Умови, необхідні для існування електричного струму які

Електрика давно стало незмінним супутником людини. І це настільки буденне явище, що практично ніхто не замислюється про те, які умови необхідні для виникнення і існування електричного струму. Деяким на допомогу можуть прийти знання, що залишилися зі шкільного курсу фізики. Як правило, вони обмежуються поняттям, що електричний струм – це впорядкований рух частинок. Хтось може додати, що вони ще повинні переносити заряд. Хтось згадає про електрони.

Постараємося систематизувати наявну інформацію в цьому питанні і з’ясувати для себе: які умови призводять до виникнення електричного струму і які забезпечують його існування.

Необхідні умови для існування електричного струму в металах

Метали є найбільш поширеними речовинами, які використовуються в якості провідників електрики. Особливістю цих матеріалів є кристалічна решітка, притаманна їх твердому стану. Ця конструкція складається з атомів, на зовнішній оболонці яких присутня деяка кількість валентних електронів.

При формуванні кристалічної решітки в її вузлах залишаються атоми з позитивними іонами, а частина електронів втрачає зв’язок і починає здійснювати хаотичний рух всередині матеріалу. Саме вони і будуть тими носіями заряду, які дозволять існувати електричного струму, якщо створити необхідні умови для його виникнення.

Таким чином, спостерігаються носії заряду, які переміщуються хаотично і безсистемно, що само по собі не може гарантувати виникнення електричного струму. Другою умовою існування якого є наявність якоїсь додаткової сили, здатної привести до впорядкованого переміщення електронів. До появи такої сили призводить електричне поле, що виникає при підключенні провідника до джерела електрики. Поки таке поле існує, буде виконуватися умова існування електричного струму.

При розриві ланцюга електрони перестають рухатися впорядковано, хоча хаотичний рух їх усередині металу буде тривати. Але при цьому електричне поле буде дорівнює нулю і існування струму стане неможливим в принципі. Необхідно відзначити, що по модулю сумарний заряд вільних електронів в даному випадку дорівнює загальному заряду позитивних іонів, але має протилежний знак. Цим і пояснюється те, що металевий провідник при відсутності поля залишається в електрично нейтральному стані.

Якщо трохи узагальнити і розширити вищесказане, то до необхідних умов існування електричного струму в металах, крім вільних електронів і поля, можна додати наявність джерела електрики і вимога нерозривності з’єднання в ланцюзі.

Умови існування електричного струму в рідинах

В даних речовинах ситуація буде дещо відрізнятися від перерахованих вище умов. Необхідно зробити застереження, що мова піде про рідинах провідниках т.зв. другого роду. Це такі речовини, які володіють іонним типом провідності. До них не належать розплави металів, для яких характерний електронний варіант.

Рідкими провідниками другого типу вважаються розчини солей, підстав і кислот. Відзначимо, що в даному переліку відсутня вода. Справа в тому, що в чистому вигляді молекули в воді мають полярність, що притаманне діелектриків. Таким чином для створення умов існування електричного струму в рідини необхідно привнести ззовні речовина, яке і надасть вільні носії для переміщення заряду.

Розглянемо простий практичний приклад. Якщо замкнути електричне коло з вбудованою лампочкою через ємність з дистильованою водою нічого не станеться. Лампа не загориться. Але досить додати в рідину шепотку кухонної солі (NaCl) і можна буде спостерігати роботу джерела освітлення в звичайному режимі. Пояснюється це наступним – при внесенні солі вода вступають у взаємодію з молекулою NaCl і роз’єднує її на пари разноименно заряджених іонів.

Таким чином, створюється одне з основних умов існування електричного струму в рідинах, тобто забезпечується наявність вільних носіїв заряду. Іон іони хлору володіють негативним зарядом, а іонів натрію властивий позитивний заряд. Саме ці іони і будуть рухатися між електродами під дією електричного поля.

Давайте підіб’ємо підсумок. Для виникнення і існування електричного струму в металах і рідинах, обов’язковою умовою є наявність вільних носіїв заряду. Електрони або іони – це не змінює суті. Другий момент – необхідно електричне поле, за допомогою якого виникає сила забезпечує переміщення носіїв заряду між катодом і анодом.

Ссылка на основную публикацию