Хамгийн энгийн цахилгаан, соронзон үзэгдлүүд эрт дээр үеэс хүмүүст мэдэгдэж байсан.

МЭӨ 600 онд болсон бололтой. д. Грекчүүд соронз нь төмрийг татдаг, үрсэн хув нь сүрэл гэх мэт хөнгөн зүйлсийг татдаг гэдгийг мэддэг байсан. Гэсэн хэдий ч цахилгаан ба соронзон таталтын ялгаа хараахан тодорхойгүй байсан; хоёулаа ижил шинж чанартай үзэгдэл гэж үздэг байв.

Эдгээр үзэгдлүүдийн хоорондох тод ялгаа нь 1600 онд "Соронзон, соронзон бие ба агуу соронз - Дэлхий дээр" нэртэй ном хэвлүүлсэн Английн эмч, байгаль судлаач Уильям Гилбертийн (1544-1603) гавьяа юм. Чухамдаа энэ номоор цахилгаан, соронзон үзэгдлийн жинхэнэ шинжлэх ухааны судалгаа эхэлдэг. Гилберт номондоо түүний эрин үед мэдэгдэж байсан соронзны бүх шинж чанарыг тодорхойлсон бөгөөд өөрийн хийсэн маш чухал туршилтуудын үр дүнг танилцуулсан. Тэрээр цахилгаан ба соронзон таталтын хэд хэдэн чухал ялгааг онцлон тэмдэглэж, "цахилгаан" гэдэг үгийг бий болгосон.

Хэдийгээр Гильбертийн дараа цахилгаан ба хоёрын ялгаа соронзон үзэгдлүүдЭнэ нь хүн бүрт аль хэдийн маргаангүй ойлгомжтой байсан ч эдгээр үзэгдлүүд нь бүх ялгаанаасаа гадна бие биентэйгээ ямар нэгэн байдлаар нягт, салшгүй холбоотой болохыг олон баримт нотолж байна. Хамгийн гайхалтай баримтууд нь аянгын нөлөөн дор төмөр объектыг соронзлох, соронзон зүү дахин соронзлох явдал байв. Францын физикч Доминик Франсуа Араго (1786-1853) "Аянга ба цахилгаан" бүтээлдээ ийм тохиолдлыг дүрсэлсэн байдаг. "1681 оны 7-р сард эргээс зуун милийн зайд, задгай тэнгист байрлах "Хатан" хөлөг онгоц аянгад цохиулж, шон, далбаа зэрэгт ихээхэн хохирол учруулсан. Шөнө болоход энэ нь тодорхой болжээ. Усан онгоцон дээрх гурван луужингийн хоёр нь хойд зүг рүү чиглэхийн оронд өмнө зүг рүү, гурав дахь нь баруун зүг рүү чиглэж эхэлсэн оддын байрлал." Араго мөн байшинд аянга бууж, дотор нь хүчтэй соронзлогдсон ган хутга, сэрээ болон бусад объектыг цохисон тохиолдлыг дүрсэлжээ.

18-р зууны эхээр аянга нь үнэндээ агаараар дамждаг хүчтэй цахилгаан гүйдэл гэдгийг аль хэдийн тогтоосон; Иймээс дээр дурдсантай адил баримтууд нь аливаа цахилгаан гүйдэл нь ямар нэгэн соронзон шинж чанартай байдаг гэсэн санааг илэрхийлж болно. Гэсэн хэдий ч гүйдлийн эдгээр шинж чанаруудыг туршилтаар нээж, зөвхөн 1820 онд Данийн физикч Ханс Кристиан Эрстед (1777-1851) судалжээ.

