειών. Για παράδειγμα, αυτές περιλαμβάνουν θερμικές, χημικές, μαγνητικές, μηχανικές ή ελαφριές. Ταυτόχρονα, διάφορες ενέργειες ενός ηλεκτρικού ρεύματος μπορούν να εκδηλωθούν ταυτόχρονα. Θα σας πούμε λεπτομερέστερα για όλες τις εκδηλώσεις σε αυτό το υλικό.

θερμικό φαινόμενο

Είναι γνωστό ότι η θερμοκρασία του αγωγού αυξάνεται όταν περνάει ρεύμα από αυτόν. Διάφορα μέταλλα ή τα τήματά τους, ημιμέταλλα ή ημιαγωγοί, καθώς και ηλεκτρολύτες και πλάσμα δρουν ως τέτοιοι αγωγοί. Για παράδειγμα, όταν ένα ηλεκτρικό ρεύμα διέρχεται από ένα σύρμα νικρώματος, θερμαίνεται έντονα. Αυτό το φαινόμενο χρησιμοποιείται σε συσκευές θέρμανσης, συγκεκριμένα: σε ηλεκτρικούς βραστήρες, λέβητες, θερμάστρες κ.λπ. Η συγκόλληση με ηλεκτρικό τόξο χαρακτηρίζεται από την υψηλότερη θερμοκρασία, δηλαδή, η θέρμανση του ηλεκτρικού τόξου μπορεί να φτάσει έως και τους 7.000 βαθμούς Κελσίου. Σε αυτή τη θερμοκρασία, επιτυγχάνεται μια ελαφρά τήξη του μετάλλου.

Η ποσότητα της θερμότητας που απελευθερώνεται εξαρτάται άμεσα από την τάση που εφαρμόστηκε σε αυτό το τμήμα, καθώς και από το ηλεκτρικό ρεύμα και τον χρόνο που χρειάζεται για να περάσει μέσα από το κύκλωμα.

Για τον υπολογισμό της ποσότητας θερμότητας που απελευθερώνεται, χρησιμοποιείται είτε τάση είτε ρεύμα. Σε αυτή την περίπτωση, είναι απαραίτητο να γνωρίζετε τον δείκτη αντίστασης στο ηλεκτρικό κύκλωμα, καθώς είναι αυτό που προκαλεί θέρμανση λόγω περιορισμού ρεύματος. Επίσης, η ποσότητα της θερμότητας μπορεί να προσδιοριστεί χρησιμοποιώντας ρεύμα και τάση.

χημικό φαινόμενο

Η χημική δράση του ηλεκτρικού ρεύματος είναι η ηλεκτρόλυση των ιόντων στον ηλεκτρολύτη. Κατά την ηλεκτρόλυση, η άνοδος προσαρτά ανιόντα στον εαυτό της, την κάθοδο - κατιόντα.

Με άλλα λόγια, κατά την ηλεκτρόλυση, ορισμένες ουσίες απελευθερώνονται στα ηλεκτρόδια της πηγής ρεύματος.

Ας δώσουμε ένα παράδειγμα: δύο ηλεκτρόδια χαμηλώνονται σε ένα όξινο, αλκαλικό ή αλατούχο διάλυμα. Μετά από αυτό, διέρχεται ρεύμα μέσω του ηλεκτρικού κυκλώματος, το οποίο προκαλεί τη δημιουργία θετικού φορτίου σε ένα από τα ηλεκτρόδια, από το άλλο - αρνητικό. Τα ιόντα που βρίσκονται σε διάλυμα εναποτίθενται σε ένα ηλεκτρόδιο με διαφορετικό φορτίο.

Η χημική δράση του ηλεκτρικού ρεύματος χρησιμοποιείται στη βιομηχανία. Έτσι, χρησιμοποιώντας αυτό το φαινόμενο, το νερό αποσυντίθεται σε οξυγόνο και υδρογόνο. Επιπλέον, μέσω ηλεκτρόλυσης, λαμβάνονται μέταλλα στην καθαρή τους μορφή και η επιφάνεια είναι επίσης επιμεταλλωμένη.

