" Danas želim da se dotaknem teme električne struje. Šta je? Pokušajmo se prisjetiti školskog programa.

Električna struja je uređeno kretanje nabijenih čestica u vodiču

Ako se sjećate, da bi se nabijene čestice kretale (nastaje električna struja), mora se stvoriti električno polje. Da biste stvorili električno polje, možete izvesti osnovne eksperimente kao što je trljanje plastične ručke o vunu i ona će neko vrijeme privlačiti lagane predmete. Tijela sposobna privući predmete nakon trljanja nazivaju se naelektrizirana. Možemo reći da tijelo u ovom stanju ima električni naboj, a sama tijela se nazivaju nabijenim. Iz školskog programa znamo da se sva tijela sastoje od sićušnih čestica (molekula). Molekul je čestica supstance koja se može odvojiti od tela i imaće sva svojstva koja su svojstvena ovom telu. Molekuli složenih tijela nastaju iz različitih kombinacija atoma jednostavnih tijela. Na primjer, molekul vode sastoji se od dva jednostavna: atoma kisika i jednog atoma vodika.

Atomi, neutroni, protoni i elektroni - šta su to?

Zauzvrat, atom se sastoji od jezgra i okreće se oko njega elektrona. Svaki elektron u atomu ima mali električni naboj. Na primjer, atom vodika se sastoji od jezgra oko kojeg rotira elektron. Jezgro atoma se sastoji od protona i neutrona. Jezgro atoma, zauzvrat, ima električni naboj. Protoni koji čine jezgro imaju isti električni naboj i elektrone. Ali protoni, za razliku od elektrona, su neaktivni, ali je njihova masa mnogo puta veća od mase elektrona. Neutronska čestica koja je dio atoma nema električni naboj i neutralna je. Elektroni koji rotiraju oko jezgra atoma i protoni koji čine jezgro su nosioci električnih naboja jednake veličine. Između elektrona i protona uvijek postoji sila međusobnog privlačenja, a između samih elektrona i između protona postoji sila međusobnog odbijanja. Zbog toga elektron ima negativan električni naboj, a proton pozitivan. Iz ovoga možemo zaključiti da postoje 2 vrste električne energije: pozitivna i negativna. Prisutnost jednako nabijenih čestica u atomu dovodi do činjenice da sile međusobnog privlačenja djeluju između pozitivno nabijenog jezgra atoma i elektrona koji rotiraju oko njega, držeći atom zajedno u jednu cjelinu. Atomi se međusobno razlikuju po broju neutrona i protona u svojim jezgrama, zbog čega pozitivni naboj jezgara atoma različitih tvari nije isti. U atomima različitih supstanci broj rotirajućih elektrona nije isti i određen je veličinom pozitivnog naboja jezgra. Atomi nekih supstanci su čvrsto vezani za jezgro, dok kod drugih ova veza može biti mnogo slabija. Ovo objašnjava različite snage tijela. Čelična žica je mnogo jača od bakrene žice, što znači da se čelične čestice jače privlače jedna za drugu od čestica bakra. Privlačnost između molekula posebno je uočljiva kada su blizu jedna drugoj. Najupečatljiviji primjer je da se dvije kapi vode spajaju u jednu nakon kontakta.

Električno punjenje

U atomu bilo koje supstance, broj elektrona koji rotiraju oko jezgra jednak je broju protona sadržanih u jezgru. Električni naboj elektrona i protona jednaki su po veličini, što znači da je negativni naboj elektrona jednak pozitivnom naboju jezgra. Ovi naboji se međusobno poništavaju, a atom ostaje neutralan. U atomu, elektroni stvaraju elektronsku ljusku oko jezgra. Elektronska ljuska i jezgro atoma su u neprekidnom oscilatornom kretanju. Kada se kreću, atomi se sudaraju i iz njih se emituje jedan ili više elektrona. Atom prestaje biti neutralan i postaje pozitivno nabijen. Pošto je njegov pozitivni naboj postao veći od negativnog (slaba veza između elektrona i jezgra - metala i uglja). U drugim tijelima (drvo i staklo) elektronske školjke nisu oštećene. Jednom oslobođeni od atoma, slobodni elektroni se kreću nasumično i mogu biti zarobljeni od strane drugih atoma. Proces pojavljivanja i nestajanja u tijelu odvija se kontinuirano. Sa povećanjem temperature, brzina vibracijskog kretanja atoma raste, sudari postaju sve češći i jači, a povećava se i broj slobodnih elektrona. Međutim, tijelo ostaje električno neutralno, jer se broj elektrona i protona u tijelu ne mijenja. Ako se određena količina slobodnih elektrona ukloni iz tijela, pozitivni naboj postaje veći od ukupnog naboja. Tijelo će biti pozitivno nabijeno i obrnuto. Ako se u tijelu stvori nedostatak elektrona, onda se ono dodatno naplaćuje. Ako postoji višak, negativan je. Što je veći ovaj nedostatak ili višak, veći je električni naboj. U prvom slučaju (više pozitivno nabijenih čestica) tijela se nazivaju provodnici (metali, vodene otopine soli i kiselina), au drugom (nedostatak elektrona, negativno nabijene čestice) dielektrici ili izolatori (ćilibar, kvarc, ebonit) . Za kontinuirano postojanje električne struje, razlika potencijala mora se stalno održavati u vodiču.

Pa, kratak kurs fizike je gotov. Mislim da ste se uz moju pomoć sjetili školskog programa za 7. razred, a kolika je potencijalna razlika pogledat ćemo u sljedećem članku. Vidimo se ponovo na stranicama sajta.

(provodljivost elektron-rupa). Ponekad se električna struja naziva i struja pomaka, koja nastaje kao rezultat promjene električnog polja tokom vremena.

Električna struja ima sljedeće manifestacije:

Enciklopedijski YouTube

1 / 5

✪ ELEKTRIČNA STRUJA jačina struje FIZIKA 8. razred

✪ Električna struja

✪ #9 Električna struja i elektroni

✪ Šta je električna struja [Amater Radio TV 2]

✪ ŠTA SE DESI UKOLIKO STRUJNI UDAR

Titlovi

Klasifikacija

Ako se nabijene čestice kreću unutar makroskopskih tijela u odnosu na određeni medij, tada se takva struja naziva električna struja provodljivosti. Ako se makroskopska nabijena tijela (na primjer, nabijene kapi kiše) kreću, tada se ova struja naziva konvekcija .

Postoje istosmjerne i naizmjenične električne struje, kao i razne vrste naizmjenične struje. U takvim konceptima riječ "električni" se često izostavlja.

• Direktna struja - struja čiji se smjer i veličina ne mijenjaju tokom vremena.

Vrtložne struje

Vrtložne struje (Foucaultove struje) su "zatvorene električne struje u masivnom vodiču koje nastaju kada se mijenja magnetni tok koji prodire u njega", stoga su vrtložne struje inducirane struje. Što se brže mijenja magnetni tok, to su jače vrtložne struje. Vrtložne struje ne teku duž određenih staza u žicama, ali kada se zatvore u vodiču, formiraju krugove nalik vrtlogu.

Postojanje vrtložnih struja dovodi do skin efekta, odnosno do činjenice da se naizmjenična električna struja i magnetski tok šire uglavnom u površinskom sloju provodnika. Zagrijavanje provodnika vrtložnim strujama dovodi do gubitaka energije, posebno u jezgrama namotaja naizmjenične struje. Da bi smanjili gubitke energije zbog vrtložnih struja, koriste se podjelom magnetskih krugova naizmjenične struje na zasebne ploče, izolirane jedna od druge i smještene okomito na smjer vrtložnih struja, što ograničava moguće konture njihovih putanja i uvelike smanjuje veličinu ovih struja. Na vrlo visokim frekvencijama, umjesto feromagneta, za magnetna kola se koriste magnetodielektrici, u kojima se, zbog vrlo velikog otpora, praktički ne pojavljuju vrtložne struje.

Karakteristike

Istorijski je to prihvaćeno smjer struje poklapa se sa smjerom kretanja pozitivnih naboja u provodniku. Štoviše, ako su jedini nosioci struje negativno nabijene čestice (na primjer, elektroni u metalu), tada je smjer struje suprotan smjeru kretanja nabijenih čestica. .

Brzina drifta elektrona

Otpornost na zračenje je uzrokovana stvaranjem elektromagnetnih valova oko vodiča. Ovaj otpor kompleksno zavisi od oblika i veličine provodnika, kao i od dužine emitovanog talasa. Za jedan ravan provodnik, u kojem je struja svuda istog smjera i jačine, i čija je dužina L znatno manja od dužine elektromagnetnog talasa koji emituje λ (\displaystyle \lambda), ovisnost otpora o talasnoj dužini i provodniku je relativno jednostavna:

Najčešće korištena električna struja sa standardnom frekvencijom od 50 Hz odgovara talasu dužine oko 6 hiljada kilometara, zbog čega je snaga zračenja obično zanemarljiva u poređenju sa snagom toplotnih gubitaka. Međutim, kako se frekvencija struje povećava, duljina emitiranog vala se smanjuje, a snaga zračenja se u skladu s tim povećava. Provodnik koji može emitovati primjetnu energiju naziva se antena.

Frekvencija

Koncept frekvencije odnosi se na naizmjeničnu struju koja povremeno mijenja snagu i/ili smjer. Ovo također uključuje najčešće korištenu struju, koja varira prema sinusoidnom zakonu.

Period izmjenične struje je najkraći vremenski period (izražen u sekundama) kroz koji se promjene struje (i napona) ponavljaju. Broj perioda koje struja izvodi po jedinici vremena naziva se frekvencija. Frekvencija se mjeri u hercima, pri čemu jedan herc (Hz) odgovara jednom ciklusu u sekundi.

Bias current

Ponekad se, radi praktičnosti, uvodi koncept struje pomaka. U Maxwellovim jednačinama, struja pomaka je prisutna u jednakim uvjetima sa strujom uzrokovanom kretanjem naelektrisanja. Intenzitet magnetnog polja zavisi od ukupne električne struje, jednake zbiru struje provodljivosti i struje pomaka. Po definiciji, gustina struje pristrasnosti j D → (\displaystyle (\vec (j_(D)))- vektorska veličina proporcionalna brzini promjene električnog polja E → (\displaystyle (\vec (E))) na vrijeme:

Činjenica je da kada se električno polje promijeni, kao i kada teče struja, nastaje magnetsko polje, što ova dva procesa čini sličnima. Osim toga, promjena električnog polja obično je praćena prijenosom energije. Na primjer, prilikom punjenja i pražnjenja kondenzatora, unatoč činjenici da nema kretanja nabijenih čestica između njegovih ploča, oni govore o struji pomaka koja teče kroz njega, prenoseći nešto energije i zatvarajući električni krug na jedinstven način. Bias current I D (\displaystyle I_(D)) u kondenzatoru se određuje formulom:

Gdje Q (\displaystyle Q)- punjenje na pločama kondenzatora, U (\displaystyle U)- potencijalna razlika između ploča, C (\displaystyle C)- kapacitet kondenzatora.

Struja pomaka nije električna struja jer nije povezana s kretanjem električnog naboja.

Glavne vrste provodnika

Za razliku od dielektrika, provodnici sadrže slobodne nosioce nekompenziranih naboja, koji se pod utjecajem sile, obično razlike električnog potencijala, kreću i stvaraju električnu struju. Strujna-naponska karakteristika (ovisnost struje o naponu) je najvažnija karakteristika provodnika. Za metalne vodiče i elektrolite, ima najjednostavniji oblik: jačina struje je direktno proporcionalna naponu (Ohmov zakon).

Metali - ovdje su nosioci struje elektroni provodljivosti, koji se obično smatraju elektronskim plinom, jasno pokazujući kvantna svojstva degeneriranog plina.

Plazma je jonizovani gas. Električni naboj prenose joni (pozitivni i negativni) i slobodni elektroni, koji nastaju pod uticajem zračenja (ultraljubičastog, rendgenskog i dr.) i (ili) zagrijavanja.

