전류의 존재 조건

우선 전류가 무엇인지에 대한 질문에 답해 봅시다. 간단한 탁상용 배터리는 자체적으로 전류를 생성하지 않습니다. 그리고 테이블 위에 놓인 손전등은 아무 이유 없이 LED를 통해 전류를 생성하지 않습니다. 전류가 나타나려면 무언가가 어딘가에 흐르고 적어도 움직이기 시작해야 하며 이를 위해 손전등의 LED 회로와 배터리가 닫혀야 합니다. 옛날에는 전류를 특정 하전 액체의 움직임에 비유했습니다.

사실 우리는 이제 이것을 알고 있습니다. 전기 — 이것은 하전 입자의 방향성 이동이며 현실에 더 가까운 아날로그는 하전 가스, 즉 전기장의 작용하에 움직이는 하전 입자의 가스입니다. 하지만 먼저 해야 할 일이 있습니다.

전류는 하전 입자의 방향성 이동입니다.

따라서 전류는 하전 입자의 움직임이지만 하전 입자의 무질서한 움직임도 움직임이지만 여전히 전류는 아닙니다.마찬가지로 항상 열 운동을 하는 유체 분자는 정지 상태의 유체 전체 부피의 총 변위가 정확히 0이기 때문에 전류를 생성하지 않습니다.

유체 흐름이 발생하려면 전체 운동이 발생해야 합니다. 즉, 유체 분자의 전체 운동이 방향을 잡아야 합니다. 따라서 전체 체적의 방향성 운동에 분자의 무질서한 운동이 더해져 액체 전체 체적의 흐름이 발생합니다.

상황은 전류와 유사합니다. 전하를 띤 입자의 방향성 이동이 전류입니다. 예를 들어 금속에서 하전 입자의 열 이동 속도는 초당 수백 미터로 측정되지만 방향 이동에서는 특정 전류가 도체에 설정되면 입자의 일반적인 이동 속도는 초당 밀리미터의 부품 및 단위.

따라서 10A에 해당하는 직류가 단면적이 1 sq. Mm 인 금속 와이어에 흐르는 경우 전자의 정렬 이동 평균 속도는 초당 0.6 ~ 6 밀리미터입니다. 이것은 이미 전기 충격이 될 것입니다. 그리고 전자의 이 느린 움직임은 예를 들어 니크롬과 같은 와이어가 잘 가열되고 순종하기에 충분합니다. 줄-렌츠 법칙.

입자 속도는 전기장의 전파 속도가 아닙니다!

전류는 전체 볼륨에 걸쳐 거의 순간적으로 와이어에서 시작합니다. 즉, 이 "운동"은 와이어를 따라 빛의 속도로 퍼지지만 하전 입자 자체의 움직임은 천억 배 더 느립니다. 액체가 흐르는 파이프의 비유를 고려할 수 있습니다.

예를 들어 물과 같이 10m 길이의 파이프를 따라 이동합니다.물의 속도는 초당 1m에 불과하지만 흐름은 같은 속도로 퍼지지 않고 훨씬 빠르며 여기에서 퍼지는 속도는 액체의 밀도와 탄성에 따라 다릅니다. 따라서 전기장은 빛의 속도로 와이어를 따라 전파되고 입자는 11배 느리게 움직이기 시작합니다. 또한보십시오: 전류의 속도

1. 전류가 흐르기 위해서는 하전 입자가 필요하다

금속 및 진공 상태의 전자, 전해질 용액의 이온은 전하 운반체 역할을 하며 다양한 물질에 전류가 흐르도록 합니다. 금속에서 전자는 매우 이동성이 높으며 일부는 결정 격자 노드 사이의 공간을 채우는 가스처럼 원자에서 원자로 자유롭게 이동할 수 있습니다.

전자관에서 전자는 열전자 방사 중에 음극을 떠나 전기장의 작용에 따라 양극으로 돌진합니다. 전해질에서 분자는 물에서 양전하 및 음전하 부분으로 분해되어 전해질에서 자유 전하 캐리어 이온이 됩니다. 즉, 전류가 존재할 수 있는 곳이면 어디든 움직일 수 있는 자유 전하 캐리어가 있습니다 전기장… 이것은 전류의 존재를 위한 첫 번째 조건, 즉 자유 전하 캐리어의 존재입니다.

2. 전류가 존재하기 위한 두 번째 조건은 전하에 외력이 작용해야 한다는 것입니다.

이제 전선을 보면 구리선이라고 가정해 보겠습니다. 그러면 스스로에게 물어볼 수 있습니다. 전류가 발생하려면 무엇이 필요합니까? 하전 입자, 전자가 있으며 자유롭게 움직일 수 있습니다.

무엇이 그들을 움직이게 만들까요? 전하를 띤 입자는 전기장과 상호 작용하는 것으로 알려져 있습니다. 따라서 와이어에 전기장이 생성되어야 와이어의 각 지점에서 전위가 발생하고 와이어 끝 사이에 전위차가 발생하며 전자는 필드 방향으로 이동합니다. «-»에서 «+» 방향, 즉 전계 강도 벡터와 반대 방향입니다. 전기장은 전자를 가속하여 (운동 및 자기) 에너지를 증가시킵니다.

결과적으로 전선에 단순히 외부에서 전기장을 적용한 경우(힘선을 따라 전기장에 전선을 배치함) 전자가 전선의 한쪽 끝에 축적되고 음전하가 그 위치에 나타납니다. 전자가 와이어의 다른 쪽 끝에서 이동하기 때문에 양전하가 생깁니다.

그 결과, 외부에서 인가된 전기장에 의해 충전된 도체의 전기장은 외부 전기장이 그 작용으로 인해 약해지는 방향이 될 것입니다.

전하 재분배 과정은 거의 순간적으로 계속되며 완료 후 전선의 전류가 중지됩니다. 그 결과 도체 내부의 전기장은 0이 되고 양 끝단의 힘은 외부에서 적용된 전기장과 크기는 같지만 방향은 반대가 됩니다.

예를 들어 배터리와 같은 직류 소스에 의해 도체의 전기장이 생성되면 이러한 소스는 도체에 대한 외력의 소스, 즉 도체에 일정한 EMF를 생성하는 소스가 됩니다. 전위차를 유지합니다.분명히 전류가 외력 소스에 의해 유지되기 위해서는 회로가 닫혀 있어야 합니다.