ກະແສໄຟຟ້າ

ຄໍານິຍາມຂອງກະແສໄຟຟ້າ

ໃນຕົວນຳເຊັ່ນ: ທອງແດງ, ມີເອເລັກຕຣອນທີ່ເຄື່ອນທີ່ແບບສຸ່ມດ້ວຍຄວາມໄວສູງຢ່າງເສລີແຕ່ບໍ່ຫຼົບໜີອອກຈາກໂລຫະ. ເອເລັກຕຣອນທີ່ສາມາດເຄື່ອນທີ່ຢ່າງເສລີເອີ້ນວ່າເອເລັກຕຣອນອິດສະຫຼະ. ເຖິງແມ່ນວ່າເອເລັກຕຣອນຈະເຄື່ອນທີ່ຢ່າງເສລີໃນທຸກທິດທາງ, ແຕ່ບໍ່ມີການໄຫຼທັງໝົດຂອງເອເລັກຕຣອນໃນທິດທາງສະເພາະ. ສະພາບການນີ້ເກີດຂຶ້ນເມື່ອບໍ່ມີຄວາມແຕກຕ່າງກັນທາງດ້ານທ່າແຮງລະຫວ່າງສອງສົ້ນຂອງສາຍທອງແດງ.

ເມື່ອສາຍໄຟເຊື່ອມຕໍ່ກັບແຫຼ່ງໄຟຟ້າ, ຄວາມແຕກຕ່າງລະຫວ່າງທ່າແຮງຈະເກີດຂຶ້ນລະຫວ່າງສອງສົ້ນຂອງສາຍທອງແດງ, ດັ່ງນັ້ນສະໜາມໄຟຟ້າຈຶ່ງປະກົດຂຶ້ນພາຍໃນສາຍທອງແດງ. ການມີຢູ່ຂອງສະໜາມໄຟຟ້າເຮັດໃຫ້ເອເລັກຕຣອນອິດສະຫຼະປະສົບກັບແຮງໄຟຟ້າ F = q E = e E, ບ່ອນທີ່ F = ແຮງໄຟຟ້າ , e = ປະຈຸໄຟຟ້າ, E = ສະໜາມໄຟຟ້າ . ແຮງໄຟຟ້ານີ້ເຮັດໃຫ້ເອເລັກຕຣອນທັງໝົດທີ່ເຄື່ອນທີ່ຢ່າງອິດສະຫຼະເລັ່ງຂຶ້ນຮ່ວມກັນ, ເຊິ່ງເປັນທິດທາງດຽວກັນກັບແຮງໄຟຟ້າ.

ເອເລັກຕຣອນອິດສະຫຼະທີ່ເຄື່ອນທີ່ຮ່ວມກັນແມ່ນຢູ່ລະຫວ່າງອະຕອມທີ່ຍັງຄົງຢູ່ໃນສາຍທອງແດງ ເພື່ອໃຫ້ເອເລັກຕຣອນທັງໝົດປະທະກັບອະຕອມ. ການປະທະກັນເຮັດໃຫ້ທິດທາງຂອງເອເລັກຕຣອນອິດສະຫຼະປ່ຽນແປງ. ເອເລັກຕຣອນທັງໝົດເຫຼົ່ານີ້ມັກຈະປະສົບກັບແຮງໄຟຟ້າ ດັ່ງນັ້ນເອເລັກຕຣອນທັງໝົດຈຶ່ງຖືກເລັ່ງໃນທິດທາງດຽວກັນກັບທິດທາງຂອງແຮງໄຟຟ້າ. ຫຼັງຈາກເຄື່ອນທີ່ໄປໄລຍະໜຶ່ງ, ເອເລັກຕຣອນອິດສະຫຼະຈະປະທະກັບອະຕອມໃນສາຍທອງແດງ. ແຕ່ເອເລັກຕຣອນອິດສະຫຼະມັກຈະປະສົບກັບແຮງໄຟຟ້າ ດັ່ງນັ້ນເອເລັກຕຣອນທັງໝົດຈຶ່ງຖືກເລັ່ງອີກຄັ້ງ. ສະນັ້ນ ນອກຈາກການເຄື່ອນທີ່ແບບສຸ່ມໃນທິດທາງຕ່າງໆແລ້ວ ເອເລັກຕຣອນອິດສະຫຼະທັງໝົດຍັງເຄື່ອນທີ່ຊ້າໆຮ່ວມກັນໃນທິດທາງຂອງແຮງໄຟຟ້າ ແລະ ໃນທິດທາງກົງກັນຂ້າມກັບສະໜາມໄຟຟ້າ. ທິດທາງຂອງສະໜາມໄຟຟ້າແມ່ນຈາກທ່າແຮງໄຟຟ້າສູງໄປຫາທ່າແຮງໄຟຟ້າຕ່ຳ, ໃນຂະນະທີ່ເອເລັກຕຣອນເຄື່ອນຍ້າຍຈາກທ່າແຮງຕ່ຳໄປຫາທ່າແຮງສູງ. ການເຄື່ອນທີ່ແບບສຸ່ມຂອງເອເລັກຕຣອນອິດສະຫຼະແຕ່ລະອັນມີຄວາມໄວໄວຫຼາຍ, ໃນຂະນະທີ່ການເຄື່ອນທີ່ມີເອເລັກຕຣອນອິດສະຫຼະໃນທິດທາງຂອງແຮງໄຟຟ້າມີຄວາມໄວຊ້າຫຼາຍ. ການເຄື່ອນທີ່ທີ່ມີເອເລັກຕຣອນອິດສະຫຼະໃນທິດທາງຂອງແຮງໄຟຟ້ານີ້ຍັງເອີ້ນວ່າ ຄວາມໄວລອຍ.

