የኤሌክትሪክ ፍሰት ምንድን ነው? በመጀመሪያ እናስታውስ፣ የተማርነው የአሁኑ ፍቺ ምንድን ነው?

Quite simply, the directional movement of charged particles in a conductor is an electric current.

አንድ ንጥረ ነገር በነፃነት መንቀሳቀስ የሚችሉ ቅንጣቶችን ሲሞላ ብቻ የኤሌክትሪክ ፍሰትን – ማለትም ኤሌክትሪክን ማስተላለፍ ይችላል። በኮንዳክሽን ውስጥ የሚሳተፉ እነዚህ የተከሰሱ ቅንጣቶች ተሸካሚዎች ይባላሉ። ለብረታ ብረት፣ ለምሳሌ፣ የአተሞች ውጫዊ ኤሌክትሮኖች ብቻ እንደ ተሸካሚ ሆነው ሊሠሩ ይችላሉ።

The “directional movement” in the definition of electric current is often misunderstood. Many people think it refers to movement with a certain direction, of course not! Doesn’t the direction of movement of the electrons in the AC circuit change?

In fact, orienteering is relative to “random movement”!

ኤሌክትሮኖች በአጉሊ መነጽር ብቻ የሚታዩ ቅንጣቶች በመሆናቸው ሁል ጊዜ በሙቀት እንቅስቃሴ ውስጥ መሆን አለባቸው. የሙቀት እንቅስቃሴ ከዚህ በታች ባለው ስእል እንደሚታየው የዘፈቀደ እንቅስቃሴ ነው።

ይህ እንቅስቃሴ በእውነቱ በጣም ፈጣን ነው። ለምሳሌ, በብረት ውስጥ በቤት ሙቀት ውስጥ, የኤሌክትሮኒካዊ የሙቀት እንቅስቃሴ ፍጥነት በሴኮንድ በመቶዎች የሚቆጠሩ ኪሎ ሜትሮች ቅደም ተከተል ነው!

ይህንን የዘፈቀደ እንቅስቃሴ በቅርበት ከተመለከቱ፣ የእያንዳንዱ ቅንጣት እንቅስቃሴ አቅጣጫ በማንኛውም ጊዜ በዘፈቀደ ሆኖ ታገኛላችሁ። የእነዚህን ቅንጣቶች ፍጥነት ቬክተር ካከሉ ውጤቱ ዜሮ ነው ማለት ይቻላል።

Now add an electric field to the conductor, and the electron superimposes a directional movement on the basis of random movement. Assuming that the electric field is to the left for a certain period of time, the movement of the electrons looks like the following. The red balls represent metal atoms on the crystal lattice, and the fast moving dots represent free electrons.

Does it look fast? That’s because electronic movement is really fast! But in fact, the random motion, which accounts for a large proportion of it, does not contribute to the current. When the random motion is eliminated, the rest is just like the slow look below.

Indeed, the directional movement of electrons is much slower than the speed of thermal movement. This “grinding” movement of electrons is called drift, or “drift”. Sometimes, electrons will run in the opposite direction because of collisions with atoms. But in general, electrons move in one direction.

የኤሌክትሪክ መስክ አቅጣጫውን ከቀየረ የኤሌክትሮን ተንሳፋፊ አቅጣጫም ይለወጣል.

Therefore, this kind of directional movement means that the sum of the speeds of all the electrons participating in the conduction at a certain time is not zero, but is generally in a certain direction. This direction can be changed at any time, and that is the case of alternating current.

Therefore, current is not so much the “directional movement” of electric charge as it is the “collective movement” of electric charge.

በአስተዳዳሪው ውስጥ ያለው የአሁኑ መጠን አሁን ባለው ጥንካሬ ይገለጻል. የአሁኑ ጥንካሬ የሚገለጸው በአንድ ክፍለ ጊዜ ውስጥ በኮንዳክተሩ መስቀለኛ መንገድ ውስጥ የሚያልፈው የኤሌክትሪክ መጠን ማለትም

እንደ ኤሌክትሪክ መስክ ጥንካሬ እና ማግኔቲክ ኢንዳክሽን ኢንቴንሽን ያሉ “ኃይለኛነት” የሚለውን ቃል የያዙ አንዳንድ አካላዊ መጠኖችን ተምረናል። በአጠቃላይ ክፍፍሉን በአንድ ጊዜ፣ ክፍል አካባቢ (ወይም የክፍል መጠን፣ አሃድ ጠንካራ አንግል) ይወክላሉ። ሆኖም ግን, አሁን ባለው ጥንካሬ ውስጥ ያለው “ጥንካሬ” የሚለው ቃል የአከባቢውን ወቅታዊ ክፍፍል አያመለክትም.