Oersted-ийн гол туршилтыг Зураг дээр үзүүлэв. 199. Меридианы дагуу байрлах суурин утас 1-ээс дээш, өөрөөр хэлбэл хойд урд чиглэлд соронзон зүү 2 нимгэн утас дээр дүүжлэгдсэн байна (Зураг 199, а). Таны мэдэж байгаагаар сум нь хойд-өмнөд шугамын дагуу байрладаг тул утастай ойролцоогоор параллель байрладаг. Гэхдээ бид түлхүүрийг хааж, 1-р утсаар гүйдэл дамжуулах үед соронзон зүү эргэлдэж, түүнийг зөв өнцгөөр, өөрөөр хэлбэл утсанд перпендикуляр хавтгайд байрлуулахыг оролдохыг харах болно (Зураг 199, b ). Энэхүү үндсэн туршилт нь гүйдэл дамжуулагчийг тойрсон орон зайд соронзон зүүний хөдөлгөөнийг үүсгэдэг хүч, өөрөөр хэлбэл байгалийн болон хиймэл соронзны ойролцоо ажилладаг хүчнүүдтэй ижил төстэй хүч үйлчилдэг болохыг харуулж байна. Ийм хүчийг бид цахилгаан цэнэг дээр ажилладаг хүчийг цахилгаан гэж нэрлэдэг шиг соронзон хүч гэж нэрлэх болно.

Цагаан будаа. 199. Соронзон зүүгээр хийсэн туршилт, гүйдлийн соронзон орон байгааг илрүүлсэн: 1 – утас, 2 – утастай параллель зүүсэн соронзон зүү, 3 – гальван элементийн зай, 4 – реостат, 5 – түлхүүр.

ch-д. II цахилгаан хүчний үйлчлэлд илэрдэг орон зайн онцгой төлөвийг тодорхойлохын тулд бид цахилгаан орон гэсэн ойлголтыг нэвтрүүлсэн. Үүнтэй адилаар бид соронзон хүчний үйлчлэлээр өөрийгөө мэдэрдэг орон зайн төлөвийг соронзон орон гэж нэрлэх болно. Тиймээс Oersted-ийн туршилт нь цахилгаан гүйдлийг тойрсон орон зайд соронзон хүч үүсдэг, өөрөөр хэлбэл соронзон орон үүсдэг болохыг баталж байна.

Эрстэд гайхалтай нээлт хийснийхээ дараа өөрөөсөө асуусан хамгийн эхний асуулт бол утаснуудын бодис нь гүйдлийн улмаас үүссэн соронзон оронд нөлөөлдөг үү? "Холбох утас нь хэд хэдэн утас эсвэл металл туузаас бүрдэж болно" гэж Oersted бичжээ. Металлын шинж чанар нь хэмжээнээс бусад тохиолдолд үр дүнг өөрчилдөггүй.

Үүнтэй ижил үр дүнд бид цагаан алт, алт, мөнгө, гууль, төмрөөр хийсэн утас, түүнчлэн цагаан тугалга, хар тугалга, мөнгөн ус ашигласан.

Эрстед өөрийн бүх туршилтаа метал, өөрөөр хэлбэл цахилгаан дамжуулах чанар нь электрон шинж чанартай байдаг дамжуулагчтай хийсэн. Гэхдээ метал утсыг электролит агуулсан хоолой эсвэл хийд ялгадас гарах хоолойгоор солих замаар Oersted-ийн туршилтыг хийх нь тийм ч хэцүү биш юм. Бид ийм туршилтуудыг § 40 (Зураг 73) -д аль хэдийн тайлбарласан бөгөөд эдгээр тохиолдолд цахилгаан гүйдэл нь эерэг ба сөрөг ионуудын хөдөлгөөнөөс үүдэлтэй боловч соронзон зүү дээр үзүүлэх нөлөө нь гүйдлийн үеийнхтэй адил байгааг харсан. металл дамжуулагч дотор. Гүйдэл гүйж буй дамжуулагчийн шинж чанараас үл хамааран дамжуулагчийн эргэн тойронд соронзон орон үргэлж үүсдэг бөгөөд түүний нөлөөн дор сум эргэлдэж, гүйдлийн чиглэлд перпендикуляр болох хандлагатай байдаг.

Тиймээс бид хэлж чадна: соронзон орон нь аливаа гүйдлийн эргэн тойронд үүсдэг. Цахилгаан гүйдлийн энэ хамгийн чухал шинж чанарыг (§ 40) бид түүний дулааны болон химийн бусад нөлөөллийн талаар илүү дэлгэрэнгүй ярихдаа аль хэдийн дурдсан.

