Korronte elektrikoaren definizioa
Kobrezko eroale batean, abiadura handian ausaz mugitzen diren baina metaletik ihes egiten ez duten elektroiak daude. Aske mugi daitezkeen elektroiei elektroi libreak deitzen zaie. Elektroiak norabide guztietan libreki mugitzen diren arren, ez dago elektroien fluxu osorik norabide jakin batean. 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 agertzen da kobrezko kablearen barruan. Eremu elektriko baten existentziak elektroi askeak F = q E = e E indar elektrikoa jasaten dute, non F = indar elektrikoa , e = elektroiaren karga, E = eremu elektrikoa den . Indar elektriko honek libreki mugitzen ari diren elektroi guztiak batera azeleratzen ditu, indar elektrikoaren norabide berean.
Elkarrekin mugitzen diren elektroi askeak kobrezko harian geratzen diren atomoen artean daude, eta horrela elektroi guztiak atomoekin talka egiten dute. Talkak elektroi askeen norabidea aldatzea eragiten du. Elektroi horiek guztiek beti jasaten dute indar elektriko bat, eta horrela elektroi guztiak indar elektrikoaren norabide berean azeleratzen dira. Une batez mugitu ondoren, elektroi askeak kobrezko hariko atomoekin talka egiten dute. Baina elektroi askeek beti jasaten dute indar elektriko bat, eta horrela elektroi guztiak berriro azeleratzen dira. Beraz, ausaz norabide ezberdinetan mugitzeaz gain, elektroi aske guztiak poliki mugitzen dira elkarrekin indar elektrikoaren norabidean eta eremu elektrikoaren kontrako noranzkoan. Eremu elektrikoaren norabidea potentzial elektriko handi batetik potentzial elektriko txiki batera doa, eta elektroiak potentzial txiki batetik potentzial handi batera mugitzen dira. Elektroi aske bakoitzaren ausazko mugimenduak abiadura oso handia du, eta elektroi askeekin indar elektrikoaren norabidean mugimenduak abiadura oso motela du. Elektroi askeekin indar elektrikoaren norabidean mugimendu horri deriba-abiadura ere deitzen zaio.
Korronte elektrikoa eroale baten zeharkako sekzio batetik karga elektrikoak denbora-tarte jakin batean zehar igarotzen den fluxu gisa definitzen da. Akordioaren arabera, korronte elektrikoaren noranzkoa karga positiboaren noranzko bera da. Akordio hau egin zen eroale batean benetan mugitzen dena karga negatiboa duten elektroi libreak direla jakin aurretik. Eroaleko elektroien mugimenduaren noranzkoa korronte elektrikoaren noranzkoaren aurkakoa da. Beraz, eroalean doan korrontea aztertzen badugu, karga positiboaren fluxua da esan nahi dena, korronte konbentzionala ere deitzen zaiona, akordio baten emaitza delako.
Korronte elektrikoaren ekuazioa
Matematikoki, korronte elektrikoa ekuazio honen bidez adierazten da:
I = ΔQ / Δt
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 frantziarraren izenaz. 1 Ampere = 1 Coulomb/segundo (1 A = 1 C/s). Beste era batera esanda, 1 Ampere-ko korronte elektrikoa hari baten zeharkako sekzioa segundo batez zeharkatzen duen 1 Coulomb-eko karga elektriko baten berdina da. Amperetan adierazteaz gain, korronte elektrikoak miliamperetan (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 dira.
1. arazoaren adibidea:
2 Ampere-ko korronte batek zeharkatzen du haria 8 segundoz. Zehaztu puntu batetik igarotzen den karga kopurua eta karga horretan dauden elektroien kopurua!
Ezagunak:
Korronte elektrikoa (I) = 1 Ampere
Denbora-tartea (t) = 2 segundo
Behar dena: karga (Q) eta elektroi kopurua (e)
Irtenbidea:
Korronte elektrikoaren ekuazioa:
I = Q/t
I = korronte elektrikoa, Q = karga elektrikoa, t = denbora-tartea
Karga elektrikoa:
Q = I t = (2 Ampere)(8 segundo) = 16 C.
Elektroi baten karga 1.6 x 10 -19 Coulomb da, beraz, 16 Coulomb-en kargak 16 C / 1.6 x 10 -19 Coulomb = 10 x 10 19 elektroi adina elektroi ditu.