Elektroliti su „tečne ili čvrste supstance i sistemi u kojima su joni prisutni u bilo kojoj primjetnoj koncentraciji, uzrokujući prolaz električne struje“. Ioni nastaju procesom elektrolitičke disocijacije. Kada se zagriju, otpor elektrolita se smanjuje zbog povećanja broja molekula razloženih na ione. Kao rezultat prolaska struje kroz elektrolit, ioni se približavaju elektrodama i neutraliziraju se, taložeći se na njima. Faradejevi zakoni elektrolize određuju masu supstance koja se oslobađa na elektrodama.

Postoji i električna struja elektrona u vakuumu, koja se koristi u uređajima sa elektronskim snopom.

Električne struje u prirodi

Električna struja se koristi kao nosilac signala različite složenosti i vrste u različitim oblastima (telefon, radio, kontrolna tabla, dugme za zaključavanje vrata i tako dalje).

U nekim slučajevima se pojavljuju neželjene električne struje, kao što su lutajuće struje ili struje kratkog spoja.

Upotreba električne struje kao nosioca energije

• dobijanje mehaničke energije u svim vrstama elektromotora,
• dobijanje toplotne energije u uređajima za grejanje, električnim pećima, tokom elektro zavarivanja,
• dobijanje svetlosne energije u rasvetnim i signalnim uređajima,
• pobuđivanje elektromagnetnih oscilacija visoke frekvencije, ultravisoke frekvencije i radio talasa,
• primanje zvuka,
• dobijanje raznih supstanci elektrolizom, punjenje električnih baterija. Ovdje se elektromagnetna energija pretvara u hemijsku energiju,
• stvaranje magnetnog polja (u elektromagnetima).

Upotreba električne struje u medicini

• dijagnostika - biostruje zdravih i bolesnih organa su različite, te je moguće utvrditi bolest, njene uzroke i propisati liječenje. Grana fiziologije koja proučava električne pojave u tijelu naziva se elektrofiziologija.
  • Elektroencefalografija je metoda za proučavanje funkcionalnog stanja mozga.
  • Elektrokardiografija je tehnika za snimanje i proučavanje električnih polja tokom srčane aktivnosti.
  • Elektrogastrografija je metoda za proučavanje motoričke aktivnosti želuca.
  • Elektromiografija je metoda za proučavanje bioelektričnih potencijala koji nastaju u skeletnim mišićima.
• Liječenje i reanimacija: električna stimulacija određenih područja mozga; liječenje Parkinsonove bolesti i epilepsije, također za elektroforezu. Pejsmejker koji stimuliše srčani mišić pulsnom strujom koristi se za bradikardiju i druge srčane aritmije.

električna sigurnost

Obuhvata pravne, socio-ekonomske, organizacione i tehničke, sanitarno-higijenske, tretmansko-preventivne, rehabilitacione i druge mere. Pravila električne sigurnosti regulisana su pravnim i tehničkim dokumentima, regulatornim i tehničkim okvirom. Poznavanje osnova električne sigurnosti je obavezno za osoblje koje servisira električne instalacije i elektro opremu. Ljudsko tijelo je provodnik električne struje. Otpornost ljudi sa suvom i netaknutom kožom kreće se od 3 do 100 kOhm.

Struja koja prolazi kroz ljudsko ili životinjsko tijelo proizvodi sljedeće efekte:

• termički (opekotine, zagrijavanje i oštećenje krvnih žila);
• elektrolitički (razgradnja krvi, poremećaj fizičkog i hemijskog sastava);
• biološki (iritacija i ekscitacija tjelesnih tkiva, konvulzije)
• mehanički (pucanje krvnih sudova pod uticajem pritiska pare dobijenog zagrevanjem protokom krvi)

Glavni faktor koji određuje ishod električnog udara je količina struje koja prolazi kroz ljudsko tijelo. Prema sigurnosnim propisima, električna struja se klasificira na sljedeći način:

• sigurno smatra se struja čiji dug prolazak kroz ljudsko tijelo ne uzrokuje štetu i ne uzrokuje nikakve senzacije, njena vrijednost ne prelazi 50 μA (izmjenična struja 50 Hz) i 100 μA istosmjerne struje;
• minimalno uočljiv ljudska naizmenična struja je oko 0,6-1,5 mA (50 Hz naizmenična struja) i 5-7 mA jednosmerne struje;
• prag ne puštajući naziva se minimalna struja takve snage da osoba više nije u stanju da silom volje otrgne ruke od dijela koji nosi struju. Za naizmjeničnu struju je oko 10-15 mA, za jednosmjernu struju je 50-80 mA;
• prag fibrilacije naziva se jačina naizmjenične struje (50 Hz) od oko 100 mA i 300 mA jednosmjerne struje, čija izloženost duže od 0,5 s može uzrokovati fibrilaciju srčanih mišića. Ovaj prag se takođe smatra uslovno fatalnim za ljude.

U Rusiji, u skladu sa Pravilima za tehnički rad električnih instalacija potrošača i Pravilima za zaštitu rada tokom rada električnih instalacija, uspostavljeno je 5 kvalifikacionih grupa za električnu sigurnost, u zavisnosti od kvalifikacija i iskustva zaposlenog i napon električnih instalacija.

Električna struja je uređeni tok negativno nabijenih elementarnih čestica - elektrona. Struja neophodna za rasvjetu kuća i ulica, osiguranje funkcionalnosti kućne i industrijske opreme, kretanje gradskog i magistralnog elektroprevoza i dr.

Struja

• R n – otpor opterećenja
• A – indikator
• K – sklopka

Current– broj naelektrisanja koji u jedinici vremena prođu kroz poprečni presek provodnika.

• I – jačina struje
• q – količina električne energije
• t – vrijeme

Jedinica struje se zove amper A, nazvana po francuskom naučniku Amper.

1A = 10 3 mA = 10 6 µA

Gustina električne struje

Električna struja svojstveno nizu fizičkih karakteristika koje imaju kvantitativne vrijednosti izražene u određenim jedinicama. Glavne fizičke karakteristike električne struje su njena snaga i snaga. Snaga struje Kvantitativno se izražava u amperima, a trenutna snaga u vatima. Jednako važna fizička veličina je vektorska karakteristika električne struje, odnosno gustina struje. Konkretno, koncept gustoće struje koristi se pri projektovanju dalekovoda.

• J – gustina električne struje A / MM 2
• S – površina poprečnog presjeka
• I – struja

Jednosmjerna i naizmjenična struja

Svi električni uređaji su napajani trajno ili naizmjenična struja.

Struja, čiji se smjer i vrijednost ne mijenjaju naziva se trajno.

Struja, čiji se smjer i vrijednost mogu promijeniti se zove varijable.

Izvodi se napajanje za mnoge električne uređaje naizmjenična struja, čija je promjena grafički predstavljena kao sinusoida.

Upotreba električne struje

Može se sa sigurnošću reći da je najveće dostignuće čovečanstva otkriće električna struja i njegovu upotrebu. Od električna struja ovise o toplini i svjetlosti u domovima, protoku informacija iz vanjskog svijeta, komunikaciji ljudi koji se nalaze u različitim dijelovima planete i još mnogo toga.

Savremeni život se ne može zamisliti bez široko rasprostranjene dostupnosti električne energije. Struja prisutna je u apsolutno svim sferama ljudske djelatnosti: u industriji i poljoprivredi, u nauci i svemiru.

Struja Takođe je nepromenljiva komponenta svakodnevnog života osobe. Ovako rasprostranjena distribucija električne energije omogućena je zahvaljujući njenim jedinstvenim svojstvima. Električna energija može se trenutno prenositi na velike udaljenosti i transformirati u različite vrste energija različitog porijekla.

Glavni potrošači električne energije su industrijski i proizvodni sektori. Uz pomoć električne energije aktiviraju se različiti mehanizmi i uređaji, a izvode se višestepeni tehnološki procesi.

Nemoguće je precijeniti ulogu električne energije u osiguravanju rada transporta. Željeznički saobraćaj je gotovo u potpunosti elektrificiran. Elektrifikacija željezničkog saobraćaja odigrala je značajnu ulogu u obezbjeđivanju putnih kapaciteta, povećanju brzine putovanja, smanjenju troškova prevoza putnika i rješavanju problema uštede goriva.

Dostupnost električne energije je neophodan uslov za obezbeđivanje ugodnih uslova za život ljudi. Svi kućni aparati: televizori, mašine za pranje veša, mikrotalasne pećnice, uređaji za grejanje - našli su svoje mesto u ljudskom životu samo zahvaljujući razvoju električne proizvodnje.

Vodeća uloga električne energije u razvoju civilizacije je neosporna. Ne postoji oblast u životu čovječanstva koja bi mogla bez potrošnje električne energije i alternativa kojoj bi mogla biti mišićna snaga.

ELEKTRIČNE STRUJE

promijeniti od 22.10.2013. - ( )

Jedno svojstvo materije koje se želi opisati proizlazi iz interakcije između materije i subatomske čestice, elektrona. Ovo svojstvo se shvata kao električna struja. Iako se ovaj opis radikalno razlikuje od modernog shvaćanja o tome šta je elektron i kakvu ulogu ima u električnoj struji, u suštini sam koncept se može razumjeti čitanjem samo ovog članka. Za dublje razumijevanje predstavljenog materijala, preporučuje se da pročitate prvi tom knjige Dewey B. Larsona "Struktura fizičkog univerzuma", a osnova ovog članka preuzeta je iz drugog toma iste serije. Stoga, ako uzmete drugi tom, tamo ćete pronaći ovaj materijal, ali u proširenom obliku, što otežava njegovo razumijevanje. Ovaj članak ima za cilj da pruži opšte razumevanje suštine električne struje, a kada shvatite suštinu, razumećete detalje.

Dakle, Larson je shvatio da Univerzum nije samo prostorno-vremenska struktura materije, kako se obično vjeruje u tradicionalnoj nauci. Otkrio je da je Univerzum Kretanje u kojem su prostor i vrijeme jednostavno dva međuzavisna i nepostojeća aspekta kretanja, i nemaju drugo značenje. Univerzum u kojem živimo nije univerzum materije, već univerzum kretanja, univerzum u kojem je osnovna stvarnost kretanje, a sve fizičke stvarnosti i pojave, uključujući materiju, su jednostavno manifestacije kretanja, koje postoje u tri dimenzije, u diskretnim jedinicama i sa dva međusobno zavisna aspekta – prostorom i vremenom. Prostor se zove materijalni sektor, vrijeme - kosmički sektor. Sami pokreti i njihove kombinacije mogu postojati i u prostoru (pozitivni pomak) i u vremenu (negativni pomak) ili istovremeno u oba, dok su jednodimenzionalni, dvodimenzionalni ili trodimenzionalni. Štaviše, jednodimenzionalna kretanja se mogu povezati s električnim fenomenima, dvodimenzionalna s magnetskim, a trodimenzionalna s gravitacijom. Na osnovu toga, atom je jednostavno kombinacija pokreta. Zračenje je kretanje, gravitacija je kretanje, električni naboj je kretanje i tako dalje.

Ako ništa ne razumete, prvo pročitajte.

Kao što je navedeno u svesci 1, elektron je jedinstvena čestica. Ovo je jedina čestica izgrađena na bazi rotacije materijala koja ima efektivnu negativnu rotaciju. Više od jedne jedinice negativnog spina bi premašilo jednu pozitivnu jedinicu okretanja osnovnog spina i rezultiralo bi negativnom količinom ukupnog okreta. Ali za elektron, rezultujući ukupni spin je pozitivan, iako uključuje jednu pozitivnu i jednu negativnu jedinicu, budući da je pozitivna jedinica dvodimenzionalna, a negativna jednodimenzionalna.

Dakle, u suštini, elektron je samo okretna jedinica prostora. Ovaj koncept je većini ljudi prilično teško razumjeti kada se prvi put s njim susreću, jer je u suprotnosti s idejom prirode prostora koju smo stekli dugim, ali nekritičkim ispitivanjem naše okoline. Međutim, historija nauke je puna primjera u kojima se otkriva da je poznata i prilično jedinstvena pojava jednostavno jedan član opće klase, čiji svi članovi imaju isto fizičko značenje. Dobar primjer je energija. Za istraživače koji su postavili temelje moderne nauke u srednjem veku, svojstvo tela u pokretu da opstane usled kretanja nazvano je „pokretna sila“; Za nas “kinetička energija” ima jedinstvenu prirodu. Ideja da, zbog svog hemijskog sastava, nepomični drveni štap sadrži ekvivalent „motorne sile“ većini ljudi danas je bila strana kao i koncept rotirajuće jedinice prostora. Ali otkriće da je kinetička energija samo jedan oblik energije općenito otvorilo je vrata značajnom napretku u fizičkom razumijevanju. Isto tako, otkriće da je “prostor” našeg svakodnevnog iskustva, prostor proširenja kako se naziva u Larsonovom radu, jednostavno jedna manifestacija prostora u cjelini otvara vrata razumijevanju mnogih aspekata fizičkog univerzuma, uključujući fenomene koji se odnose na kretanje elektrona u materiji.

