Korronte elektrikoa

Korronte elektrikoaren definizioa

Kobrezko eroale baten barruan, abiadura handian libreki eta ausaz mugitzen diren baina metaletik ihes egiten ez duten elektroiak daude. Libreki mugi daitezkeen elektroiei elektroi libreak deitzen zaie. Elektroiak norabide guztietan libreki mugitzen diren arren, ez dago elektroi-fluxu garbirik norabide jakin batean ere. Egoera hau gertatzen da kobrezko hariaren bi muturren artean potentzial-diferentziarik ez dagoenean.

Kablea iturri elektriko batera konektatzen denean, potentzial-diferentzia bat sortzen da kobrezko kablearen bi muturren artean, eta horrela eremu elektriko bat sortzen da kobrezko kablean. Eremu elektriko baten presentziak elektroi askeek F = q E = e E indar elektriko bat jasaten dute , non F = indar elektrikoa, e = elektroiaren karga, E = eremu elektrikoa . Indar elektrikoak libreki mugitzen ari diren elektroi guztiek indar elektrikoaren norabide berean azelerazio komuna jasaten dute.

Elektroi aske hauek, elkarrekin mugitzen direnak, kobrezko hariko atomo geldikorren artean kokatzen dira, elektroi guztiak atomo hauekin talka egitea eraginez. Talka hauek elektroi askeen mugimenduaren norabidea aldatzea eragiten dute. Elektroi horiek guztiak etengabe indar elektriko baten menpe daude, eta horrek indar elektrikoaren norabide berean azeleratzen ditu. Une batez mugitu ondoren, elektroi askeak berriro talka egiten dute kobrezko hariko atomoekin. Hala ere, elektroi askeak beti indar elektriko baten menpe daude, eta horrek elektroi guztiak berriro azeleratzen ditu.

Beraz, hainbat norabidetan ausaz mugitzeaz gain, elektroi aske guztiak elkarrekin poliki mugitzen dira indar elektrikoaren norabidean eta eremu elektrikoaren kontrako noranzkoan. Eremu elektrikoaren norabidea potentzial elektriko handitik potentzial elektriko txikira doa, eta elektroiak, berriz, potentzial txikitik potentzial handira mugitzen dira. Elektroi aske bakoitzaren ausazko mugimenduak abiadura oso handia du, eta elektroi askeen mugimendu kolektiboak, berriz, indar elektrikoaren norabidean abiadura oso motela du. Elektroi askeen mugimendu kolektibo horri indar elektrikoaren norabidean deriba-abiadura ere deitzen zaio.

Korronte elektrikoa eroale baten zeharkako sekzio batetik karga elektrikoak denbora-tarte jakin batean zehar igarotzea bezala definitzen da . Hitzarmenaren arabera, korronte elektrikoaren norabidea karga positiboen mugimenduaren norabidearen berdina da. Akordio hau egin zen eroale batean benetan mugitzen dena elektroi askeak eta negatiboki kargatuak direla jakin aurretik. Eroale bateko elektroien mugimenduaren norabidea korronte elektrikoaren norabidearen aurkakoa da. Beraz, eroale batean doan korrontea eztabaidatzerakoan, karga positiboen fluxua esan nahi da, korronte konbentzional gisa ere ezagutzen dena, akordio horren emaitza delako.

Korronte elektrikoaren formula

Matematikoki, korronte elektrikoa ekuazio honen bidez adierazten da:
I = ΔQ / Δt
Formularen deskribapena: I = korronte elektrikoa, ΔQ = karga elektrikoaren kantitatea, Δt = denbora-tartea.

Korronte elektrikoaren unitatea

Karga elektrikoaren unitatea Coulomb da, denboraren unitatea segundoa, beraz, korronte elektrikoaren unitatea Coulomb/segundoa da. Coulomb/segundoari Ampere ere deitzen zaio , Andre Marie Ampere (1775-1836) fisikari frantziarragatik izendatua. 1 Ampere = 1 Coulomb/segundo (1 A = 1 C/s). Beste era batera esanda, 1 Ampere-ko korronte elektrikoa hari baten zeharkako sekzio batetik segundo batez igarotzen den 1 Coulomb-eko karga elektriko baten berdina da. Amperetan adierazteaz gain, korronte elektrikoa miliampereetan (1 mA = 10-3 ^A ), mikroampereetan (1 μA = 10-6 ^A ), nanoampereetan (1 nA = 10-9 ^A ) edo pikoampereetan (1 pA = 10-12 ^A ) ere adierazten da.

