Ni mwendo gani unaoelekezwa wa chembe zinazochajiwa? Kwa wengi, hii ni eneo lisiloeleweka, lakini kwa kweli kila kitu ni rahisi sana. Kwa hiyo, wanapozungumza kuhusu harakati iliyoelekezwa ya chembe za kushtakiwa, wanamaanisha sasa. Hebu tuchunguze sifa na uundaji wake kuu, na pia kuzingatia masuala ya usalama tunapofanyia kazi.
Maelezo ya jumla
Anza na ufafanuzi. Kwa sasa ya umeme ina maana ya harakati iliyoagizwa (iliyoelekezwa) ya chembe za kushtakiwa, ambazo hufanyika chini ya ushawishi wa shamba la umeme. Ni aina gani ya vitu inaweza kuzingatiwa katika kesi hii? Chembe inamaanisha elektroni, ions, protoni, mashimo. Pia ni muhimu kujua nini nguvu ya sasa ni. Hii ni idadi ya chembe zilizochaji ambazo hutiririka kupitia sehemu ya msalaba ya kondakta kwa kila kitengo cha muda.
Asili ya jambo hilo
Vitu vyote vinavyoonekana vimeundwa na molekuli ambazo zimeundwa kutoka kwa atomi. Pia sio nyenzo za mwisho, kwa sababu zina vipengele (kiini na elektroni zinazozunguka). Athari zote za kemikali zinafuatana na harakati za chembe. Kwa mfano, kwa ushiriki wa elektroni, atomi zingine zitapata upungufu wao, wakati zingine zitapata ziada. Katika kesi hii, vitu vina mashtaka kinyume. Ikiwa mgusano wao utatokea, basi elektroni kutoka moja zitaelekea kwenda kwa nyingine.
Hali kama hii ya chembe msingi hufafanua kiini cha mkondo wa umeme. Mwelekeo huu wa chembe zilizochajiwa utaendelea hadi maadili yasawazishe. Katika kesi hii, majibu ya mabadiliko ni mlolongo. Kwa maneno mengine, badala ya elektroni iliyoondoka, nyingine inakuja mahali pake. Chembe za atomi ya jirani hutumiwa kwa uingizwaji. Lakini mnyororo hauishii hapo pia. Elektroni pia inaweza kuja kwenye atomi iliyokithiri, kwa mfano, kutoka kwenye nguzo hasi ya chanzo cha mkondo unaotiririka.
Mfano wa hali kama hii ni betri. Kutoka upande mbaya wa kondakta, elektroni huhamia kwenye pole chanya ya chanzo. Wakati chembe zote katika sehemu iliyoambukizwa vibaya huisha, sasa inacha. Katika kesi hii, betri inasemekana imekufa. Je! ni kasi gani ya mwendo ulioelekezwa wa chembe za kushtakiwa zinazosonga kwa njia hii? Kujibu swali hili si rahisi kama inavyoweza kuonekana mwanzoni.
Jukumu la mafadhaiko
Dhana hii inatumika kwa ajili gani? Voltage ni tabia ya uwanja wa umeme, ambayo ni tofauti inayowezekana kati ya pointi mbili zilizo ndani yake. Kwa wengi, hii inaweza kuonekana kuwachanganya. Linapokuja suala la harakati iliyoelekezwa (iliyoagizwa) ya chembe zilizochajiwa, basi unahitaji kuelewa voltage.
Hebu tuwazie kuwa tuna kondakta rahisi. Hii inaweza kuwa waya iliyotengenezwa kwa chuma, kama vile shaba au alumini. Kwa upande wetu, hii sio muhimu sana. Uzito wa elektroni ni 9.10938215(45)×10-31kg. Hii ina maana kwamba ni nyenzo kabisa. Lakini chuma cha conductor ni imara. Je, elektroni zinawezaje kutiririka ndani yake?
Kwa nini kunaweza kuwa na sasa katika bidhaa za chuma
Hebu tugeukie misingi ya kemia, ambayo kila mmoja wetu alipata fursa ya kujifunza shuleni. Ikiwa idadi ya elektroni katika dutu ni sawa na idadi ya protoni, basi kutokuwa na upande wa kipengele kunahakikishwa. Kulingana na sheria ya mara kwa mara ya Mendeleev, imedhamiriwa ni dutu gani inapaswa kushughulikiwa. Inategemea idadi ya protoni na neutroni. Haiwezekani kupuuza tofauti kubwa kati ya wingi wa kiini na elektroni. Ikiwa zitaondolewa, basi uzito wa atomi utabaki bila kubadilika.
Kwa mfano, uzito wa protoni ni takriban 1836 zaidi ya thamani ya elektroni. Lakini chembe hizi za microscopic ni muhimu sana, kwa sababu zinaweza kuondoka kwa urahisi baadhi ya atomi na kujiunga na wengine. Wakati huo huo, kupungua au kuongezeka kwa idadi yao husababishakubadilisha malipo ya atomi. Ikiwa tunazingatia atomi moja, basi idadi yake ya elektroni itakuwa tofauti kila wakati. Wanaondoka kila mara na kurudi. Hii ni kutokana na mwendo wa joto na kupoteza nishati.