U svemiru kretanja – svemiru čije detalje razvijamo – prostor ulazi u fizičke pojave samo kao komponenta kretanja. I za većinu svrha, specifična priroda prostora je irelevantna, baš kao što specifična vrsta energije koja ulazi u fizički proces obično nije relevantna za ishod procesa. Stoga status elektrona kao rotirajuće jedinice prostora daje mu posebnu ulogu u fizičkoj aktivnosti svemira. Sada treba napomenuti da elektron o kome govorimo ne nosi nikakvo naelektrisanje. Elektron je kombinacija dvaju pokreta: osnovne vibracije i rotacije vibrirajuće jedinice. Kao što ćemo kasnije vidjeti, električni naboj je dodatno kretanje koje se može nadgraditi na kombinaciju dvije komponente. Ponašanje naelektrisanih elektrona će se razmotriti nakon obavljenog pripremnog rada. Sada smo zabrinuti nenaelektrisani elektroni.

Kao jedinica prostora, nenabijeni elektron se ne može kretati u prostoru nastavka, budući da omjer prostora i prostora ne predstavlja kretanje (iz Larsonovih postulata). Ali pod određenim uslovima može se kretati u običnoj materiji, zbog činjenice da je materija kombinacija kretanja sa konačnim, pozitivnim ili privremenim pomeranjem, i odnos prostora prema vremenu čini kretanje. Moderni pogled na kretanje elektrona u čvrstoj materiji je da se oni kreću u prostorima između atoma. Tada se smatra da je otpor protoku elektrona sličan trenju. Naše otkriće je sljedeće: elektroni (jedinice prostora) postoje u materiji i kreću se u materiji na isti način na koji se materija kreće u prostoru koji se nastavlja.

Smjerno kretanje elektrona u materiji će se definirati kao električna struja. Ako atomi materije kroz koje struja prolazi miruju u odnosu na strukturu čvrstog agregata kao cjeline, stalno kretanje elektrona (prostora) u materiji ima ista opšta svojstva kao i kretanje materije u prostoru. Slijedi Newtonov prvi zakon (zakon inercije) i može se nastaviti neograničeno bez dodavanja energije. Ova situacija se javlja u fenomenu poznatom kao superprovodljivost, što je eksperimentalno uočeno u mnogim supstancama na vrlo niskim temperaturama. Ali ako su atomi materijalnog agregata u aktivnom temperaturnom kretanju ( temperatura je vrsta jednodimenzionalnog kretanja), kretanje elektrona u materiji dodaje prostornu komponentu kretanja temperature (tj. povećava brzinu) i na taj način uvodi energiju (toplinu) u pokretne atome.

Veličina struje se mjeri brojem elektrona (jedinica prostora) po jedinici vremena. Jedinica prostora po jedinici vremena je definicija brzine, dakle električna struja je brzina. Sa matematičke tačke gledišta, nije važno da li se masa kreće u prostoru proširenja ili se prostor kreće u masi. Dakle, u bavljenju električnom strujom imamo posla sa mehaničkim aspektima elektriciteta, a fenomen struje se može opisati istim matematičkim jednadžbama koje važe za obično kretanje u prostoru, uz odgovarajuće modifikacije zbog razlika u uslovima, ako takve razlike postoje. Iste jedinice se mogu koristiti, ali iz istorijskih razloga i radi pogodnosti, moderna praksa koristi poseban sistem jedinica.

Osnovna jedinica trenutne električne energije je jedinica za količinu. U prirodnom referentnom okviru, ovo je prostorni aspekt jednog elektrona, koji ima pomak brzine od jedne jedinice. Dakle, količina q je ekvivalent prostoru s. U toku struje energija ima isti status kao i u mehaničkim odnosima, a ima prostorno-vremenske dimenzije t/s. Energija podijeljena s vremenom je snaga, 1/s. Daljnja podjela struje, koja ima dimenzije brzine s/t, stvara elektromotornu silu (emf) dimenzija 1/s x t/s = t/s². Naravno, oni su prostorno-vremenske dimenzije sile uopšte.

Termin "električni potencijal" se obično koristi kao alternativa emf, ali iz razloga o kojima će biti reči kasnije, nećemo koristiti "potencijal" u ovom smislu. Ako je prikladniji termin od emf, koristit ćemo izraz "napon", simbol U.

Podijelimo napon t/s² sa strujom s/t, dobivamo t²/s³. Ovaj otpor, simbol R, jedina je električna veličina razmatrana do sada koja nije ekvivalentna poznatoj mehaničkoj veličini. Prava priroda otpora otkriva se ispitivanjem njegove prostorno-vremenske strukture. Mjerenja t²/s³ su ekvivalentna masi t³/s³ podijeljenoj s vremenom t. dakle, otpor je masa u jedinici vremena. Relevantnost takve veličine je lako uvidjeti ako shvatimo da količina mase uključena u kretanje prostora (elektrona) u materiji nije fiksna veličina, kao što je slučaj u kretanju materije u kontinuiranom prostoru, već količina to zavisi od impulsa elektrona. Kada se materija kreće u kontinualnom prostoru, masa je konstantna, a prostor zavisi od trajanja kretanja. Kada struja teče, prostor (broj elektrona) je konstantan, a masa zavisi od trajanja kretanja. Ako je protok kratkotrajan, svaki elektron može pomjeriti samo mali dio ukupne mase u lancu, ali ako je tok dugotrajan, može ponovo proći kroz cijeli lanac. U oba slučaja, ukupna masa uključena u struju je proizvod mase po jedinici vremena (otpora) puta vremena protoka. Kada se materija kreće u prostoru ekstenzija, opšti prostor se određuje na isti način; odnosno umnožak prostora po jedinici vremena (brzine) i vremena kretanja.

Kada se bavimo otporom kao svojstvom materije, uglavnom će nas zanimati otpornost ili otpor, koji je definiran kao otpor jedinične kocke dotične tvari. Otpor je direktno proporcionalan udaljenosti koju putuje struja i obrnuto proporcionalan površini poprečnog presjeka vodiča. Iz toga slijedi da ako pomnožimo otpor po jedinici površine i podijelimo sa jediničnom udaljenosti, dobićemo vrijednost s mjerenjima t²/s², koja odražava samo inherentne karakteristike materijala i uslova okoline (uglavnom temperatura i pritisak) i ne zavisi od geometrijska struktura provodnika. Inverzni kvalitet otpornosti ili otpora je - provodljivost i električnu provodljivost, respektivno.

Nakon što smo razjasnili prostorno-vremenske dimenzije otpora, možemo se vratiti na empirijski utvrđene odnose između otpora i drugih električnih veličina i potvrditi konzistentnost prostorno-vremenskih definicija.

Napon: U = IR = s/t x t²/s³ = t/s²
Snaga: P = I²R = t²/s² x t²/s³ = 1/s
Energija: E = I²Rt = s²/t² x t²/s³ x t = t/s

Jednačina energije pokazuje ekvivalenciju matematičkih izraza električnih i mehaničkih pojava. Pošto je otpor masa po jedinici vremena, proizvod otpora i vremena Rt je ekvivalentan masi m. Struja, I, je brzina v. Dakle, izraz za električnu energiju RtI² je ekvivalentan izrazu za kinetičku energiju 1/2mv². Drugim riječima, vrijednost RtI² je kinetička energija kretanja elektrona.

Umjesto korištenja otpora, vremena i struje, možemo izraziti energiju u terminima napona U (ekvivalent IR) i veličine q (ekvivalent It). Tada je izraz za količinu energije (ili rada) W = Uq. Ovdje imamo neku potvrdu definicije elektriciteta kao ekvivalenta prostora. Kao što je opisano u jednom od standardnih udžbenika fizike, sila je “dobro definirana vektorska veličina koja stvara promjenu u kretanju objekata”. Emf ili napon odgovara ovom opisu. On stvara kretanje elektrona u smjeru pada napona. Energija je proizvod sile i udaljenosti. Električna energija Uq je proizvod sile i količine. Iz toga slijedi da je količina električne energije ekvivalentna udaljenosti - isti zaključak koji smo izveli o prirodi nenabijenog elektrona.

U tradicionalnoj naučnoj misli, status električne energije kao oblika energije općenito se uzima zdravo za gotovo, jer se može pretvoriti u bilo koji drugi oblik, ali status električne ili elektromotorne sile kao oblika sile općenito nije prihvaćen. . Ako bi se ovo prihvatilo, onda bi zaključak iz prethodnog stava bio neizbježan. Ali presuda uočenih činjenica zanemaruje se općim utiskom da su količina električne energije i prostor entiteti sasvim druge prirode.

Prethodni studenti električnih fenomena prepoznali su da veličina izmjerena u voltima ima karakteristike sile i nazvali je u skladu s tim. Moderni teoretičari odbacuju ovu definiciju zbog sukoba s njihovim viđenjem prirode električne struje. Na primjer, W. J. Duffin nudi definiciju elektromotorne sile (emf), a zatim kaže:
“Unatoč nazivu, to definitivno nije sila, ali je jednaka radu po jedinici pozitivnog naboja ako se naboj kreće u krug (tj. u električnom kolu); stoga je ova jedinica volt.”

Rad po jedinici prostora je sila. Autor jednostavno smatra da pokretni entitet, koji on naziva naboj, nije ekvivalentan prostoru. Tako dolazi do zaključka da veličina izmjerena u voltima ne može biti sila. Vjerujemo da griješi i da pokretni entitet nije naboj, već rotirajuća jedinica prostora (nenabijeni elektron). Onda elektromotorna sila, mjerena u voltima, zapravo je sila. U suštini, Duffin priznaje ovu činjenicu govoreći u drugoj vezi da “U/n (volti po metru) je isto što i N/C (njutna po kulonu).”. Oba izražavaju razliku napona u smislu sile podijeljene s prostorom.

Tradicionalna fizička teorija ne tvrdi da nudi uvid u prirodu bilo količine električne energije ili električnog naboja. Jednostavno pretpostavlja: Budući da naučno istraživanje nije u stanju da pruži bilo kakvo objašnjenje prirode električnog naboja, ono mora biti jedinstveni entitet nezavisan od drugih fundamentalnih fizičkih entiteta i mora biti prihvaćen kao jedna od „datih“ karakteristika prirode. Dalje se pretpostavlja da je ovaj entitet nepoznate prirode, koji igra glavnu ulogu u elektrostatičkim pojavama, identičan entitetu nepoznate prirode, količini električne energije, koja igra glavnu ulogu u protoku električne energije.

Najznačajnija slabost tradicionalne teorije električne struje, teorije zasnovane na gore navedenim pretpostavkama, koju sada možemo razmotriti u svjetlu potpunijeg razumijevanja fizičkih osnova izvedenih iz teorije univerzuma kretanja, jeste da dodeljuje dve različite i nekompatibilne uloge elektronima. Prema trenutnoj teoriji, ove čestice jesu komponente atomske strukture, barem je moguće zamisliti da su neki od njih slobodno prilagodljivi svim električnim silama koje se primjenjuju na provodnik. S jedne strane, svaka čestica je toliko čvrsto vezana za ostatak atoma da igra značajnu ulogu u određivanju svojstava atoma, a da bi se odvojila od atoma potrebna je značajna sila (jonizacijski potencijal) . S druge strane, elektroni se kreću tako slobodno da će reagirati na toplinske ili električne sile čija je veličina nešto veća od nule. One moraju postojati u provodniku u određenim količinama, ako uzmemo u obzir da je provodnik električno neutralan, iako nosi električnu struju. Istovremeno, moraju slobodno napustiti provodnik (bilo u velikim ili malim količinama) pod uslovom da steknu dovoljnu količinu kinetičke energije.