ກະແສໄຟຟ້າຖືກນິຍາມວ່າເປັນການໄຫຼຂອງປະຈຸໄຟຟ້າຜ່ານພາກຕັດຂວາງຂອງຕົວນຳໃນຊ່ວງເວລາໃດໜຶ່ງ. ອີງຕາມຂໍ້ຕົກລົງ, ທິດທາງຂອງກະແສໄຟຟ້າແມ່ນຄືກັນກັບທິດທາງຂອງປະຈຸບວກ. ຂໍ້ຕົກລົງນີ້ໄດ້ເຮັດກ່ອນທີ່ມັນຈະຮູ້ວ່າສິ່ງທີ່ເຄື່ອນທີ່ຕົວຈິງໃນຕົວນຳແມ່ນເອເລັກຕຣອນອິດສະຫຼະທີ່ມີປະຈຸລົບ. ທິດທາງຂອງການເຄື່ອນທີ່ຂອງເອເລັກຕຣອນໃນຕົວນຳແມ່ນກົງກັນຂ້າມກັບທິດທາງຂອງກະແສໄຟຟ້າ. ສະນັ້ນ, ຖ້າພວກເຮົາສົນທະນາກ່ຽວກັບກະແສໄຟຟ້າທີ່ໄຫຼໃນຕົວນຳ, ສິ່ງທີ່ໝາຍຄວາມວ່າແມ່ນກະແສຂອງປະຈຸບວກ, ເຊິ່ງເອີ້ນອີກຊື່ໜຶ່ງວ່າກະແສໄຟຟ້າທຳມະດາ ເພາະມັນເປັນຜົນມາຈາກຂໍ້ຕົກລົງ.

ສົມຜົນຂອງກະແສໄຟຟ້າ

ໃນທາງຄະນິດສາດ, ກະແສໄຟຟ້າສະແດງອອກໂດຍສົມຜົນ:

ຂ້ອຍ = Δ Q / Δt

I = ກະແສໄຟຟ້າ, ΔQ = ປະລິມານປະຈຸໄຟຟ້າ, Δt = ໄລຍະຫ່າງເວລາ.

