Cad é an sruth leictreach? Ar dtús chun cuimhne, cad é an sainmhíniú ar reatha atá foghlamtha againn?

Go simplí, is sruth leictreach gluaiseacht treo na gcáithníní luchtaithe i seoltóir.

Ní féidir le sruth leictreach a tharchur ach amháin nuair a ghearrann substaint cáithníní atá in ann gluaiseacht go saor, is é sin, leictreachas a sheoladh. Tugtar iompróirí ar na cáithníní luchtaithe seo a ghlacann páirt i seoladh. Maidir le miotail, mar shampla, ní féidir ach leictreoin sheachtracha adamh gníomhú mar iompróirí.

Is minic nach dtuigtear an “treo-ghluaiseacht” sa sainmhíniú ar shruth leictreach. Síleann go leor daoine go dtagraíonn sé do ghluaiseacht le treo áirithe, ar ndóigh ní! Nach n-athraíonn treo gluaiseachta na leictreon sa chiorcad AC?

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

Ós rud é gur cáithníní micreascópacha iad leictreoin, caithfidh siad a bheith ag gluaiseacht go teirmeach an t-am ar fad. Gluaiseacht randamach is ea tairiscint theirmeach, mar a thaispeántar san fhigiúr thíos.

Tá an ghluaiseacht seo an-tapa i ndáiríre. Mar shampla, i miotail ag teocht an tseomra, tá luas na gluaiseachta leictreonaí leictreonacha thart ar na céadta ciliméadar in aghaidh an tsoicind!

Má fhéachann tú go géar ar an ngluaiseacht randamach seo, gheobhaidh tú amach go bhfuil treo gluaiseachta gach cáithnín randamach tráth ar bith. Má chuireann tú suas veicteoirí treoluas na gcáithníní seo, is é an toradh beagnach nialas.

Anois cuir réimse leictreach leis an seoltóir, agus forshuíonn an leictreon gluaiseacht treo ar bhonn gluaiseachta randamaí. Ag glacadh leis go bhfuil an réimse leictreach ar chlé ar feadh tréimhse áirithe ama, is cosúil le gluaiseacht na leictreon an méid seo a leanas. Léiríonn na liathróidí dearga adamh miotail ar an laitíse criostail, agus is ionann na poncanna atá ag gluaiseacht go tapa agus leictreoin saor in aisce.

An bhfuil sé ag breathnú go tapa? Sin toisc go bhfuil gluaiseacht leictreonach i ndáiríre go tapa! Ach i ndáiríre, ní chuireann an tairiscint randamach, a chuimsíonn cuid mhór di, leis an sruth. Nuair a dhéantar an tairiscint randamach a dhíchur, bíonn an chuid eile díreach cosúil leis an breathnú mall thíos.

Go deimhin, tá gluaiseacht treo na leictreon i bhfad níos moille ná luas gluaiseachta teirmeach. Tugtar sruth, nó “sruth” ar ghluaiseacht “meilt” na leictreon seo. Uaireanta, rithfidh leictreoin sa treo eile mar gheall ar imbhuailtí le hadaimh. Ach go ginearálta, bogann leictreoin i dtreo amháin.

Má athraíonn an réimse leictreach treo, athróidh treo sruth an leictreon freisin.

Dá bhrí sin, ciallaíonn gluaiseacht treorach den chineál seo nach bhfuil suim luasanna na leictreon go léir atá rannpháirteach sa seoladh ag am áirithe nialas, ach go ginearálta bíonn siad i dtreo áirithe. Is féidir an treo seo a athrú ag am ar bith, agus sin i gcás srutha ailtéarnach.

Dá bhrí sin, ní “gluaiseacht treo” an mhuirir leictreachais an sruth agus is é atá ann ná “comhghluaiseacht” an mhuirir leictreachais.

Léirítear méid an tsrutha sa seoltóir de réir na déine reatha. Sainmhínítear an déine reatha mar an méid leictreachais a théann trí thrasghearradh an tseoltóra in am aonaid, eadhon

Tá roinnt cainníochtaí fisiciúla foghlamtha againn ina bhfuil an focal “déine”, mar shampla déine réimse leictreach agus déine ionduchtaithe maighnéadach. De ghnáth is ionann iad agus an chionroinnt in aghaidh an aonaid ama, achair aonaid (nó toirt aonaid, uillinn sholadach aonaid). Mar sin féin, ní léiríonn an focal “déine” sa déine reatha cionroinnt reatha an cheantair.

Déanta na fírinne, tá cainníocht fhisiceach eile freagrach as dáileadh an tsrutha go limistéar, is é sin an dlús reatha.

Ós rud é gurb é croílár an tsrutha leictreach gluaiseacht treo an mhuirir leictreachais, ní mór go mbeadh gaol áirithe idir déine reatha agus luas sruth!

