213. Prąd elektryczny czyli ...

Prąd elektryczny

Prąd elektryczny czyli uporządkowany ruch ładunków elektrycznych występuje w przewodnikach stałych, ciekłych i gazowych.

W próżni prąd elektryczny może płynąć tylko wtedy, gdy zostaną do próżni "dostarczone" nośniki ładunku elektrycznego.

Ładunek elektryczny jest własnością materii więc mówiąc o przepływie prądu elektrycznego musimy pamiętać, że ładunek elektryczny musi być przemieszany razem z materią. Najczęściej prąd elektryczny tworzą elektrony swobodne, których masa jest bardzo mała, więc zmiany masy wywołane przepływem prądu elektrycznego są wtedy niezauważalne.

Nośnikami ładunku elektrycznego są:

• w przewodnikach stałych - elektrony;
  
• w przewodnikach gazowych - elektrony, jony ujemne i jony dodatnie;
  
• w przewodnikach ciekłych - jony ujemne;
  
• w próżni - "wstrzelone" do niej nośniki ładunku - elektrony, jony lub inne cząstki naładowane.
  

Elektron to cząstka materii, której przypisujemy ładunek ujemny.

Wartość ładunku elektronu nazywamy elementarnym ładunkiem elektrycznym. Jest on równy 1,6*10^-19kulomba.
Masa elektronu równa jest 9,1*10^-31kg.

Jonem dodatnim nazywamy atom lub cząsteczkę pozbawioną co najmniej jednego elektronu lub posiadające nadmiarowy elektron.

Najprostszym jonem dodatnim jest proton. Innym jonem dodatnim jest cząstka alfa (α), czyli dwukrotnie zjonizowany atom helu - He⁺².

Proton jest cząstką materii, której przypisujemy ładunek dodatni. Wartość ładunku elektrycznego protonu jest równa ładunkowi elementarnemu, czyli 1,6*10^-19C.

Jonem ujemnym nazywamy atom lub grupę atomów, które przyłączyły co najmniej jeden elektron. Przykładem jonu ujemnego jest OH^- - jon wodorotlenowy.

Prąd elektryczny płynie, gdy jest pole elektryczne i swobodne nośniki ładunku elektrycznego. Zamiast mówić o nośnikach ładunku elektrycznego często mówimy skrótowo - ładunki elektryczne.

Przepływ prądu elektrycznego uzyskujemy przez zbudowanie obwodu elektrycznego składającego się z przewodników; źródła prądu (źródła napięcia) i odbiorników prądu elektrycznego.

Prąd elektryczny charakteryzujemy wielkością nazywaną natężeniem prądu. Natężenie prądu oznaczamy literą i lub I.

Natężenie prądu to inaczej szybkość przepływu ładunku elektrycznego w obwodzie.

Średnie natężenie I_śrprądu elektrycznego określamy jako iloraz ładunku Q, który przepłynął w obwodzie przez czas t przepływu tego ładunku.

(prąd - 0 - 1)

gdzie:

Q - ładunek, który przepłynął w obwodzie;
t - czas, w którym ten ładunek przepłynął.

Średnie natężenie prądu elektrycznego charakteryzuje prąd elektryczny w pewnym przedziale czasu. W ustalonej chwili prąd elektryczny można opisać za pomocą natężenia chwilowego. W tym celu trzeba zmierzyć ładunek przepływający w krótkim czasie i obliczyć iloraz tych wielkości.

(prąd -0 - 2)

gdzie:

∆Q - ładunek przepływający przez wybrany przekrój obwodu w krótkim czasie;
∆t - czas przepływu ładunku ∆Q.

Jednostką natężenia prądu jest amper A. Prąd ma natężenie 1 ampera, gdy w ciągu 1 sekundy przepływa ładunek 1 kulomba.

(prąd -0 - 3)

W praktyce często używa się jednostkami mniejszych niż amper:
- miliamper - tysiączna część ampera;
- mikroamper - milionowa część ampera

(prąd - 0 - 4)

W wielu zastosowaniach trzeba używać jednostek większych niż amper - kiloamper czyli tysiąc amperów.

(prąd - 0 - 5)

Przykład 0-1

W kondensatorze zgromadzony jest ładunek Q=1 mikrokulomb = 1 μC=10^-6C. Czas rozładowania tego kondensatora wyniósł t=20 sekund. Jakie było średnie natężenie I prądu?

(prąd - 0 - 6)

Przykład 0-2

Czas rozładowania tego kondensatora wyniósł t=25 sekund. Średnie natężenie prądu wyniosło I=1 μA. Jaki ładunek Q był zgromadzony w kondensatorze?

(prąd - 0 - 7)

Przykład 0-3

Kondensator został naładowany ładunkiem Q=2μC. Średnie natężenie prądu rozładowania tego kondensatora wyniosło I= 0,4 μA=0,4 mikroampera. Jak długo trwało rozładowanie kondensatora?

(prąd - 0 - 8)


213.7-2008.07.25

---

kontakt