μαγνητικό φαινόμενο

Ένα ηλεκτρικό ρεύμα σε έναν αγωγό οποιασδήποτε κατάστασης συσσωμάτωσης δημιουργεί ένα μαγνητικό πεδίο. Με άλλα λόγια, ένας αγωγός με ηλεκτρικό ρεύμα είναι προικισμένος με μαγνητικές ιδιότητες.

Έτσι, εάν μια βελόνα μαγνητικής πυξίδας φερθεί πιο κοντά στον αγωγό στον οποίο ρέει το ηλεκτρικό ρεύμα, τότε θα αρχίσει να περιστρέφεται και να παίρνει κάθετη θέση στον αγωγό. Εάν αυτός ο αγωγός τυλιχτεί πάνω σε έναν πυρήνα σιδήρου και περάσει ένα συνεχές ρεύμα από αυτόν, τότε αυτός ο πυρήνας θα λάβει τις ιδιότητες ενός ηλεκτρομαγνήτη.

Η φύση ενός μαγνητικού πεδίου είναι πάντα η παρουσία ηλεκτρικού ρεύματος. Ας εξηγήσουμε: τα κινούμενα φορτία (φορτισμένα σωματίδια) σχηματίζουν ένα μαγνητικό πεδίο. Σε αυτή την περίπτωση, ρεύματα αντίθετης κατεύθυνσης απωθούνται και ρεύματα ίδιας κατεύθυνσης έλκονται. Αυτή η αλληλεπίδραση δικαιολογείται από τη μαγνητική και μηχανική αλληλεπίδραση μαγνητικών πεδίων ηλεκτρικών ρευμάτων. Αποδεικνύεται ότι η μαγνητική αλληλεπίδραση των ρευμάτων είναι πρωταρχικής σημασίας.

Η μαγνητική δράση χρησιμοποιείται σε μετασχηματιστές και ηλεκτρομαγνήτες.

φως φαινόμενο

Το απλούστερο παράδειγμα μιας φωτεινής δράσης είναι ένας λαμπτήρας πυρακτώσεως. Σε αυτήν την πηγή φωτός, η σπείρα φτάνει στην επιθυμητή τιμή θερμοκρασίας μέσω ενός ρεύματος που διέρχεται από αυτήν σε μια κατάσταση λευκής θερμότητας. Έτσι εκπέμπεται το φως. Σε έναν παραδοσιακό λαμπτήρα πυρακτώσεως, μόνο το πέντε τοις εκατό του συνόλου της ηλεκτρικής ενέργειας δαπανάται στο φως, ενώ το υπόλοιπο της μερίδας του λέοντος μετατρέπεται σε θερμότητα.

Τα πιο σύγχρονα αντίστοιχα, όπως οι λαμπτήρες φθορισμού, μετατρέπουν αποτελεσματικότερα την ηλεκτρική ενέργεια σε φως. Δηλαδή, περίπου το είκοσι τοις εκατό όλης της ενέργειας είναι η βάση του φωτός. Ο φώσφορος δέχεται την υπεριώδη ακτινοβολία που προέρχεται από την εκκένωση, η οποία εμφανίζεται σε ατμούς υδραργύρου ή αδρανή αέρια.

Η πιο αποτελεσματική εφαρμογή της ελαφριάς δράσης του ρεύματος συμβαίνει σε. Ένα ηλεκτρικό ρεύμα που διέρχεται από μια διασταύρωση pn προκαλεί τον ανασυνδυασμό των φορέων φορτίου με την εκπομπή φωτονίων. Οι καλύτεροι εκπομποί φωτός led είναι οι ημιαγωγοί με απευθείας διάκενο. Με την αλλαγή της σύνθεσης αυτών των ημιαγωγών, είναι δυνατή η δημιουργία LED για διαφορετικά κύματα φωτός (διαφορετικών μηκών και εύρους). Η απόδοση του LED φτάνει το 50 τοις εκατό.