Trebalo bi biti očigledno da teorije pozivaju elektrone da obavljaju dvije različite i sukobljene funkcije. Njima je dodijeljena ključna pozicija i u teoriji strukture atoma i u teoriji električne struje, zanemarujući činjenicu da svojstva koja moraju imati da obavljaju funkcije koje zahtijeva jedna teorija ometaju funkcije koje su pozvane da obavljaju u druga teorija.

U teoriji univerzuma kretanja, svaki od ovih fenomena uključuje različiti fizički entitet. Jedinica atomske strukture je jedinica rotacionog kretanja, a ne elektron. Ima neku vrstu trajnog statusa koji je potreban za atomsku komponentu. Elektron, bez naboja i bez ikakve veze sa atomskom strukturom, tada je dostupan kao jedinica električne struje koja se slobodno kreće.

Osnovni postulat teorije obrnutog sistema kaže da je fizički univerzum univerzum kretanja, univerzum u kojem su svi entiteti i fenomeni pokreti, kombinacije pokreta ili odnosi između kretanja. U takvom univerzumu, svi osnovni fenomeni su objašnjivi. Ne postoji ništa što se „ne može analizirati“, kako to Bridgman kaže. Osnovni entiteti i fenomeni svemira kretanja – zračenje, gravitacija, materija, elektricitet, magnetizam i tako dalje – mogu se definisati u terminima prostora i vremena. Za razliku od tradicionalne fizičke teorije, Inverzni sistem ne smije prepustiti svoje osnovne elemente na milost i nemilost metafizičkoj misteriji. To ih ne bi trebalo isključiti iz fizičke istrage, kao što kaže sljedeća izjava Encyclopaedia Britannica:

“Pitanje: “Šta je elektricitet?”, kao i pitanje: “Šta je materija?”, nalazi se izvan sfere fizike i pripada sferi metafizike.”

U univerzumu koji se u potpunosti sastoji od kretanja, električni naboj koji pripada fizičkom entitetu mora nužno biti kretanje. Tada problem s kojim se teorijsko istraživanje suočava nije odgovor na pitanje: „Šta je električni naboj?“, već definicija, koja vrsta kretanja se manifestuje kao naboj. Definicija naboja kao komplementarnog kretanja ne samo da pojašnjava odnos između eksperimentalno promatranog nabijenog elektrona i nenabijenog elektrona poznatog samo kao pokretni entitet u električnoj struji, već također objašnjava razmjenu između njih, što je temeljni oslonac za sada popularno mišljenje da je u proces uključen samo jedan subjekt - teret. Ne pamti se uvijek da je ovo mišljenje postiglo opšte priznanje tek nakon duge i živahne rasprave. Postoje sličnosti između statičkih i trenutnih pojava, ali postoje i značajne razlike. Trenutno, u nedostatku bilo kakvog teorijskog objašnjenja za bilo koju vrstu elektriciteta, pitanje koje treba riješiti je da li su nabijeni i nenabijeni elektroni identični zbog svojih sličnosti ili neuporedivi zbog svojih razlika. Prevladala je odluka u korist identiteta, iako se vremenom nakupilo mnogo dokaza protiv valjanosti ove odluke.

Sličnost se pojavljuje na dva opšta načina: (1) neka svojstva naelektrisanih čestica i električnih struja su slična; (2) uočavaju se prijelazi iz jednog u drugi. Definicija nabijenog elektrona kao nenabijenog elektrona s dodatnim kretanjem objašnjava obje vrste sličnosti. Na primjer, demonstracija da naboj koji se brzo kreće ima ista magnetna svojstva kao i električna struja bio je glavni faktor u pobjedi koju su izvojevali zagovornici teorije „naboja“ električne struje prije mnogo godina. Ali naša otkrića pokazuju da su pokretni entiteti elektroni ili drugi nosioci naboja, tako da je postojanje ili nepostojanje električnih naboja nebitno.

Drugi tip dokaza koji se tumači da podržava identitet statičkih i pokretnih elektrona je očigledna zamjena elektrona koji teče nabijenim elektronom u procesima kao što je elektroliza. Evo objašnjenja: električni naboj se lako stvara i lako uništava. Kao što svi znaju, potrebna je samo mala količina trenja da bi se stvorila električna struja na mnogim površinama, kao što su moderna sintetička vlakna. Iz toga slijedi da kad god postoji koncentracija energije u jednom od oblika koji se može osloboditi transformacijom u drugi, rotirajuća vibracija koja čini naboj ili nastaje ili nestaje kako bi omogućila vrstu kretanja elektrona koja se odvija kao odgovor na uložena sila.

Slijediti preovlađujuću politiku tretiranja dvije različite količine kao identičnih i korištenja istih jedinica za obje moguće je samo zato što su dvije različite upotrebe u većini slučajeva apsolutno odvojene. U takvim okolnostima, proračuni ne unose grešku zbog korištenja identičnih jedinica, ali u svakom slučaju, ako proračun ili teorijsko razmatranje uključuje količine oba tipa, potrebna je jasna razlika.

Kao analogiju, možemo pretpostaviti da želimo uspostaviti sistem jedinica u kojima se izražavaju svojstva vode. Pretpostavimo i da ne možemo prepoznati razliku između svojstava težine i zapremine, pa ih stoga izraziti u kubnim centimetrima. Ovaj sistem je ekvivalentan korišćenju jedinice težine od jednog grama. I sve dok se posebno bavimo težinom i zapreminom, svaki u svom kontekstu, činjenica da izraz "kubni centimetar" ima dva potpuno različita značenja ne dovodi do poteškoća. Međutim, ako imamo posla s obje kvalitete u isto vrijeme, bitno je prepoznati razliku između njih. Podjela kubnih centimetara (težine) kubnim centimetrima (volumen) nije izražena kao bezdimenzionalni broj, kao što se čini da proračuni pokazuju; koeficijent je fizička veličina sa dimenzijama težina/volumen. Isto tako, možemo koristiti iste jedinice za električni naboj i količinu električne energije sve dok rade samostalno iu ispravnom kontekstu, ali ako su obje veličine uključene u proračun ili rade pojedinačno s pogrešnim fizičkim dimenzijama, nastaje zabuna.

Dimenziona konfuzija koja je rezultat nerazumijevanja razlike između nabijenih i nenabijenih elektrona bila je izvor velike zabrinutosti i zbrke među teoretskim fizičarima. To je bila prepreka uspostavljanju bilo kakve sveobuhvatne sistematske veze između dimenzija fizičkih veličina. Neotkrivanje osnove za povezivanje jasan je pokazatelj da nešto nije u redu sa samim dimenzijama, ali umjesto da se ta činjenica prepozna, trenutna reakcija je da se problem gurne pod tepih i tvrdi da problem ne postoji. Evo kako jedan posmatrač vidi sliku:
“U prošlosti je tema veličine bila kontroverzna. Bile su potrebne godine neuspješnih pokušaja da se otkriju “inherentni, racionalni odnosi” u smislu kojih bi trebalo izraziti sve dimenzionalne formule. Danas je opšte prihvaćeno da ne postoji jedan apsolutni skup formula za određivanje veličine.”

Ovo je uobičajena reakcija na godine frustracije, reakcija na koju smo često nailazili u istraživanju tema o kojima se govori u tomu 1. Kada najbolji napori generacije za generacijom istraživača ne uspiju postići određeni cilj, uvijek postoji snažno iskušenje da se proglasiti da je cilj jednostavno nedostižan . „Ukratko“, kaže Alfred Lande, „ako ne možete razjasniti problemsku situaciju, najavite da je “osnovni, a zatim objaviti odgovarajući princip.” Stoga je fizička nauka prepuna principa impotencije nego objašnjenja.

U svemiru kretanja, dimenzije svih veličina svih vrsta mogu se izraziti samo u terminima prostora i vremena. Prostorno-vremenske dimenzije osnovnih mehaničkih veličina definirane su u Svesku 1. Ovdje dodajemo dimenzije veličina uključenih u tok električne struje.

Pojašnjenje dimenzionalnih odnosa je praćeno definicijom prirodne jedinice veličine različitih fizičkih veličina. Sistem jedinica koji se obično koristi pri radu sa električnim strujama razvijen je nezavisno od mehaničkih jedinica na ad hoc osnovi. Da bi se uspostavio odnos između slučajnog sistema i prirodnog sistema jedinica, biće potrebno izmeriti jednu fizičku veličinu čija se vrednost može odrediti u prirodnom sistemu, kao što je urađeno u prethodnom određivanju odnosa između prirodnih i tradicionalne jedinice prostora, vremena i mase. U tu svrhu koristićemo Faradejevu konstantu - uočeni odnos između količine električne energije i mase uključene u elektrolizu. Množenjem ove konstante, 2,89366 x 10 14 ese/g-ekviv, prirodnom jedinicom atomske težine 1,65979 x 10 -24 g, dobijamo kao prirodnu jedinicu količine električne energije 4,80287 x 10 -10 ese.

U početku, definicija jedinice naplate ( ese) korištenjem Kulonove jednačine u elektrostatičkom mjernom sistemu planirano je da se koristi kao sredstvo za uvođenje električnih veličina u mehanički mjerni sistem. Ali ovdje elektrostatička jedinica naboja i druge električne jedinice, uključujući ese, čine poseban sistem mjerenja u kojem se t/s identificira sa električnim nabojem.

Veličina električne struje je broj elektrona po jedinici vremena, odnosno jedinica prostora po jedinici vremena ili brzine. Stoga se prirodna jedinica struje može izraziti kao prirodna jedinica brzine, 2,99793 x 10 10 cm/sec. U električnom smislu, to je prirodna jedinica količine podijeljena prirodnom jedinicom vremena, jednaka je 3,15842 x 10 6 ese/sec ili 1,05353 x 10 -3 ampera. Dakle, tradicionalna jedinica električne energije, vat-sat, jednaka je 3,6 x 10 10 erg. Prirodna jedinica energije, 1,49275 x 10 -3 erg, je ekvivalentna 4,14375 x 10 -14 vat-sati. Ako ovu jedinicu podijelimo prirodnom jedinicom vremena, dobijamo prirodnu jedinicu snage - 9,8099 x 10 12 erg/sec = 9,8099 x 10 5 vati. Zatim dijeljenje prirodnom jedinicom struje daje prirodnu jedinicu elektromotorne sile ili napona od 9,31146 x 10 8 Volti. Daljnjim dijeljenjem sa strujom dobije se prirodna jedinica otpora od 8,83834 x 10 11 oma.

Još jedna količina električne energije koja zaslužuje spomen zbog ključne uloge koju igra u modernom matematičkom pristupu magnetizmu je „gustina struje“. Definira se kao "količina naboja koja u sekundi prolazi kroz jediničnu površinu ravnine okomite na liniju toka." To je čudna veličina, koja se razlikuje od bilo koje druge veličine o kojoj se već raspravljalo po tome što nije odnos između prostora i vremena. Jednom kada shvatimo da je ova količina zapravo trenutna po jedinici površine, a ne "naboj" (činjenica potvrđena jedinicama, amperi po kvadratnom metru, u kojima je izražena), njene prostorno-vremenske dimenzije izgledaju kao s/t x 1/ s² = 1/st. One nisu dimenzije kretanja ili svojstva kretanja. Iz toga slijedi da, općenito, ova količina nema fizički značaj. To je samo matematička pogodnost.

Temeljni zakoni električne struje poznati modernoj nauci, kao što su Ohmov zakon, Kirchhoffov zakon i njihovi derivati, samo su empirijske generalizacije i na njihovu primjenu ne utiče pojašnjenje prave prirode električne struje. Suština ovih zakona i relevantni detalji su adekvatno opisani u postojećoj naučnoj i tehničkoj literaturi.

ELEKTRIČNA OTPORNOST

Iako je kretanje električne struje u materiji ekvivalentno kretanju materije u prostoru, uslovi sa kojima se svaki tip kretanja susreće u našem svakodnevnom iskustvu naglašavaju različite aspekte opštih propozicija. Kada se bavimo kretanjem materije u kontinualnom prostoru, uglavnom nas zanimaju kretanja pojedinačnih objekata. Newtonovi zakoni kretanja, kamen temeljac mehanike, bave se primjenom sile da izazove ili promijeni kretanje takvih objekata i prijenosom kretanja s jednog objekta na drugi. S druge strane, u slučaju električne struje bavimo se aspektima kontinuiteta toka struje, a status pojedinačnih uključenih objekata nije relevantan.