እንደ እውነቱ ከሆነ፣ ሌላ አካላዊ መጠን የአሁኑን ወደ አካባቢ ለማሰራጨት ኃላፊነት አለበት፣ ይህም የአሁኑ እፍጋት ነው።

የኤሌክትሪክ ጅረት ምንነት የኤሌክትሪክ ክፍያ አቅጣጫ እንቅስቃሴ ስለሆነ አሁን ባለው ጥንካሬ እና በተንሸራታች ፍጥነት መካከል የተወሰነ ግንኙነት ሊኖር ይገባል!

In order to obtain this relationship, we must first clarify a concept-carrier concentration, that is, the number of carriers in a unit volume, which is expressed by .

የሚገመተው ተቆጣጣሪው መስቀለኛ ክፍል, የአጓጓዥ ትኩረት, የተንሳፋፊው ፍጥነት እና የተከፈለ ክፍያ ነው.

ከዚያም በግራ በኩል ባለው የግራ በኩል ባለው ተቆጣጣሪው ውስጥ ያለው ክፍያ ነው, እና እነዚህ ክፍያዎች በተወሰነ ጊዜ ውስጥ ወለሉ ውስጥ ያልፋሉ, ስለዚህ

This is a microscopic expression of current intensity.

የአሁኑ ጥግግት የአሁኑን ወደ አካባቢ መከፋፈል ነው, ስለዚህ የአሁኑ ጥግግት መጠን ነው, ነገር ግን እንደ ቬክተር ይገለጻል, እና አቅጣጫው በአዎንታዊ ኃይል የተሞሉ ተሸካሚዎች ተንሸራታች የፍጥነት ቬክተር አቅጣጫ ነው, ስለዚህ የኤሌክትሮኖች ተንሸራታች በ. ብረት ከዚህ ፍጥነት ማግኘት ይቻላል, ከታች እንደ ምሳሌ.

እያንዳንዱ የመዳብ አቶም ኤሌክትሮን እንደ ተሸካሚ ያበረክታል ብለን በማሰብ የመዳብ ሽቦን አስቡ። 1 ሞል መዳብ አለ ፣ መጠኑ ነው ፣ የሞላር ክብደት ነው ፣ መጠኑ ነው ፣ ከዚያ የመዳብ ሽቦው ተሸካሚ ትኩረት

የአቮጋድሮ ቋሚ የት አለ. የመዳብ ጥግግት ተገኝቷል, እና በመተካት የተገኘው ዋጋ ዩኒት / ኪዩቢክ ሜትር ያህል ነው.

Assuming that the radius of the copper wire is 0.8mm, the current flowing is 15A, =1.6 C, and the drift velocity of electrons is calculated as

የኤሌክትሮኖች ተንሳፋፊ ፍጥነት በእርግጥ በጣም ትንሽ እንደሆነ ማየት ይቻላል.

ወረዳዎችን ለሚማሩ, ከላይ ያለው የአሁኑን ሙሉ ፍቺ ነው.

ነገር ግን በፊዚክስ፣ ከላይ ያለው የአሁን ፍቺ በትክክል ጠባብ ፍቺ ብቻ ነው። የኤሌክትሪክ ክፍያዎች እንቅስቃሴ የአሁኑ እስካለ ድረስ ተጨማሪ አጠቃላይ ሞገዶች በኮንዳክተሮች ብቻ የተገደቡ አይደሉም። ለምሳሌ፣ የሃይድሮጂን አቶም ኤሌክትሮኖች በኒውክሊየስ ዙሪያ ሲንቀሳቀሱ፣ በሚዞሩበት ምህዋር ውስጥ የኤሌክትሪክ ፍሰት ይፈጠራል።

Suppose the amount of electronic charge is and the period of movement is. Then every time that elapses, there is such a large amount of charge passing through any cross section of the loop, so the current intensity is based on the relationship between period, frequency and angular velocity, and the current can also be expressed as

ለሌላ ምሳሌ፣ የተሞላ የብረት ዲስክ፣ በዘንግ ዙሪያ የሚሽከረከር፣ እንዲሁም የተለያየ ራዲየስ ያላቸው የሉፕ ሞገዶችን ይፈጥራል።

This kind of current is not a normal conduction current and cannot generate Joule heat! Can not form a real circuit.

