Co je elektrický proud? Podmínky existence elektrického proudu: vlastnosti a působení

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-12-17 10:22

Elektrický proud je elektrický náboj v pohybu. Může mít podobu náhlého výboje statické elektřiny, např. blesku. Nebo to může být řízený proces v generátorech, bateriích, solárních nebo palivových článcích. Dnes se podíváme na samotný pojem "elektrický proud" a podmínky pro existenci elektrického proudu.

Elektrická energie

Většina elektřiny, kterou používáme, pochází ve formě střídavého proudu z elektrické sítě. Vytvářejí ho generátory, které pracují podle Faradayova zákona indukce, díky kterému může měnící se magnetické pole indukovat elektrický proud ve vodiči.

Generátory mají rotující cívky drátu, které procházejí magnetickými poliotáčení. Jak se cívky otáčejí, otevírají a zavírají se vzhledem k magnetickému poli a vytvářejí elektrický proud, který s každým otočením mění směr. Proud prochází celým cyklem vpřed a vzad 60krát za sekundu.

Generátory mohou být poháněny parními turbínami vytápěnými uhlím, zemním plynem, ropou nebo jaderným reaktorem. Z generátoru prochází proud řadou transformátorů, kde se zvyšuje jeho napětí. Průměr drátů určuje množství a sílu proudu, který mohou přenášet, aniž by se přehřívaly a plýtvaly energií, a napětí je omezeno pouze tím, jak dobře jsou dráty izolovány od země.

Je zajímavé poznamenat, že proud je přenášen pouze jedním vodičem, nikoli dvěma. Jeho dvě strany jsou označeny jako pozitivní a negativní. Protože se však polarita střídavého proudu mění 60krát za sekundu, mají jiné názvy – horké (hlavní elektrické vedení) a uzemněné (procházející pod zemí, aby se obvod dokončil).

Proč potřebujeme elektřinu?

Elektřina má mnoho využití: dokáže rozsvítit váš domov, vyprat a usušit vaše oblečení, zvedat garážová vrata, vařit vodu v konvici a napájet další věci z domácnosti, které nám tolik usnadňují život. Schopnost proudu přenášet informace je však stále důležitější.

Při připojení k internetu spotřebovává počítač jen malou část elektrického proudu, ale to je něco, bez čeho moderní člověkneumí si představit svůj život.

Koncept elektrického proudu

Stejně jako tok řeky, tok molekul vody, elektrický proud je tok nabitých částic. Co to způsobuje a proč to nejde vždy stejným směrem? Když uslyšíte slovo flow, co se vám vybaví? Možná to bude řeka. Je to dobrá asociace, protože to je důvod, proč elektrický proud dostal své jméno. Je to velmi podobné proudění vody, jen místo toho, aby se molekuly vody pohybovaly podél kanálu, nabité částice se pohybují podél vodiče.

Mezi podmínky nutné pro existenci elektrického proudu patří položka, která zajišťuje přítomnost elektronů. Atomy ve vodivém materiálu mají mnoho z těchto volných nabitých částic, které se vznášejí kolem atomů a mezi nimi. Jejich pohyb je náhodný, takže žádným směrem neproudí. Co je potřeba k existenci elektrického proudu?

Mezi podmínky pro existenci elektrického proudu patří přítomnost napětí. Při aplikaci na vodič se všechny volné elektrony budou pohybovat stejným směrem a vytvářet proud.

Zajímá mě elektrický proud

Zajímavostí je, že když je elektrická energie přenášena vodičem rychlostí světla, samotné elektrony se pohybují mnohem pomaleji. Ve skutečnosti, pokud byste šli klidně vedle vodivého drátu, vaše rychlost by byla 100krát rychlejší neželektrony se pohybují. To je způsobeno skutečností, že nepotřebují cestovat velké vzdálenosti, aby si navzájem předávali energii.

Přímý a střídavý proud

Dnes se široce používají dva různé typy proudu – stejnosměrný a střídavý. V prvním se elektrony pohybují jedním směrem, z „negativní“strany na „pozitivní“. Střídavý proud tlačí elektrony tam a zpět a mění směr toku několikrát za sekundu.

Generátory používané v elektrárnách k výrobě elektřiny jsou určeny k výrobě střídavého proudu. Pravděpodobně jste si nikdy nevšimli, že světlo ve vašem domě skutečně bliká, jak se mění aktuální směr, ale děje se to příliš rychle, než aby to oči rozpoznaly.

Jaké jsou podmínky pro existenci stejnosměrného elektrického proudu? Proč potřebujeme oba typy a který z nich je lepší? To jsou dobré otázky. Skutečnost, že stále používáme oba typy proudu, naznačuje, že oba slouží specifickým účelům. Již v 19. století bylo jasné, že efektivní přenos energie na velké vzdálenosti mezi elektrárnou a domem je možný pouze při velmi vysokém napětí. Problém byl ale v tom, že vysílání opravdu vysokého napětí bylo pro lidi extrémně nebezpečné.