Mobilnost prostornih jedinica u strujnom toku uvodi neke vrste varijabilnosti koje su odsutne u kretanju materije u kontinualnom prostoru. Stoga postoje karakteristike ponašanja ili svojstva materijalnih struktura koje su karakteristične za odnos između struktura i pokretnih elektrona. Drugačije rečeno, možemo to reći materija ima neka karakteristična električna svojstva. Glavno svojstvo ove prirode je otpor. Kao što je ranije rečeno, otpor je jedina veličina uključena u fundamentalne odnose strujnog toka koja nije poznata karakteristika sistema jednadžbi mehanike, jednačina koje se bave kretanjem materije u kontinualnom prostoru.

Jedan od autora sažima moderne ideje o porijeklu električnog otpora na sljedeći način:
“Sposobnost provođenja elektriciteta... proizlazi iz prisustva ogromnog broja kvazi-slobodnih elektrona, koji pod utjecajem električnog polja mogu teći kroz metalnu rešetku... Uzbudljivi utjecaji... ometaju slobodan tok elektrona, raspršujući ih i stvarajući otpor.”

Kao što je već naznačeno, razvoj teorije univerzuma kretanja dovodi do direktno suprotnog koncepta prirode električnog otpora. Nalazimo to elektroni se uklanjaju iz okoline. Kao što je objašnjeno u tomu 1, na djelu su fizički procesi koji stvaraju elektrone u značajnim količinama, i da iako su kretanja koja čine ove elektrone u mnogim slučajevima apsorbirana od strane atomskih struktura, sposobnost iskorištavanja ove vrste kretanja u takvim strukturama je ograničena. . Iz toga slijedi da u materijalnom sektoru svemira uvijek postoji veliki višak slobodnih elektrona, od kojih se većina ne naplaćuje. U nenabijenom stanju, elektroni se ne mogu kretati u vezi s prostorom ekstenzija, jer su rotirajuće jedinice prostora, a odnos prostora prema prostoru nije kretanje. Stoga je u otvorenom prostoru svaki nenabijeni elektron stalno u istoj poziciji u odnosu na prirodni referentni sistem, na isti način kao i foton. U kontekstu stacionarnog prostornog referentnog okvira, nenabijeni elektron, poput fotona, izbacuje se napolje brzinom svjetlosti nizom prirodnog referentnog okvira. Dakle, svi materijalni agregati su izloženi protoku elektrona, poput neprekidnog bombardovanja fotona zračenja. Međutim, postoje i drugi procesi u kojima se elektroni vraćaju u okolinu. Posljedično, populacija elektrona u materijalnom agregatu kao što je Zemlja stabilizira se na ravnotežnom nivou.

Procesi koji određuju ravnotežu koncentracije elektrona ne zavise od prirode atoma materije i zapremine atoma. Stoga je u električno izoliranim provodnicima, gdje nema struje, koncentracija elektrona konstantna. Iz ovoga slijedi da je broj elektrona uključenih u toplinsko kretanje atoma materije proporcionalan volumenu atoma, a energija tog kretanja određena je efektivnim koeficijentima rotacije atoma. dakle, otpor je određen zapreminom atoma i toplotnom energijom.

Supstance u kojima se rotaciono kretanje odvija u potpunosti u vremenu imaju toplotno kretanje u prostoru, prema opštem pravilu koje reguliše dodavanje kretanja, kao što je utvrđeno u svesci 1. Za ove supstance, nulto toplotno kretanje odgovara nultom otporu, a sa povećanjem temperature otpor povećava. To se događa zbog činjenice da je koncentracija elektrona (prostornih jedinica) u privremenoj komponenti vodiča konstantna za bilo koju određenu količinu struje. Stoga struja povećava termičko kretanje u određenom omjeru. Takve supstance se nazivaju provodnici.

Za ostale elemente koji imaju dvije dimenzije rotacije u prostoru, toplotno kretanje, koje zbog konačnih promjera pokretnih elektrona zahtijeva dvije otvorene dimenzije, nužno se javlja u vremenu. U ovom slučaju, nulta temperatura odgovara nultom kretanju u vremenu. Ovdje je otpor u početku visok, ali opada kako temperatura raste. Takve supstance su poznate kao izolatori ili dielektrici.

Elementi s najvećim električnim pomakom, oni koji imaju samo jednu dimenziju prostorne rotacije i oni koji su najbliži elektropozitivnim podjelama, mogu pratiti pozitivan obrazac i provodnici su. Elementi sa nižim električnim pristrasnošću prate modifikovani obrazac kretanja tokom vremena, gde otpor opada sa visokog, ali konačnog nivoa na nultu temperaturu. Takve supstance sa srednjim karakteristikama nazivaju se poluprovodnici.

Nažalost, mjerenja otpora uključuju mnoge faktore koji unose nesigurnost u rezultate. Čistoća uzorka je posebno važna zbog velike razlike između otpora vodiča i dielektrika. Čak i mala količina dielektrične kontaminacije može značajno promijeniti otpor. Tradicionalna teorija nema objašnjenje za veličinu ovog efekta. Ako se elektroni kreću kroz prostore između atoma, kao što teorija sugerira, nekoliko dodatnih prepreka na putu ne bi trebalo značajno doprinijeti otporu. Ali, kako tvrdimo, struje se kreću u svim atomima provodnika, uključujući i nečiste atome, što povećava sadržaj topline svakog atoma proporcionalno njegovom otporu. Izuzetno visoka otpornost dielektrika rezultira velikim doprinosom svakog nečistog atoma, a čak i vrlo mali broj takvih atoma ima vrlo značajan učinak.

Zagađivači poluprovodnih elemenata su manje efikasni kao zagađivači, ali i dalje mogu imati otpor hiljadama puta veći od otpora provodnih metala.

Takođe, otpor se menja sa toplotom i zahteva pažljivo žarenje pre nego što se mogu izvršiti pouzdana merenja. Adekvatnost ove metode u mnogim, ako ne i većini definicija otpornosti je upitna. Na primjer, G. T. Meaden izvještava da ovaj tretman smanjuje otpornost berilijuma za 50% i da je “preliminarni rad obavljen na uzorcima koji nisu žareni”. Drugi izvori nesigurnosti uključuju promjene u kristalnoj strukturi ili magnetskom ponašanju koje se javljaju na različitim temperaturama ili pritiscima u različitim uzorcima, ili pod različitim uvjetima, često praćene značajnim efektima kašnjenja.

Pošto je električni otpor rezultat temperaturnog kretanja, energija kretanja elektrona je u ravnoteži sa temperaturnom energijom. Dakle, otpor je direktno proporcionalan efektivnoj toplotnoj energiji, odnosno temperaturi. Iz ovoga slijedi da je prirast otpora po stepenu konstantan za svaku (nepromijenjenu) supstancu; ova vrijednost je određena atomskim karakteristikama. Zbog toga, kriva koja predstavlja odnos otpora prema temperaturi primijenjena na jedan atom je linearna. Ograničenje na pravu liniju je karakteristika odnosa elektrona, a nastaje zbog činjenice da elektron ima samo jednu jedinicu rotacionog pomaka i stoga ne može preći na višejedinični tip kretanja na način složenog atomskog strukture.

Međutim, slična promjena krivulje otpora se događa ako se koeficijenti koji određuju otpornost mijenjaju preuređivanjem, kao što je promjena tlaka. Kako je to izrazio P.W Bridgman, kada raspravljamo o njegovim rezultatima, nakon što je došlo do promjene ove prirode, u suštini imamo posla s drugom supstancom. Kriva modificiranog atoma je također prava linija, ali se ne poklapa sa krivom nemodificiranog atoma. U trenutku prijelaza u novi oblik, otpor pojedinačnog atoma naglo se mijenja u omjer s drugom ravnom linijom.

ELEKTRIČNA PUNJENJA

U svemiru kretanja, svi fizički entiteti i fenomeni su pokreti, kombinacije pokreta ili odnosi između pokreta. Iz toga slijedi da je razvoj strukture teorije koja opisuje takav univerzum uglavnom pitanje utvrđivanja kretanja i kombinacija kretanja pod uvjetima navedenim u postulatima. Do sada smo se u našoj raspravi o fizičkim fenomenima bavili samo translatornim kretanjem, kretanjem elektrona u materiji i različitim uticajima ovog kretanja, recimo, mehaničkim aspektima elektriciteta. Sada ćemo skrenuti pažnju na električne fenomene koji uključuju rotaciono kretanje.

Kao što je opisano u svesci 1, gravitacija je trodimenzionalno rotaciono raspoređeno skalarno kretanje. Ako posmatramo opći obrazac generiranja kretanja veće složenosti kao kombinaciju različitih tipova kretanja, prirodno je pretpostaviti mogućnost nametanja jednodimenzionalne ili dvodimenzionalne skalarne rotacije privlačenju objekata radi stvaranja fenomena složenije prirode. . Međutim, analizirajući situaciju, nalazimo da bi dodavanje gravitacijskom kretanju običnog rotacijsko raspoređenog kretanja u manje od tri dimenzije jednostavno promijenilo veličinu kretanja i ne bi dovelo do pojave novih vrsta fenomena.

Međutim, postoji varijacija rotacijsko raspoređenog uzorka koju još nismo istražili. Do sada su razmatrana tri opšta tipa jednostavnog kretanja (skalarno kretanje fizičkih pozicija): (1) translatorno kretanje; (2) linearne vibracije; i (3) rotacija. Sada bismo trebali shvatiti postojanje četvrtog tipa - vibraciono-rotacijskog kretanja, povezanog sa rotacijom na isti način kao što je linearna vibracija povezana sa translatornim kretanjem. Vektorsko kretanje ove vrste je uobičajeno (primjer je kretanje opruge u satu), ali ga tradicionalna naučna misao uglavnom ignorira. Ona igra važnu ulogu u osnovnom kretanju svemira.

Na atomskom nivou, rotaciona vibracija je rotaciono raspoređeno skalarno kretanje koje prolazi kroz kontinuiranu promenu od spolja ka unutra i obrnuto. Kao i kod linearnih vibracija, da bi bilo konstantno, mjerenje skalarnog smjera mora biti kontinuirano i uniformno. Stoga, kao i foton zračenja, to mora biti jednostavno harmonično kretanje. Kao što je navedeno u raspravi o kretanju temperature, kada se postojećem kretanju doda jednostavno harmonijsko kretanje, ono se poklapa s tim kretanjem (i stoga nema efekta) u jednom od skalarnih smjerova i ima efektivnu veličinu u drugom skalarnom smjeru. Svako inkrementalno kretanje mora zadovoljiti pravila za kombinovanje skalarnih kretanja utvrđena u Svesku 1. Na osnovu toga, efektivni skalarni smjer samoodržive rotacijske vibracije mora biti prema van, nasuprot unutrašnjem rotacionom kretanju s kojim je povezan. Takav dodatak skalarnog prema unutra nije stabilan, ali može biti podržan vanjskim utjecajem, kao što ćemo vidjeti kasnije.

Skalarno kretanje u obliku rotacijske vibracije će se definirati kao naboj. Ova vrsta jednodimenzionalne rotacije je električni naboj. U univerzumu kretanja, svaka osnovna fizička pojava, kao što je naboj, nužno je kretanje. A jedino pitanje na koje treba odgovoriti ispitivanjem njegovog mjesta u fizičkoj slici je pitanje: o kakvom se kretanju radi? Otkrivamo da opaženi električni naboj ima svojstva koja teorijski razvoj definira kao jednodimenzionalne rotacijske vibracije; stoga možemo izjednačiti ova dva koncepta.

Zanimljivo je primijetiti da tradicionalna nauka, koja tako dugo nije mogla objasniti porijeklo i prirodu električnog naboja, prepoznaje da je skalaran. Na primjer, W. J. Duffin izvještava da eksperimenti koje opisuje pokazuju da se “naboj može definirati kao jedinični broj”, podržavajući zaključak da je “naboj skalarna veličina”.