Maalum ya kemikali ya jambo la kimwili
Kunapokuwa na msogeo ulioelekezwa wa chembe zinazochajiwa, je, molekuli ya atomiki haipotei? Je, muundo wa kondakta hubadilika? Hii ni dhana potofu muhimu sana inayowachanganya wengi. Jibu katika kesi hii ni hasi tu. Hii ni kutokana na ukweli kwamba vipengele vya kemikali vinatambuliwa si kwa wingi wao wa atomiki, lakini kwa idadi ya protoni ambazo ziko kwenye kiini. Kuwepo au kutokuwepo kwa elektroni/neutroni hakuchukui jukumu katika kesi hii. Kwa mazoezi, inaonekana kama hii:
- Ongeza au ondoa elektroni. Inageuka ioni.
- Ongeza au toa neutroni. Inageuka isotopu.
Kipengele cha kemikali hakibadiliki. Lakini kwa protoni, hali ni tofauti. Ikiwa ni moja tu, basi tuna hidrojeni. Protoni mbili - na tunazungumza juu ya heliamu. Chembe tatu ni lithiamu. Na kadhalika. Wale ambao wana nia ya kuendelea wanaweza kuangalia meza ya mara kwa mara. Kumbuka: ingawa mkondo unapitishwa kwa kondakta mara elfu, muundo wake wa kemikali hautabadilika. Lakini labda vinginevyo.
Electrolytes na pointi nyingine za kuvutia
Upekee wa elektroliti ni kwamba ni muundo wao wa kemikali ambao hubadilika. Kisha, chini ya ushawishi wa sasa,vipengele vya electrolyte. Wakati uwezo wao umekwisha, harakati iliyoelekezwa ya chembe za kushtakiwa itaacha. Hali hii inatokana na kwamba vibeba chaji katika elektroliti ni ayoni.
Aidha, kuna vipengele vya kemikali visivyo na elektroni kabisa. Mfano utakuwa:
- Hidrojeni ya atomiki ya ulimwengu.
- Vitu vyote vilivyo katika hali ya plasma.
- Gesi katika anga ya juu (sio tu Dunia, bali pia sayari nyinginezo ambako kuna wingi wa hewa).
- Yaliyomo kwenye vichapuzi na vigonga.
Ikumbukwe pia kwamba kwa kuathiriwa na mkondo wa umeme, baadhi ya kemikali zinaweza kubomoka kihalisi. Mfano unaojulikana ni fuse. Je! inaonekanaje kwenye kiwango kidogo? Elektroni zinazosonga husukuma atomi kwenye njia yao. Ikiwa mkondo ni nguvu sana, basi kimiani cha kioo cha kondakta hawezi kuhimili na kuharibiwa, na dutu hii inayeyuka.
Rudi kwenye kasi
Hapo awali, hoja hii iliguswa kwa juu juu. Sasa hebu tuiangalie kwa karibu. Ikumbukwe kwamba dhana ya kasi ya mwendo ulioelekezwa wa chembe za kushtakiwa kwa namna ya sasa ya umeme haipo. Hii ni kwa sababu ya ukweli kwamba maadili tofauti yanaunganishwa. Kwa hivyo, uwanja wa umeme huenea kupitia kondakta kwa kasi ambayo iko karibu na mwendo wa mwanga, yaani, karibu kilomita 300,000 kwa sekunde.
Chini ya ushawishi wake, elektroni zote huanza kusogea. Lakini kasi yaondogo sana. Ni takriban milimita 0.007 kwa sekunde. Wakati huo huo, wao pia hukimbilia kwa nasibu katika mwendo wa joto. Katika kesi ya protoni na neutroni, hali ni tofauti. Ni kubwa sana kwa matukio sawa kuwapata. Kama sheria, si lazima kuzungumza juu ya kasi yao karibu na thamani ya mwanga.
Vigezo vya kimwili
Sasa hebu tuangalie ni nini mwendo wa chembechembe zilizochajiwa kwenye uwanja wa umeme kutoka kwa mtazamo halisi. Ili kufanya hivyo, hebu tufikirie kuwa tuna sanduku la kadibodi ambalo linashikilia chupa 12 za kinywaji cha kaboni. Wakati huo huo, kuna jaribio la kuweka chombo kingine huko. Wacha tuchukue ilifanikiwa. Lakini sanduku lilinusurika kwa shida. Unapojaribu kuweka chupa nyingine ndani, hupasuka, na vyombo vyote huanguka.
Sanduku linalohusika linaweza kulinganishwa na sehemu ya msalaba ya kondakta. Ya juu ya parameter hii (waya nene), zaidi ya sasa inaweza kutoa. Hii huamua mwendo unaoelekezwa wa chembe zinazochajiwa unaweza kuwa na kiasi gani. Kwa upande wetu, sanduku iliyo na chupa moja hadi kumi na mbili inaweza kutimiza kwa urahisi madhumuni yaliyokusudiwa (haitapasuka). Kwa mlinganisho, tunaweza kusema kwamba kondakta haitaungua.
