Hêza elektrîkê çi ye? Pêşîn ji bîr mekin, pênaseya niha ya ku me fêr bûye çi ye?

Pir bi hêsanî, tevgera arasteyî ya pirçikên barkirî di navberekê de herikîna elektrîkê ye.

Tenê dema ku maddeyek keriyên barkirî hebin ku dikarin bi serbestî tevbigerin, ew dikare herika elektrîkê veguhezîne – ango elektrîkê bikişîne. Ji van keriyên barkirî yên ku beşdarî rêgirtinê dibin, hilgirê tê gotin. Mînakî, ji bo metalan, tenê elektronên derve yên atoman dikarin wekî hilgiran tevbigerin.

Di danasîna herikîna elektrîkê de “tevgera arasteyî” pir caran xelet tê fam kirin. Gelek kes difikirin ku ew bi tevgerek bi rêgezek diyarkirî re vedibêje, bê guman na! Ma rêgeza tevgera elektronan di çerxa AC de naguhere?

Bi rastî, orientering bi “tevgera rasthatî” re têkildar e!

Ji ber ku elektron perçeyên mîkroskopî ne, divê ew her dem di nav tevgera germî de bin. Tevgera germî tevgerek rasthatî ye, wekî ku di jimareya jêrîn de tê xuyang kirin.

Ev tevger bi rastî pir bilez e. Mînakî, di metalên li germahiya odeyê de, leza tevgera termal a elektronîkî bi sed kîlometre di çirkeyê de ye!

Ger hûn ji nêz ve li vê tevgera tesadufî binêrin, hûn ê bibînin ku arastekirina tevgera her perçeyek di her kêliyê de tesadufî ye. Ger hûn vektorên leza van pirtikan lê zêde bikin, encam hema bêje sifir e.

Naha qadeke elektrîkê li gîhayê zêde bikin, û elektron li ser bingeha tevgera rasthatî tevgerek arasteyî li hev dike. Bihesibînin ku qada elektrîkê ji bo demek diyarkirî li milê çepê ye, tevgera elektronan wekî jêrîn xuya dike. Kulîlkên sor atomên metal ên li ser tora krîstal temsîl dikin, û xalên bi lez diherikin elektronên azad temsîl dikin.

Bi lez xuya dike? Ji ber ku tevgera elektronîkî bi rastî zû ye! Lê di rastiyê de, tevgera rasthatî, ku beşek mezin ji wê pêk tîne, beşdarî niha nake. Gava ku tevgera rasthatî ji holê rabe, yên mayî jî mîna nihêrîna hêdî ya jêrîn e.

Bi rastî, tevgera arasteyî ya elektronan ji leza tevgera termal pir hêdîtir e. Ji vê tevgera elektronan re drift an jî “drift” tê gotin. Carinan, elektron ji ber ku bi atoman re li hev dikevin, berevajî wê diçin. Lê bi gelemperî, elektron di yek alî de digerin.

Ger qada elektrîkê araste biguhere, dê arasteya barkirina elektronê jî biguhere.

Ji ber vê yekê, bi vî rengî tevgera arasteyî tê wê wateyê ku berhevoka leza hemî elektronên ku di demek diyar de beşdarî rêgirtinê dibin ne sifir e, lê bi gelemperî di rêgezek diyar de ye. Ev rêgez di her kêliyê de dikare were guheztin, û ew rewşa guhezbar e.

Ji ber vê yekê, niha ne ew qas “tevgera arasteyî” ya bareya elektrîkê ye, lê ew “tevgera kolektîf” ya barê elektrîkê ye.

Mezinahiya herikîna di gîhayê de bi tundiya niha tê diyar kirin. Zêdebûna niha wekî mîqdara elektrîkê ku di yekîneyek wextê de ji beşa xaça gîhayê re derbas dibe tê pênase kirin, ango

Em hînî hin mîqdarên fizîkî yên ku peyva “tundî” dihewîne, hîn bûne, wek şiyana qada elektrîkê û tundiya înduksiyona magnetîkî. Ew bi gelemperî dabeşkirina li ser yekîneya demê, qada yekîneyê (an yekîneya qebareyê, yekîneya goşeya hişk) temsîl dikin. Lêbelê, peyva “tundî” di tundiya heyî de dabeşkirina heyî ya herêmê nîşan nade.