μηχανικό φαινόμενο

Θυμηθείτε ότι ένα μαγνητικό πεδίο δημιουργείται γύρω από έναν αγωγό με ηλεκτρικό ρεύμα. Όλες οι μαγνητικές ενέργειες μετατρέπονται σε κίνηση. Παραδείγματα είναι οι ηλεκτροκινητήρες, οι εγκαταστάσεις μαγνητικής ανύψωσης, τα ρελέ κ.λπ.

Το 1820, ο André Marie Ampere συνήγαγε τον γνωστό «Νόμο του Ampère», ο οποίος απλώς περιγράφει τη μηχανική δράση ενός ηλεκτρικού ρεύματος σε ένα άλλο.

Αυτός ο νόμος δηλώνει ότι οι παράλληλοι αγωγοί με ηλεκτρικό ρεύμα ίδιας κατεύθυνσης βιώνουν έλξη μεταξύ τους και αντίθετα απώθηση.

Επίσης, ο νόμος του αμπέρ καθορίζει το μέγεθος της δύναμης με την οποία το μαγνητικό πεδίο ενεργεί σε ένα μικρό τμήμα του αγωγού με ηλεκτρικό ρεύμα. Αυτή η δύναμη είναι που βασίζεται στη λειτουργία ενός ηλεκτροκινητήρα.

