Unsa ang kuryente? Unang hinumdoman, unsa ang depinisyon sa kasamtangan nga atong nakat-unan?

Sa yano nga paagi, ang direksyon nga paglihok sa mga gikarga nga mga partikulo sa usa ka konduktor usa ka koryente.

Sa diha lamang nga ang usa ka substansiya adunay mga partikulo nga nag-charge nga gawasnon nga makalihok, kini makapasa sa koryente—sa ato pa, makadala ug elektrisidad. Kini nga mga gikargahan nga mga partikulo nga miapil sa pagpadagan gitawag nga mga tigdala. Alang sa mga metal, pananglitan, ang mga panggawas nga electron sa mga atomo lamang ang mahimong mga tigdala.

Ang “direksyon nga paglihok” sa kahulugan sa koryente nga sulog kanunay nga dili masabtan. Daghang mga tawo ang naghunahuna nga kini nagtumong sa paglihok nga adunay piho nga direksyon, siyempre dili! Dili ba ang direksyon sa paglihok sa mga electron sa AC circuit nagbag-o?

Sa tinuud, ang orienteering adunay kalabotan sa “random nga paglihok”!

Tungod kay ang mga electron kay mikroskopiko nga mga partikulo, sila kinahanglan nga anaa sa thermal motion sa tanang panahon. Ang thermal nga paglihok usa ka random nga paglihok, ingon sa gipakita sa hulagway sa ubos.

Kini nga paglihok sa tinuud kusog kaayo. Pananglitan, sa mga metal sa temperatura sa lawak, ang katulin sa electronic thermal nga paglihok anaa sa han-ay sa gatusan ka kilometro kada segundo!

Kung imong tan-awon pag-ayo kining random nga paglihok, imong makita nga ang direksyon sa paglihok sa matag partikulo random sa bisan unsang oras. Kung imong idugang ang velocity vectors niini nga mga partikulo, ang resulta halos zero.

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.

Murag paspas ba? Kana tungod kay kusog kaayo ang paglihok sa elektroniko! Apan sa pagkatinuod, ang random nga paglihok, nga nag-asoy sa usa ka dako nga bahin niini, wala makatampo sa kasamtangan. Kung ang random nga paglihok giwagtang, ang nahabilin sama sa hinay nga pagtan-aw sa ubos.

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.

If the electric field changes direction, the direction of electron drift will also change.

Busa, kini nga matang sa direksyon nga paglihok nagpasabot nga ang sumada sa mga katulin sa tanan nga mga electron nga miapil sa conduction sa usa ka panahon dili zero, apan sa kasagaran anaa sa usa ka direksyon. Kini nga direksyon mahimong usbon bisan unsang orasa, ug kana ang kaso sa alternating current.

Busa, ang kasamtangan dili kaayo ang “directional movement” sa electric charge kay kini ang “collective movement” sa electric charge.

Ang gidak-on sa kasamtangan sa konduktor gipahayag sa kasamtangan nga intensity. Ang kasamtangan nga intensity gihubit ingon ang gidaghanon sa elektrisidad nga moagi sa cross-section sa konduktor sa usa ka yunit sa oras, nga mao

Natun-an namon ang pila ka pisikal nga kantidad nga adunay sulud nga pulong nga “intensity”, sama sa intensity sa natad sa kuryente ug intensity sa magnetic induction. Kasagaran kini nagrepresentar sa pagbahin sa matag yunit sa oras, unit area (o unit volume, unit solid angle). Bisan pa, ang pulong nga “intensity” sa karon nga intensity wala magpakita sa karon nga bahin sa lugar.

Sa pagkatinuod, laing pisikal nga gidaghanon ang responsable sa pag-apod-apod sa kasamtangan ngadto sa lugar, nga mao ang kasamtangan nga densidad.

Tungod kay ang esensya sa electric current mao ang direksyon nga paglihok sa electric charge, kinahanglan adunay usa ka piho nga relasyon tali sa kasamtangan nga intensity ug drift speed!

Aron makuha kini nga relasyon, kinahanglan una natong klarohon ang usa ka konsentrasyon sa tagdala sa konsepto, nga mao, ang gidaghanon sa mga tagdala sa usa ka gidaghanon sa yunit, nga gipahayag sa .

Gituohan nga ang konduktor nga cross section mao, ang konsentrasyon sa carrier, ang drift velocity, ug ang charged charge.

