apariție a condițiilor actuale. Electric apel curent mișcare îndreptată de particule încărcate. Caracteristicile cantitative sunt curente (raportul de încărcare: transferate prin intermediul secțiunii transversale în unitatea de timp) sa amperaj:
și densitatea sa este definită de relația:
Unitatea de măsură este Amperi de curent (1A - valoarea caracteristică a curentului consumat de aparate de uz casnic electrice de încălzire).
Condițiile necesare pentru existența curentului sunt prezența purtatori de sarcina, iar circuit închis sursa EMF (baterie) care susține mișcarea direcțională.
Curentul electric poate exista in diferite medii: metale, vacuum, gaze, soluții de electroliți și se topește în plasmă, în semiconductori în țesutul organismelor vii.
Când curentul curge aproape întotdeauna o interacțiune a transportatorilor cu mediul înconjurător, însoțit de transferul de energie către acesta din urmă sub formă de căldură. Rolul sursei de CEM este tocmai pentru a compensa pierderile de căldură în circuitele.
Curentul electric din metale este cauzată de mișcarea relativă a electronilor liberi prin rețeaua cristalină. Motivele pentru existența electronilor liberi într-o formă de cristale conductoare poate fi explicată doar în termenii mecanicii cuantice.
Experiența arată că puterea curentului electric care curge printr-un conductor este proporțională cu diferența de potențial aplicată la capetele sale (legea lui Ohm). Permanent pentru factorul de proporționalitate conductor selectat dintre curent și tensiune se numește rezistență electrică:
Rezistența este măsurată în ohmi (rezistența corpului uman este de aproximativ 1000 ohmi). Rezistența conductorului electric crește ușor cu creșterea temperaturii. Acest lucru se datorează faptului că în timpul încălzirii cristalului cu zăbrele amplifică vibrațiile situri termice aleatorii, care împiedică electronii mișcării dirijate. În multe probleme de cont direct al vibrațiilor zăbrele este foarte consumatoare de timp. Pentru a simplifica interacțiunea electronilor cu noduri oscilante este convenabil să le înlocuiască prin ciocniri cu particule de gaze cu particule ipotetice - fononi, ale căror proprietăți sunt alese astfel încât să se obțină cât mai aproape de realitate și descrierea pot fi furnizate mai degrabă exotică. Obiectele de acest tip sunt populare in fizica, numit cvasiparticulelor. În plus față de interacțiunile cu vibrații zăbrele mișcare de electroni în cristal poate preveni dislocare - tulburări zăbrele regularitate. Interacțiunea cu luxații joacă un rol decisiv la temperaturi scăzute, în cazul în care fluctuațiile termice sunt practic absente.
Anumite materiale la temperaturi foarte scăzute pierd rezistență electrică în totalitate, trecerea într-o stare de conducție. Curentul în aceste medii pot exista nici EMF, deoarece pierderile de energie în timpul coliziunii electronilor cu fononii, și fără dislocări. Creați materiale care rămân la sverhpovodyaschee (camera) temperaturi relativ ridicate și curenți slabi este o sarcină foarte importantă care ar fi făcut o adevărată revoluție în sectorul energetic modern, astfel cum a permis să transmită energie electrică pe distanțe lungi, fără nici o pierdere de căldură.
La momentul respectiv, curentul electric din metale este utilizat în principal pentru transformarea energiei electrice în energie termică (încălzitoare, surse de lumină) sau mecanice (motoare electrice). În acest din urmă caz, curentul electric este folosit ca sursă de câmpuri magnetice, care interacționează cu alte forțe cauze curente.
Curentul electric în vid, strict vorbind, nu este posibil din cauza lipsei de sarcini electrice libere în aceasta. Cu toate acestea, unele materiale conductoare prin încălzire sau iradiere a luminii sunt capabile să emită electroni de la suprafața sa (emisia termoionic și photoemission), care sunt capabile să mențină un curent electric, se deplasează de la catod la celălalt (pozitiv) electrod - anod. Atunci când se aplică o tensiune negativă la curent anodic în circuitul este întrerupt. proprietate Descris determină utilizarea pe scară largă a dispozitivelor electronice în dispozitive electronice de rectificare a curentului alternativ. Până recent, alte dispozitive electronice sunt utilizate pe scară largă ca semnale electrice amplificatoare. Ele sunt acum înlocuite aproape în totalitate de dispozitive semiconductoare.