D’fhonn an caidreamh seo a fháil, ní mór dúinn tiúchan coincheap-iompróra a shoiléiriú ar dtús, is é sin, líon na n-iompróirí i méid aonaid, a chuirtear in iúl le .

Glactar leis gurb é trasghearradh an tseoltóra, is é tiúchan an iompróra, is é an treoluas sruth, agus is é an muirear luchtaithe.

Ansin is é an muirear sa seoltóir ar thaobh na láimhe clé den dromchla, agus rachaidh na muirir seo tríd an dromchla laistigh de thréimhse áirithe ama, mar sin

This is a microscopic expression of current intensity.

Is é an dlús reatha cionroinnt an tsrutha go limistéar, mar sin tá méid an dlúis reatha, ach sainmhínítear é mar veicteoir, agus is é an treo treo veicteoir treoluas sruth na n-iompróirí luchtaithe go dearfach, mar sin sruth na leictreon sa is féidir miotail a fháil ón Luas seo, mar shampla thíos.

Smaoinigh ar shreang chopair, ag glacadh leis go gcuireann gach adamh copair leictreon mar iompróir. Tá 1 mol de chopar ann, is é a toirt, is é mais molar, is é an dlús, ansin is é tiúchan iompróra na sreinge copair

Cá bhfuil tairiseach Avogadro. Faightear dlús copair, agus tá an luach a fhaightear trí ionadú thart ar aonad / méadar ciúbach.

Ag glacadh leis go bhfuil ga na sreinge copair 0.8mm, is é 15A, = 1.6 C an sruth atá ag sreabhadh, agus ríomhtar treoluas sruth na leictreon mar

Is féidir a fheiceáil go bhfuil luas sruth na leictreon an-bheag go deimhin.

Dóibh siúd a dhéanann staidéar ar chiorcaid, is é an méid thuas an sainmhíniú iomlán ar reatha.

Ach san fhisic, níl sa sainmhíniú thuas ar reatha ach sainmhíniú cúng. Níl sruthanna níos ginearálta teoranta do sheoltóirí, fad is atá gluaiseacht na muirear leictreach reatha. Mar shampla, nuair a ghluaiseann leictreoin adamh hidrigine timpeall an núicléas, cruthaítear sruth leictreach ina fhithis.

Cuir i gcás gurb é méid an mhuirir leictreonaigh agus gurb é an tréimhse gluaiseachta. Ansin gach uair a théann sé thart, bíonn an oiread sin luchtaithe ag dul trí aon trasghearradh den lúb, agus mar sin tá an déine reatha bunaithe ar an ngaol idir tréimhse, minicíocht agus treoluas uilleach, agus is féidir an sruth a chur in iúl freisin mar

Mar shampla eile, cruthaíonn diosca miotail luchtaithe, ag rothlú timpeall a ais, sruthanna lúb le gathanna difriúla.

Ní gnáthshruth seolta é an cineál srutha seo agus ní féidir leis teas Joule a ghiniúint! Ní féidir fíorchiorcad a fhoirmiú.

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

Déanta na fírinne, ní shásaíonn an sruth atá i bhfolús dlí Ohm. Mar gheall ar an sruth leictreach a fhoirmítear trí ghluaiseacht cáithníní luchtaithe san fholús, ní imbhuailtear na hiompróirí cosúil leis an laitíse sa mhiotal, mar sin níl aon fhriotaíocht ná seoltacht ag an bhfolús.

Gineann gluaiseacht na muirear leictreach sruth leictreach, agus spreagann an lucht leictreach féin an réimse leictreach. Is furasta é seo a bheith ina chúis le míthuiscint. Mar sin ceapann go leor daoine go gcaithfear réimse leictreach na gcáithníní luchtaithe a fhoirmíonn an sruth leictreach a nochtadh. Ach i ndáiríre, maidir leis an sruth seolta i seoltóir ginearálta, sreabhann iompróirí ar chúlra comhdhéanta de líon mór ian miotail luchtaithe go dearfach, agus tá an seoltóir féin neodrach!

Is minic a ghlaoimid “sruth coibhéiseach” ar an gcineál seo srutha speisialta. Ciallaíonn a choibhéis anseo go ngineann sé réimse maighnéadach ar an mbonn céanna le gnáthshruth seolta!

Meabhrúchán: Ná déan an “sruth coibhéiseach” anseo leis an “gciorcad coibhéiseach” san anailís chiorcaid

Déanta na fírinne, nuair a rinneamar staidéar ar an réimse maighnéadach den chéad uair, ba é an sruth leictreach i ndlí Biot-Saffar an sruth leictreach ginearálaithe a raibh an sruth coibhéiseach seo ann. Ar ndóigh, tagraíonn an sruth seolta i gcothromóidí Maxwell don sruth ginearálaithe.