Then the charge in the conductor on the left side of the surface is, and these charges will pass through the surface within a certain period of time, so

Kini usa ka mikroskopikong ekspresyon sa kasamtangan nga intensity.

Ang kasamtangan nga densidad mao ang pagbahin sa kasamtangan ngadto sa lugar, mao nga ang gidak-on sa kasamtangan nga densidad mao, apan kini gihubit ingon nga usa ka vector, ug ang direksyon mao ang direksyon sa drift velocity vector sa positibo nga gikarga nga mga carrier, mao nga ang drift sa mga electron sa metal mahimong makuha gikan niini nga Speed, ingon sa usa ka panig-ingnan sa ubos.

Tagda ang usa ka tumbaga nga alambre, nga nagtuo nga ang matag atomo sa tumbaga nag-amot ug usa ka electron ingong usa ka tigdala. Adunay 1 mol nga tumbaga, ang gidaghanon niini, ang molar mass mao, ang densidad mao, unya ang konsentrasyon sa carrier sa copper wire mao ang

Diin ang makanunayon ni Avogadro. Ang densidad sa tumbaga makit-an, ug ang bili nga makuha pinaagi sa pag-ilis maoy mga unit/cubic meter.

Sa paghunahuna nga ang radius sa copper wire mao ang 0.8mm, ang kasamtangan nga nagaagay mao ang 15A, = 1.6 C, ug ang drift velocity sa mga electron gikalkula ingon

Makita nga gamay ra kaayo ang drift speed sa mga electron.

Alang sa mga nagtuon sa mga sirkito, ang sa ibabaw mao ang kompleto nga kahulugan sa kasamtangan.

Apan sa pisika, ang labaw sa kahulogan sa kasamtangan sa pagkatinuod usa lamang ka pig-ot nga kahulugan. Ang mas daghang kinatibuk-ang mga sulog dili limitado sa mga konduktor, basta ang paglihok sa mga singil sa kuryente mao ang kasamtangan. Pananglitan, kung ang mga electron sa usa ka atomo sa hydrogen molihok libot sa nucleus, usa ka koryente nga koryente ang maporma sa orbito niini.

Ibutang ta nga ang kantidad sa electronic charge ug ang panahon sa paglihok mao. Unya sa matag higayon nga molabay, adunay ingon ka dako nga kantidad sa bayad nga moagi sa bisan unsa nga cross section sa loop, mao nga ang kasamtangan nga intensity gibase sa relasyon tali sa panahon, frequency ug angular velocity, ug ang kasamtangan mahimo usab nga ipahayag ingon nga.

Alang sa laing pananglitan, ang usa ka gikargahan nga metal nga disk, nga nagtuyok sa palibot sa axis niini, nagporma usab og mga loop nga sulog nga adunay lainlaing radii.

Kini nga matang sa kasamtangan dili usa ka normal nga conduction kasamtangan ug dili makamugna Joule kainit! Dili mahimong usa ka tinuod nga sirkito.

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

Sa tinuud, ang sulud sa vacuum wala makatagbaw sa balaod ni Ohm. Tungod kay, alang sa koryente nga naporma pinaagi sa paglihok sa mga gikargahan nga mga partikulo sa vacuum, ang mga tagdala wala mabangga sama sa lattice sa metal, mao nga ang vacuum walay resistensya ug walay conductance.

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!

Kanunay natong gitawag kini nga matang sa espesyal nga sulog nga usa ka “katumbas nga sulog”. Ang katumbas dinhi nagpasabot nga kini makamugna og magnetic field sa samang basehan sa ordinaryo nga conduction current!

Pahinumdom: Ayaw ilibog ang “katumbas nga kasamtangan” dinhi sa “katumbas nga sirkito” sa pagsusi sa sirkito

Sa tinuud, sa una namon nga gitun-an ang magnetic field, ang koryente sa balaod sa Biot-Saffar mao ang kinatibuk-ang koryente nga adunay sulud nga katumbas nga sulud. Siyempre, ang conduction current sa mga equation ni Maxwell nagtumong usab sa generalized current.

Kadtong nagtuon sa photoelectric nga epekto nahibal-an nga kung ang photoelectron maanod gikan sa cathode ngadto sa anode, kung ang impluwensya sa hangin dili tagdon, kini nga kasamtangan tungod sa paglihok sa mga singil sa kuryente sa vacuum, ug wala’y pagsukol, busa kini wala gidili sa balaod ni Ohm.

Busa, mao ra ba kini ang bahin sa koryente sa pisika?

