什么是电流

电电——带电粒子在冲击下的定向运动 电场... 这样的粒子可以是:在导体中 - 电子,在电解质中 - 离子(阳离子和阴离子),在半导体中 - 电子和所谓的“空穴”(“电子空穴的导电性”)。还有一个“偏置电流”,它的流动是由于电容充电的过程,也就是说,来自极板之间电位差的变化。极板之间没有发生粒子运动,但电流流过电容器。

在电路理论中,电流被认为是电荷载流子在电场作用下在导电介质中的定向运动。

电路理论中的传导电流(简称电流)是单位时间内流过导线横截面的电量:i = q /T,其中i——电流。 A; q = 1.6·109 — 电子电荷,С; t——时间,s。

该表达式适用于直流电路。对于交流电路,所谓瞬时电流值等于电荷随时间的变化率:i(t)=dq/dt。

电流在闭合电路中流动

所考虑类型的电流长期存在的第一个条件是存在维持电荷载流子之间电位差的源或发生器。第二个条件是封路。特别是,对于存在的直流电,必须有一条闭合路径,电荷可以沿着该路径在电路中移动而不改变它们的值。

如您所知,根据电荷守恒定律,它们不能被创造或消灭。因此,如果电流流动的任何空间体积被一个封闭的表面包围,则流入该体积的电流必须等于流出该体积的电流。

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电流流过的闭合路径称为电路或电路。电路 — 分为两部分:内部,带电粒子沿静电力的方向运动;外部,这些粒子沿静电力的方向运动。连接外部电路的电极末端称为夹子。

因此,当电场出现在电路的一部分或电线上两点之间的电势差时,就会产生电流。两点之间的电位差 电路 称为电路该部分的电压或电压降。

电流电压 通常使用术语“电流强度”代替术语“电流”(“电流量”)。然而,后者不能称为成功,因为电流强度不是字面意义上的任何力,而只是导体中电荷运动的强度,单位时间内通过交叉的电量导体的截面积。
电流的特点 安培数,在 SI 系统中以安培 (A) 测量,电流密度在 SI 系统中以安培每平方米测量。

直流电流表 一安培相当于一库仑 (C) 电量在一秒 (s) 内通过导线横截面的移动:

1A = 1C/秒。

在一般情况下,用字母 i 和电荷 q 表示电流,我们得到:

我 = dq / dt。

电流的单位称为安培(A)。

安培 (A) — 直流电的强度,当通过两个无限长和可忽略横截面的平行直导体时,位于彼此相距 1 m 的真空中,在这些导体之间产生 2·10每米长度 -7 H。

如果等于 1 库仑的电荷在 1 秒内通过导线横截面,则导线中的电流为 1 A。

电子在导体中的定向运动

米。 1. 电子在导体中的定向运动

如果电压作用在电线上,那么电线内部就会产生电场。在场强为 E 的情况下,力 f = Ee 作用在电荷为 e 的电子上。量 e 和 E 是向量。在自由路径中,电子获得定向运动和无序运动。每个电子都带负电荷,并接收与矢量 E 相反的速度分量(图 1)。以电子的特定平均速度 vcp 为特征的有序运动决定了电流的流动。

电子可以在稀薄气体中定向运动。在电解质和电离气体中,电流主要是由于离子的运动。与带正电的离子在电解质中从正极移动到负极的事实一致,历史上假定电流方向与电子流动方向相反。

电流的方向取为带正电粒子运动的方向,即方向与电子运动方向相反。
在电路理论中,无源电路(在能源之外)中的电流方向被视为带正电粒子从较高电势向较低电势移动的方向。这个方向是在电气工程发展之初就采用的,并且与电荷载流子的真实运动方向——电子在导电介质中从负向正移动——相矛盾。

电解质中的电流方向和导体中的自由电子

电解质中的电流方向和导体中的自由电子

等于电流与截面积S之比的量称为电流密度:I/S

在这种情况下,假设电流均匀分布在导线的横截面上。电线中的电流密度通常以 A / mm2 为单位测量。

根据电荷载流子的种类及其运动的介质,分为导电电流和位移电流……导电性分为电子式和离子式。对于固定模式,区分两种类型的电流:直流和交流。

电击的转移称为电荷从在自由空间中运动的带电粒子或物体转移的现象。电流传输的主要类型是基本带电粒子在空腔中的运动(电子管中自由电子的运动),气体放电装置中自由离子的运动。