Ukizidisha thamani iliyoonyeshwa, kipengee kitashindwa. Katika kesi ya kondakta, upinzani utakuja. Sheria ya Ohm inaelezea mwendo ulioelekezwa wa chembe zinazochajiwa vizuri sana.
Uhusiano kati ya vigezo tofauti vya kimwili
Kwa kila kisandukukutoka kwa mfano wetu, unaweza kuweka moja zaidi. Katika kesi hii, sio 12, lakini chupa nyingi za 24 zinaweza kuwekwa kwa eneo la kitengo. Tunaongeza moja zaidi - na kuna thelathini na sita kati yao. Moja ya visanduku inaweza kuzingatiwa kama kitengo halisi, sawa na voltage.
Kadiri inavyozidi kuwa pana (hivyo kupunguza ukinzani), ndivyo chupa nyingi zaidi (ambazo katika mfano wetu hubadilisha ya sasa) zinaweza kuwekwa. Kwa kuongeza mrundikano wa masanduku, unaweza kuweka vyombo vya ziada kwa kila eneo la kitengo. Katika kesi hii, nguvu huongezeka. Hii haina kuharibu sanduku (conductor). Huu hapa ni muhtasari wa mlinganisho huu:
- Jumla ya idadi ya chupa huongeza nishati.
- Idadi ya kontena kwenye kisanduku inaonyesha uthabiti wa sasa.
- Idadi ya visanduku kwa urefu hukuruhusu kutathmini voltage.
- Upana wa kisanduku unatoa wazo la upinzani.
Hatari zinazowezekana
Tayari tumejadili kwamba mwendo ulioelekezwa wa chembe zinazochajiwa unaitwa mkondo. Ikumbukwe kwamba jambo hili linaweza kuwa hatari kwa afya ya binadamu na hata maisha. Huu hapa ni muhtasari wa sifa za mkondo wa umeme:
- Hutoa joto kwa kondakta ambayo inapita. Ikiwa mtandao wa umeme wa kaya umejaa kupita kiasi, basi insulation itawaka polepole na kubomoka. Kwa hivyo, kuna uwezekano wa mzunguko mfupi, ambayo ni hatari sana.
- Mkondo wa umeme, unapopita kwenye vifaa vya nyumbani na waya, hukutanaupinzani wa vipengele vya kutengeneza vifaa. Kwa hivyo, huchagua njia ambayo ina thamani ya chini zaidi kwa kigezo hiki.
- Seketi fupi ikitokea, nguvu ya sasa huongezeka sana. Hii hutoa kiasi kikubwa cha joto. Inaweza kuyeyusha chuma.
- Saketi fupi inaweza kutokea kutokana na kupenya kwa unyevu. Katika kesi zilizojadiliwa hapo awali, vitu vilivyo karibu huwaka, lakini katika kesi hii, watu huteseka kila wakati.
- Mshtuko wa umeme hubeba hatari kubwa. Ni uwezekano kabisa hata mbaya. Wakati umeme wa sasa unapita kupitia mwili wa binadamu, upinzani wa tishu hupunguzwa sana. Wanaanza kupata joto. Katika hali hii, seli huharibiwa na miisho ya neva hufa.
Masuala ya Usalama
Ili kuepuka kukaribiana na mkondo wa umeme, ni lazima utumie vifaa maalum vya kujikinga. Kazi inapaswa kufanywa katika glavu za mpira kwa kutumia mkeka wa nyenzo sawa, vijiti vya kutokwa, pamoja na vifaa vya kutuliza mahali pa kazi na vifaa.
swichi za mzunguko zenye ulinzi mbalimbali zimethibitishwa kuwa nzuri kama kifaa kinachoweza kuokoa maisha ya mtu.
Pia, mtu asisahau kuhusu tahadhari za kimsingi za usalama anapofanya kazi. Iwapo moto utatokea unaohusisha vifaa vya umeme, vizima moto vya kaboni dioksidi na poda pekee vinaweza kutumika. Mwisho unaonyesha matokeo bora zaidi katika vita dhidi ya moto, lakini vifaa vilivyofunikwa na vumbi haviwezi kurejeshwa kila wakati.
Hitimisho
Kwa kutumia mifano inayoeleweka kwa kila msomaji, tuligundua kuwa mwendo ulioelekezwa wa chembe zinazochajiwa unaitwa mkondo wa umeme. Hili ni jambo la kuvutia sana, muhimu kutoka kwa nafasi za fizikia na kemia. Umeme wa sasa ni msaidizi asiyechoka kwa mwanadamu. Walakini, inapaswa kushughulikiwa kwa uangalifu. Makala haya yanajadili masuala ya usalama ambayo yanapaswa kuzingatiwa ikiwa hakuna tamaa ya kufa.
