전기

전류란 무엇인가

전기 — 충격을 받는 전하를 띤 입자의 방향성 이동 전기장... 이러한 입자는 도체 - 전자, 전해질 - 이온 (양이온 및 음이온), 반도체 - 전자 및 소위 "정공"( "전자 정공의 전도도") 일 수 있습니다. 또한 "바이어스 전류"가 있는데, 그 흐름은 커패시턴스를 충전하는 과정, 즉 플레이트 사이의 전위차 변화로 인해 발생합니다. 판 사이에는 입자 이동이 발생하지 않지만 커패시터를 통해 전류가 흐릅니다.

전기 회로 이론에서 전류는 전기장의 작용 하에서 전도성 매질에서 전하 캐리어의 방향성 이동으로 간주됩니다.

전기 회로 이론에서 전도 전류(단지 전류)는 전선의 단면을 통해 단위 시간당 흐르는 전기의 양입니다. i = q /T, 여기서 i — 전류. ㅏ; q = 1.6·109 - 전자 전하, С; t — 시간, s.

이 표현은 DC 회로에 유효합니다. 교류 회로의 경우 소위 시간 경과에 따른 전하 변화율과 동일한 순시 전류 값: i(t) = dq /dt.

고려되는 유형의 전류가 장기간 존재하기 위한 첫 번째 조건은 전하 캐리어 간의 전위차를 유지하는 소스 또는 생성기의 존재입니다. 두 번째 조건은 도로 폐쇄입니다. 특히 직류가 존재하기 위해서는 전하의 값이 변하지 않고 회로에서 전하가 이동할 수 있는 닫힌 경로가 필요합니다.

아시다시피 전하 보존 법칙에 따라 생성되거나 파괴될 수 없습니다. 따라서 전류가 흐르는 공간의 부피가 닫힌 표면으로 둘러싸여 있다면 그 부피에 흐르는 전류는 그 공간에서 흐르는 전류와 같아야 합니다.

이에 대한 추가 정보: 전류의 존재 조건

전류가 흐르는 폐로를 전기회로 또는 전기회로라고 한다. 전기 회로 — 전기를 띤 입자가 정전기력의 반대 방향으로 움직이는 내부 부분과 이러한 입자가 정전기력의 방향으로 움직이는 외부 부분의 두 부분으로 나뉩니다. 외부 회로가 연결된 전극의 끝을 클램프라고 합니다.

따라서 전기 회로의 단면에 전기장이 나타나거나 전선의 두 지점 사이에 전위차가 나타날 때 전류가 발생합니다. 두 지점 사이의 전위차 전기 회로 회로의 해당 섹션에서 전압 또는 전압 강하라고합니다.

"현재"( "현재 수량")라는 용어 대신 "현재 강도"라는 용어가 자주 사용됩니다.그러나 후자는 성공이라고 할 수 없습니다. 현재 강도는 문자 그대로의 힘이 아니라 도체의 전하 이동 강도, 단위 시간당 교차를 통과하는 전기량입니다. 도체의 단면적.
전류가 특징 암페어, SI 시스템에서 암페어(A)로 측정되며 전류 밀도는 SI 시스템에서 평방 미터당 암페어로 측정됩니다.

1암페어는 1쿨롱(C)의 전기 전하의 1초(s) 동안 와이어 단면을 통한 이동에 해당합니다.

1A = 1C / 초.

일반적으로 문자 i와 전하 q로 전류를 나타내면 다음과 같은 결과를 얻습니다.

나는 = dq / dt.

전류의 단위는 암페어(A)라고 합니다.

암페어(A) - 길이가 무한하고 단면적이 무시할 수 있는 2개의 평행한 직선 도체를 통과할 때 서로 1m 떨어진 진공 상태에서 이 도체 사이에 생성되는 직류의 강도 2·10 길이 1m당 -7H.

1 쿨롱에 해당하는 전하가 1초 동안 전선의 단면을 통과하면 전선의 전류는 1A입니다.

쌀. 1. 전도체에서 전자의 방향성 이동

와이어에 전압이 작용하면 와이어 내부에 전기장이 발생합니다. 전계 강도 E에서 힘 f = Ee는 전하 e의 전자에 작용합니다. 양 e와 E는 벡터 양입니다. 자유 경로 동안 전자는 무질서한 움직임과 함께 방향성 움직임을 얻습니다. 각 전자는 음전하를 가지며 벡터 E와 반대되는 속도 성분을 받습니다(그림 1). 전자 vcp의 특정 평균 속도를 특징으로 하는 정렬된 동작은 전류의 흐름을 결정합니다.