1. galderaren adibidea:

2 Ampere-ko korronte batek 8 segundoz zeharkatzen du hari bat. Zehaztu puntu batetik igarotzen den kargaren magnitudea eta karga horretan dauden elektroien kopurua!
Eztabaida
Jakina da:
Korronte elektrikoa (I) = 1 Ampere
Denbora-tartea (t) = 2 segundo
Galdetu zuen: karga (Q) eta elektroi kopurua (e)
Erantzuna:
Korronte elektrikoaren formula:
I = Q/t
Formularen deskribapena: I = korronte elektrikoa, Q = karga elektrikoa, t = denbora-tartea
Karga elektrikoa:
Q = I t = (2 Ampere)(8 segundo) = 16 Coulomb.

Elektroi baten karga 1,6 x 10⁻¹19 Coulomb da ^, beraz, 16 Coulomb-eko karga batek 16 C adina elektroi ditu / 1,6 x ^10⁻¹19 Coulomb = 10 x ^10⁻¹19 elektroi.

Korronte elektrikoa, desbideratze-abiadura eta korronte-dentsitatea

Demagun karga positibo bat eskuinera mugitzen ari dela v abiadurarekin, E eremu elektriko baten norabidean, A zeharkako sekzioa duen eroale batean. Karga positiboak s = vt distantzia bat mugitzen du t denbora-tarte batean.

Bolumen bakoitzeko kargatutako partikula kopurua (kargatutako partikulen dentsitatea) n bada eta eroalearen bolumena A s = A vt bada, orduan eroalearen bolumenean kargatutako partikula kopurua n A v t da. Kargatutako partikula bakoitzak q karga badu, orduan eroalearen muturretik t denbora-tartean igarotzen den karga kopurua Q = nq A v t da. Beraz, eroalearen muturretik igarotzen den korronte elektrikoa I = Q/t = nq A v da. Korronte-dentsitatea edo zeharkako sekzioko A korrontea, berriz, J = I/A = nq v da. Ondoriozta daiteke eroalean igarotzen den korrontea kargatutako partikulen dentsitatearen (n), partikula bakoitzaren kargaren magnitudearen (q), eroalearen zeharkako sekzioko azaleraren (A) eta kargatutako partikulen higidura-abiaduraren (v) biderketaren emaitza dela.

Aztertu hurrengo adibide-problema partikula kargatu bakoitzaren abiaduraren eta partikula kargatu guztien higadura-abiaduraren arteko aldea ulertzeko.

2. galderaren adibidea:

10 ampereko korronte konstante bat igarotzen da 3 x 10-ko zeharkako sekzioa duen kobrezko hari batetik.^-6 m²Elektroi askearen dentsitatea 8,4 x 10 da.²⁸ elektroiak/m³Zehaztu elektroi askeen higadura-abiadura!
Eztabaida
Jakina da:
Korronte elektrikoa (I) = 10 Ampere
Kablearen zeharkako sekzioaren azalera (A) = 3 x 10^-6 m²
Elektroi askearen dentsitatea (n) = 8,4 x 10²⁸ m^-3
Elektroiaren karga (q) = 1,6 x 10^-19 C
Galdetu zuen: Elektroi askearen desplazamendu-abiadura (v)
Erantzuna:
Elektroien abiadura aurretik lortutako formula erabiliz kalkulatzen da:

Deskribapena: I = korronte elektrikoa, n = partikula kargatuen dentsitatea = elektroi askeen dentsitatea, q = elektroi baten karga, A = eroalearen zeharkako azalera, v = elektroien higidura-abiadura

Elektroiaren higidura-abiadura 0,248 x 10 ^-3 metro/segundo = 0,248 milimetro/segundo da.

Elektroi askeak elkarrekin mugitzen dira hari batean, 0,248 milimetro segundoko abiaduran. Beste era batera esanda, segundo oro elektroi aske guztiak 0,248 milimetro mugitzen dira. Abiadura oso motela da. Elektroi askeen mugimendua hain motela bada, zergatik pizten da argi elektriko bat etengailua piztu ondoren berehala?

Hau ulertzeko, kontsidera dezagun eroale bateko elektroien fluxua mahuka bateko uraren fluxua bezala. Mahuka urez betetzen bada, mahuka baten mutur bat txorrota batera konektatzen bada, ura berehala aterako da beste muturretik. Era berean, elektroi libreak daude kobrezko harian eta bonbillaren harian. Etengailua pizten denean, argiaren abiadurara hurbiltzen den abiadura duen eremu elektriko bat sortzen da (argiaren abiadura = 3 x 108 ^metro /segundo), eta horrek elektroi libreak berehala mugitzen hasten ditu elkarrekin. Bonbillaren harian dagoeneko elektroi libreak daude, beraz, bonbilla berehala pizten da.