Charge électrique: quelle réaction automatique cette phrase produit-elle lorsque vous la lisez? Un picotement, peut-être, ou l'image d'un éclair qui divise le ciel? L'affichage coloré des lumières clignotantes dans une ville comme Paris ou Las Vegas? Peut-être même un insecte qui brille d'une manière ou d'une autre dans l'obscurité en traversant votre camping?
Jusqu'à ces derniers siècles, non seulement les scientifiques n'avaient aucun moyen de mesurer la vitesse de la lumière, ils n'avaient aucune idée de quels phénomènes physiques sous-tendent ce qui est maintenant connu comme «électricité» en premier lieu. Dans les années 1800, les physiciens ont d'abord compris les minuscules particules impliquées dans le flux de courant (électrons libres) ainsi que la nature des forces les obligeant à se déplacer. Il était clair que l'électricité pouvait faire beaucoup de bien si elle pouvait être «fabriquée» ou «captée» en toute sécurité et que l'énergie électrique utilisée pour le travail.
Le flux de charge électrique se produit facilement dans les substances classées comme matériaux conducteurs Le courant électrique L'unité SI du courant est l'ampère (A), souvent appelé officieusement "ampères". La charge électrique elle-même est mesurée en coulombs (C). Par convention, le courant électrique circule dans le sens inverse du flux d'électrons. En effet, la direction du courant a été décrite avant que les scientifiques ne sachent quels porteurs de charge se déplaçaient sous l'influence d'un champ électrique. À toutes fins pratiques, les charges positives se déplaçant dans le sens positif offrent le même résultat physique (de calcul) que les charges négatives se déplaçant dans le sens négatif en ce qui concerne le courant électrique. Les électrons se déplacent vers une borne positive dans un circuit électrique circuit. Le flux d'électrons, ou charge en mouvement, est donc éloigné de la borne négative. Le mouvement des électrons dans un fil de cuivre ou un autre matériau conducteur génère également un champ magnétique Pour le scénario de courant conventionnel de base d'une charge se déplaçant à travers un fil, la formule du courant est donnée par : I \u003d neAv d où n Bien que le courant ait à la fois une magnitude et une direction, il s'agit d'une quantité scalaire, et non d'une quantité vectorielle, car il n'obéit pas aux lois de l'addition vectorielle. Ohm's la loi I \u003d V /R où V Pensez de tension en tant que "force de traction" (bien que cette "force électromotrice" ne soit pas littéralement une force) spécifique aux charges électriques. Lorsque des charges opposées sont séparées, elles sont attirées les unes vers les autres d'une manière qui diminue avec l'augmentation de la distance entre elles. Elle est vaguement analogue à l'énergie potentielle gravitationnelle en mécanique classique; la gravité "veut" que des choses hautes tombent sur Terre, et la tension "veut" que des charges séparées (opposées) viennent s'écraser. Les volts sont équivalents à des joules par coulomb, ou J /C. Ils ont donc des unités d'énergie par unité de charge. La tension actuelle donne donc des unités de (C /s) (J /C) \u003d (J /s), ce qui se traduit par des unités de puissance (dans ce cas électrique): P \u003d IV La combinaison de cela avec la loi d'Ohm donne lieu à d'autres relations mathématiques utiles impliquant le flux de courant: P \u003d I 2R et P \u003d V 2 /R. Celles-ci montrent, entre autres, qu'à un niveau de courant fixe, la puissance est proportionnelle à la résistance, alors que si la tension est fixe, la puissance est inversement Pendant le déplacement des charges ( courant) induit un champ magnétique, un champ magnétique peut lui-même induire une tension dans un fil. Avec le courant alternatif, la tension varie de manière sinusoïdale et est donnée à tout moment t Un ampèremètre est un appareil qui est utilisé pour mesurer le courant en le connectant en série - et jamais en parallèle - en un circuit électrique. (Un circuit parallèle a plusieurs fils entre les jonctions - en d'autres termes, à la source d'alimentation, les condensateurs et les résistances - dans le circuit.) Il fonctionne sur le principe que le courant est le même à travers toutes les parties d'un fil entre deux jonctions. Un ampèremètre a une faible résistance intrinsèque connue et est configuré pour donner une déviation pleine échelle 1. Calculer la vitesse de dérive des électrons dans un fil de cuivre cylindrique d'un rayon de 1 mm, ou 0,001 m) transportant un courant de 15 A, étant donné que pour le cuivre, n \u003d 8,342 × 10 28 e /m 3 . I \u003d neAv d, donc v d \u003d I /neA. La zone A \u003d (15 C /s) /[(8,342 × 10 28 e /m 3) (- 1,60 × 10 -19 C) (3,14 10 -6 m < sup> 2)] \u003d -3,6 × 10 -4 m /s. 2. Trouvez le courant I dans un circuit de 120 V qui a des résistances de 2 Ω, 4 Ω et 6 Ω en série. Les résistances en série sont simplement additives (dans les circuits parallèles, la somme de la résistance totale est la somme des inverses des valeurs de résistance individuelles). Ainsi: I \u003d V /R \u003d (120 V) /(2 + 4 + 6) Ω \u003d 10 A. 3. Un circuit a une résistance totale de 15 Ω et un flux de courant de 20 A. Quelles sont la puissance et la tension dans ce circuit? P \u003d I 2R \u003d (20) 2 (15) \u003d 6 000 watts (W ou J /s). V \u003d IR \u003d (20) (15) \u003d 300 V
, alors qu'il est entravé par ceux que l'on appelle isolants
. Dans un fil métallique tel qu'un fil de cuivre, par exemple, il est possible de créer une différence de potentiel
aux extrémités du fil, provoquant un flux de charge et créant un courant.
Définition de l'électricité Courant
est le débit moyen de la charge électrique (c'est-à-dire la charge par unité de temps) au-delà d'un point dans l'espace. Cette charge est portée par électrons
se déplaçant à travers un fil dans un circuit électrique. Plus le nombre d'électrons passant au-delà de ce point par seconde est élevé, plus l'intensité du courant est élevée.
est de magnitude égale mais positive
en signe. Ce nombre est considéré comme la charge fondamentale
e
. L'unité de base de l'ampère est donc en coulombs par seconde (C /s).
qui a une direction et une amplitude déterminées par la direction du courant électrique et donc le mouvement des électrons; c'est le principe sur lequel un électroaimant
est construit.
Formule de courant électrique
est le nombre de charges par mètre cube (m 3), e
est la charge fondamentale, A
est la surface en coupe transversale du fil, et v d
est la vitesse de dérive
.
Formule de la loi d'Ohm
donne une formule pour déterminer le courant qui traversera un conducteur:
est la tension
, ou différence de potentiel électrique
, mesurée en volts, et R
est la résistance électrique
au flux de courant, mesurée en ohms
(Ω).
Tension expliquée
proportionnelle à la résistance.
Types de courant
par l'expression V \u003d V 0sin (2πft), où V 0
est la tension initiale et f
est la fréquence ou le nombre de cycles de tension (maximum à minimum jusqu'à la valeur maximum) dans chaque seconde.
Mesure de courant
(FSD) à un niveau de courant donné, souvent 0,015 A ou 15 mA. Si vous connaissez la tension et manipulez la résistance à l'aide de la fonction de résistance de shunt de l'ampèremètre, vous pouvez déterminer le courant; vous savez ce que la valeur du flux de courant devrait
être en utilisant la loi d'Ohm.
Exemples de courant électrique
de la section transversale du fil est πr 2, ou π (0,001) 2 \u003d 3,14 10 -6 m 2.