전자는 희박 가스에서 방향성 운동을 할 수 있습니다. 전해질 및 이온화 가스에서 전류는 주로 이온의 이동으로 인해 발생합니다. 양으로 하전된 이온이 전해질에서 양극에서 음극으로 이동한다는 사실과 일치하여 역사적으로 전류의 방향은 전자 흐름의 방향과 반대인 것으로 가정되었습니다.

전류의 방향은 양전하를 띤 입자가 움직이는 방향, 즉 전자의 이동 방향과 반대 방향.
전기 회로 이론에서 수동 회로(에너지원 외부)의 전류 방향은 양전하 입자가 높은 전위에서 낮은 전위로 이동하는 방향으로 간주됩니다. 이 방향은 전기 공학 개발 초기에 취해진 것으로 전하 캐리어의 실제 이동 방향, 즉 전도성 매질에서 전자가 마이너스에서 플러스로 이동하는 방향과 모순됩니다.

전해질의 전류 방향과 전도체의 자유 전자

단면적 S에 대한 전류의 비율과 같은 양을 전류 밀도라고합니다 : I / S

이 경우 전류는 와이어 단면에 균일하게 분포한다고 가정합니다. 와이어의 전류 밀도는 일반적으로 A / mm2로 측정됩니다.

전하 운반체의 유형과 이동 매체에 따라 전도성 전류와 변위 전류... 전도도는 전자 및 이온으로 나뉩니다. 고정 모드의 경우 직접 및 교류의 두 가지 유형의 전류가 구별됩니다.

전기 충격의 전달은 자유 공간에서 이동하는 하전 입자 또는 물체에서 전하가 전달되는 현상이라고합니다.전류 전달의 주요 유형은 기본 하전 입자의 공동 내 이동(전자관에서 자유 전자의 이동), 가스 방전 장치에서 자유 이온의 이동입니다.

변위 전류(분극 전류)는 관련 전하 캐리어의 정렬된 이동이라고 합니다. 이러한 유형의 전류는 유전체에서 관찰할 수 있습니다.

총 전류 - 전기 전도 전류, 전기 전달 전류 및 고려 중인 표면을 통과하는 전기 변위 전류의 합과 같은 스칼라 값.

상수는 크기가 변할 수 있지만 임의로 오랫동안 부호를 변경하지 않는 전류라고합니다. 여기에서 자세한 내용을 읽어보세요. DC

자화 전류 - 자화된 물질의 고유 자기장이 존재하는 이유인 일정한 미세(암페어) 전류.

크기와 부호가 모두 주기적으로 변하는 전류라는 변수. 교류를 특징 짓는 양은 강도가 주기적으로 변하는 경우 주파수입니다 (SI 시스템에서는 헤르츠로 측정됨).

고주파 교류 전류가 와이어 표면 위로 이동합니다. 고주파 전류는 부품 표면의 열처리 및 용접을 위한 기계 공학, 금속 용융을 위한 야금술에서 사용됩니다. 교류는 정현파와 비정현파로 나뉩니다… 정현파 전류는 고조파 법칙에 따라 변하는 전류입니다.

i = 죄 wt,

내가 있는 곳, — 피크(가장 높은) 전류 값, 아,

교류의 변화율은 다음과 같은 특징이 있습니다. 빈도, 단위 시간당 완전한 반복 진동의 수로 정의됩니다.주파수는 문자 f로 표시되며 헤르츠(Hz) 단위로 측정됩니다. 따라서 50Hz의 주 전류 주파수는 초당 50회의 완전한 진동에 해당합니다. 각 주파수 w는 초당 라디안 단위의 전류 변화율이며 다음과 같은 간단한 관계로 주파수와 관련됩니다.

승 = 2파이 f

직류 및 교류의 고정 (고정) 값은 대문자 I 비 고정 (순간) 값 - 문자 i를 의미합니다. 일반적으로 전류의 양의 방향은 양전하의 이동 방향입니다.

교류 시간에 따라 정현파 법칙에 따라 변화하는 전류입니다.