ຫົວ ໜ່ວຍ ກະແສໄຟຟ້າ

ຫົວໜ່ວຍຂອງປະຈຸໄຟຟ້າແມ່ນ Coulomb, ຫົວໜ່ວຍຂອງເວລາແມ່ນວິນາທີ, ສະນັ້ນຫົວໜ່ວຍຂອງກະແສໄຟຟ້າແມ່ນ Coulomb/ວິນາທີ. Coulomb/ວິນາທີຍັງຖືກເອີ້ນວ່າ Ampere, ເຊິ່ງເປັນຊື່ຂອງນັກຟີຊິກສາດຊາວຝຣັ່ງ Andre Marie Ampere (1775-1836). 1 Ampere = 1 Coulomb/ວິນາທີ (1 A = 1 C/s). ເວົ້າອີກຢ່າງໜຶ່ງ, ກະແສໄຟຟ້າ 1 Ampere ເທົ່າກັບປະຈຸໄຟຟ້າ 1 Coulomb ທີ່ຜ່ານພື້ນທີ່ຕັດຂວາງຂອງສາຍເປັນເວລາ 1 ວິນາທີ. ນອກຈາກຈະສະແດງເປັນ Amperes ແລ້ວ, ກະແສໄຟຟ້າຍັງສະແດງອອກເປັນ milliamperes (1 mA = 10 ^-3 A), microamperes (1 μA = 10 ^-6 A), nano amperes (1 nA = 10-9 A) ຫຼື picoamperes (1 pA = 10 ^-12 A).

ຕົວຢ່າງບັນຫາທີ 1:

ກະແສໄຟຟ້າ 2 ແອມແປຣ໌ໄຫຼຜ່ານສາຍໄຟເປັນເວລາ 8 ວິນາທີ. ຈົ່ງກຳນົດປະລິມານປະຈຸໄຟຟ້າທີ່ຜ່ານຈຸດໜຶ່ງ ແລະ ຈຳນວນເອເລັກຕຣອນໃນປະຈຸໄຟຟ້ານັ້ນ!

ຮູ້ຈັກ:

ກະແສໄຟຟ້າ (I) = 1 ແອມແປ

ຊ່ວງເວລາ (t) = 2 ວິນາທີ

ຕ້ອງການ: ປະຈຸໄຟຟ້າ (Q) ແລະ ຈຳນວນເອເລັກຕຣອນ (e)

ການແກ້ໄຂ:

ສົມຜົນຂອງກະແສໄຟຟ້າ:

ຂ້ອຍ = ຖາມ/ທ

I = ກະແສໄຟຟ້າ, Q = ປະຈຸໄຟຟ້າ, t = ຊ່ວງເວລາ

ປະຈຸໄຟຟ້າ:

Q = It = (2 ແອມແປ)(8 ວິນາທີ) = 16 C.

ປະຈຸໄຟຟ້າຂອງໜຶ່ງອີເລັກຕຣອນແມ່ນ 1.6 x 10 ^-19 ຄູລອມ, ສະນັ້ນປະຈຸໄຟຟ້າຂອງ 16 ຄູລອມມີອີເລັກຕຣອນຫຼາຍເທົ່າກັບ 16 C / 1.6 x 10 ^-19 ຄູລອມ = 10 x 10 ¹⁹ ອີເລັກຕຣອນ.

ກະແສໄຟຟ້າ, ຄວາມໄວໃນການລອຍ ແລະ ຄວາມໜາແໜ້ນຂອງກະແສໄຟຟ້າ

ກວດສອບປະຈຸບວກທີ່ເຄື່ອນທີ່ໄປທາງຂວາດ້ວຍຄວາມໄວ, ເຄື່ອນທີ່ v ໄປໃນທິດທາງຂອງສະໜາມໄຟຟ້າ E

ຢູ່ເທິງຕົວນຳທີ່ມີພື້ນທີ່ຕັດຂວາງ A. ປະຈຸບວກເຄື່ອນທີ່ໄປໄກເຖິງ s = vt ໃນຊ່ວງເວລາ t.

ຖ້າຈຳນວນອະນຸພາກທີ່ມີປະຈຸໄຟຟ້າຕໍ່ປະລິມານ (ຄວາມໜາແໜ້ນຂອງອະນຸພາກທີ່ມີປະຈຸໄຟຟ້າ) ແມ່ນ n ແລະປະລິມານຂອງຕົວນຳແມ່ນ A s = A vt,

ຫຼັງຈາກນັ້ນ, ຈຳນວນອະນຸພາກທີ່ມີປະຈຸໄຟຟ້າໃນປະລິມານຂອງຕົວນຳແມ່ນ n A v t. ຖ້າອະນຸພາກທີ່ມີປະຈຸໄຟຟ້າແຕ່ລະອັນມີປະຈຸໄຟຟ້າເປັນ q, ປະລິມານຂອງປະຈຸໄຟຟ້າທີ່ຜ່ານປາຍຂອງຕົວນຳໃນຊ່ວງເວລາ t ແມ່ນ Q = nq A v t. ດັ່ງນັ້ນ, ກະແສໄຟຟ້າທີ່ໄຫຼຜ່ານປາຍຂອງຕົວນຳແມ່ນ I = Q / t = nq A v. ໃນຂະນະທີ່ຄວາມໜາແໜ້ນຂອງກະແສໄຟຟ້າ ຫຼື ກະແສໄຟຟ້າຕໍ່ພື້ນທີ່ຕັດຂວາງ A ແມ່ນ J = I / A = nq v.

