Jaká je rychlost elektrického proudu?
Při uzavření elektrického obvodu vzniká téměř okamžitě elektrický proud v celém obvodu: volné náboje jsou uváděny do pohybu elektrickým polem, které se šíří po drátech rychlostí světla, tedy přibližně 300 000 km/s.
Rychlost směrového pohybu elektronů je velmi nízká: například výpočty ukazují, že když měděným drátem o průřezu protéká proud 1 A, rychlost režírovaný Dochází k menšímu pohybu elektronů Šnek se plazí rychleji!
Zdůrazněme však, že se bavíme o rychlosti režírovaný pohyb elektronů způsobený působením elektrického pole ve vodiči. Rychlost chaotického pohybu elektronů je obrovská – činí desítky tisíc kilometrů za sekundu.
Viz také podobné články.
- Rychlost
Zajímavosti o fyzice -> Encyklopedie fyziky - Jak souvisí rychlost rakety a rychlost plynu vyvrženého raketou?
Učebnice fyziky pro 10. ročník -> Mechanika - Rychlost směrového pohybu elektronů
Zajímavosti o fyzice -> Encyklopedie fyziky - Proč necítíme pohyb Země?
Fyzikální ilustrace pro ročník 10 -> Dynamika - Doba pohybu po celé rovině je 3 s
Fyzikální ilustrace pro ročník 10 -> Kinematika - Doba pohybu po celé rovině je 2 s
Fyzikální ilustrace pro ročník 10 -> Kinematika - Ukázka rovnoměrně zrychleného pohybu koule po nakloněné rovině
Fyzikální ilustrace pro ročník 10 -> Kinematika - Byla porušena pravidla silničního provozu?
Fyzikální ilustrace pro ročník 10 -> Kinematika - Co je příčinou rezonance?
Učebnice fyziky pro 10. ročník -> Mechanika - Jak se síla vyjadřuje silou a rychlostí?
Učebnice fyziky pro 10. ročník -> Mechanika - Ke stěhování nepotřebujete důvod!
Učebnice fyziky pro 10. ročník -> Mechanika - Co je příčinou pružné síly a jak je tato síla směrována?
Učebnice fyziky pro 10. ročník -> Mechanika - Jaká vztažná soustava se používá, když uvažujeme o pohybu planet?
Učebnice fyziky pro 10. ročník -> Mechanika - Proč necítíme pohyb Země?
Učebnice fyziky pro 10. ročník -> Mechanika - Pohyb po elipse a parabole (v prostoru). Druhá úniková rychlost
Učebnice fyziky pro 10. ročník -> Mechanika - Kruhový pohyb pod vlivem gravitace (umělá družice Země). První úniková rychlost
Učebnice fyziky pro 10. ročník -> Mechanika - Otázky a úkoly ke kapitole „Kinematika“
Učebnice fyziky pro 10. ročník -> Mechanika - Základní charakteristiky rovnoměrného kruhového pohybu
Učebnice fyziky pro 10. ročník -> Mechanika - Jaká je zvláštnost fyzikálního termínu „zrychlení“
Učebnice fyziky pro 10. ročník -> Mechanika - Otázky k odstavci § 2. Rychlost
Učebnice fyziky pro 10. ročník -> Mechanika - To hlavní v odstavci § 2. Rychlost
Učebnice fyziky pro 10. ročník -> Mechanika - Nejvyšší rychlost
Učebnice fyziky pro 10. ročník -> Mechanika - Uspořádáme pokus na téma: Jaký je směr okamžité rychlosti při křivočarém pohybu?
Učebnice fyziky pro 10. ročník -> Mechanika - Okamžitá rychlost při pohybu v kruhu
Učebnice fyziky pro 10. ročník -> Mechanika - Jaký je směr okamžité rychlosti při křivočarém pohybu?