Bi rastî, mîqdarek laşî ya din berpirsiyarê belavkirina herikê li deverê ye, ku ew tîrêjiya niha ye.

Ji ber ku cewhera herikîna elektrîkê tevgera arasteyî ya barê elektrîkê ye, divê di navbera tundiya niha û leza dravê de têkiliyek diyar hebe!

Ji bo ku em vê pêwendiyê bi dest bixin, divê em pêşî lihevhatinek têgeh-hilgir zelal bikin, ango hejmara hilgirên di yekîneyek yekîneyê de, ku bi  tê diyar kirin.

Tê texmîn kirin ku beşa xaça guhêzbar e, giraniya hilgirê ye, leza dravê ye, û barkirina barkirî ye.

Dûv re şarjê di rêbenda li milê çepê yê rûxê de ye, û ev bar dê di heyamek diyarkirî de ji rûxê derbas bibin, lewra

Ev vegotinek mîkroskopî ya tundiya heyî ye.

Tîrêjiya herikê dabeşkirina herikê ye ji herêmê re, ji ber vê yekê mezinahiya tîrêjiya niha ye, lê ew wekî vektorek tê pênase kirin, û arasteyî arastekirina vektora leza dravê ya hilgirên pozîtîf e, ji ber vê yekê hejandina elektronan di metal dikare ji vê Lezê, wekî mînakek jêrîn were wergirtin.

Têlek sifir bihesibînin, bihesibînin ku her atomek sifir wekî hilgirê elektronek beşdar dike. 1 mol sifir heye, qebareya wê ye, girseya molê ye, tîrbûn e, wê demê giraniya hilgirê têla sifir e.

Where is Avogadro’s constant. The density of copper is found, and the value obtained by substituting is about unit/cubic meter.

Bihesibînin ku tîrêjiya têla sifir 0.8 mm e, herikîna ku diherike 15A, =1.6 C ye, û leza dravê ya elektronan wekî tê hesibandin.

Tê dîtin ku leza hilkişîna elektronan bi rastî pir hindik e.

Ji bo kesên ku çerxeyan dixwînin, ya jorîn pênaseya bêkêmasî ya niha ye.

But in physics, the above definition of current is actually only a narrow definition. More general currents are not limited to conductors, as long as the movement of electric charges is current. For example, when the electrons of a hydrogen atom move around the nucleus, an electric current is formed in its orbit.

Bifikirin ku mîqdara barkirina elektronîkî ye û heyama tevgerê ye. Dûv re her gava ku derbas dibe, barek wusa mezin di her beşa xaçê ya lûkê re derbas dibe, ji ber vê yekê tundiya niha li ser bingeha têkiliya di navbera heyam, frekansa û leza goşeyê de ye, û niha jî dikare wekî were diyar kirin.

Mînakek din, dîskek metal a barkirî, ku li dora eksê xwe dizivire, di heman demê de herikên lûkê yên bi tîrêjên cihêreng jî çêdike.

Ev cure herikîn ne herikîna rêveçûna normal e û nikare germa Joule çêbike! Nikare çerxa rast ava bike.

Wekî din, hûn ê hesabek bidin min ka çiqas germahiya joul di çirkeyê de ji hêla elektronên atoma hîdrojenê ve tê hilberandin?

Di rastiyê de, niha di valahiyê de qanûna Ohm têr nake. Ji ber ku, ji bo herikîna elektrîkê ya ku bi tevgera keriyên barkirî yên di valahiya de çêdibe, hilgirên mîna tora di metalê de li hev nayên, ji ber vê yekê valahiya xwedan berxwedan û guheztinê nîne.

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!

Em bi gelemperî ji vî cûreyê herikîna taybetî re dibêjin “herîka hevseng”. Li vir hevwate tê vê wateyê ku ew zeviyek magnetîkî li ser heman bingehê wekî herikek rêvegirtina asayî çêdike!

Bîranîn: Di analîza çerxê de li vir “herika hevseng” bi “çerxa hevseng” re tevlihev nekin.

Di rastiyê de, dema ku me yekem car qada magnetîkî lêkolîn kir, di zagona Biot-Saffar de herika elektrîkê ew herika elektrîkî ya giştî bû ku ev herika hevwate dihewand. Bê guman, di hevkêşeyên Maxwell de herikîna gihandinê jî behsa herikîna giştî dike.