Those who have studied the photoelectric effect know that when the photoelectron drifts from the cathode to the anode, if the influence of air is ignored, this current is caused by the movement of electric charges in the vacuum, and there is no resistance, so it is not restricted by Ohm’s law.

Mar sin, an é seo an t-aon rud faoi shruth leictreach san fhisic?

Níl! Tá dhá chineál ann freisin, eadhon maighnéadú srutha agus sruth díláithrithe.

Is dhá shruth choibhéiseacha iad freisin, a thugtar isteach, mar a thugann an t-ainm le fios, chun maighnéadas a mhíniú. Is é sin le rá, tá siad scartha ó bhunghné na “gluaiseachta luchtaithe” reatha!

Tá sé sin iontach! Níl aon ghluaiseacht luchtaithe leictreachais ann, mar sin cén fáth gur féidir sruth leictreach a thabhairt air?

Ná bíodh imní ort, agus éist liom go mall.

Breathnaímid ar an sruth maighnéadaithe ar dtús.

Fuarthas amach gurb é gluaiseacht an leictreachais is cúis le maighnéadas (gan smaoineamh ar mhíniú an mhaighnéadais ag airíonna intreacha casadh de thuras na huaire). D’fhonn maighnéadas nádúrtha a mhíniú, chuir an fisiceoir Francach Ampere an hipitéis “cúrsaíocht mhóilíneach” chun cinn.

Mar a thaispeántar san fhigiúr thíos, is féidir a mheas go bhfuil muirear leictreach ag aon adamh nó móilín ag rothlú timpeall an ionaid, ag cruthú srutha lúb beag bídeach, is é sin, “cúrsaíocht mhóilíneach”.

De réir an dlí go spreagann an sruth leictreach an réimse maighnéadach, táirgfidh an cúrsaíocht mhóilíneach seo cainníocht fhisiceach ar a dtugtar nóiméad maighnéadach. Is é a mhéid an limistéar atá iata ag an gcúrsaíocht mhóilíneach arna iolrú faoi shruth coibhéiseach an chúrsaíochta mhóilíneach, agus tá a threo i gcaidreamh bíseach ar thaobh na láimhe deise le treo an chúrsaíochta, eadhon

Ar ndóigh, tá treo na huaire maighnéadaí díreach feadh treo an réimse mhaighnéadaigh a fhoirmíonn an sruth a scaiptear

.

Faoi ghnáththosca, tá socrú cúrsaíocht mhóilíneach substainte chaotic, mar sin níl an tsubstaint maighnéadach, mar a thaispeántar ar thaobh na láimhe clé den fhigiúr thíos. Nuair a bheidh siad faoi réir réimse maighnéadach seachtrach, socrófar na ciorcaid mhóilíneacha seo go néata. Mar a thaispeántar ar thaobh na láimhe deise den fhigiúr thíos, socraítear a n-chuimhneacháin mhaighnéadacha i dtreo amháin a oiread agus is féidir, díreach cosúil le snáthaidí maighnéadacha beaga gan áireamh a bhailítear le chéile chun réimse maighnéadach iomlán a fhoirmiú, agus déantar an t-ábhar iomlán díobh a dhéanamh maighnéadach.

Cuir i gcás go bhfuil maighnéad sorcóireach ann, tá an cúrsaíocht mhóilíneach istigh socraithe go néata, agus tá na codanna de gach cúrsaíocht mhóilíneach ag imeall an ailt maighnéad ceangailte le chéile chun cúrsaíocht mhór a dhéanamh, mar a thaispeántar san fhigiúr thíos.

Bunaithe ar seo, is féidir linn smaoineamh go bhfuil maighnéad barra cosúil le solenoid fuinneamh. Is é sin le rá, tá sruth dofheicthe fite fuaite ar dhromchla an mhaighnéid! Ní féidir an cineál srutha seo a nascadh agus a úsáid. Tá sé teoranta do dhromchla an mhaighnéad. Tugtar “sruth ceangailteach” nó “sruth maighnéadach” air.

Dá bhrí sin, is sruth é an sruth maighnéadaithe, toisc go bhfuil sé mar an gcéanna leis an sruth a fhoirmítear trí ghluaiseacht fíormhuirear leictreach, ar féidir léi réimse maighnéadach a ghiniúint go comhionann!

Breathnaímid arís ar an sruth díláithrithe.

De réir theoirim lúb Ampere, tá dlúthchuid neart an réimse mhaighnéadaigh ar chosán dúnta cothrom le flosc an dlúis reatha ar aon dromchla cuartha atá teorantach leis an gcosán seo, is é sin, tugtar teoirim Stokes sa mhatamaitic ar an teoirim seo. Insíonn sé dúinn go gcaithfidh gné dhílis veicteora feadh aon chosáin iata a bheith cothrom le flosc a chuar (anseo) le haon dromchla atá teorantach leis an gcosán dúnta.