Učebnice fyziky pro 10. ročník -> Mechanika - Okamžitá rychlost
Učebnice fyziky pro 10. ročník -> Mechanika - § 2. Rychlost
Učebnice fyziky pro 10. ročník -> Mechanika - Otázky a úkoly k odstavci § 7. Elektrický proud
Učebnice fyziky pro 11. ročník -> Elektrodynamika - 2. Aktuální
Učebnice fyziky pro 11. ročník -> Elektrodynamika - Směr elektrického proudu a směr pohybu elektronů
Učebnice fyziky pro 11. ročník -> Elektrodynamika - Směr proudu a směr pohybu elektronů
Fyzikální ilustrace pro ročník 11 -> Elektrodynamika - Rychlost světla
Zajímavosti o fyzice -> Encyklopedie fyziky - Druhá prostorová rychlost
Zajímavosti o fyzice -> Encyklopedie fyziky - průměrná rychlost
Zajímavosti o fyzice -> Encyklopedie fyziky - První úniková rychlost
Zajímavosti o fyzice -> Encyklopedie fyziky - Okamžitá rychlost
Zajímavosti o fyzice -> Encyklopedie fyziky - Zpětný ráz zbraně
Fyzikální ilustrace pro ročník 10 -> Zákony zachování v mechanice - Náklad a vozík
Fyzikální ilustrace pro ročník 10 -> Zákony zachování v mechanice - Umělá družice Země
Fyzikální ilustrace pro ročník 10 -> Dynamika - Přidání rychlosti
Fyzikální ilustrace pro ročník 10 -> Kinematika - Příklady změn vnitřní energie
Učebnice fyziky pro 10. ročník -> Molekulární fyzika a termodynamika - Pořádek a chaos
Učebnice fyziky pro 10. ročník -> Molekulární fyzika a termodynamika - Brownův pohyb
Učebnice fyziky pro 10. ročník -> Molekulární fyzika a termodynamika - Úloha 3. Izochorický proces
Učebnice fyziky pro 10. ročník -> Molekulární fyzika a termodynamika - Na čem závisí celková energie molekul plynu?
Učebnice fyziky pro 10. ročník -> Molekulární fyzika a termodynamika - Teplota a průměrná kinetická energie molekul plynu
Učebnice fyziky pro 10. ročník -> Molekulární fyzika a termodynamika - Otázky k odstavci § 23. Molekulární kinetická teorie
Učebnice fyziky pro 10. ročník -> Molekulární fyzika a termodynamika - Otázky a úkoly ke kapitole „Mechanické kmitání a vlnění. Zvuk
Učebnice fyziky pro 10. ročník -> Mechanika - Otázky k odstavci § 21. Přeměny energie při vibracích. Rezonance
Učebnice fyziky pro 10. ročník -> Mechanika - Rezonance
Učebnice fyziky pro 10. ročník -> Mechanika - Otázky k odstavci § 20. Mechanické vibrace
Učebnice fyziky pro 10. ročník -> Mechanika - Otázky k odstavci § 19. Mechanická energie. Zákon zachování mechanické energie
Učebnice fyziky pro 10. ročník -> Mechanika - Otázky k odstavci § 18. Mechanické práce. Moc
Učebnice fyziky pro 10. ročník -> Mechanika - Příklad k tématu Dopady, srážky, výbuchy, výstřely
Učebnice fyziky pro 10. ročník -> Mechanika - Příklad k tématu Průmět vnějších sil do určitého směru je nulový
Učebnice fyziky pro 10. ročník -> Mechanika - Pohyb pozemských a nebeských těles se řídí stejnými zákony
Učebnice fyziky pro 10. ročník -> Mechanika - Příklady k tématu Pohybuje se těleso vždy ve směru, kam směřuje síla, která na něj působí?
Učebnice fyziky pro 10. ročník -> Mechanika - Udělejme experiment na téma: Pohyb planet kolem Slunce
Učebnice fyziky pro 10. ročník -> Mechanika - Pojďme provádět experimenty (opakování Galileových experimentů)
Učebnice fyziky pro 10. ročník -> Mechanika - Otázky k odstavci § 8. Interakce těles. Elastická síla
Učebnice fyziky pro 10. ročník -> Mechanika - Elastická síla
Učebnice fyziky pro 10. ročník -> Mechanika - Jaký význam má heliocentrický systém světa?
Učebnice fyziky pro 10. ročník -> Mechanika - Řešení úlohy 3. Otáčení auta na vodorovné silnici.
Učebnice fyziky pro 10. ročník -> Mechanika - Úkol 3. Otočení auta na vodorovné silnici.
Učebnice fyziky pro 10. ročník -> Mechanika
Elektrodynamika
Copyright © 2013-2024 hodina fyziky. FizikaKlass.ru. Místo věnované vědě fyziky. Články, ilustrace, otázky a odpovědi o fyzice. Příběhy o vědcích z fyziky a také velká fyzikální encyklopedie.