Curentul electric din gazele de la prima vedere, nu poate exista din cauza absenței particulelor incarcate (electroni liberi din atomii și moleculele de gaz ferm „legat“ cu forțe electrostatice nuclee). Cu toate acestea, energia de transmisie de aproximativ 10 atom eV (energia achiziționată de un electron liber la trecerea printr-o diferență de potențial de 10 V), acesta din urmă se deplasează în stare ionizata (un electron se deplasează departe de nucleu de o distanta arbitrar de mare). Gazele, la temperatura camerei, prezintă întotdeauna o cantitate foarte mică de atomi ionizați care au apărut prin radiație cosmică (fotoionizare). Atunci când introduc un astfel de gaz în câmpul electric al particulelor încărcate încep să accelereze prin trecerea atomilor neutri de energie cinetică și le culegătorie ionizante. Ca rezultat, se dezvoltă un proces de avalanșă crește numărul de electroni liberi și ioni - o descărcare electrică. Caracteristica descărcării strălucire asociată cu eliberarea de energie asupra recombinarea electroni și ioni pozitivi. Tipurile de descărcări electrice sunt foarte variate și depind în mare măsură de compoziția gazului și condițiile de mediu.
Plasma. Substanța care conține un amestec de atomi neutri, electroni liberi și ioni pozitivi, numit plasma. Plasma rezultată dintr-o relativ joasă tensiune descărcări electrice (de ex. În tuburi „lumina zilei“) se caracterizează prin concentrații foarte scăzute de particule încărcate în comparație cu neutru (). In general, aceasta se numește o temperatură scăzută, ca atomi și ioni aproape de temperatura camerei. Energia medie este de electroni mult mai ușor este mult mai mare. astfel plasma de temperatură joasă este semnificativ non-echilibru, mediu deschis. După cum sa menționat, în astfel de medii sunt posibile procese de organizare. Un bine cunoscut exemplu este producerea de lasere cu gaz de plasmă de radiație foarte coerente ordonată.
Plasma poate fi, de asemenea, în echilibru termodinamic. Pentru existența sa necesită o temperatură foarte ridicată (la care energia de mișcare termică este comparabilă cu energia de ionizare). Astfel de temperaturi există pe suprafața solară, poate avea loc la o descărcări electrice foarte puternice (fulgere), în timpul exploziilor nucleare. Aceasta se numește plasmă fierbinte.
electricitate atmosferică. Pământul este suficient de bun conductor de curent electric (în comparație cu aer uscat). La o altitudine de 50 km radiații ionizante cauzează ionosferă exterior prezența - un strat de gaz puternic ionizat. Măsurătorile arată că există o diferență de potențial mare între ionosferă și suprafața pământului (aproximativ 5.000.000 B), în care ionosfera este pozitiv în ceea ce privește taxa Zamli. Prezența potențială diferență între pământ și „cer“ dă naștere la o densitate de curent foarte scăzută (A /), chiar și într-un slab conductor ca de aer. Totalul curent vine la suprafața planetei este foarte mare (aprox. A), iar puterea este comparabilă cu capacitatea tuturor centralelor electrice construite (W) alocate acestora. O întrebare firească apare cu privire la mecanismul de menținere diferență de potențial a spus și motivele pe care prezența sa nu este încă utilizat de către om.
Acesta este acum stabilit că un mecanism important de percepere a „cerul“ sunt relativ la furtuni de pământ. picături de apă și cristale de gheață, se deplasează în jos la partea de jos thundercloud colectate disponibile în prezent în atmosfera de sarcini negative și, astfel, percepută parte a unui nor de furtună mai mic de energie electrică negativă la potențialul de multe ori mai mare decât potențialul pământului. Ca rezultat, îndreptat în direcția opusă comparativ cu câmpul prezent în vreme senin între pământ și nor apare câmp electric foarte ridicat. Lângă suprafața pământului cu proeminente obiecte conductoare, acest câmp este îmbunătățită în continuare și este suficient pentru a ioniza gazul, care crește cu legea avalanșă. Rezultatul este o descărcare electrică foarte puternic, numit fulgere. Contrar credintei populare, fulger începe pe Pământ și o palmă în nor, mai degrabă decât invers.