位移电流(极化电流)称为相关载流子有序运动的电荷。这种类型的电流可以在电介质中观察到。

总电流——一个标量值,等于通过所考虑表面的电传导电流、电传输电流和电位移电流之和。

常数称为电流,其大小可以改变,但在任意长的时间内不会改变其符号。在这里阅读更多相关信息: 直流电

励磁电流 — 恒定的微观(安培)电流,这是磁化物质存在固有磁场的原因。

称为电流的变量,其大小和符号都会周期性地变化。表征交流电的量是频率(在 SI 系统中以赫兹测量),以防其强度周期性变化。

高频交流电在导线表面移动。高频电流在机械工程中用于零件表面的热处理和焊接,在冶金学中用于熔化金属。交流电分为正弦波和非正弦波……正弦电流是按照谐波定律变化的电流:

我=罪恶,

我在哪里, - 峰值(最高)电流值, 啊,

交流电的变化率的特点是它 频率, 定义为每单位时间完全重复振荡的次数。频率用字母 f 表示,单位为赫兹 (Hz)。因此,50 Hz 的电源电流频率对应于每秒 50 次完整振荡。角频率 w 是以每秒弧度为单位的电流变化率,通过简单的关系与频率相关:

w = 2 π f

直流电和交流电的固定(固定)值表示大写字母 I 非固定(瞬时)值 - 带字母 i。通常电流的正方向就是正电荷移动的方向。

用测量钳测量交流电

交流电 它是一种随时间按正弦规律变化的电流。

交流电也指常规单相和三相网络中的电流。在这种情况下,交流电的参数根据谐波定律变化。

由于交流电流随时间变化,适用于直流电路的简单解决方案不能直接适用于此。在非常高的频率下,电荷会振荡——从电路中的一个位置流到另一个位置,然后再返回。在这种情况下,与直流电路不同,串联导线中的电流可能不相等。

交流电路中存在的电容会增强这种效果。此外,当电流变化时,会感觉到自感应效应,如果使用高电感线圈,即使在低频时也会变得很明显。

在相对较低的频率下,仍然可以使用以下公式计算交流电路 基尔霍夫规则然而,必须作相应的修改。

包含各种电阻、电感和电容的电路可以认为是广义的电阻、电容和电感串联。

考虑连接到正弦交流发电机的这种电路的特性。要制定计算交流电路的规则,您需要找到此类电路中每个组件的电压降与电流之间的关系。

交流电

冷凝器 在交流和直流电路中起着完全不同的作用。例如,如果电化学电池连接到电路,则 电容器将开始充电直到其中的电压等于元件的电动势。然后充电将停止,电流将降至零。

如果电路连接到交流发电机,则在一个半周期内,电子将从电容器的左侧极板流出并聚集在右侧,而在另一个 - 反之亦然。

这些运动的电子构成交流电,其强度在电容器的两侧是相等的。只要交流频率不是很高,通过电阻和电感的电流也是一样的。

在消耗交流电的设备中,交流电通常被整流 整流器 以获得直流电。

电流导体

所有形式的电流都是一种动力学现象,类似于封闭液压系统中的流体流动。以此类推,电流运动的过程称为«flow»(电流流动)。

电流流过的材料称为 导体……有些材料在低温下会进入超导状态。在这种状态下,它们对电流几乎没有阻力,它们的阻力趋于零。

在所有其他情况下,导体会阻止电流流动,因此,带电粒子的部分能量会转化为热量。安培数可以通过以下方式计算 欧姆定律 电路的横截面和整个电路的欧姆定律。

电流导体

粒子在导线中的运动速度取决于导线的材料、粒子的质量和电荷、环境温度、施加的电位差​​,并且远小于光速。然而,电流本身的传播速度等于给定介质中的光速,即电磁波波前的传播速度。

电对人体有什么影响

通过人体或动物体的电流会导致电灼伤、颤动或死亡。另一方面,电流用于重症监护,治疗精神疾病,特别是抑郁症,大脑某些区域的电刺激用于治疗帕金森病和癫痫等疾病,起搏器用脉冲刺激心肌电流用于心动过缓。在人类和动物中,电流用于传递神经冲动。

出于安全原因,人的最小接受电流为 1 mA。电流从大约 0.01 A 的强度开始对人的生命造成危险。电流从大约 0.1 A 的强度开始对人致命。小于 42 V 的电压被认为是安全的。

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