Međutim, u tradicionalnom fizičkom razmišljanju, električni naboj se smatra jednim od fundamentalnih fizičkih entiteta, a njegova definicija kao kretanje nesumnjivo će biti iznenađenje za mnoge ljude. Treba naglasiti da to nije karakteristika teorije univerzuma kretanja. Bez obzira na naša otkrića zasnovana na ovoj teoriji, naboj je nužno kretanje, a na osnovu definicija koje rade u tradicionalnoj fizici, činjenica koja se zanemaruje jer se ne slaže sa modernom teorijom. Ključni faktor u situaciji je definicija snage. Znamo to sila je svojstvo kretanja, a ne nešto fundamentalne prirode što postoji samo po sebi. Razumijevanje ove pozicije je bitno za razvoj teorije naboja.

Za potrebe fizike, sila je definisana drugim Newtonovim zakonom kretanja. Ovo je proizvod mase i ubrzanja, F = ma. Kretanje, odnos prostora i vremena, mjeri se na osnovu individualne jedinice mase kao brzina ili brzina, v (to jest, svaka jedinica se kreće svojom brzinom), ili na kolektivnoj osnovi kao moment—masa puta brzina, mv , koji se ranije nazivao opisnijim imenom "kvantiteta kretanja". Brzina promjene veličine kretanja tokom vremena je dv/dt (ubrzanje, a) u slučaju pojedinačne mase, i m dv/dt (sila, ma) ako se mjeri zajedno. Tada se sila definira kao brzina promjene veličine ukupne količine kretanja s vremenom; možemo je nazvati "količina ubrzanja". Iz definicije slijedi da je sila svojstvo kretanja. Ima isti status kao i svaka druga imovina, a ne nešto što može postojati kao autonomni entitet.

Takozvane “temeljne sile prirode”, navodno autonomne sile koje se pozivaju da objasne porijeklo fizičkih pojava, nužno su svojstva pokreta iza njih; ne mogu postojati kao nezavisni entiteti. Svaka „osnovna sila“ mora proizaći iz fundamentalnog pokreta. Ovo je logičan zahtjev za definiciju sile i vrijedi bez obzira na fizičku teoriju u čijem kontekstu se situacija razmatra.

Savremena fizička nauka nije u stanju da odredi pokrete koje zahteva definicija sile. Na primjer, fizički naboj proizvodi električnu silu, ali kako je utvrđeno promatranjem, to ne čini na vlastitu inicijativu. Nema naznaka prethodnog kretanja. Ovakva očigledna kontradikcija sa definicijom sile sada se rješava ignorisanjem zahtjeva definicije i razmatranjem električne sile kao entiteta stvorenog na neki neodređen način naelektrisanjem. Sada je potreba za izbjegavanjem ove vrste eliminirana definiranjem naboja kao vibracije rotacije. Sada je jasno da je razlog odsustva bilo kakvog dokaza kretanja uključenog u stvaranje električne sile taj sam naboj je kretanje.

Dakle, električni naboj je jednodimenzionalni analog trodimenzionalnog kretanja atoma ili čestice, koje smo definirali kao masu. Prostorno-vremenske dimenzije mase – t³/s³. U jednoj dimenziji to bi bilo t/s. Rotacijska vibracija je kretanje slično rotaciji koje čini masu, ali se razlikuje samo po periodičnom preokretu skalarnog smjera. Iz ovoga slijedi da električni naboj - jednodimenzionalna vibracija rotacije - također ima dimenzije t/s. Mjerenja drugih elektrostatičkih veličina mogu se izvesti iz veličina naelektrisanja. Jačina električnog polja- veličina koja igra važnu ulogu u mnogim odnosima koji uključuju električne naboje je naelektrisanje po jedinici površine, t/s x 1/s² = t/s³. Proizvod jačine polja i udaljenosti, t/s³ x s = t/s², je sila, električni potencijal.

Iz istih razloga koji važe za stvaranje gravitacionog polja po masi, električni naboj je okružen poljem sile. kako god nema interakcije između mase i naboja. Skalarni pokret. promjenjivo razdvajanje između A i B, može se predstaviti u referentnom okviru ili kao kretanje AB (kretanje A prema B) ili kretanje BA (kretanje B prema A). Stoga AB i BA pokreti nisu dva odvojena pokreta; oni su samo dva različita načina predstavljanja jedan i isti kretanja u referentnom sistemu. To znači da je skalarno kretanje recipročan proces. Ne može se dogoditi osim ako objekti A i B nisu sposobni za isti tip kretanja. Posljedično, naboji (jednodimenzionalna kretanja) stupaju u interakciju samo s nabojima, a mase (trodimenzionalna kretanja) samo s masama.

Linearno kretanje električnog naboja, analogno gravitaciji, podliježe istim razmatranjima kao i gravitacijsko kretanje. Međutim, kao što je ranije napomenuto, ona je usmjerena prema van, a ne prema unutra, pa se stoga ne može direktno dodati osnovnom kretanju vibracije na način rotacijskih kombinacija pokreta. Ograničenje kretanja prema van nastaje zato što se vanjski slijed prirodnog referentnog okvira, koji je uvijek prisutan, proteže do pune jedinice vanjske brzine – granične veličine. Dalje kretanje prema van može se dodati tek nakon što se unutrašnja komponenta unese u kombinaciju pokreta. dakle, naboj može postojati samo kao dodatak atomu ili subatomskoj čestici.

Iako je skalarni smjer rotacijske vibracije koja čini naboj uvijek prema van, mogući su i pozitivni (vremenski) i negativni (prostorni) pomaci, budući da brzina rotacije može biti ili veća ili manja od jedinice, a rotirajuća vibracija mora nužno biti suprotna od rotacija. Ovo otvara vrlo nezgodno pitanje terminologije. Sa logičke tačke gledišta, rotacijske vibracije s prostornim pomakom treba nazvati negativnim nabojem, jer je suprotno pozitivnoj rotaciji, a rotacijske vibracije s vremenskim pomakom treba nazvati pozitivnim nabojem. Na osnovu toga, izraz „pozitivan“ se uvijek odnosi na vremenski pomak (mala brzina), a izraz „negativan“ uvijek se odnosi na prostorni pomak (velika brzina). Korištenje ovih termina imalo bi neke prednosti, ali za potrebe ovog rada ne izgleda poželjno riskirati unošenje dodatne zabune u objašnjenja koja već pate od neizbježne upotrebe nepoznate terminologije za izražavanje prethodno nesvjesnih veza. Stoga ćemo za sadašnje svrhe pratiti današnju upotrebu i naboje pozitivnih elemenata nazivat ćemo pozitivnim. To znači da je značenje pojmova „pozitivno“ i „negativno“ u vezi sa rotacijom u obrnutoj vezi sa naelektrisanjem.

U normalnoj praksi to ne bi trebalo predstavljati nikakvu posebnu poteškoću. Međutim, u ovoj raspravi, određena identifikacija svojstava različitih pokreta uključenih u kombinacije koje se proučavaju je od suštinskog značaja radi jasnoće. Da bi se izbjegla zabuna, izrazi "pozitivan" i "negativan" bit će praćeni zvjezdicama kada se koriste obrnuto. Na osnovu toga, elektropozitivni element koji rotira malom brzinom u svim skalarnim smjerovima prima pozitivan* naboj - vibraciju rotacije pri velikoj brzini. Elektronegativni element sa komponentama visokog i niskog okretanja može prihvatiti bilo koju vrstu naboja. Međutim, općenito je negativan* naboj ograničen na većinu negativnih elemenata klase.

Mnogi problemi koji nastaju kada se skalarno kretanje razmatra u kontekstu fiksnog prostornog referentnog okvira proizilaze iz činjenice da referentni okvir ima svojstvo, poziciju, koju skalarno kretanje nema. Drugi problemi nastaju iz suprotnog razloga: skalarno kretanje ima svojstvo koje referentni okvir nema. Ovo svojstvo smo nazvali skalarnim smjerom, prema unutra ili prema van.

Električni naboji ne sudjeluju u osnovnim kretanjima atoma ili čestica, ali se lako stvaraju u gotovo svakoj vrsti materije i mogu se jednako lako odvojiti od te materije. U okruženjima s niskim temperaturama kao što je površina Zemlje, električni naboj djeluje kao privremeni dodatak relativno trajnim rotirajućim sistemima kretanja. To ne znači da uloga optužbe nije važna. Zapravo, naboji često imaju veći utjecaj na ishod fizičkih događaja nego osnovna kretanja atoma materije uključenih u akciju. Ali sa strukturne tačke gledišta, treba shvatiti da naboji dolaze i odlaze na isti način kao translaciona (kinetička ili temperaturna) kretanja atoma. Kao što ćemo uskoro vidjeti, naboji i kretanja temperature su uglavnom zamjenjivi.

Najjednostavniji oblik nabijene čestice nastaje dodavanjem jedne jedinice jednodimenzionalne rotacijske vibracije na elektron ili pozitron, koji ima samo jednu neuravnoteženu jedinicu jednodimenzionalnog rotacionog pomaka. Pošto je efektivni spin elektrona negativan, on preuzima negativno* naelektrisanje. Kao što je navedeno u opisu subatomskih čestica u Tomu 1, svaki nenabijeni elektron ima dvije slobodne dimenzije; odnosno skalarne dimenzije u kojima nema efektivne rotacije. Ranije smo takođe videli da su osnovne jedinice materije - atomi i čestice - u stanju da se orijentišu prema svom okruženju; odnosno usvajaju orijentacije u skladu sa silama koje djeluju u okruženju. Kada se elektron stvori u slobodnom prostoru, na primjer iz kosmičkih zraka, on izbjegava ograničenja nametnuta njegovim prostornim pomakom (kao što je nemogućnost kretanja u prostoru) tako što se orijentira tako da se jedna od slobodnih dimenzija poklapa s dimenzijom referentni okvir. Tada može zauzeti fiksnu poziciju u prirodnom referentnom okviru neograničeno. U kontekstu stacionarnog prostornog referentnog okvira, ovaj nenabijeni elektron, poput fotona, izbacuje se napolje brzinom svjetlosti nizom prirodnog referentnog okvira.

Ako elektron uđe u novo okruženje i počne biti podvrgnut novom skupu sila, može se preorijentirati kako bi se prilagodio novoj situaciji. Na primjer, pri ulasku u provodni materijal on nailazi na okruženje u kojem se može slobodno kretati, zbog činjenice da se pomak brzine u kombinacijama kretanja koje čine materiju dešava prvenstveno u vremenu, a veza između prostornog pomaka elektron i vremenski pomak atoma je kretanje. Štaviše, faktori životne sredine favorizuju takvu preorijentaciju; to jest, oni favorizuju povećanje brzine iznad jedinice u okruženju velike brzine i smanjenje u okruženju niske brzine. Posljedično, elektron preorijentira aktivni pomak u dimenziji referentnog okvira. To je ili prostorni ili vremenski referentni okvir, ovisno o tome da li je brzina iznad ili ispod jedinice, ali su dva okvira paralelna. Zapravo, to su dva segmenta jednog sistema, jer predstavljaju isto jednodimenzionalno kretanje u dva različita područja brzine.

Ako je brzina veća od jedinice, reprezentacija promjenljive količine se javlja u vremenskom koordinatnom sistemu, a fiksni položaj u prirodnom referentnom okviru pojavljuje se u prostornom koordinatnom sistemu kao kretanje elektrona (električne struje) brzinom svjetlosti. . Ako je brzina manja od jedan, prikazi su obrnuti. Iz ovoga ne slijedi da se kretanje elektrona duž vodiča događa takvim brzinama. U tom smislu, sakupljanje elektrona je slično sakupljanju gasa. Pojedinačni elektroni se kreću velikom brzinom, ali u nasumičnim smjerovima. Samo rezultirajući višak kretanja u smjeru toka struje, drift elektrona kako se to obično naziva, djeluje kao nesmjerno kretanje.

Ideja o "elektronskom plinu" općenito je prihvaćena u modernoj fizici, ali se vjeruje da "jednostavna teorija dovodi do velikih poteškoća kada se detaljnije ispita". Kao što je napomenuto, preovlađujuća pretpostavka je da se elektroni elektronskog gasa ekstrahovani iz atomskih struktura suočavaju sa mnogim problemima. Takođe postoji direktna kontradikcija sa specifičnim toplotnim vrednostima. “Očekivalo se da će elektronski plin dodati dodatnih 3/2 R specifičnoj toplini metala,” ali takvo povećanje specifične topline nije eksperimentalno otkriveno.