Цахилгаан гүйдлийн гурван шинж чанар буюу илрэлийн хамгийн онцлог нь соронзон орон үүсгэх явдал юм. Зарим дамжуулагч - электролит дахь гүйдлийн химийн нөлөөлөл явагддаг, заримд нь - металлууд - тэдгээр нь байхгүй. Гүйдлийн улмаас үүссэн дулаан нь дамжуулагчийн эсэргүүцэлээс хамаарч ижил гүйдлийн үед их эсвэл бага байж болно. Хэт дамжуулагчийн хувьд дулаан үүсгэхгүйгээр гүйдэл дамжих боломжтой (§ 49). Гэхдээ соронзон орон нь аливаа цахилгаан гүйдлийн салшгүй хамтрагч юм. Энэ нь тодорхой дамжуулагчийн ямар нэгэн онцгой шинж чанараас хамаардаггүй бөгөөд зөвхөн гүйдлийн хүч ба чиглэлээр тодорхойлогддог. Цахилгаан эрчим хүчний ихэнх техникийн хэрэглээ нь гүйдлийн соронзон оронтой холбоотой байдаг.

Бид сууринаас үүссэн электростатик талбайн шинж чанарыг нарийвчлан судалсан цахилгаан цэнэг. Цахилгаан цэнэг хөдөлж байх үед бүхэл бүтэн шинэ цэнэгүүд гарч ирдэг физик үзэгдлүүд, бид үүнийг судалж эхэлдэг.

Цахилгаан цэнэгүүд нь салангид бүтэцтэй, өөрөөр хэлбэл цэнэгийн тээвэрлэгч нь энгийн бөөмс - электрон, протон гэх мэт байдаг гэдгийг одоо өргөн мэддэг. Гэсэн хэдий ч ихэнх практик ач холбогдолтой тохиолдолд цэнэгийн энэхүү салангид байдал нь өөрөө илэрдэггүй тул тасралтгүй цахилгаан цэнэгтэй орчны худгийн загвар нь цэнэглэгдсэн бөөмсийн хөдөлгөөн, өөрөөр хэлбэл цахилгаан гүйдэлтэй холбоотой үзэгдлүүдийг дүрсэлдэг.

Цахилгаан гүйдэл нь цэнэглэгдсэн хэсгүүдийн чиглэлтэй хөдөлгөөн юм.

Цахилгаан гүйдэл нь бидний амьдралд маш өргөн хэрэглэгддэг тул та цахилгаан гүйдлийг маш сайн мэддэг. Өнөөгийн бидний соёл иргэншил голчлон цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэх, ашиглахад тулгуурлаж байгаа нь нууц биш. Цахилгаан эрчим хүчЗүгээр л үйлдвэрлэх, хол зайд дамжуулах, бусад шаардлагатай хэлбэрт шилжүүлэхэд хангалттай.

Цахилгаан гүйдлийн үйл ажиллагааны боломжит илрэлүүдийн талаар товчхон дурдъя.

Дулааны нөлөөцахилгаан гүйдэл нь одоогийн урсгалын бараг бүх тохиолдолд илэрдэг. Цахилгаан эсэргүүцэл байгаа тул гүйдэл урсах үед дулаан ялгардаг бөгөөд түүний хэмжээг Жоуле-Лензийн хуулиар тодорхойлдог бөгөөд энэ нь таны мэддэг байх ёстой. Зарим тохиолдолд ялгарах дулаан нь ашигтай байдаг (цахилгаан халаалтын төрөл бүрийн төхөөрөмжид); ихэвчлэн дулаан ялгаруулалт нь цахилгаан дамжуулах явцад ашиггүй эрчим хүчний алдагдалд хүргэдэг.

Соронзон үйлдэлгүйдэл нь соронзон орон үүсэхэд илэрдэг бөгөөд энэ нь цахилгаан гүйдэл ба хөдөлж буй цэнэгтэй хэсгүүдийн хоорондын харилцан үйлчлэлд хүргэдэг.

Механик үйлдэлгүйдэл нь цахилгаан гүйдлийн энергийг механик энерги болгон хувиргах янз бүрийн цахилгаан моторуудад ашиглагддаг.