Řešením tohoto problému bylo snížit stres venku před jeho odesláním dovnitř. K přenosu velkých se dodnes používá stejnosměrný elektrický proudvzdálenost, a to především díky své schopnosti snadno převést na jiná napětí.

Jak funguje elektrický proud

Podmínky existence elektrického proudu zahrnují přítomnost nabitých částic, vodiče a napětí. Mnoho vědců studovalo elektřinu a zjistili, že existují dva její typy: statická a proudová.

Je to druhý, který hraje obrovskou roli v každodenním životě každého člověka, protože je to elektrický proud, který prochází obvodem. Používáme ho denně k napájení našich domovů a dalších věcí.

Co je elektrický proud?

Když elektrické náboje cirkulují v obvodu z jednoho místa na druhé, vzniká elektrický proud. Mezi podmínky existence elektrického proudu patří kromě nabitých částic i přítomnost vodiče. Nejčastěji se jedná o drát. Jeho obvod je uzavřený obvod, ve kterém proud teče ze zdroje energie. Když je okruh otevřený, nemůže cestu dokončit. Například, když je světlo ve vašem pokoji zhasnuté, okruh je otevřený, ale když je okruh uzavřený, světlo svítí.

Aktuální výkon

Podmínky pro existenci elektrického proudu ve vodiči jsou značně ovlivněny takovou charakteristikou napětí, jako je výkon. Toto je míra toho, kolik energie je spotřebováno za určité časové období.

Existuje mnoho různých jednotek, které lze použítprojevy této vlastnosti. Elektrický výkon se však téměř měří ve wattech. Jeden watt se rovná jednomu joulu za sekundu.

Elektrický náboj v pohybu

Jaké jsou podmínky pro existenci elektrického proudu? Může mít podobu náhlého výboje statické elektřiny, jako je blesk nebo jiskra při tření o vlněný hadřík. Častěji však, když mluvíme o elektrickém proudu, máme na mysli více kontrolovanou formu elektřiny, díky které fungují světla a spotřebiče. Většina elektrického náboje je nesena zápornými elektrony a kladnými protony v atomu. Ty jsou však většinou imobilizovány uvnitř atomových jader, takže práci na přenosu náboje z jednoho místa na druhé vykonávají elektrony.

Elektrony ve vodivém materiálu, jako je kov, se mohou do značné míry volně pohybovat z jednoho atomu na druhý podél svých vodivostních pásem, což jsou vyšší dráhy elektronů. Dostatečná elektromotorická síla nebo napětí vytváří nerovnováhu náboje, která může způsobit, že se elektrony budou pohybovat vodičem jako elektrický proud.

Pokud nakreslíme analogii s vodou, vezměte si například potrubí. Když otevřeme ventil na jednom konci, aby se voda dostala do potrubí, nemusíme čekat, až se voda propracuje až na konec potrubí. Vodu dostaneme na druhý konec téměř okamžitě, protože přicházející voda tlačí vodu, která je již v potrubí. To se stane, když je v drátu elektrický proud.

Elektrický proud: podmínky pro existenci elektrického proudu

Elektrický proud je obvykle vnímán jako tok elektronů. Když jsou oba konce baterie vzájemně spojeny kovovým drátem, tato nabitá hmota proudí drátem z jednoho konce (elektrody nebo pólu) baterie na opačný. Pojďme si tedy pojmenovat podmínky existence elektrického proudu:

1. Nabité částice.
2. Průzkumník.
3. Zdroj napětí.

Všechno však není tak jednoduché. Jaké podmínky jsou nutné pro existenci elektrického proudu? Tuto otázku lze zodpovědět podrobněji, když se podíváte na následující charakteristiky:

• Potenciální rozdíl (napětí). To je jeden z předpokladů. Mezi těmito 2 body musí být potenciální rozdíl, což znamená, že odpudivá síla, která je vytvářena nabitými částicemi v jednom místě, musí být větší než jejich síla v jiném bodě. Zdroje napětí se v přírodě zpravidla nevyskytují a elektrony jsou v prostředí distribuovány poměrně rovnoměrně. Přesto se vědcům podařilo vynalézt určité typy zařízení, kde se tyto nabité částice mohou hromadit a vytvářet tak velmi potřebné napětí (například v bateriích).
• Elektrický odpor (vodič). To je druhá důležitá podmínka, která je nezbytná pro existenci elektrického proudu. Toto je dráha, po které se pohybují nabité částice. Jako vodiče působí pouze materiály, které umožňují volný pohyb elektronů. Ti samí nakteré tuto schopnost nemají, se nazývají izolanty. Například kovový drát bude vynikajícím vodičem, zatímco jeho pryžový plášť bude vynikajícím izolantem.

Po pečlivém prostudování podmínek pro vznik a existenci elektrického proudu byli lidé schopni zkrotit tento mocný a nebezpečný prvek a nasměrovat jej ve prospěch lidstva.