Teorija univerzuma kretanja nudi odgovore na oba ova problema. Elektroni, čije kretanje predstavlja električnu struju, nisu uklonjeni iz atoma i nisu podložni ograničenjima vezanim za njihovo porijeklo. Odgovor na problem specifične topline leži u prirodi kretanja elektrona. Kretanje nenabijenih elektrona (prostornih jedinica) u materiji provodnika je ekvivalentno kretanju materije u prostoru produžetaka. Na datoj temperaturi, atomi materije imaju određenu brzinu u odnosu na prostor. Nije bitno da li je to prostor za nastavak ili elektronski prostor. Kretanje u elektronskom prostoru (kretanje elektrona) je deo temperaturnog kretanja, a specifična toplota usled ovog kretanja je deo specifične toplote atoma, a ne nešto zasebno.

Ako se preorijentacija elektrona dogodi kao odgovor na faktore okoline, ne može se okrenuti protiv sila povezanih s tim faktorima. Stoga, u nenabijenom stanju, elektroni ne mogu napustiti provodnik. Jedino aktivno svojstvo nenabijenog elektrona je prostorni pomak, a omjer tog prostora i prostora produžetaka nije kretanje. Kombinacija rotacijskih kretanja (atoma ili čestice) sa rezultirajućim pomakom u prostoru (brzina veća od jedan) može se kretati samo u vremenu, kao što je ranije rečeno. Kombinacija rotacijskih kretanja s rezultirajućim pomakom u vremenu (brzina manja od jedan) može se kretati samo u prostoru, jer je kretanje veza između prostora i vremena. Ali jedinica brzine (prirodna nula ili početni nivo) je jedinstvo u prostoru i vremenu. Iz toga slijedi da se kombinacija kretanja s pomakom neto brzine od nule može kretati u vremenu ili prostoru. Dobivanje jedinice negativnog* naboja (zapravo pozitivnog u prirodi) od strane elektrona, koji u svom nenabijenom stanju ima jedinicu negativnog pomaka, smanjuje rezultirajući pomak brzine na nulu i omogućava elektronu da se slobodno kreće bilo u prostoru ili vremenu.

Stvaranje nabijenih elektrona u provodniku zahtijeva samo prijenos dovoljne energije na nenabijeni elektron da se postojeća kinetička energija čestice dovede do ekvivalenta jediničnog naboja. Ako se elektron projektuje u svemir, potrebna je dodatna količina energije da pobjegne sa čvrste ili tekuće površine i savlada pritisak koji vrši okolni plin. Nabijeni elektroni s energijama ispod ovog nivoa su ograničeni na provodnik na isti način kao i nenabijeni elektroni.

Energija potrebna za stvaranje naboja i izlazak iz provodnika može se naučiti na mnogo načina, od kojih je svaki način stvaranja slobodno pokretnih nabijenih elektrona. Pogodna i široko korištena metoda osigurava potrebnu energiju kroz potencijalnu razliku. Ovo povećava translacionu energiju elektrona sve dok ne zadovolji zahtjev. U mnogim aplikacijama, potrebno povećanje energije je minimizirano projektiranjem novonabijenih elektrona u vakuum, a ne zahtjevom za savladavanjem tlaka plina. Katodne zrake, koje se koriste u stvaranju rendgenskih zraka, su tokovi nabijenih elektrona koji se projektuju u vakuum. Upotreba vakuuma je također karakteristika termionskog stvaranja nabijenih elektrona, pri čemu se potrebna energija unosi u nenabijene elektrone kroz toplinu. U fotonaponskom stvaranju energija se apsorbira iz zračenja.

Postojanje elektrona kao slobodno nabijene jedinice obično je kratkog vijeka. Odmah nakon što se stvori jednim prijenosom energije i emituje u svemir, ponovo se sudara sa materijom i ulazi u drugi prijenos energije, kojim se naboj pretvara u toplinsku energiju ili zračenje, a elektron se vraća u nenabijeno stanje. U neposrednoj blizini agensa koji stvara nabijene elektrone, istovremeno se dešavaju i stvaranje naboja i obrnuti proces koji ih pretvara u druge vrste energije. Jedan od glavnih razloga za korištenje vakuuma za stvaranje elektrona je minimiziranje gubitka naboja tokom obrnutog procesa.

U svemiru se naelektrisani elektroni mogu posmatrati, odnosno detektovati, na različite načine, jer zbog prisustva naelektrisanja na njih utiču električne sile. Ovo omogućava kontrolu njihovih kretanja, a za razliku od svog neuhvatljivog nenabijenog dvojnika, nabijeni elektron je vidljiv entitet kojim se može manipulirati kako bi se stvorile različite vrste fizičkih efekata.

Nemoguće je izolirati i proučavati pojedinačne nabijene elektrone u materiji kao što to radimo u svemiru, ali možemo postati svjesni prisustva čestica prateći tragove slobodno pokretnih naboja u materijalnim agregatima. Pored posebnih karakteristika naelektrisanja, naelektrisani elektroni u materiji imaju ista svojstva kao i nenaelektrisani elektroni. Lako se kreću u dobrim provodnicima, a teže u lošim. Kreću se kao odgovor na potencijalne razlike. Drže se u izolatorima - tvarima koje nemaju potrebne otvorene dimenzije da bi omogućile slobodno kretanje elektrona i tako dalje. Aktivnost naelektrisanih elektrona ui oko agregata materije poznata je kao statički elektricitet.

Struja

Prije svega, vrijedno je saznati što je električna struja. Električna struja je uređeno kretanje nabijenih čestica u vodiču. Da bi on nastao, prvo se mora stvoriti električno polje pod čijim će se utjecajem gore spomenute nabijene čestice početi kretati.

Prva saznanja o elektricitetu, pre mnogo vekova, odnosila su se na električna „naelektrisanja“ nastala trenjem. Već u davna vremena ljudi su znali da je ćilibar, protrljan vunom, stekao sposobnost da privlači lagane predmete. Ali tek krajem 16. veka engleski lekar Gilbert je detaljno proučavao ovaj fenomen i otkrio da mnoge druge supstance imaju potpuno ista svojstva. Tela koja, poput ćilibara, nakon trljanja mogu privući lake predmete, nazvao je naelektrisanim. Ova riječ je izvedena od grčkog elektrona - "ćilibar". Trenutno kažemo da tijela u ovom stanju imaju električni naboj, a sama tijela se nazivaju "nabijena".

Električni naboji uvijek nastaju kada različite tvari dođu u bliski kontakt. Ako su tijela čvrsta, onda je njihov bliski kontakt spriječen mikroskopskim izbočinama i nepravilnostima koje su prisutne na njihovoj površini. Stiskanjem takvih tijela i trljanjem jedno o drugo spajamo njihove površine koje bi se bez pritiska dodirivale samo u nekoliko tačaka. U nekim tijelima električni naboji se mogu slobodno kretati između različitih dijelova, ali u drugim je to nemoguće. U prvom slučaju tijela se nazivaju "provodnici", au drugom - "dielektrici ili izolatori". Provodnici su svi metali, vodeni rastvori soli i kiselina, itd. Primeri izolatora su ćilibar, kvarc, ebonit i svi gasovi koji se nalaze u normalnim uslovima.

Ipak, treba napomenuti da je podjela tijela na provodnike i dielektrike vrlo proizvoljna. Sve tvari provode električnu energiju u većoj ili manjoj mjeri. Električni naboji su pozitivni i negativni. Ova vrsta struje neće dugo trajati, jer će naelektrisano tijelo ostati bez naboja. Za kontinuirano postojanje električne struje u vodiču, potrebno je održavati električno polje. U te svrhe koriste se izvori električne struje. Najjednostavniji slučaj pojave električne struje je kada je jedan kraj žice spojen na naelektrizirano tijelo, a drugi na uzemljenje.

Električna kola koja opskrbljuju strujom sijalice i elektromotore nisu se pojavila sve do izuma baterija, koji datira oko 1800. godine. Nakon toga, razvoj doktrine elektriciteta je išao tako brzo da je za manje od jednog stoljeća postao ne samo dio fizike, već je formirao osnovu nove električne civilizacije.

Osnovne količine električne struje

Količina električne energije i struje. Efekti električne struje mogu biti jaki ili slabi. Jačina električne struje ovisi o količini naboja koja teče kroz strujni krug u određenoj jedinici vremena. Što se više elektrona pomiče s jednog pola izvora na drugi, to je veći ukupni naboj koji elektroni prenose. Ovaj neto naboj naziva se količina električne energije koja prolazi kroz provodnik.

Konkretno, kemijski učinak električne struje ovisi o količini električne energije, odnosno, što je veći naboj prošao kroz otopinu elektrolita, to će se više tvari taložiti na katodi i anodi. S tim u vezi, količina električne energije može se izračunati vaganjem mase tvari nanesene na elektrodu i poznavanjem mase i naboja jednog jona ove tvari.

Jačina struje je veličina koja je jednaka omjeru električnog naboja koji prolazi kroz poprečni presjek provodnika i vremena njegovog protoka. Jedinica za punjenje je kulon (C), vrijeme se mjeri u sekundama (s). U ovom slučaju, jedinica struje je izražena u C/s. Ova jedinica se zove amper (A). Za mjerenje struje u kolu koristi se električni mjerni uređaj koji se zove ampermetar. Za uključivanje u krug, ampermetar je opremljen sa dva terminala. Spojen je serijski na kolo.

Električni napon. Već znamo da je električna struja uređeno kretanje nabijenih čestica - elektrona. Ovo kretanje se stvara pomoću električnog polja, koje obavlja određenu količinu posla. Ova pojava se naziva rad električne struje. Da bi pomjerilo više naboja kroz električni krug za 1 s, električno polje mora obaviti veći rad. Na osnovu toga ispada da bi rad električne struje trebao ovisiti o jačini struje. Ali postoji još jedna vrijednost od koje ovisi rad struje. Ova veličina se naziva napon.

Napon je omjer rada koji vrši struja u određenom dijelu električnog kola i naboja koji teče kroz isti dio strujnog kola. Strujni rad se mjeri u džulima (J), naboj - u kulonima (C). U tom smislu, jedinica mjere za napon će postati 1 J/C. Ova jedinica se zvala volt (V).

Da bi napon nastao u električnom kolu, potreban je izvor struje. Kada je strujni krug otvoren, napon je prisutan samo na stezaljkama izvora struje. Ako je ovaj izvor struje uključen u kolo, napon će se pojaviti i u pojedinim dijelovima kola. U tom smislu, struja će se pojaviti u krugu. Odnosno, možemo ukratko reći sljedeće: ako u kolu nema napona, nema struje. Za mjerenje napona koristi se električni mjerni instrument koji se zove voltmetar. Po svom izgledu podsjeća na prethodno spomenuti ampermetar, s jedinom razlikom što je na voltmetarskoj skali napisano slovo V (umjesto A na ampermetru). Voltmetar ima dva terminala, uz pomoć kojih je paralelno spojen na električni krug.

Električni otpor. Nakon spajanja različitih vodiča i ampermetra u električni krug, možete primijetiti da kada koristite različite vodiče, ampermetar daje različita očitanja, odnosno u ovom slučaju je jačina struje dostupna u električnom krugu različita. Ovaj fenomen se može objasniti činjenicom da različiti provodnici imaju različit električni otpor, što je fizička veličina. Nazvan je Ohm u čast njemačkog fizičara. U fizici se po pravilu koriste veće jedinice: kilo-om, mega-om itd. Otpor provodnika obično se označava slovom R, dužina provodnika je L, a površina poprečnog presjeka S. U ovom slučaju, otpor se može zapisati kao formula:

gdje se koeficijent p naziva otpornost. Ovaj koeficijent izražava otpor vodiča dužine 1 m s površinom poprečnog presjeka od 1 m2. Specifični otpor se izražava u Ohmima x m. Budući da žice, u pravilu, imaju prilično mali poprečni presjek, njihove površine se obično izražavaju u kvadratnim milimetrima. U ovom slučaju, jedinica otpornosti će biti Ohm x mm2/m. U tabeli ispod. Slika 1 prikazuje otpornost nekih materijala.