Στην ενότητα για το ζήτημα της φυσικής. 8η τάξη. ένα μαγνητικό πεδίο. helpee... που έδωσε ο συγγραφέας αιτώνη καλύτερη απάντηση είναι 1-α Μαγνητική δράση ηλεκτρικού ρεύματος - η ικανότητα ενός ηλεκτρικού ρεύματος που διέρχεται από αγωγούς του δεύτερου είδους να δημιουργεί ένα μαγνητικό πεδίο γύρω από αυτά τα καλώδια.
1-β Το θετικό έλκει το αρνητικό 🙂
2-a Το χέρι αρχίζει να αποκλίνει από την κανονική θέση
2-β Όμοιο όνομα αποκρούει, σε αντίθεση με το όνομα προσελκύει
3-α Σε ένα μαγνητικό πεδίο, η βελόνα της πυξίδας περιστρέφεται με αυστηρά καθορισμένο τρόπο, πάντα παράλληλα με τις γραμμές πεδίου. (κανόνας του τραχήλου ή του αριστερού χεριού)
3-β Και στις δύο περιπτώσεις στα άκρα
4-α Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε κατσαβίδι ή βραχυκύκλωμα (όχι ο καλύτερος τρόπος)
4-b Βόρειος μαγνητικός είναι στο νότιο γεωγραφικό, και αντίστροφα. Δεν υπάρχει ακριβής ορισμός - υπόκεινται σε μετατόπιση
5-α Θέρμανση του αγωγού
5-β Σίγουρα όχι
6 Κεχριμπάρι με μαγνήτη - αδέρφια;
Αποδείχθηκε ότι αυτό είναι κοντά στην αλήθεια και ο κεραυνός τους «αδελφώθηκε». Πράγματι, όταν το κεχριμπάρι ηλεκτρίζεται, αναδύονται σπινθήρες και οι σπινθήρες είναι μικρές αστραπές.
Αλλά ο κεραυνός είναι κεραυνός, και τι σχέση έχει ο μαγνήτης με αυτόν; Ήταν ο κεραυνός που αποδείχθηκε ότι ένωσε το κεχριμπάρι και τον μαγνήτη, που προηγουμένως «χώριζε» ο Gilbert. Ακολουθούν τρία αποσπάσματα από μια περιγραφή ενός κεραυνού που δείχνουν μια στενή σύνδεση μεταξύ του ηλεκτρισμού του κεχριμπαριού και της έλξης ενός μαγνήτη.
«... Τον Ιούλιο του 1681, το πλοίο Quick χτυπήθηκε από κεραυνό. Όταν έπεσε η νύχτα, αποδείχθηκε, σύμφωνα με τη θέση των αστεριών, ότι από τις τρεις πυξίδες ... οι δύο, αντί να δείχνουν βόρεια, όπως πριν, έδειχναν νότια, το πρώην βόρειο άκρο της τρίτης πυξίδας κατευθυνόταν προς την δυτικά.
«... Τον Ιούνιο του 1731, ένας έμπορος από το Γουέξφιλντ τοποθέτησε στη γωνία του δωματίου του ένα μεγάλο κουτί γεμάτο με μαχαίρια, πιρούνια και άλλα αντικείμενα από σίδηρο και χάλυβα... Ο κεραυνός μπήκε στο σπίτι ακριβώς από αυτή τη γωνία στην οποία το κουτί στάθηκε, το έσπασε και σκόρπισε όλα τα πράγματα που υπήρχαν μέσα του. Όλα αυτά τα πιρούνια και τα μαχαίρια… αποδείχτηκε ότι μαγνητίστηκαν πολύ…»
«... Μια ισχυρή καταιγίδα πέρασε στο χωριό Medvedkovo. οι χωρικοί είδαν πώς ο κεραυνός χτύπησε ένα μαχαίρι, μετά από μια καταιγίδα το μαχαίρι άρχισε να προσελκύει σιδερένια καρφιά ... "
Κεραυνοί, μαγνητιστικοί άξονες, πιρούνια, μαχαίρια, άλλα ατσάλινα αντικείμενα, βελόνες πυξίδας απομαγνήτισης ή επαναμαγνήτισης, παρατηρήθηκαν τόσο συχνά που οι επιστήμονες άρχισαν να αναζητούν μια σύνδεση μεταξύ ηλεκτρικών σπινθήρων και μαγνητισμού. Αλλά ούτε η διέλευση ρεύματος μέσα από τις σιδερένιες ράβδους, ούτε η πρόσκρουση των σπινθήρων από τα βάζα Leyden έδωσαν απτά αποτελέσματα - το σίδερο δεν μαγνητίστηκε, αν και τα ακριβή σύγχρονα όργανα πιθανότατα θα το ένιωθαν.
Η βελόνα της πυξίδας παρέκκλινε ελαφρά στα πειράματα του φυσικού Romagnosi από την πόλη Trent, όταν έφερε την πυξίδα πιο κοντά στη βολταϊκή στήλη - μια ηλεκτρική μπαταρία. Και τότε μόνο όταν υπήρχε ρεύμα που διέρρεε τη βολταϊκή στήλη. Αλλά ο Romagnosi τότε δεν κατάλαβε τους λόγους αυτής της συμπεριφοράς της βελόνας της πυξίδας.
Η τιμή της ανακάλυψης της σύνδεσης μεταξύ ηλεκτρισμού και μαγνητισμού έπεσε στον Δανό φυσικό Hans Christian Oersted (1777-1851), και μάλιστα τυχαία. Έγινε στις 15 Φεβρουαρίου 1820, έτσι. Ο Όερστεντ έδινε μια διάλεξη για τη φυσική εκείνη την ημέρα σε φοιτητές στο Πανεπιστήμιο της Κοπεγχάγης. Η διάλεξη ήταν αφιερωμένη στη θερμική επίδραση του ρεύματος, με άλλα λόγια, στη θέρμανση των αγωγών μέσω των οποίων ρέει το ηλεκτρικό ρεύμα. Τώρα αυτό το φαινόμενο χρησιμοποιείται συνεχώς - σε ηλεκτρικές σόμπες, σίδερα, λέβητες, ακόμη και σε ηλεκτρικούς λαμπτήρες, η σπείρα των οποίων είναι λευκή από το ρεύμα. Και στην εποχή του Oersted, μια τέτοια θέρμανση ενός αγωγού με ρεύμα θεωρούνταν νέο και ενδιαφέρον φαινόμενο.
6-β Τοποθετήστε τον πυρήνα