교류는 또한 기존의 단상 및 삼상 네트워크의 전류를 의미합니다. 이 경우 교류의 매개 변수는 고조파 법칙에 따라 변경됩니다.

AC 전류는 시간이 지남에 따라 변하기 때문에 DC 회로에 적합한 간단한 솔루션은 여기에 직접 적용할 수 없습니다. 매우 높은 주파수에서는 전하가 진동할 수 있습니다. 즉, 회로의 한 위치에서 다른 위치로 흐르고 다시 되돌아옵니다. 이 경우 DC 회로와 달리 직렬 연결된 전선의 전류는 동일하지 않을 수 있습니다.

AC 회로에 존재하는 커패시턴스는 이 효과를 향상시킵니다. 또한 전류가 변하면 자기 유도 효과가 느껴지는데, 이는 고인덕턴스 코일을 사용하면 저주파에서도 크게 나타난다.

상대적으로 낮은 주파수에서 AC 회로는 여전히 다음을 사용하여 계산할 수 있습니다. 키르히호프의 법칙그러나 이에 따라 수정되어야 합니다.

다양한 저항기, 인덕터 및 커패시터를 포함하는 회로는 직렬로 연결된 일반화된 저항기, 커패시터 및 인덕터로 생각할 수 있습니다.

정현파 교류 발전기에 연결된 이러한 회로의 특성을 고려하십시오. 교류 회로 계산 규칙을 ​​공식화하려면 이러한 회로의 각 구성 요소에 대한 전압 강하와 전류 간의 관계를 찾아야 합니다.

콘덴서 AC 및 DC 회로에서 완전히 다른 역할을 합니다. 예를 들어 전기화학 셀이 회로에 연결되어 있으면 커패시터가 충전되기 시작합니다전압이 요소의 기전력과 같아질 때까지. 그런 다음 충전이 중지되고 전류가 0으로 떨어집니다.

회로가 교류 발전기에 연결되면 반주기 동안 전자가 커패시터의 왼쪽 판에서 흘러 오른쪽에 축적되고 다른 하나는 그 반대입니다.

이러한 움직이는 전자는 커패시터의 양쪽에서 강도가 동일한 교류를 구성합니다. AC 주파수가 그다지 높지 않은 한 저항과 인덕터를 통과하는 전류도 동일합니다.

교류를 소비하는 장치에서 교류는 종종 정류됩니다. 정류기 직류를 얻기 위해.

전류용 도체

모든 형태의 전류는 닫힌 유압 시스템의 유체 흐름과 유사한 운동 현상입니다. 유추하여 전류 이동 프로세스를 «흐름»(전류 흐름)이라고 합니다.

전류가 흐르는 물질을 지휘자… 일부 물질은 저온에서 초전도성을 띠게 됩니다. 이 상태에서는 전류에 대한 저항이 거의 없으며 저항이 0이 되는 경향이 있습니다.

다른 모든 경우에 전도체는 전류의 흐름에 저항하며 결과적으로 전기 입자의 에너지 일부가 열로 변환됩니다.암페어는 다음과 같이 계산할 수 있습니다. 옴의 법칙 회로의 단면과 전체 회로에 대한 옴의 법칙.

와이어에서 입자의 이동 속도는 와이어의 재질, 입자의 질량 및 전하, 환경 온도, 적용된 전위차에 따라 달라지며 빛의 속도보다 훨씬 작습니다. 그러나 전류 자체의 전파 속도는 주어진 매질에서 빛의 속도, 즉 전자기파의 전면 전파 속도와 같습니다.

전기가 인체에 미치는 영향

인체 또는 동물의 몸을 통과하는 전류는 감전 화상, 세동 또는 사망을 유발할 수 있습니다. 한편 집중치료에서는 전류를 이용하여 정신질환 특히 우울증을 치료하고 뇌의 특정 부위에 전기자극을 가해 파킨슨병, 간질 등의 질병을 치료하고 맥박으로 심장근육을 자극하는 심박조율기를 사용한다. 전류는 서맥에 사용됩니다. 인간과 동물에서 전류는 신경 임펄스를 전달하는 데 사용됩니다.

안전상의 이유로 사람의 최소 수용 전류는 1mA입니다. 전류는 약 0.01A의 세기부터 사람의 생명에 위협이 됩니다. 전류는 약 0.1A의 세기부터 사람에게 치명적입니다. 42V 미만의 전압은 안전한 것으로 간주됩니다.