Ós rud é gur teoirim matamaiticiúil í, caithfidh sí a bheith ceart i gcónaí, toisc gur córas loighciúil í an mhatamaitic atá bunaithe ar aicsimí.

Dá bhrí sin, caithfidh Teoirim Lúb Ampere a shealbhú i gcónaí!

Mar sin féin, fuair an fisiceoir cumasach Albanach Maxwell amach go raibh teoirim lúb Ampere contrártha nuair a bhí sí ag tabhairt aghaidh ar chiorcad srutha éagobhsaí.

Tarlaíonn an sruth éagobhsaí tipiciúil le linn an toilleoir a mhuirearú agus a urscaoileadh. Mar a thaispeántar san fhigiúr thíos, tá sruth éagobhsaí ann le linn na tréimhse gearra de mhuirearú toilleora.

Ach tá an ciorcad dícheangailte idir na plátaí toilleora, rud a fhágfaidh go mbeidh fadhb thromchúiseach ann.

Cuir i gcás go mbreithnímid cosán dúnta a sheachnaíonn an sreang, mar a thaispeántar san fhigiúr thíos, an ciorcal marcáilte le C, agus an dromchla cuartha leis mar gur féidir an teorainn a roghnú go treallach. San fhigiúr, roghnaítear an plána ciorclach atá iata ag C féin agus trasna an toilleora. Dromchla cuartha an phláta chlé.

De réir an dromchla ciorclach, is féidir a fheiceáil, de réir an dromchla cuartha, ach mar lúb lárnach de neart an réimse mhaighnéadaigh, ba cheart a luach a chinneadh!

Conas a dhéanamh?

Creideann Maxwell go gcaithfear teoirim lúb Ampere a bhunú. Anois go bhfuil fadhb ann, caithfidh sé a bheith toisc nár aimsigh muid cuid den sruth roimhe seo, ach tá sé ann!

Mar sin, conas an chuid seo den sruth a fháil amach?

Ós rud é go bhfuil an fhadhb idir na plátaí, tosaigh idir na plátaí.

Trí anailís, fuair Maxwell, beag beann ar mhuirearú nó ar urscaoileadh, go bhfuil cainníocht fhisiceach idir na plátaí toilleora i gcónaí a shioncronaítear le méid agus treo an tsrutha. Is é an díorthach ama flosc an veicteora díláithrithe leictreachais, is é sin, sainmhínítear é mar an sruth díláithrithe.

Má mheastar gurb é an chuid seo an chuid den sruth nár aimsíodh roimhe seo, ansin tá an sruth iomlán ann anois. Is é sin le rá, cé go bhfuil an ciorcad idir na plátaí dícheangailte, díorthach an flosc díláithrithe leictreachais agus suim an tsrutha le chéile, ina iomláine, Cinntigh leanúnachas an tsrutha i gcónaí.

Ag dul ar ais go dtí an contrárthacht roimhe seo, tá a fhios againn anois, de réir riachtanais theoirim Stokes, agus flosc an dlúis reatha le haghaidh dromchla dúnta á ríomh, gur cheart dlús an tsrutha díláithrithe a mheas freisin, is é sin, an lúb iomlán aimpéar. is é an teoirim, dá bhrí sin, Trí “an chomhpháirt reatha nua seo a“ fhionnadh ”, réitítear géarchéim Theoirim Lúb Ampere!

Is é an fáth nach n-úsáidtear “réamhrá” anseo, ach úsáidtear “fionnachtain” anseo. Is é an rud ba mhaith liom béim a leagan air nach cúiteamh matamaiticiúil é an cineál srutha seo, ach rud fíor, ach níor aimsíodh roimhe seo é.

Cén fáth go bhfuil sé ann sa chéad áit? Toisc go bhfeidhmíonn sé mar shruth leictreach, cosúil le sruth seolta, spreagann sé réimse maighnéadach go coibhéiseach, ach amháin nach bhfuil aon mhuirir leictreacha ag gluaiseacht, níl aon sreang ag teastáil, agus ní féidir teas Joule a ghiniúint, mar sin tugadh neamhaird air!

Ach tá sé ann leis féin i ndáiríre, ach próifíl íseal a choinneáil, bhí sé ag spreagadh go ciúin an réimse maighnéadach ansin an t-am ar fad!

Is é sin le rá, nuair a thugaimid aghaidh ar réimse maighnéadach, tá an sainmhíniú bunaidh ar shruth ró-chúng. Ní hé croílár an tsrutha leictreach gluaiseacht an mhuirir leictreachais, ba cheart gur rud é a fhéadann réimse maighnéadach a spreagadh.

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.