Otherwise, would you give me a calculation of how much joule heat is generated per second by the electrons of the hydrogen atom?

እንደ እውነቱ ከሆነ፣ አሁን ያለው ክፍተት የኦም ህግን አያሟላም። ምክንያቱም በቫኩም ውስጥ በተሞሉ ቅንጣቶች እንቅስቃሴ ለተፈጠረው የኤሌክትሪክ ፍሰት ተሸካሚዎቹ ከብረት ውስጥ ካለው ጥልፍልፍ ጋር ተመሳሳይነት ስለሌላቸው ቫክዩም የመቋቋም እና የመምራት ችሎታ የለውም።

The movement of electric charges generates electric current, and the electric charge itself excites the electric field. This is easy to cause a misunderstanding. Many people therefore think that the electric field of the charged particles that form the electric current must be exposed. But in fact, for the conduction current in a general conductor, carriers flow on a background composed of a large number of positively charged metal ions, and the conductor itself is neutral!

ብዙውን ጊዜ እንዲህ ዓይነቱን ልዩ ጅረት “ተመጣጣኝ ጅረት” ብለን እንጠራዋለን. እዚህ ያለው አቻ ልክ እንደ ተራ የመተላለፊያ ጅረት በተመሳሳይ መሰረት መግነጢሳዊ መስክ ይፈጥራል ማለት ነው!

አስታዋሽ፡- “ተመጣጣኝ ጅረት”ን እዚህ ካለው “ተመጣጣኝ ወረዳ” በወረዳ ትንተና ውስጥ አታደናግር።

በመሠረቱ፣ መግነጢሳዊ መስክን ለመጀመሪያ ጊዜ ስናጠና፣ በባዮት-ሳፋር ሕግ ውስጥ ያለው የኤሌክትሪክ ጅረት ይህን ተመጣጣኝ ጅረት የያዘው አጠቃላይ ኤሌክትሪክ ነበር። እርግጥ ነው፣ በማክስዌል እኩልታዎች ውስጥ ያለው የመተላለፊያ ፍሰት አጠቃላይ የአሁኑንም ያመለክታል።

የፎቶ ኤሌክትሪክ ተፅእኖን ያጠኑ ሰዎች የፎቶ ኤሌክትሮን ከካቶድ ወደ አኖድ ሲንሸራተቱ, የአየር ተጽእኖ ችላ ከተባለ, ይህ የአሁኑ በቫኩም ውስጥ የኤሌክትሪክ ክፍያዎች መንቀሳቀስ ምክንያት ነው, እና ምንም አይነት ተቃውሞ የለም, ስለዚህ በኦም ህግ አልተገደበም።

So, is this the only thing about electric current in physics?

አይ! እንዲሁም ሁለት ዓይነት ዓይነቶች አሉ, እነሱም ማግኔትቲንግ የአሁኑ እና የመፈናቀል ጅረት.

They are also two equivalent currents, which, as the name suggests, are also introduced to explain magnetism. In other words, they have broken away from the basic characteristic of the current “charge movement”!

ድንቅ ነው! የኤሌክትሪክ ክፍያ እንቅስቃሴ የለም, ስለዚህ ለምን የኤሌክትሪክ ፍሰት ተብሎ ሊጠራ ይችላል?

አትጨነቅ እና ቀስ ብለህ አዳምጠኝ።

አስቀድመን የማግኔትቲንግ ጅረትን እንይ።

It was found that magnetism is caused by the movement of electricity (not considering the explanation of magnetism by the intrinsic properties of spin for the time being). In order to explain natural magnetism, French physicist Ampere put forward the hypothesis of “molecular circulation”.

ከታች በስዕሉ ላይ እንደሚታየው ማንኛውም አቶም ወይም ሞለኪውል በመሃል ላይ የሚሽከረከር የኤሌክትሪክ ኃይል ያለው ትንሽ የሉፕ ጅረት ማለትም “ሞለኪውላር ዝውውር” ይፈጥራል ተብሎ ሊወሰድ ይችላል።

የኤሌክትሪክ ጅረት መግነጢሳዊ መስክን በሚያነቃቃው ህግ መሰረት ይህ ሞለኪውላር ዝውውር መግነጢሳዊ አፍታ የሚባል አካላዊ መጠን ይፈጥራል። መጠኑ በሞለኪዩል ዝውውር የተዘጋ አካባቢ በሞለኪውላር ዝውውር ተመጣጣኝ ወቅታዊ ተባዝቷል እና አቅጣጫው ከዝውውሩ አቅጣጫ ጋር የቀኝ እጅ ሽክርክሪት ግንኙነት ነው, ማለትም

በግልጽ ለማየት እንደሚቻለው የመግነጢሳዊው አፍታ አቅጣጫ በተዘዋዋሪ ጅረት በተፈጠረው መግነጢሳዊ መስክ አቅጣጫ ላይ ነው።

.