Kesên ku bandora fotoelektrîkê lêkolîn kirine dizanin ku dema fotoelektron ji katodê ber bi anodê ve diherike, ger bandora hewayê neyê paşguh kirin, ev herik ji ber tevgera barên elektrîkê di valahiya valahiyê de çêdibe, û berxwedanek tune ye, ji ber vê yekê ew ji hêla qanûna Ohm ve nayê sînorkirin.

Ji ber vê yekê, gelo ev di fîzîkê de tenê tiştê di derbarê herikîna elektrîkê de ye?

Na! Di heman demê de du celeb jî hene, ango kaniya magnetîzekirinê û tîrêjê jicîhûwarkirinê.

Ew her weha du herikên hevwate ne, ku, wekî ku ji navê xwe diyar dike, ji bo ravekirina magnetîzmê jî têne destnîşan kirin. Bi gotineke din, ew ji taybetmendiya bingehîn a “tevgera bargiraniyê” ya niha qut bûne!

Ew ecêb e! Tevgereke barkirina elektrîkê tune ye, îcar çima dikare jê re herikîna elektrîkê were gotin?

Don’t worry, and listen to me slowly.

Ka em pêşî li herika magnetîzasyonê binihêrin.

Hat dîtin ku magnetîzm ji ber tevgera elektrîkê çêdibe (heya niha ravekirina magnetîzmê ji hêla taybetmendiyên hundurîn ên spin ve nayê hesibandin). Ji bo ravekirina magnetîzma xwezayî, fîzîknasê fransî Ampere hîpoteza “gerandina molekulî” derxist pêş.

Wekî ku di jimareya jêrîn de tê xuyang kirin, her atom an molekulek dikare were hesibandin ku barek elektrîkî li dora navendê dizivire, ku herikînek piçûk çêdike, ango “gerandina molekulî”.

Li gorî zagona ku herikîna elektrîkê qada magnetîkî heyecan dike, ev gera molekulî dê mîqdarek fizîkî ku jê re dema magnetîkî tê gotin çêbike. Mezinahiya wê qada ku ji hêla gera molekularî ve hatî dorpêç kirin e ku bi herika hevwate ya gera molekulê ve hatî zêdekirin, û arastekirina wê bi rêgeza gerokê re di têkiliyek spiral a rastê de ye, ango

Eşkere ye, arastekirina kêliya magnetîkî tam li gorî rêgeza qada magnetîkî ye ku ji hêla herika gerokê ve hatî çêkirin.

.

Di bin şert û mercên normal de, birêkûpêkkirina gera molekulê ya maddeyek kaotîk e, ji ber vê yekê madde ne magnetîkî ye, wekî ku li milê çepê yê wêneya jêrîn tê xuyang kirin. Dema ku di bin zeviyek magnetîkî ya derveyî de, ev gerokên molekulî dê bi rengek xweş werin rêz kirin. Wekî ku li milê rastê yê wêneya li jêr tê xuyang kirin, kêliyên wan ên magnetîkî bi qasî ku pêkan e di yek alî de têne rêz kirin, mîna ku bêhejmar derziyên magnetîkî yên piçûk li hev kom bûne da ku zeviyek magnetîkî ya tevahî pêk bînin, û tevahiya materyalê ku ji wan pêk tê dibe magnetîkî.

Bifikirin ku magnetek silindrîk heye, gera molekulê ya hundurîn bi rêkûpêk hatî saz kirin, û beşên her gera molekularî ya li qiraxa beşa magnetê bi hev ve hatine girêdan da ku gerîdeyek mezin çêbikin, wekî ku di jimareya jêrîn de tê xuyang kirin.

Li ser vê yekê, em dikarin bifikirin ku magnetek bar wekî solenoidek enerjîkirî ye. Bi gotineke din, li ser rûbera magnetê herikînek nedîtbar heye! Ev cure niha nayê girêdan û bikar anîn. Ew li ser rûyê magnetê ve girêdayî ye. Em jê re dibêjin “herika girêdanê” an “herîka magnetîzekirinê”.

Therefore, the magnetizing current is a current, because it is the same as the current formed by the movement of real electric charges, which can equivalently generate a magnetic field!

Ka em careke din li herikîna veguheztinê binêrin.

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.