Korronte elektrikoa, desbideratze-abiadura eta korronte-dentsitatea
Berrikusi E eremu elektrikoaren norabidean v norabidean higitzen ari den abiadurarekin eskuinera mugitzen ari den karga positiboa
A zeharkako sekzioa duen eroale batean. Karga positiboa s = vt-raino mugitzen da t denbora-tartean.
Bolumen bakoitzeko kargatutako partikula kopurua (kargatutako partikulen dentsitatea) n bada eta eroalearen bolumena A s = A vt bada,
orduan, eroalearen bolumenean dauden partikula kargatuen kopurua n A v t da. Kargatutako partikula bakoitzak q karga badu, orduan eroalearen muturretik t tartean igarotzen den karga kopurua Q = nq A v t da. Beraz, eroalearen puntatik igarotzen den korronte elektrikoa I = Q / t = nq A v da. Korronte-dentsitatea edo A zeharkako sekzioko korrontea, berriz, J = I / A = nq v da.
Ondorioztatu daiteke eroalean doan korrontea kargatutako partikulen dentsitatearen (n) biderketaren emaitza dela,
partikula bakoitzaren karga kopurua (q), eroalearen azalera (A) eta kargatutako partikulen abiadura (v).
Aztertu ondorengo adibide galderak.
2. arazoaren adibidea:
10 ampereko korronte konstante bat dabil 3 x 10⁻⁶ m² - ko zeharkako sekzioa duen kobrezko hari batetik . Elektroi askeen dentsitatea 8.4 x 10²⁸ elektroi /m³ da . Zehaztu elektroi askeen higidura-abiadura!
Ezagunak:
Korronte elektrikoa (I) = 10 Ampere
Kablearen zeharkako sekzioaren azalera (A) = 3 x 10 -6 m 2
Elektroi askearen dentsitatea (n) = 8.4 x 10²⁸ m⁻³
Elektroiaren karga (q) = 1.6 x 10 -19 C
Bilatzen dena: Elektroi askeen higiduraren abiadura (v)
Irtenbidea:
Elektroien abiadura lehenago lortutako formula bat erabiliz kalkulatzen da:
I = korronte elektrikoa, n = partikula kargatuen dentsitatea = elektroi-dentsitatea, q = elektroi baten karga, A = eroalearen zeharkako azalera, v = elektroi-desbideratze-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 milimetroraino mugitzen dira. Abiadura oso motela da hau. Elektroi askeen mugimendua oso motela bada, zergatik pizten da argi elektrikoa etengailua piztu ondoren berehala?
Hau ulertzeko, elektroiak eroalean zehar isurtzen dira, mahuka barruko uraren fluxua bezala. Mahuka urez betetzen bada, mahuka baten mutur bat txorrotari konektatzen bazaio, ura berehala aterako da beste mahuka baten mutur batetik. 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 une horretan elkarrekin mugitzen hasten ditu. Bonbillaren harian dagoeneko elektroi libreak daude, beraz, argia une horretan bertan piztuta dago.
Arazoak eta konponbideak
1. 10 A-ko korronte egonkorra dago hari batean 2 minutuz. Zenbat karga igarotzen den eroaletik edozein tokitan.
Ezaguna:
Korronte elektrikoa (I) = 10 A
Denbora-tartea (t) = 2 minutu = 2 x 60 segundo = 120 segundo
Bilatzen da: Karga (Q)
irtenbidea:
Korronte elektrikoaren ekuazioa:
I = q/t
I = korronte elektrikoa, q = karga elektrikoa, t = denbora-tartea
Karga elektrikoa:
Q = It t = (10)(120) = 1200 C
2. 60 C-ko karga zirkuituko puntu batetik igarotzen da 5 minutuz. Zein da korronte elektrikoa?
Ezaguna:
Denbora-tartea (t) = 5 minutu = 5 x 60 segundo = 300 segundo
Karga elektrikoa (Q) = 60 C
Bilatzen dena: Korronte elektrikoa (I)
irtenbidea:
Korronte elektrikoa:
I = Q/t
I = 60 / 300
I = 0.2 Coulomb/segundo
I = 0.2 Ampere
3. SI sisteman korronte elektrikoaren unitatea…
Irtenbidea
Coulomb/segundo
Coulomb/segundoak, izen berezi bat dute, Amperea.