Химийн үйлдэлурсаж буй цахилгаан гүйдэл нь янз бүрийн зүйлийг эхлүүлж чаддагт илэрдэг химийн урвал. Жишээлбэл, хөнгөн цагаан болон бусад хэд хэдэн металлыг үйлдвэрлэх үйл явц нь электролизийн үзэгдэл - цахилгаан гүйдлийн нөлөөн дор хайлсан металлын ислийн задралын урвал дээр суурилдаг.

Хөнгөн үйлдэлцахилгаан гүйдэл нь цахилгаан гүйдэл өнгөрөх үед гэрлийн цацрагийн дүр төрхөөр илэрдэг. Зарим тохиолдолд гэрэлтэх нь дулааны халаалтын үр дагавар юм (жишээлбэл, улайсдаг гэрлийн чийдэн); бусад тохиолдолд хөдөлж буй цэнэглэгдсэн тоосонцор нь гэрлийн цацрагийг шууд үүсгэдэг.

Энэ үзэгдлийн нэрээр (цахилгаан гүйдэл) бүх цахилгаан шинж чанарууд нь бүх биеийг дүүргэх таамаглал бүхий цахилгаан шингэнтэй холбоотой байсан хуучин физикийн үзлийн цуурайг сонсож болно. Тиймээс цэнэглэгдсэн хэсгүүдийн хөдөлгөөнийг тайлбарлахдаа ердийн шингэний хөдөлгөөнийг тайлбарлахтай ижил нэр томъёог ашигладаг. Энэ зүйрлэл нь нэр томьёоны энгийн давхцлаас давж гардаг; цахилгаан шингэний хөдөлгөөний олон хуулиуд нь энгийн шингэний хөдөлгөөний хуультай төстэй бөгөөд утсаар дамжих шууд цахилгаан гүйдлийн хэсэгчлэн танил болсон хуулиуд нь шингэний хөдөлгөөний хуулиудтай төстэй юм. хоолойгоор дамжуулан. Тиймээс бид эдгээр үзэгдлүүдийг тодорхойлсон хэсгийг давтахыг зөвлөж байна - гидродинамик.

Цахилгаан хэлхээнд гүйдэл байгаа нь үргэлж ямар нэг үйлдлээр илэрдэг. Жишээлбэл, тодорхой ачаалал эсвэл түүнтэй холбоотой зарим үзэгдлийн дор ажиллах. Үүний үр дүнд энэ нь тодорхой цахилгаан хэлхээнд байгаа эсэхийг илтгэдэг цахилгаан гүйдлийн үйлдэл юм. Өөрөөр хэлбэл, ачаалал ажиллаж байгаа бол гүйдэл явагдана.

Цахилгаан гүйдэл нь янз бүрийн үр нөлөөг үүсгэдэг гэдгийг мэддэг. Жишээлбэл, эдгээрт дулааны, химийн, соронзон, механик эсвэл гэрэл орно. Энэ тохиолдолд цахилгаан гүйдлийн янз бүрийн нөлөөллүүд нэгэн зэрэг илэрч болно. Энэ материал дахь бүх илрэлийн талаар бид танд илүү дэлгэрэнгүй ярих болно.

Дулааны үзэгдэл

Дамжуулагчийн температур гүйдэл дамжин өнгөрөхөд нэмэгддэг гэдгийг мэддэг. Ийм дамжуулагч нь янз бүрийн металл эсвэл тэдгээрийн хайлмал, хагас металл эсвэл хагас дамжуулагч, түүнчлэн электролит ба плазм юм. Жишээлбэл, цахилгаан гүйдэл нь нихром утсаар дамжин өнгөрөхөд маш их халдаг. Энэ үзэгдлийг халаалтын төхөөрөмжид ашигладаг, тухайлбал: цахилгаан данх, бойлер, халаагуур гэх мэт. Цахилгаан нуман гагнуур нь хамгийн өндөр температуртай, тухайлбал цахилгаан нумын халаалт нь 7000 хэм хүртэл хүрч чаддаг. Энэ температурт металыг хялбар хайлахад хүрдэг.

Үүсгэсэн дулааны хэмжээ нь тухайн хэсэгт ямар хүчдэл хэрэглэсэн, цахилгаан гүйдэл, хэлхээгээр дамжин өнгөрөх хугацаа зэргээс шууд хамаарна.