በተለመዱ ሁኔታዎች ውስጥ የአንድ ንጥረ ነገር ሞለኪውላዊ ዑደት ዝግጅት ትርምስ ነው, ስለዚህ ንጥረ ነገሩ መግነጢሳዊ አይደለም, ከታች በምስሉ በግራ በኩል እንደሚታየው. ወደ ውጫዊ መግነጢሳዊ መስክ ሲጋለጡ, እነዚህ ሞለኪውላዊ ስርጭቶች በንጽህና የተደረደሩ ይሆናሉ. ከታች በምስሉ በቀኝ በኩል እንደሚታየው መግነጢሳዊ ጊዜያቸው በተቻለ መጠን በአንድ አቅጣጫ ይደረደራሉ ፣ ልክ እንደ ስፍር ቁጥር የሌላቸው ትናንሽ መግነጢሳዊ መርፌዎች አንድ ላይ ተሰብስቦ አጠቃላይ መግነጢሳዊ መስክን ይፈጥራሉ ፣ እና በውስጣቸው ያለው አጠቃላይ ቁሳቁስ መግነጢሳዊ ይሆናል።

ሲሊንደሪክ ማግኔት አለ እንበል ፣ የውስጠኛው ሞለኪውላዊ ዑደት በጥሩ ሁኔታ የተስተካከለ ነው ፣ እና በማግኔት ክፍሉ ጠርዝ ላይ ያሉት የእያንዳንዱ ሞለኪውላዊ የደም ዝውውር ክፍሎች አንድ ላይ ተያይዘዋል ፣ ከዚህ በታች ባለው ስእል እንደሚታየው ትልቅ ስርጭት ይፈጥራሉ ።

በዚህ መሠረት ባር ማግኔት እንደ ኃይል ያለው ሶላኖይድ ነው ብለን ማሰብ እንችላለን. በሌላ አነጋገር፣ በማግኔት ወለል ላይ የማይታይ ጅረት ተጣብቋል! የዚህ አይነት ጅረት መገናኘት እና መጠቀም አይቻልም። በመግነጢሳዊው ገጽ ላይ ብቻ የተገደበ ነው. “Binding current” ወይም “magnetizing current” ብለን እንጠራዋለን።

ስለዚህ, የማግኔትቲንግ ጅረት ወቅታዊ ነው, ምክንያቱም በእውነተኛ የኤሌክትሪክ ክፍያዎች እንቅስቃሴ ከተፈጠረው የአሁኑ ጋር ተመሳሳይ ነው, ይህም በተመሳሳይ መግነጢሳዊ መስክ ሊፈጥር ይችላል!

አሁን ያለውን የመፈናቀል ፍሰት እንደገና እንይ።

According to the Ampere’s loop theorem, the integral of the magnetic field strength on a closed path is equal to the flux of the current density on any curved surface bounded by this path, that is, this theorem is called Stokes’ theorem in mathematics. It tells us that the integral of a vector along any closed path must be equal to the flux of its curl (here) to any surface bounded by the closed path.

የሒሳብ ቲዎሬም ስለሆነ ሁልጊዜም ትክክል መሆን አለበት ምክንያቱም ሒሳብ በአክሲዮሞች ላይ የተመሰረተ አመክንዮአዊ ሥርዓት ነው።

ስለዚህ፣ የAmpere Loop Theorem ሁልጊዜ መያዝ አለበት!

ሆኖም ጎበዝ ስኮትላንዳዊው የፊዚክስ ሊቅ ማክስዌል ያልተረጋጋ ወቅታዊ ዑደት ሲያጋጥመው የAmpere loop ቲዎረም እርስ በእርሱ የሚጋጭ መሆኑን ደርሰውበታል።

የተለመደው ያልተረጋጋ ጅረት የሚከሰተው በ capacitor በሚሞላ እና በሚሞላበት ጊዜ ነው። ከታች ባለው ስእል ላይ እንደሚታየው በ capacitor ቻርጅ አጭር ጊዜ ውስጥ ያልተረጋጋ ጅረት አለ።

ነገር ግን ወረዳው በ capacitor plates መካከል ተቋርጧል, ይህም ከባድ ችግር ይፈጥራል.