ສາມາດສະຫຼຸບໄດ້ວ່າກະແສໄຟຟ້າທີ່ໄຫຼຢູ່ໃນຕົວນຳແມ່ນຜົນຄູນຂອງການຄູນຄວາມໜາແໜ້ນຂອງອະນຸພາກທີ່ມີປະຈຸໄຟຟ້າ (n),

ປະລິມານປະຈຸໄຟຟ້າສຳລັບແຕ່ລະອະນຸພາກ (q), ພື້ນທີ່ຂອງຕົວນຳ (A) ແລະ ຄວາມໄວຂອງອະນຸພາກທີ່ມີປະຈຸໄຟຟ້າ (v).

ສຶກສາຄຳຖາມຕົວຢ່າງຕໍ່ໄປນີ້.

ຕົວຢ່າງບັນຫາທີ 2:

ກະແສໄຟຟ້າຄົງທີ່ 10 ແອມແປຣ໌ໄຫຼໃນສາຍທອງແດງທີ່ມີພື້ນທີ່ຕັດຂວາງ 3 x 10 ^-6 ມ ^2. ຄວາມໜາແໜ້ນຂອງເອເລັກຕຣອນອິດສະຫຼະແມ່ນ 8.4 x 10 ²⁸ ເອເລັກຕຣອນ/ມ ^3. ກຳນົດຄວາມໄວຂອງການເຄື່ອນທີ່ຂອງເອເລັກຕຣອນອິດສະຫຼະ!

ຮູ້ຈັກ:

ກະແສໄຟຟ້າ (I) = 10 ແອມແປ

ພື້ນທີ່ຕັດຂວາງຂອງສາຍ (A) = 3 x 10 ^-6 ມ ²

ຄວາມໜາແໜ້ນຂອງເອເລັກຕຣອນອິດສະຫຼະ (n) = 8.4 x ¹⁰²⁸ m ^-3

ປະຈຸໄຟຟ້າ (q) = 1.6 x 10 ^-19 C

ຕ້ອງການ: ຄວາມໄວຂອງການລອຍຂອງເອເລັກຕຣອນເສລີ (v)

ການແກ້ໄຂ:

ຄວາມໄວຂອງເອເລັກຕຣອນຖືກຄິດໄລ່ໂດຍໃຊ້ສູດທີ່ໄດ້ມາກ່ອນໜ້ານີ້:

I = ກະແສໄຟຟ້າ, n = ຄວາມໜາແໜ້ນຂອງອະນຸພາກທີ່ມີປະຈຸໄຟຟ້າ = ຄວາມໜາແໜ້ນຂອງເອເລັກຕຣອນ, q = ປະຈຸໄຟຟ້າເອເລັກຕຣອນໜຶ່ງ, A = ພື້ນທີ່ຕັດຂວາງຂອງຕົວນຳ, v = ຄວາມໄວຂອງການເຄື່ອນທີ່ຂອງເອເລັກຕຣອນ

ຄວາມໄວຂອງການລອຍຂອງເອເລັກຕຣອນແມ່ນ 0.248 x 10 ^-3 ແມັດ/ວິນາທີ = 0.248 ມິນລິແມັດ/ວິນາທີ.

ເອເລັກຕຣອນເສລີເຄື່ອນທີ່ຮ່ວມກັນໃນສາຍດ້ວຍຄວາມໄວ 0.248 ມິນລິແມັດຕໍ່ວິນາທີ. ເວົ້າອີກຢ່າງໜຶ່ງ, ທຸກໆວິນາທີ, ເອເລັກຕຣອນເສລີທັງໝົດເຄື່ອນທີ່ໄປໄກເຖິງ 0.248 ມິນລິແມັດ. ນີ້ແມ່ນຄວາມໄວທີ່ຊ້າຫຼາຍ. ຖ້າການເຄື່ອນທີ່ຂອງເອເລັກຕຣອນເສລີຊ້າຫຼາຍ, ເປັນຫຍັງໄຟໄຟຟ້າຈຶ່ງເປີດທັນທີຫຼັງຈາກເປີດສະວິດ?