Үүсгэсэн дулааны хэмжээг тооцоолохын тулд хүчдэл эсвэл гүйдлийг ашиглана. Энэ тохиолдолд цахилгаан хэлхээний эсэргүүцлийн үзүүлэлтийг мэдэх шаардлагатай, учир нь энэ нь одоогийн хязгаарлалтаас болж халаалтыг өдөөдөг. Мөн гүйдэл ба хүчдэлийг ашиглан дулааны хэмжээг тодорхойлж болно.

химийн үзэгдэл

Цахилгаан гүйдлийн химийн нөлөө нь электролит дахь ионуудын электролиз юм. Электролизийн явцад анод нь анионуудыг өөртөө, катод нь катионуудыг холбодог.

Өөрөөр хэлбэл, электролизийн үед гүйдлийн эх үүсвэрийн электродууд дээр тодорхой бодисууд ялгардаг.

Жишээ өгье: хоёр электродыг хүчиллэг, шүлтлэг эсвэл давсны уусмалд буулгадаг. Дараа нь цахилгаан хэлхээгээр гүйдэл дамждаг бөгөөд энэ нь электродуудын аль нэг дээр эерэг цэнэг, нөгөө талд нь сөрөг цэнэгийг үүсгэдэг. Уусмал дахь ионууд өөр цэнэгтэй электрод дээр хуримтлагддаг.

Цахилгаан гүйдлийн химийн үйлчлэлийг үйлдвэрлэлд ашигладаг. Тиймээс энэ үзэгдлийг ашиглан усыг хүчилтөрөгч, устөрөгч болгон задалдаг. Нэмж дурдахад электролизийн тусламжтайгаар металыг цэвэр хэлбэрээр гаргаж авдаг бөгөөд гадаргууг цахилгаанаар бүрсэн байдаг.

Соронзон үзэгдэл

Аливаа дамжуулагч дахь цахилгаан гүйдэл нэгтгэх байдалсоронзон орон үүсгэдэг. Өөрөөр хэлбэл, цахилгаан гүйдэл бүхий дамжуулагч нь соронзон шинж чанартай байдаг.

Тиймээс, хэрэв та соронзон луужингийн зүүг цахилгаан гүйдэл урсдаг дамжуулагч руу ойртуулбал энэ нь эргэлдэж, дамжуулагч руу перпендикуляр байр суурь эзэлнэ. Хэрэв та энэ дамжуулагчийг төмрийн цөмд ороож, түүгээр шууд гүйдэл дамжуулвал энэ цөм нь цахилгаан соронзон шинж чанарыг авах болно.

Соронзон орны мөн чанар нь үргэлж цахилгаан гүйдэл байдаг. Тайлбарлая: хөдөлж буй цэнэгүүд (цэнэглэгдсэн бөөмс) нь соронзон орон үүсгэдэг. Энэ тохиолдолд эсрэг чиглэлийн гүйдэл нь түлхэж, ижил чиглэлийн гүйдэл татдаг. Энэхүү харилцан үйлчлэл нь соронзон орон ба цахилгаан гүйдлийн соронзон ба механик харилцан үйлчлэл дээр суурилдаг. Эндээс харахад гүйдлийн соронзон харилцан үйлчлэл хамгийн чухал юм.

Соронзон үйлдэл нь трансформатор, цахилгаан соронзонд ашиглагддаг.

Гэрлийн үзэгдэл

Гэрлийн үйл ажиллагааны хамгийн энгийн жишээ бол улайсдаг чийдэн юм. Энэхүү гэрлийн эх үүсвэрт спираль нь цагаан дулааны төлөвт шилжих гүйдлээр дамжин хүссэн температурын утгад хүрдэг. Ийм байдлаар гэрэл ялгардаг. Уламжлалт улайсдаг гэрлийн чийдэнгийн хувьд нийт цахилгааны ердөө таван хувь нь гэрэлд зарцуулагддаг бол үлдсэн арслангийн хувь нь дулаан болж хувирдаг.