Během této videolekce se studenti seznámí s podmínkami, za kterých existuje elektrický proud. Zjistěte, jaké účinky může mít elektrický proud. Také si zapamatují, co je aktuální síla a jak se určuje.
Přehrávač: YouTube VKontakte
V tuto chvíli nemůžete sledovat ani distribuovat videolekci studentům
Chcete-li získat přístup k tomuto a dalším výukovým videím sady, musíte ji přidat do svého účtu.
Získejte neuvěřitelné příležitosti
1. Otevřete přístup ke všem videolekcím v sadě.
2. Distribuujte video lekce na osobní účty studentů.
3. Podívejte se na statistiky toho, jak studenti prohlížejí videolekce.
Získat přístup
Shrnutí lekce „Elektrický proud. Aktuální síla”
Pojem „elektrický proud“ a definici směru proudu zavedl Adre Marie Ampère již v roce 1820. EUspořádaný pohyb nabitých částic nazval elektrický proud.
Všimněte si velmi důležitého slova v této definici: „pořádný“. Jinými slovy, ne každý pohyb nabitých částic je elektrický proud. Například víte, že v kovech jsou volnými nosiči náboje elektrony. Za normálních podmínek se tyto elektrony účastní chaotického tepelného pohybu. Ale aby v tomto kusu kovu mohl vzniknout elektrický proud, musí se elektrony začít pohybovat jedním konkrétním směrem. Aby k tomu došlo, musí se ve vodiči vytvořit elektrické pole. Poté se nabité částice pod vlivem sil pole začnou pohybovat ve směru sil a následně ve vodiči vznikne elektrický proud. A bude existovat tak dlouho, dokud bude elektrické pole působit na nabité částice.
Za směr elektrického proudu v obvodu se považuje směr, kterým se kladné náboje pohybují (nebo by se mohly pohybovat) ve vodiči.
Jak jsme uvedli na začátku lekce, určení směru proudu navrhl Andre Marie Ampère v roce 1820, kdy ještě nebyla zcela známa povaha elektrického proudu. Ampere, stejně jako mnoho dalších vědců té doby, věřil, že se mohou pohybovat pouze kladné náboje. Když se zjistilo, že ve většině případů jsou proudovým nosičem elektrony (tj. záporně nabité částice), ukázalo se, že volba byla neúspěšná. Na tuto definici si však natolik zvykli, že starou dohodu nezměnili.
Pohyb částic ve vodiči samozřejmě nevidíme kvůli jejich velmi malé velikosti. Přítomnost proudu ve vodiči ale můžeme posoudit podle některých velmi důležitých fyzikálních jevů, které se s velkým přínosem využívají v praktickém životě. Tyto jevy se obvykle nazývají akce elektrického proudu. Mezi ty nejviditelnější patří:
· magnetický účinek proudu.
Tepelný účinek proudu se projevuje tím, že se ohřívá médium, kterým proud protéká. Právě tento efekt proudu lidé dlouho a úspěšně používají v elektrických žehličkách, varných konvicích a kávovarech a také v běžných elektrických lampách s kovovou spirálou.
V tomto experimentu lze pozorovat tepelný účinek proudu v kapalinách. Vezmeme dvě uhlíkové elektrody a spustíme je do nádoby s obyčejnou vodou. Připojením elektrod ke zdroji proudu, který poskytuje malé napětí, si během 10-15 sekund všimneme, jak teploměr začne zaznamenávat zvýšení teploty vody.
Projevem tepelného účinku proudu v plynech je obyčejný blesk.
Zahřívání však chybí u supravodičů (jedná se o látky, jejichž elektrický odpor se při poklesu teploty na určitou hodnotu vynuluje).
Chemický účinek proudu se projevuje zpravidla při průtoku roztoky solí, kyselin nebo zásad. Pokud například ponoříme uhlíkové elektrody do roztoku síranu měďnatého a protékáme obvodem proud, po několika minutách uvidíme jasně viditelnou červenou usazeninu na elektrodě připojené k zápornému pólu zdroje. Jedná se o čistou měď, která se uvolňuje z komplexní sloučeniny.
Proud může také vyvolat chemický účinek v plynech. Právě díky tomu holandský fyzik Martin Van Marum objevil ozón – zvláštní formu kyslíku, jehož molekuly se skládají ze tří atomů.
Ale v pevných látkách (ve kterých jsou atomy, molekuly a ionty navzájem velmi pevně vázány a omezeny ve svém pohybu) k chemickým změnám obvykle nedochází.