Prema tabeli. 1 postaje jasno da bakar ima najmanju električnu otpornost, a legura metala najveću. Osim toga, dielektrici (izolatori) imaju visoku otpornost.

Električni kapacitet. Već znamo da dva provodnika izolirana jedan od drugog mogu akumulirati električne naboje. Ovaj fenomen karakterizira fizička veličina koja se naziva električni kapacitet. Električni kapacitet dva vodiča nije ništa drugo do omjer naboja jednog od njih i potencijalne razlike između ovog vodiča i susjednog. Što je niži napon kada se provodnici napune, to je njihov kapacitet veći. Jedinica za električni kapacitet je farad (F). U praksi se koriste frakcije ove jedinice: mikrofarad (μF) i pikofarad (pF).

Yandex.DirectSve reklameStanovi za dnevni najam Kazan! Apartmani od 1000 rubalja. dnevno. Mini hoteli. Izvještajni dokumenti16.forguest.ru Stanovi za dnevni najam u Kazanju Udobni apartmani u svim okruzima Kazana. Brzi dnevni najam apartmana.fatyr.ru Novi Yandex.Browser! Pogodne oznake i pouzdana zaštita. Preglednik za ugodno pretraživanje Interneta!browser.yandex.ru 0+

Ako uzmete dva provodnika izolirana jedan od drugog i postavite ih na maloj udaljenosti jedan od drugog, dobit ćete kondenzator. Kapacitet kondenzatora zavisi od debljine njegovih ploča i debljine dielektrika i njegove permeabilnosti. Smanjenjem debljine dielektrika između ploča kondenzatora, kapacitet potonjeg može se značajno povećati. Na svim kondenzatorima, pored njihovog kapaciteta, mora biti naznačen napon za koji su ovi uređaji projektovani.

Rad i snaga električne struje. Iz navedenog je jasno da električna struja obavlja određeni posao. Prilikom spajanja elektromotora, električna struja pokreće sve vrste opreme, pomiče vozove duž šina, osvjetljava ulice, grije dom, a proizvodi i hemijski efekat, odnosno omogućava elektrolizu itd. Možemo reći da je posao obavljen. strujom na određenom dijelu kola jednaka je struji proizvoda, naponu i vremenu tokom kojeg je rad obavljen. Rad se mjeri u džulima, napon u voltima, struja u amperima, vrijeme u sekundama. U tom smislu, 1 J = 1B x 1A x 1s. Iz ovoga proizlazi da za mjerenje rada električne struje treba koristiti tri instrumenta odjednom: ampermetar, voltmetar i sat. Ali ovo je glomazno i ​​neefikasno. Stoga se rad električne struje obično mjeri električnim brojilima. Ovaj uređaj sadrži sve gore navedene uređaje.

Snaga električne struje jednaka je omjeru rada struje i vremena za koje je izvedena. Snaga je označena slovom "P" i izražena je u vatima (W). U praksi se koriste kilovati, megavati, hektavati itd. Da biste izmjerili snagu kola potrebno je uzeti vatmetar. Inženjeri elektrotehnike rad struje izražavaju u kilovat-satima (kWh).

Osnovni zakoni električne struje

Ohmov zakon. Napon i struja se smatraju najkorisnijim karakteristikama električnih kola. Jedna od glavnih karakteristika korištenja električne energije je brz transport energije s jednog mjesta na drugo i prijenos do potrošača u potrebnom obliku. Proizvod razlike potencijala i struje daje snagu, odnosno količinu energije koja se daje u krugu u jedinici vremena. Kao što je gore spomenuto, za mjerenje snage u električnom kolu bila bi potrebna 3 uređaja. Da li je moguće proći samo sa jednim i izračunati snagu iz njegovih očitanja i neke karakteristike kola, kao što je njegov otpor? Mnogima se ova ideja svidjela i smatrali su je plodonosnom.

Dakle, koliki je otpor žice ili kola u cjelini? Da li žica, poput cijevi za vodu ili cijevi vakuumskog sistema, ima trajno svojstvo koje bi se moglo nazvati otporom? Na primjer, u cijevima, omjer razlike tlaka koji proizvodi protok podijeljen sa brzinom protoka je obično konstantna karakteristika cijevi. Slično, protokom topline u žici upravlja jednostavan odnos koji uključuje temperaturnu razliku, površinu poprečnog presjeka žice i njenu dužinu. Otkriće takvog odnosa za električna kola rezultat je uspješne pretrage.

1820-ih, njemački učitelj Georg Ohm bio je prvi koji je počeo tražiti gornju vezu. Prije svega, težio je slavi i slavi, što bi mu omogućilo da predaje na univerzitetu. Zato je odabrao oblast istraživanja koja je obećavala posebne prednosti.

Om je bio sin mehaničara, pa je znao izvući metalnu žicu različitih debljina, koja mu je bila potrebna za eksperimente. Kako je u to vrijeme bilo nemoguće kupiti odgovarajuću žicu, Om ju je sam napravio. Tokom svojih eksperimenata, isprobao je različite dužine, različite debljine, različite metale, pa čak i različite temperature. On je menjao sve ove faktore jedan po jedan. U Ohmovo vrijeme, baterije su još uvijek bile slabe i proizvodile su nedosljednu struju. S tim u vezi, istraživač je koristio termoelement kao generator, čiji je vrući spoj stavljen u plamen. Osim toga, koristio je sirovi magnetni ampermetar i mjerio razlike potencijala (Ohm ih je nazvao "naponi") promjenom temperature ili broja toplinskih spojeva.

Proučavanje električnih kola tek je počelo da se razvija. Nakon što su baterije izumljene oko 1800. godine, počele su se razvijati mnogo brže. Dizajnirani su i proizvedeni različiti uređaji (često ručno), otkrivani su novi zakoni, pojavili su se pojmovi i pojmovi itd. Sve je to dovelo do dubljeg razumijevanja električnih pojava i faktora.

Ažuriranje znanja o elektricitetu, s jedne strane, postalo je razlogom za nastanak nove oblasti fizike, s druge strane, bila je osnova za nagli razvoj elektrotehnike, odnosno baterija, generatora, sistema za napajanje rasvjete. i izmišljeni su električni pogon, električne peći, elektromotori itd., drugo.

Ohmova otkrića bila su od velike važnosti kako za razvoj proučavanja elektriciteta tako i za razvoj primijenjene elektrotehnike. Omogućili su lako predviđanje svojstava električnih kola za jednosmernu, a potom i za naizmeničnu struju. Godine 1826. Ohm je objavio knjigu u kojoj je iznio teorijske zaključke i eksperimentalne rezultate. Ali njegove nade nisu bile opravdane; knjiga je dočekana s podsmijehom. To se dogodilo zato što je metoda grubog eksperimentiranja izgledala neprivlačno u eri kada su se mnogi zanimali za filozofiju.

Nije imao izbora nego da napusti svoju profesorsku poziciju. Iz istog razloga nije dobio imenovanje na univerzitet. Naučnik je 6 godina živio u siromaštvu, bez povjerenja u budućnost, doživljavajući osjećaj gorkog razočaranja.

Ali postepeno su njegova djela stekla slavu, prvo izvan Njemačke. Om je bio poštovan u inostranstvu i imao je koristi od svog istraživanja. S tim u vezi, njegovi sunarodnici su bili prisiljeni da ga priznaju u njegovoj domovini. Godine 1849. dobio je zvanje profesora na Univerzitetu u Minhenu.

Ohm je otkrio jednostavan zakon koji uspostavlja odnos između struje i napona za komad žice (za dio kola, za cijelo kolo). Osim toga, sastavio je pravila koja vam omogućuju da odredite što će se promijeniti ako uzmete žicu druge veličine. Ohmov zakon je formuliran na sljedeći način: jačina struje u dijelu kola je direktno proporcionalna naponu u ovom dijelu i obrnuto proporcionalna otporu dijela.

Joule-Lenzov zakon. Električna struja u bilo kojem dijelu kola obavlja određeni posao. Na primjer, uzmimo bilo koji dio kola između krajeva čiji je napon (U). Po definiciji električnog napona, rad obavljen pri pomicanju jedinice naboja između dvije tačke jednak je U. Ako je jačina struje u datom dijelu strujnog kola jednaka i, tada će za vrijeme t naboj proći, i stoga će rad električne struje u ovom dijelu biti:

Ovaj izraz vrijedi za jednosmjernu struju u svakom slučaju, za bilo koji dio kola, koji može sadržavati provodnike, elektromotore itd. Snaga struje, odnosno rad u jedinici vremena, jednaka je:

Ova formula se koristi u SI sistemu za određivanje jedinice napona.

Pretpostavimo da je dio strujnog kola stacionarni provodnik. U tom slučaju sav rad će se pretvoriti u toplinu, koja će se osloboditi u ovom vodiču. Ako je provodnik homogen i poštuje Ohmov zakon (ovo uključuje sve metale i elektrolite), tada:

gdje je r otpor provodnika. U ovom slučaju:

Ovaj zakon je prvi eksperimentalno zaključio E. Lenz i, nezavisno od njega, Joule.

Treba napomenuti da provodnici grijanja imaju brojne primjene u tehnici. Najčešći i najvažniji među njima su žarulje sa žarnom niti.

Zakon elektromagnetne indukcije. U prvoj polovini 19. veka engleski fizičar M. Faraday otkrio je fenomen magnetne indukcije. Ova činjenica, koja je postala vlasništvo mnogih istraživača, dala je snažan poticaj razvoju elektrotehnike i radiotehnike.

U toku eksperimenata, Faraday je otkrio da kada se promijeni broj linija magnetske indukcije koje prodiru u površinu ograničenu zatvorenom petljom, u njoj nastaje električna struja. Ovo je osnova možda najvažnijeg zakona fizike - zakona elektromagnetne indukcije. Struja koja se javlja u kolu naziva se indukcija. Zbog činjenice da električna struja nastaje u krugu samo kada su slobodni naboji izloženi vanjskim silama, tada se s promjenjivim magnetskim tokom koji prolazi duž površine zatvorenog kruga, te iste vanjske sile pojavljuju u njemu. Djelovanje vanjskih sila u fizici se naziva elektromotorna sila ili indukovana emf.

Elektromagnetna indukcija se također pojavljuje u otvorenim provodnicima. Kada provodnik pređe magnetne linije sile, na njegovim krajevima se pojavljuje napon. Razlog za pojavu takvog napona je indukovana emf. Ako se magnetni tok koji prolazi kroz zatvorenu petlju ne promijeni, ne pojavljuje se inducirana struja.

Koristeći koncept "indukcijske emf", možemo govoriti o zakonu elektromagnetske indukcije, tj. emf indukcije u zatvorenoj petlji jednak je po veličini brzini promjene magnetskog toka kroz površinu ograničenu petljom.

Lenzovo pravilo. Kao što već znamo, indukovana struja nastaje u provodniku. U zavisnosti od uslova svog izgleda, ima drugačiji pravac. Ruski fizičar Lenz je ovom prilikom formulisao sledeće pravilo: indukovana struja koja nastaje u zatvorenom kolu uvek ima takav smer da magnetno polje koje stvara ne dozvoljava da se magnetni tok promeni. Sve to uzrokuje pojavu indukcijske struje.

Indukcijska struja, kao i svaka druga, ima energiju. To znači da se u slučaju indukcijske struje pojavljuje električna energija. Prema zakonu održanja i transformacije energije, gore navedena energija može nastati samo zbog količine energije neke druge vrste energije. Dakle, Lenzovo pravilo u potpunosti odgovara zakonu održanja i transformacije energije.

Osim indukcije, u zavojnici se može pojaviti i takozvana samoindukcija. Njegova suština je sljedeća. Ako se u zavojnici pojavi struja ili se njena snaga promijeni, pojavljuje se promjenjivo magnetsko polje. A ako se magnetski tok koji prolazi kroz zavojnicu promijeni, tada se u njemu pojavljuje elektromotorna sila, koja se naziva emf samoindukcije.

Prema Lenzovom pravilu, samoinduktivna emf pri zatvaranju strujnog kola interferira sa jačinom struje i sprječava njeno povećanje. Kada je strujni krug isključen, samoinduktivni emf smanjuje jačinu struje. U slučaju kada jačina struje u zavojnici dostigne određenu vrijednost, magnetsko polje prestaje da se mijenja i emf samoindukcije postaje nula.