ከታች ባለው ስእል ላይ እንደሚታየው ሽቦውን የሚያልፈውን የተዘጋ መንገድ እናስብ እንበል, በስዕሉ ላይ እንደሚታየው, በ C ምልክት የተደረገበት ክበብ እና ከእሱ ጋር ያለው የተጠማዘዘ ወለል እንደ ድንበሩ በዘፈቀደ ሊመረጥ ይችላል. በሥዕሉ ላይ, በ C እራሱ እና በ capacitor ላይ ያለው ክብ ቅርጽ ያለው አውሮፕላን ተመርጧል. የግራ ጠፍጣፋ ጠመዝማዛ ገጽ.

እንደ ክብ ቅርጽ, በተጠማዘዘው ወለል መሰረት, ነገር ግን እንደ መግነጢሳዊ መስክ ጥንካሬ እንደ ሉፕ አካል, ዋጋው መወሰን እንዳለበት ሊታይ ይችላል!

እንዴት ማድረግ እንደሚቻል?

ማክስዌል የAmpere loop theorem መመስረት እንዳለበት ያምናል። አሁን ችግር ስላለ መሆን አለበት ምክንያቱም የወቅቱ ክፍል ከዚህ በፊት በእኛ ስላልተገኘ ነገር ግን አለ!

So, how to find out this part of the current?

Since the problem is between the plates, start from between the plates.

ማክስዌል በትንታኔው ምንም አይነት ባትሪ መሙላትም ሆነ መሙላት፣ በማንኛውም ጊዜ በcapacitor plates መካከል ያለው አካላዊ መጠን ከአሁኑ መጠን እና አቅጣጫ ጋር የሚመሳሰል አካላዊ መጠን እንዳለ አረጋግጧል። የኤሌክትሪክ መፈናቀል ቬክተር ፍሰቱ የጊዜ አመጣጥ ነው, ማለትም, እንደ የመፈናቀያ ጅረት ይገለጻል.

ይህ ክፍል ከዚህ በፊት ያልተገኘ የአሁኑ አካል እንደሆነ ከታሰበ ሙሉው ጅረት አሁን ነው። ያም ማለት, በጠፍጣፋዎቹ መካከል ያለው ዑደት ግንኙነቱ ቢቋረጥም, የኤሌክትሪክ ማፈናቀሻ ፍሰቱ ተወላጅ እና የአሁኑ ድምር አንድ ላይ, በአጠቃላይ የወቅቱን ቀጣይነት ሁልጊዜ ያረጋግጡ.

Going back to the previous contradiction, we now know that, according to the requirements of Stokes’ theorem, when calculating the flux of current density for a closed surface, the density of displacement current should also be considered, that is, the complete ampere loop theorem is therefore, By “discovering” this new current component, the crisis of the Ampere Loop Theorem is resolved!

ለምን “መግቢያ” እዚህ ጥቅም ላይ ያልዋለበት ምክንያት, ነገር ግን “ግኝት” እዚህ ጥቅም ላይ ይውላል. ላሰምርበት የምፈልገው ነገር ቢኖር ይህ አይነቱ ጅረት የሂሳብ ማካካሻ ሳይሆን እውነተኛ ነገር ቢሆንም ከዚህ በፊት አልተገኘም።

Why does it exist in the first place? Because it acts as an electric current, like a conduction current, it excites a magnetic field equivalently, except that there is no movement of electric charges, no wire is required, and no Joule heat can be generated, so it has been ignored!

ግን በእውነቱ በራሱ አለ ፣ ዝቅተኛ መገለጫ ብቻ ይያዙ ፣ እዚያ ያለው መግነጢሳዊ መስክ ሁል ጊዜ በጸጥታ አስደሳች ነበር!

በሌላ አገላለጽ፣ መግነጢሳዊ መስክ ሲገጥመን የወቅቱ የመጀመሪያ ፍቺ በጣም ጠባብ ነው። የኤሌክትሪክ ጅረት ዋናው ነገር የኤሌክትሪክ ክፍያ እንቅስቃሴ አይደለም, መግነጢሳዊ መስክን የሚያነቃቃ ነገር መሆን አለበት.

So far, the several forms of current have been introduced. They all exist objectively, and what they have in common is that all currents can equally excite the magnetic field.