מתח וזרם: טבען של תופעות חשמליות, ההבדלים העיקריים ביניהן

חשמל ממלא תפקיד עצום בחייו של אדם מודרני. עם זאת, לא כולם מבינים את העקרונות והערך של תופעה זו. המאפיינים העיקריים של חשמל הם שני כמויות תלויות: מתח וזרם. כדי לדעת במה הם שונים זה מזה, אתה צריך להבין את טבעם. גם זה וגם אחר יכולים להיות בעלי אופי קבוע וגם משתנה.

ביטויים פיזיים

אדם יכול להרגיש פיזית את גילויי החשמל רק בעקיפין. אם אתה מנסה סוללה על הלשון שלך, אתה יכול להרגיש תחושת עקצוץ. זוהי תוצאה של זרימת זרם קטן בגוף. רָגִישׁ הקרום הרירי של הלשון כבר מרגיש את הגירוי הזה. ניתן לראות ניצוצות של חשמל סטטי בין שני עצמים טעונים, כמו בדים סינתטיים, או בניסוי דינמו בבית ספר. כל זה הוא תוצאה של הצטברות של מטען או מתח פוטנציאלי.

כדי לגלות מהו החוזק הנוכחי, עליך להחליט על מושג הטעינה. כידוע, כל החומר בעולם מורכב מאטומים. אטומים, בתורם, מורכבים מפרוטונים, נויטרונים ואלקטרונים. בין חלקיקים אלה, רק נויטרונים טעונים באופן ניטרלי. לפרוטונים ולאלקטרונים יש אנרגיה פוטנציאלית - מטען חשמלי, אשר, במיוחד, שומר על אטומים שלמים.

פרוטונים וניטרונים נמצאים בגרעין של אטום. אלקטרונים, לעומת זאת, ממוקמים הרחק מהגרעין ונעים סביבו במסלולים הדומים למסלולי כוכבי הלכת של מערכת השמש. ככל שהאלקטרון רחוק יותר מהגרעין, כך הקשר שלו עם מרכז האטום קטן יותר, וקל יותר לאבד אותו. אלקטרונים מתנהגים אחרת בחומרים שונים.

במתכות, הן קשורות באופן חלש לליבה ונעות בחופשיות בתוך החומר. עם זאת, המספר הכולל שלהם באובייקט בעל מטען ניטרלי חייב תמיד להתאים למספר הפרוטונים.

אם אלקטרונים עוזבים את החומר עקב פעולה כלשהי, הם סוחבים איתם את המטען. בהתאם לכך, המטען שנותר בפרוטונים של חומר יצטבר על ידי חומר זה. אלקטרונים יכולים לסחוב מטען במקרים הבאים:

• חיכוך של שני חומרים אחד נגד השני.
• חשיפה לאולטרה סגול או קרינה.
• ירידה מהירה בטמפרטורה.

לפיכך, נוצר הפרש פוטנציאל, או מתח, בין עצמים, שיכול לגרום לניצוץ. וניצוץ הוא כבר ביטוי של זרם חשמלי. מטענים של סימנים שונים תמיד נמשכים זה לזה. אם אלקטרונים עברו מחומר אחד למשנהו, אז חומר אחד צבר מטען חיובי, והשני שלילי.

כשהם מתקרבים, אלקטרונים יימשכו לגוף טעון חיובי - ויתעורר ניצוץ. כלומר, זרם חשמלי הוא תנועה של צ'ה טעון

אנלוגיה עם הידראוליקה

מִלָה זרם נגזר מהמילה זרימה. בהתאם, ניתן לצייר אנלוגיה בין זרימת נוזל לזרם חשמלי. זרימת הנוזל אפשרית ממקום אחד לאחר, רק אם יש כוח שגורם לו לעשות זאת. במקרה הפשוט ביותר, זה ההבדל ברמות הנוזלים. כלומר, האנרגיה הפוטנציאלית שגורמת לחומר נוזלי לזרום מרמה גבוהה יותר לנמוכה יותר.

אנלוגי של ההבדל ברמות הנוזל יהיה הפרש הפוטנציאל או המתח. האנלוגי של הזרם יהיה הלחץ של זרימת המים שנוצר מהפרש רמות זה. דוגמאות לזרימת נוזלים:

• מפל מים.
• הזרימה שנוצרת על ידי מגדל המים.
• נהרות הזורמים במקום בו יש מדרון של השטח.

בכל מקום זורמים מים היכן שהמפלס נמוך יותר, והזרם החשמלי - ממתח גבוה יותר לנמוך יותר.

קשר של כמויות לפי חוק אוהם

ערכים חשמליים תלויים גם בחומר שבו הוא זורם. פרמטרים אלה נקבעים על ידי ההתנגדות החשמלית של החומר. ההתנגדות יכולה להיות גם גדולה לאין שיעור עבור דיאלקטריים, וגם היא יכולה לרדת לכמעט אפס בתנאי מוליכים-על. זה תלוי בצורת המוליך (אורכו וחתכו) ובחומר ממנו הוא עשוי.

בתנאים רגילים, ההתנגדות נקבעת על פי חוק אוהם כיחס בין מתח לזרם בקטע של מעגל. כלומר, ניתן למצוא את ההבדל הפוטנציאלי כתוצר של חוזק והתנגדות זרם. לדעת כיצד עוצמת הזרם שונה מהמתח חשובה מאוד לחישובי חשמל. כל היסודות של תפקוד המעגלים החשמליים מבוססים על זה.

קבוע ומשתנה

הזרם והמתח יכולים להיות קבועים או משתנים. קביעות הערך מדברת על אי משתנה שלו לאורך זמן. להיפך, משתנים משנים את ערכם מעת לעת לאורך זמן. אם מתח האספקה ​​משתנה, הזרם שנוצר על ידו יהיה משתנה. משמעות הדבר היא ששני הערכים הללו יגדלו וירדו. צורת הגל יכולה להיות שונה:

• אות סינוסואידי (עלייה חלקה - ירידה).
• פיתול (אות מלבני, משולש) כאשר הערך משתנה בחדות.
• אות פועם שמשתנה בצורה חלקה, ואז בחדות, לפי חוק מסוים.

לא משנה אם הזרם קבוע או מתחלף, שלו ההבדל העיקרי ממתח - העובדה שהזרם הוא התנועה של נושאי מטען, ומתח הוא הגורם לתנועה זו.