Илүү орчин үеийн аналогууд, жишээлбэл, флюресцент чийдэн нь цахилгааныг хамгийн үр дүнтэй гэрэл болгон хувиргадаг. Өөрөөр хэлбэл, бүх энергийн хорин хувь нь гэрлийн суурь дээр байдаг. Фосфор нь мөнгөн усны уур эсвэл инертийн хийнээс ялгарах хэт ягаан туяаг хүлээн авдаг.

Гүйдлийн гэрлийн үйл ажиллагааны хамгийн үр дүнтэй хэрэгжилт нь онд тохиолддог. Pn уулзвараар дамжин өнгөрөх цахилгаан гүйдэл нь фотон ялгаруулалттай цэнэг зөөгчдийг дахин нэгтгэхийг өдөөдөг. Хамгийн сайн LED гэрлийн ялгаруулагч нь шууд зайтай хагас дамжуулагч юм. Эдгээр хагас дамжуулагчийн найрлагыг өөрчилснөөр янз бүрийн гэрлийн долгионы (өөр өөр урт, хүрээ) LED үүсгэх боломжтой. LED-ийн үр ашиг 50 хувьд хүрдэг.

Механик үзэгдэл

Цахилгаан гүйдэл дамжуулагчийн эргэн тойронд соронзон орон үүсдэг гэдгийг санаарай. Бүх соронзон үйлдэл хөдөлгөөнд хувирдаг. Жишээлбэл, цахилгаан мотор, соронзон өргөх төхөөрөмж, реле гэх мэт.

1820 онд Андре Мари Ампер нэг цахилгаан гүйдлийн нөгөөд үзүүлэх механик нөлөөг тодорхойлдог "Амперийн хууль"-ийг гаргажээ.

Нэг чиглэлд цахилгаан гүйдэл дамжуулж буй зэрэгцээ дамжуулагчид бие биедээ таталцлыг мэдэрдэг бөгөөд эсрэг чиглэлд байгаа нь эсрэгээр түлхэлттэй байдаг.

Мөн амперийн хууль нь цахилгаан гүйдэл дамжуулагч дамжуулагчийн жижиг сегмент дээр соронзон орон үйлчлэх хүчний хэмжээг тодорхойлдог. Энэ нь цахилгаан моторын үйл ажиллагааны үндэс суурь болдог хүч юм.

Хэлхээний цахилгаан гүйдэл үргэлж ямар нэгэн байдлаар илэрдэг. Энэ нь тодорхой ачааллын дор ажиллах эсвэл гүйдлийн дагалдах нөлөө байж болно. Тиймээс гүйдлийн нөлөөгөөр тухайн хэлхээнд байгаа эсэх, байхгүй эсэхийг дүгнэж болно: хэрэв ачаалал ажиллаж байгаа бол гүйдэл байна. Хэрэв гүйдлийг дагалддаг ердийн үзэгдэл ажиглагдвал хэлхээнд гүйдэл байдаг гэх мэт.

Ерөнхийдөө цахилгаан гүйдэл нь янз бүрийн үр нөлөөг үүсгэх чадвартай: дулааны, химийн, соронзон (цахилгаан соронзон), гэрлийн эсвэл механик, янз бүрийн төрлийн гүйдлийн нөлөө нь ихэвчлэн нэгэн зэрэг тохиолддог. Эдгээр үзэгдэл, гүйдлийн нөлөөг энэ нийтлэлд авч үзэх болно.

Цахилгаан гүйдлийн дулааны нөлөө

Шууд буюу хувьсах цахилгаан гүйдэл нь дамжуулагчаар дамжин өнгөрөхөд дамжуулагч халаана. Ийм халаалтын дамжуулагч нь янз бүрийн нөхцөл, хэрэглээнд байж болно: металл, электролит, плазм, хайлсан металл, хагас дамжуулагч, хагас металл.

Хамгийн энгийн тохиолдолд, цахилгаан гүйдэл нь нихром утсаар дамжих юм бол энэ нь халах болно. Энэ үзэгдлийг халаалтын төхөөрөмжид ашигладаг: цахилгаан данх, бойлер, халаагуур, цахилгаан зуух гэх мэт цахилгаан нуман гагнуурын үед цахилгаан нумын температур ерөнхийдөө 7000 ° C хүрч, метал амархан хайлдаг - энэ нь бас дулааны нөлөө юм. гүйдлийн.