ເພື່ອເຂົ້າໃຈເລື່ອງນີ້, ເອເລັກຕຣອນໄຫຼຢູ່ໃນຕົວນຳໄຟຟ້າຄືກັບກະແສນ້ຳພາຍໃນທໍ່. ຖ້າທໍ່ເຕັມໄປດ້ວຍນ້ຳ, ຖ້າປາຍທໍ່ດ້ານໜຶ່ງເຊື່ອມຕໍ່ກັບກ໊ອກນ້ຳ, ນ້ຳຈະໄຫຼອອກຈາກປາຍອີກດ້ານໜຶ່ງທັນທີ. ເຊັ່ນດຽວກັນ, ມີເອເລັກຕຣອນອິດສະຫຼະຢູ່ໃນສາຍທອງແດງ ແລະ ສາຍຫຼອດໄຟ. ເມື່ອເປີດສະວິດ, ສະໜາມໄຟຟ້າຈະເກີດຂຶ້ນດ້ວຍຄວາມໄວໃກ້ຄຽງກັບຄວາມໄວແສງ (ຄວາມໄວແສງ = 3 x 10 ⁸ ແມັດ/ວິນາທີ), ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ເອເລັກຕຣອນອິດສະຫຼະເລີ່ມເຄື່ອນທີ່ຮ່ວມກັນໃນເວລານັ້ນ. ມີເອເລັກຕຣອນອິດສະຫຼະຢູ່ໃນສາຍຫຼອດໄຟແລ້ວ ດັ່ງນັ້ນແສງຈຶ່ງເປີດໃນເວລານັ້ນ.

ບັນຫາແລະວິທີແກ້ໄຂ

1. ກະແສໄຟຟ້າຄົງທີ່ 10 A ມີຢູ່ໃນສາຍໄຟເປັນເວລາ 2 ນາທີ. ປະລິມານປະຈຸ ໄຟ ຟ້າຜ່ານຕົວນຳຢູ່ສະຖານທີ່ໃດໜຶ່ງມີເທົ່າໃດ.

ເປັນທີ່ຮູ້ຈັກ:

ກະແສໄຟຟ້າ (I) = 10 A

ໄລຍະເວລາ (t) = 2 ນາທີ = 2 x 60 ວິນາທີ = 120 ວິນາທີ

ຕ້ອງການ: Charge (Q)

ວິທີແກ້ໄຂ:

ສົມຜົນຂອງກະແສໄຟຟ້າ:

ຂ້ອຍ = q/t

I = ກະແສໄຟຟ້າ, q = ປະຈຸໄຟຟ້າ, t = ຊ່ວງເວລາ

ປະຈຸໄຟຟ້າ:

Q = It = (10)(120) = 1200 C

2. ປະຈຸໄຟຟ້າ 60 C ຜ່ານຈຸດໜຶ່ງໃນວົງຈອນເປັນເວລາ 5 ນາທີ. ກະແສໄຟຟ້າແມ່ນຫຍັງ?

ເປັນທີ່ຮູ້ຈັກ:

ໄລຍະເວລາ (t) = 5 ນາທີ = 5 x 60 ວິນາທີ = 300 ວິນາທີ

ປະຈຸໄຟຟ້າ (Q) = 60 C

ຕ້ອງການ: ກະແສໄຟຟ້າ (I)

ວິທີແກ້ໄຂ:

ກະແສໄຟຟ້າ:

ຂ້ອຍ = ຖາມ/ທ

I = 60 / 300

I = 0.2 ຄູລອມ/ວິນາທີ

I = 0.2 ແອມແປຣ໌

3. ຫົວໜ່ວຍຂອງກະແສໄຟຟ້າໃນລະບົບ SI ແມ່ນ…

ການແກ້ໄຂ

ຄູລອມ/ວິນາທີ

ຄູລອມ/ວິນາທີ, ໂດຍມີຊື່ພິເສດວ່າ ແອມແປ.