Jediný vliv proudu, který se projevuje ve všech vodičích bez výjimky, je magnetický. Objevil ho dánský fyzik Hans Oersted úplnou náhodou.
Na jedné ze svých přednášek studentům předvedl, jak se drát zahřívá elektřinou z voltaického sloupu. Na demonstračním stole v tu chvíli ležel kompas, přes jehož skleněný kryt procházel jeden z vodičů obvodu. Když vědec uzavřel obvod, jeden ze studentů si náhodou všiml, že se magnetická střelka kompasu vychýlila do strany, čímž zaznamenala přítomnost magnetického pole.
V takovém experimentu lze pozorovat magnetický účinek proudu. Vezmeme podkovový magnet a mezi jeho póly umístíme kovový rám, připojený klíčem ke zdroji proudu. Dokud není okruh uzavřen, je rám v klidu. Pokud však rámem prochází proud, začne se otáčet.
V poslední době je běžné rozlišovat další účinek proudu — světlo. V nejjednodušší podobě lze světelný efekt elektrického proudu pozorovat u žárovky, jejíž spirála se procházejícím proudem zahřívá na bílé teplo a vyzařuje světlo.
Ale u žárovky tvoří světelná energie jen asi 5 % dodané elektřiny. Světelný efekt elektrického proudu se efektivněji realizuje u zářivek (až 20 %) a LED, kde účinnost dosahuje 50 %.
Nejdůležitější charakteristikou elektrického proudu, na které závisí účinnost jeho působení, je síla proudu.
Síla proudu je skalární fyzikální veličina, která se číselně rovná elektrickému náboji protékajícímu průřezem vodiče za jednotku času:
Připomeňme, že aktuální síla se označuje velkým písmenem I. A jeho jednotka měření SI je ampér:
Jeden ampér je síla takového konstantního proudu, který by při průchodu dvěma rovnoběžnými přímými vodiči nekonečné délky a zanedbatelné plochy průřezu, umístěnými ve vakuu ve vzdálenosti jednoho metru od sebe, vyvolal interakční sílu rovnající se 2 ∙ 10 na každý metr vodiče –7 N.
Připomeňme, že pokud se síla proudu v průběhu času nemění, pak se proud nazývá konstantní.
Jako příklad najdeme proudovou sílu ve vodiči pomocí grafu přeneseného náboje v závislosti na čase. A zároveň určíme počet elektronů procházejících průřezem vodiče za 4 sekundy?
Nyní se podívejme, zda aktuální síla závisí na rychlosti nařízeného pohybu volných nábojů. K tomu předpokládejme, že máme válcový vodič, jehož plocha průřezu se rovná S. Vyberme v tomto vodiči malý úsek délky Δl. Přidělený svazek obsahuje nSΔl částice, kde п je koncentrace proudových nosičů.
Nechť je náboj každé částice stejný q. Poté bude celkový náboj všech částic ve zvoleném objemu určen výrazem, který nyní vidíte na obrazovce:
Δq = qnSΔl.
Nyní předpokládejme, že průměrná rychlost uspořádaného pohybu volných nábojů je rovna υ. Pak po určitou dobu t = Δl/υ všechny částice obsažené v uvažovaném objemu projdou úsekem 2. Jak víme, síla proudu je číselně rovna elektrickému náboji, který proteče průřezem vodiče za jednotku času:
Dosadíme do této rovnice výrazy pro celkový náboj všech částic ve zvoleném objemu a výraz pro časový interval.
Síla proudu ve vodiči závisí na náboji neseném jednou částicí, jejich koncentraci, průměrné rychlosti směrového pohybu částic a ploše průřezu vodiče.
Dovolte nám, abychom vás upozornili na skutečnost, že rychlost směrového pohybu bezplatných poplatků je velmi, velmi malá. Stanovme například průměrnou rychlost uspořádaného pohybu volných elektronů v měděném vodiči o průřezu 1 mm 2, pokud je v něm proud 1 A. Budeme předpokládat, že oxidační stav mědi je +2.
Jak vidíme, průměrná rychlost objednaného pohybu bezplatných nosičů náboje je velmi malá. Takže pamatujte: rychlost šíření proudu a rychlost směrového pohybu volných nábojů není totéž. Když mluvíme o rychlosti toku proudu ve vodiči, máme na mysli rychlost šíření elektrického pole uvnitř vodiče. A jak víme, šíří se rychlostí světla.