Електричний струм в металах - малюнок

Електричний струм в металах — причини виникнення, приклади



Природа виникнення багатьох процесів у Всесвіті до кінця ще не вивчена. Наприклад, вчені поки не можуть точно пояснити, хто “дозволив” електронам під дією змінного магнітного поля переміщатися в металевих провідниках.

Попри це, таке найважливіше явище як електричний струм в металах, успішно «приручено» людиною і використовується протягом останніх двох століть.

Електричний струм

Звідки береться струм

Слід зазначити, що електричний струм може утворитися не тільки в металевому провіднику, але і в інших речовинах. Наприклад, атмосферна енергія з’являється в дощових хмарах, але використовувати її не представляється можливим. Для отримання електрики, що застосовується в господарських потребах, котушки мідних генераторних установок підходять ідеально.

Електричний струм в металах створюється впорядкованим рухом електронів.

Термін “Електрика” вперше був введений Вільямом Гілбертом у XVI столітті, але натураліст обмежився тільки отриманням електричних розрядів статичної електрики. Два століття потому, Майкл Фарадей створив вже діючу модель динамо-машини, поява на світ якої зобов’язана саме ефекту утворення електрики в металах.

Вчений удосконалив раніше відомий фізичний дослід, при якому струм в металах створювався рухом магнітного поля навколо статичного металевого об’єкта. Перший генератор являв собою конструкцію, що складається з обертального постійного магніту і мідної котушки.

Така машина дозволяла отримати відносно невелику напругу в провіднику. У той час достеменно ще не було відомо якими частинками створюється струм в металах. Тільки в 1913 році вченим вдалося довести електронну природу цього явища.

Електричний струм в металах - визначення

Проведення дослідів з визначення причин виникнення напруги в металах були розпочаті російськими вченими Мандельштамом та Папалексі. Через 3 роки фізики Толмен і Стюарт значно вдосконалили методику, що дозволило провести кількісні вимірювання.

Для отримання точних результатів вченим довелося створювати спеціальні машини, завдяки застосуванню яких і вдалося визначити причину виникнення струму. Якщо коротко викласти суть експериментів, проведених з метою довести електронну природу появи струму, то вийде конспект такого змісту:

  • Необхідно підготувати котушку, яка може обертатися навколо своєї осі.
  • Поставити виріб на тверду поверхню, наприклад, на підлогу.
  • Вихід провідників цієї електричної машини приєднати до гальванометра.
  • Розкрутити котушку (швидкість обертання повинна бути значною).
  • Різко загальмувати пристрій.

В результаті експерименту виникає електричний імпульс, який можна зареєструвати вимірювальним приладом. Обумовити появу напруги в ланцюзі могло тільки наявність заряджених частинок, які називаються електронами. На ці елементи впливає, як і на будь-яке тверде тіло, сила інерції, яка і змушує їх «виходити» з провідника після різкої зупинки котушки.

Опис електричного струму в металах

Формула розрахунку

Точний розрахунок питомого заряду (em) в металах можна визначити за такою формулою:

Em=lu0Rq

де:

  • l – сила струму, миттєво виникає в провіднику при зупинці котушки;
  • u0 – початкова лінійна швидкість витків дроту;
  • R – опір ланцюга;
  • q – заряд.

Проведення дослідів Толменом і Стюартом дозволили впорядкувати раніше отримані відомості від інших вчених. Попри це, електричні провідники активно використовувалися в електричних виробах з початку XIX століття, а доказ електронної природи струму в металах дозволив прискорити появу складних пристроїв.

Досліди електричного струму в металах

Застосування

Повідомлення про проведені досліди швидко набуло широкого поширення не тільки в наукових колах. Називати таке явище відкриттям століття, звичайно, було не можна, але при розрахунку схем приладів високого класу точності, без урахування поведінки електронів вже неможливо було обійтися.

Завдяки руху електронів в металах вдається зарядити акумулятори. Будівництво ліній електропередач також здійснюється з урахуванням руху електронів в металах.

Загалом, практично будь-які електричні прилади працюють на провідниках, в яких наявність цього явища обов’язкова.

Leave a Reply

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *