विद्युत प्रवाह के अस्तित्व के लिए शर्तें

आरंभ करने के लिए, आइए इस प्रश्न का उत्तर दें कि विद्युत धारा क्या है। एक साधारण टेबलटॉप बैटरी अपने आप करंट उत्पन्न नहीं करती है। और एक टेबल पर पड़ी एक टॉर्च अपने एलईडी के माध्यम से ठीक उसी तरह करंट नहीं पैदा करेगी जैसे बिना किसी कारण के। करंट दिखने के लिए, कहीं कुछ प्रवाहित होना चाहिए, कम से कम हिलना शुरू करें, और उसके लिए टॉर्च के एलईडी और बैटरी के सर्किट को बंद करना होगा। कुछ नहीं के लिए, पुराने दिनों में विद्युत प्रवाह की तुलना एक निश्चित आवेशित तरल के संचलन से की जाती थी।

वास्तव में, अब हम यह जानते हैं बिजली - यह आवेशित कणों का निर्देशित संचलन है, और यह कि वास्तविकता के करीब एक आवेशित गैस होगी - विद्युत क्षेत्र की क्रिया के तहत गतिमान आवेशित कणों की गैस। लेकिन पहले चीजें पहले।

विद्युत धारा आवेशित कणों की निर्देशित गति है

तो, विद्युत धारा आवेशित कणों की गति है, लेकिन आवेशित कणों की अराजक गति भी गति है, लेकिन फिर भी वर्तमान नहीं है।इसी तरह, द्रव के अणु जो हर समय ऊष्मीय गति में होते हैं, धाराओं का निर्माण नहीं करते हैं क्योंकि द्रव के पूरे आयतन का कुल विस्थापन बिल्कुल शून्य होता है।

द्रव प्रवाह होने के लिए, समग्र गति होनी चाहिए, अर्थात, द्रव के अणुओं की समग्र गति निर्देशित होनी चाहिए। इस प्रकार, अणुओं के अराजक आंदोलन को संपूर्ण मात्रा के निर्देशित आंदोलन में जोड़ा जाएगा, और तरल की संपूर्ण मात्रा का प्रवाह होगा।

विद्युत प्रवाह के साथ स्थिति समान है - विद्युत आवेशित कणों की निर्देशित गति एक विद्युत प्रवाह है। चार्ज किए गए कणों के थर्मल आंदोलन की गति, उदाहरण के लिए, धातु में, सैकड़ों मीटर प्रति सेकेंड में मापा जाता है, लेकिन दिशात्मक आंदोलन में, जब कंडक्टर में एक निश्चित वर्तमान सेट किया जाता है, तो कणों के सामान्य आंदोलन की गति में मापा जाता है प्रति सेकंड मिलीमीटर के भाग और इकाइयाँ।

इसलिए, यदि 1 वर्ग मीटर के क्रॉस सेक्शन वाले धातु के तार में 10 ए के बराबर एक प्रत्यक्ष धारा प्रवाहित होती है, तो इलेक्ट्रॉनों की क्रमबद्ध गति की औसत गति 0.6 से 6 मिलीमीटर प्रति सेकंड होगी। यह पहले से ही बिजली का झटका होगा। और इलेक्ट्रॉनों की यह धीमी गति एक तार के लिए पर्याप्त है, उदाहरण के लिए, नाइक्रोम की, अच्छी तरह से गर्म करने के लिए, पालन करने के लिए जूल-लेनज़ कानून.

कण वेग विद्युत क्षेत्र का प्रसार वेग नहीं है!

ध्यान दें कि तार में करंट पूरे आयतन में लगभग तुरंत शुरू हो जाता है, यानी यह "गति" प्रकाश की गति से तार के साथ फैलती है, लेकिन आवेशित कणों की गति स्वयं 100 अरब गुना धीमी होती है। आप एक पाइप की सादृश्यता पर विचार कर सकते हैं जिसमें तरल बह रहा हो।

10 मीटर लंबे पाइप के साथ चल रहा है, उदाहरण के लिए पानी।पानी की गति केवल 1 मीटर प्रति सेकंड है, लेकिन प्रवाह उसी गति से नहीं, बल्कि बहुत तेजी से फैलता है, और यहाँ प्रसार की गति तरल के घनत्व और उसकी लोच पर निर्भर करती है। इस प्रकार, विद्युत क्षेत्र प्रकाश की गति से तार के साथ फैलता है, और कण परिमाण के 11 आदेशों को धीमा करना शुरू कर देते हैं। यह सभी देखें: विद्युत प्रवाह की गति

1. विद्युत धारा के अस्तित्व के लिए आवेशित कण आवश्यक हैं

धातुओं और निर्वात में इलेक्ट्रॉन, इलेक्ट्रोलाइट विलयन में आयन - आवेश वाहक के रूप में कार्य करते हैं और विभिन्न पदार्थों में धारा की उपस्थिति सुनिश्चित करते हैं। धातुओं में, इलेक्ट्रॉन बहुत मोबाइल होते हैं, उनमें से कुछ स्वतंत्र रूप से परमाणु से परमाणु तक जा सकते हैं, जैसे क्रिस्टल जाली के नोड्स के बीच की जगह भरने वाली गैस।

इलेक्ट्रॉन ट्यूबों में, इलेक्ट्रॉन थर्मिओनिक विकिरण के दौरान कैथोड छोड़ते हैं, विद्युत क्षेत्र की कार्रवाई के तहत एनोड में भागते हैं। इलेक्ट्रोलाइट्स में, अणु पानी में सकारात्मक और नकारात्मक रूप से आवेशित भागों में टूट जाते हैं और इलेक्ट्रोलाइट्स में आवेश वाहक आयनों से मुक्त हो जाते हैं। अर्थात, जहाँ भी विद्युत प्रवाह मौजूद हो सकता है, वहाँ मुक्त आवेश वाहक होते हैं जो गति कर सकते हैं विद्युत क्षेत्र... विद्युत धारा के अस्तित्व के लिए यह पहली शर्त है - मुक्त आवेश वाहकों की उपस्थिति।

2. विद्युत धारा के अस्तित्व के लिए दूसरी शर्त यह है कि आवेश पर बाह्य बल कार्य करें

यदि आप अब एक तार को देखते हैं, मान लें कि यह तांबे का तार है, तो आप अपने आप से पूछ सकते हैं: इसमें विद्युत प्रवाह होने में क्या लगता है? आवेशित कण, इलेक्ट्रॉन हैं, वे स्वतंत्र रूप से स्थानांतरित करने में सक्षम हैं।

उन्हें क्या हिलाएगा? एक विद्युत आवेशित कण एक विद्युत क्षेत्र के साथ परस्पर क्रिया करने के लिए जाना जाता है। इसलिए, तार में एक विद्युत क्षेत्र बनाया जाना चाहिए, फिर तार के प्रत्येक बिंदु पर एक क्षमता उत्पन्न होगी, तार के सिरों के बीच एक संभावित अंतर होगा, और इलेक्ट्रॉन क्षेत्र की दिशा में गति करेंगे - में दिशा «-» से «+» तक, जो विद्युत क्षेत्र शक्ति वेक्टर के विपरीत दिशा में है। विद्युत क्षेत्र इलेक्ट्रॉनों को गति देगा, उनकी (गतिज और चुंबकीय) ऊर्जा को बढ़ाएगा।

नतीजतन, अगर हम तार पर बाहरी रूप से लागू एक विद्युत क्षेत्र पर विचार करते हैं (हमने तार को बल की रेखाओं के साथ एक विद्युत क्षेत्र में रखा है), तो इलेक्ट्रॉन तार के एक छोर पर जमा हो जाएंगे और उस पर एक नकारात्मक चार्ज दिखाई देगा। और चूंकि तार के दूसरे सिरे से इलेक्ट्रॉनों को स्थानांतरित किया जाता है, तो उस पर एक सकारात्मक चार्ज होगा।

नतीजतन, बाहरी रूप से लागू विद्युत क्षेत्र द्वारा चार्ज किए गए कंडक्टर का विद्युत क्षेत्र ऐसी दिशा में होगा कि बाहरी विद्युत क्षेत्र को इसकी क्रिया से कमजोर कर दिया जाए।

आवेशों के पुनर्वितरण की प्रक्रिया लगभग तुरंत चलती रहेगी और इसके पूरा होने के बाद तार में धारा रुक जाएगी। कंडक्टर के अंदर परिणामी विद्युत क्षेत्र शून्य हो जाएगा, और सिरों पर बल परिमाण में बराबर लेकिन बाहरी रूप से लगाए गए विद्युत क्षेत्र की दिशा में विपरीत होगा।

यदि कंडक्टर में विद्युत क्षेत्र एक प्रत्यक्ष वर्तमान स्रोत द्वारा बनाया गया है, उदाहरण के लिए, एक बैटरी, तो ऐसा स्रोत कंडक्टर के लिए बाहरी बलों का स्रोत बन जाएगा, अर्थात एक ऐसा स्रोत जो कंडक्टर में एक निरंतर EMF बनाएगा और संभावित अंतर को बनाए रखें।जाहिर है, बाहरी बल स्रोत द्वारा करंट को बनाए रखने के लिए सर्किट को बंद करना होगा।