Dili! Adunay usab duha ka matang, nga mao ang magnetizing kasamtangan ug displacement kasamtangan.

Duha usab sila ka managsama nga sulog, nga, ingon sa gisugyot sa ngalan, gipaila usab aron ipatin-aw ang magnetismo. Sa laing pagkasulti, mibulag na sila sa batakang kinaiya sa kasamtangang “charge movement”!

Talagsaon kana! Walay electric charge movement, busa nganong matawag man kini nga electric current?

Ayaw kabalaka, ug hinayhinay paminawa ako.

Let’s look at the magnetizing current first.

Nakaplagan nga ang magnetism gipahinabo sa paglihok sa elektrisidad (wala gikonsiderar ang katin-awan sa magnetism pinaagi sa intrinsic nga mga kabtangan sa spin sa pagkakaron). Aron mapatin-aw ang natural nga magnetismo, ang Pranses nga pisiko nga si Ampere nagbutang sa unahan sa hypothesis sa “molecular circulation”.

Ingon sa gipakita sa hulagway sa ubos, ang bisan unsang atomo o molekula mahimong isipon nga adunay usa ka electric charge nga nagtuyok libot sa sentro, nga nagporma og gamay nga loop nga kasamtangan, nga mao, “molecular circulation”.

Sumala sa balaod nga ang koryente nagpukaw sa magnetic field, kini nga sirkulasyon sa molekula maghimo usa ka pisikal nga gidaghanon nga gitawag nga magnetic moment. Ang gidak-on niini mao ang lugar nga gilibutan sa sirkulasyon sa molekula nga gipadaghan sa katumbas nga sulud sa sirkulasyon sa molekula, ug ang direksyon niini naa sa tuo nga kamot nga spiral nga relasyon sa direksyon sa sirkulasyon, nga mao

Dayag nga, ang direksyon sa magnetic moment tukma subay sa direksyon sa magnetic field nga naporma sa circulating current.

.

Ubos sa normal nga mga kahimtang, ang kahikayan sa sirkulasyon sa molekula sa usa ka substansiya gubot, busa ang substansiya dili magnetic, ingon sa gipakita sa wala nga bahin sa numero sa ubos. Kung gipailalom sa usa ka eksternal nga magnetic field, kini nga mga sirkulasyon sa molekula hapit nga hapsay nga gihan-ay. Ingon sa gipakita sa tuo nga bahin sa numero sa ubos, ang ilang mga magnetic nga mga gutlo gihan-ay sa usa ka direksyon kutob sa mahimo, sama sa dili maihap nga gagmay nga mga magnet nga dagom nga gitigum aron mahimong usa ka total nga magnetic field, ug ang tibuuk nga materyal nga gilangkoban niini mahimong magnetic.

Ibutang ta nga adunay usa ka cylindrical magnet, ang sulod nga molekular nga sirkulasyon hapsay nga gihan-ay, ug ang mga seksyon sa matag molekular nga sirkulasyon sa ngilit sa magnet nga seksyon konektado sa tingub aron maporma ang usa ka dako nga sirkulasyon, ingon sa gipakita sa hulagway sa ubos.

Based on this, we can think that a bar magnet is like an energized solenoid. In other words, there is an invisible current entangled on the surface of the magnet! This kind of current cannot be connected and used. It is confined to the surface of the magnet. We call it “binding current” or “magnetizing current”.

Busa, ang magnetizing nga kasamtangan mao ang usa ka kasamtangan, tungod kay kini mao ang sama nga sa kasamtangan nga naporma pinaagi sa paglihok sa tinuod nga electric charges, nga equivalently makamugna sa usa ka magnetic field!

Atong tan-awon pag-usab ang displacement current.

Sumala sa teorema sa loop sa Ampere, ang integral sa kusog sa magnetic field sa usa ka sirado nga agianan parehas sa pag-agos sa kasamtangan nga densidad sa bisan unsang curved surface nga gilimitahan niini nga agianan, nga mao, kini nga theorem gitawag nga Stokes’ theorem sa matematika. Gisultihan kita niini nga ang integral sa usa ka vector subay sa bisan unsang sirado nga agianan kinahanglan nga katumbas sa flux sa curl niini (dinhi) sa bisan unsang nawong nga gilibutan sa sirado nga agianan.

Tungod kay kini usa ka matematikal nga teorema, kini kinahanglan kanunay nga husto, tungod kay ang matematika usa ka lohikal nga sistema nga gibase sa mga axiom.