Ji ber ku ew teorema matematîkî ye, divê her dem rast be, ji ber ku matematîk pergalek mentiqî ye ku li ser bingeha axioman hatiye damezrandin.

Ji ber vê yekê, Teorema Ampere Loop divê her gav bimîne!

Lêbelê, fîzîknasê jêhatî yê Skotlandî Maxwell keşif kir ku dema ku rûbirûyî çerxek niha ya bêîstiqrar bû, teorema lûleya Amperê nakok bû.

Di dema barkirin û daxistina kondensatorê de herikîna ne aram a tîpîk pêk tê. Wekî ku di jimareya jêrîn de tê xuyang kirin, di heyama kurt a barkirina kapasîtorê de herikînek ne aram heye.

Lê çerxa di navbera lewheyên kondensatorê de qut dibe, ku dê bibe sedema pirsgirêkek cidî.

Suppose we consider a closed path that bypasses the wire, as shown in the figure below, the circle marked by C, and the curved surface with it as the boundary can be arbitrarily selected. In the figure, the circular plane enclosed by C itself and across the capacitor are selected. The curved surface of the left plate.

Li gorî rûbera dorveger, tê dîtin ku li gorî rûbera kelandî, lê wekî integralek zencîreya hêza qada magnetîkî, divê nirxa wê were destnîşankirin!

Çawa kirin?

Maxwell bawer dike ku divê teorema lûleya Ampere were damezrandin. Niha ku pirsgirêkek heye, divê ew be ji ber ku beşek ji niha ji hêla me ve berê nehatiye keşif kirin, lê ew heye!

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

Ji ber ku pirsgirêk di navbera pelan de ye, ji navbera pelan dest pê bikin.

Di nav analîzê de, Maxwell dît ku bêyî barkirin an dakêşandin, di her gavê de di navbera lewheyên kondensatorê de hejmareke laşî heye ku bi mezinahî û rêgeza herikê re hevdem e. Ew dema demî ya herikîna vektora jicîhûwarkirina elektrîkê ye, ango ew wekî herika jicîhûwarkirinê tê pênase kirin.

Heger bête hesibandin ku ev beş ew beşê herikê ye ku berê nehatibû keşfkirin, wê gavê tam niha ye. Ango, her çend çerxa di navbera lewheyan de qut be jî, jêdera herikîna veguheztina elektrîkê û berhevoka herikê bi hev re, bi tevahî, domdariya heyamê di her gavê de misoger dike.

Em vegerin ser nakokiya berê, em naha dizanin ku, li gorî hewcedariyên teorema Stokes, dema ku herikîna tîrêjê ya herikê ji bo rûyek girtî tê hesibandin, divê tîrêjiya herika jicîhûwarkirinê jî were hesibandin, ango lûleya amperê ya tevahî. Ji ber vê yekê teorem ev e, Bi “vedîtina” vê pêkhateya nû ya heyî, krîza Teorema Ampere Loop çareser dibe!

Sedema ku li vir “destpêk” nayê bikaranîn, lê “vedîtin” li vir tê bikaranîn. Tiştê ku ez dixwazim balê bikşînim ev e ku ev cure herikîn ne tezmînatek matematîkî ye, lê tiştek rastîn e, lê berê nehatiye kifş kirin.

Çima ew di rêza yekem de heye? Ji ber ku ew wekî herikek elektrîkê tevdigere, mîna herekek veguheztinê, ew zeviyek magnetîkî bi heman rengî heyecan dike, ji xeynî ku tevgerek barên elektrîkê tune, têl hewce nake, û germahiya Joule nikare were çêkirin, ji ber vê yekê ew paşguh kiriye!

Lê ew bi rastî bi xwe heye, tenê profîlek kêm bihêle, ew her dem li wir qada magnetîkî ya bêdeng heyecan dike!

Bi gotineke din, dema ku em rûbirûyê zeviyek magnetîkî dibin, pênaseya orîjînal a niha pir teng e. Esasê herikîna elektrîkê ne tevgera barkirina elektrîkê ye, divê ew tiştek be ku dikare zeviyek magnetîkî heyecan bike.

Heya nuha, çend formên heyî hatine destnîşan kirin. Ew hemî bi objektîf hene, û ya hevpar a wan ev e ku hemî herik dikarin bi heman rengî qada magnetîkî heyecan bikin.