Busa, ang Ampere Loop Theorem kinahanglan kanunay nga huptan!

However, the talented Scottish physicist Maxwell discovered that when faced with an unstable current circuit, the Ampere loop theorem was contradictory.

Ang kasagaran nga dili lig-on nga kasamtangan mahitabo sa panahon sa pag-charge ug pagdiskarga sa kapasitor. Sama sa gipakita sa numero sa ubos, adunay usa ka dili lig-on nga kasamtangan sa panahon sa mubo nga panahon sa pag-charge sa kapasitor.

But the circuit is disconnected between the capacitor plates, which will cause a serious problem.

Ibutang ta nga atong gikonsiderar ang usa ka sirado nga dalan nga moagi sa wire, sama sa gipakita sa hulagway sa ubos, ang lingin nga gimarkahan sa C, ug ang curved nga nawong uban niini ingon nga ang utlanan mahimong arbitraryong mapili. Sa numero, gipili ang circular plane nga gilakip sa C mismo ug tabok sa kapasitor. Ang curved nga nawong sa wala nga plato.

Sumala sa circular surface, makita nga sumala sa curved surface, apan isip usa ka loop integral sa magnetic field strength, ang bili niini kinahanglan nga determinado!

Giunsa?

Si Maxwell nagtuo nga ang Ampere’s loop theorem kinahanglan matukod. Karon nga adunay problema, kini kinahanglan nga tungod kay ang usa ka bahin sa sulog wala pa nato madiskobrehi kaniadto, apan kini anaa!

Busa, unsaon pagpangita niini nga bahin sa kasamtangan?

Tungod kay ang problema anaa sa taliwala sa mga palid, magsugod gikan sa taliwala sa mga palid.

Pinaagi sa pag-analisar, nakit-an ni Maxwell nga bisan unsa pa ang pag-charge o pag-discharge, adunay pisikal nga gidaghanon tali sa mga capacitor plate sa tanan nga mga panahon nga gi-synchronize sa kadako ug direksyon sa kasamtangan. Kini ang panahon nga gigikanan sa flux sa electric displacement vector, nga mao, kini gihubit ingon ang displacement current.

If it is considered that this part is the part of the current that has not been discovered before, then the complete current is now. That is to say, although the circuit between the plates is disconnected, the derivative of the electric displacement flux and the sum of the current together, as a whole , Ensure the continuity of the current at all times.

Pagbalik sa miaging panagsumpaki, nahibal-an na naton karon nga, sumala sa mga kinahanglanon sa teorama ni Stokes, kung gikalkula ang pag-agos sa karon nga densidad alang sa usa ka sirado nga nawong, ang densidad sa displacement karon kinahanglan usab nga tagdon, nga mao, ang kompleto nga ampere loop Busa ang theorem, Pinaagi sa “pagdiskubre” niining bag-ong component karon, ang krisis sa Ampere Loop Theorem nasulbad!

Ang rason ngano nga ang “introduction” wala gigamit dinhi, apan ang “discovery” gigamit dinhi. Ang gusto nakong hatagan og gibug-aton mao nga kini nga matang sa kasamtangan dili usa ka kompensasyon sa matematika, apan usa ka tinuod nga butang, apan wala pa kini nadiskobrehan kaniadto.

Ngano nga kini anaa sa unang dapit? Tungod kay kini naglihok ingon nga usa ka koryente nga sulog, sama sa usa ka conduction kasamtangan, kini excites sa usa ka magnetic field nga katumbas, gawas nga walay paglihok sa mga electric charges, walay wire gikinahanglan, ug walay Joule kainit mahimong namugna, mao nga kini wala panumbalinga!

Apan kini sa tinuud naglungtad sa iyang kaugalingon, pagtago lang sa usa ka ubos nga profile, kini hilom nga nakapahinam sa magnetic field didto sa tanang panahon!

Sa laing pagkasulti, kung mag-atubang kita sa usa ka magnetic field, ang orihinal nga kahulugan sa karon hiktin ra kaayo. Ang diwa sa electric current dili ang paglihok sa electric charge, kini kinahanglan nga usa ka butang nga makapukaw sa magnetic field.

Sa pagkakaron, ang daghang mga porma sa kasamtangan gipaila. Tanan sila naglungtad nga adunay katuyoan, ug kung unsa ang ilang managsama mao nga ang tanan nga mga sulog parehas nga makapadasig sa magnetic field.