Хэлхээний хэсэгт ялгарах дулааны хэмжээ нь энэ хэсэгт хэрэглэсэн хүчдэл, урсах гүйдлийн утга, урсах хугацаанаас хамаарна ().

Хэлхээний хэсэгт Ом-ийн хуулийг хувиргасны дараа та дулааны хэмжээг тооцоолохдоо хүчдэл эсвэл гүйдлийн аль нэгийг ашиглаж болно, гэхдээ дараа нь хэлхээний эсэргүүцлийг бас мэдэж байх ёстой, учир нь энэ нь гүйдлийг хязгаарлаж, үнэн хэрэгтээ үүнийг үүсгэдэг. халаалт. Эсвэл хэлхээний гүйдэл ба хүчдэлийг мэдсэнээр та үүссэн дулааны хэмжээг хялбархан олох боломжтой.

Цахилгаан гүйдлийн химийн үйлдэл

Шууд цахилгаан гүйдлийн нөлөөн дор ион агуулсан электролитууд - энэ нь гүйдлийн химийн нөлөө юм. Электролизийн үед сөрөг ионууд (анионууд) эерэг электрод (анод), эерэг ионууд (катионууд) сөрөг электрод (катод) руу татагддаг. Өөрөөр хэлбэл электролитэд агуулагдах бодисууд электролизийн явцад одоогийн эх үүсвэрийн электродуудад ялгардаг.

Жишээлбэл, хос электродыг тодорхой хүчил, шүлт, давсны уусмалд дүрж, цахилгаан гүйдэл хэлхээгээр дамжин өнгөрөхөд нэг электрод дээр эерэг цэнэг, нөгөөд нь сөрөг цэнэг үүсдэг. Уусмалд агуулагдах ионууд эсрэг цэнэгтэй электрод дээр хуримтлагдаж эхэлдэг.

Жишээлбэл, зэсийн сульфатын (CuSO4) электролизийн явцад эерэг цэнэгтэй зэсийн Cu2+ катионууд сөрөг цэнэгтэй катод руу шилжиж, дутуу цэнэгийг хүлээн авч, электродын гадаргуу дээр төвийг сахисан зэсийн атом болж хувирдаг. Гидроксил бүлэг -OH нь анод дахь электронуудаа орхиж, хүчилтөрөгч ялгаруулна. Эерэг цэнэгтэй устөрөгчийн катионууд H+ ба сөрөг цэнэгтэй SO42- анионууд уусмалд үлдэнэ.

Цахилгаан гүйдлийн химийн нөлөөг үйлдвэрлэлд, жишээлбэл, усыг түүний бүрэлдэхүүн хэсгүүдэд (устөрөгч ба хүчилтөрөгч) задлахад ашигладаг. Электролиз нь зарим металлыг цэвэр хэлбэрээр авах боломжийг олгодог. Электролизийн тусламжтайгаар гадаргуу дээр тодорхой металлын нимгэн давхарга (никель, хром) бүрсэн байдаг - энэ гэх мэт.

1832 онд Майкл Фарадей электрод дээр ялгарах бодисын масс m нь электролитээр дамжин өнгөрөх q цахилгаан цэнэгтэй шууд пропорциональ болохыг тогтоожээ. Хэрэв I тогтмол гүйдэл электролитээр t хугацаанд дамжвал Фарадейгийн электролизийн эхний хууль хүчинтэй байна.

Энд пропорциональ байдлын коэффициент k-ийг бодисын цахилгаан химийн эквивалент гэж нэрлэдэг. Энэ нь электролитээр нэг цахилгаан цэнэг өнгөрөхөд ялгарах бодисын масстай тоон хувьд тэнцүү бөгөөд үүнээс хамаарна. химийн шинж чанарбодисууд.

Аливаа дамжуулагч (хатуу, шингэн эсвэл хий) -д цахилгаан гүйдэл байгаа тохиолдолд дамжуулагчийн эргэн тойронд соронзон орон ажиглагддаг, өөрөөр хэлбэл гүйдэл дамжуулагч дамжуулагч нь соронзон шинж чанарыг олж авдаг.

Тиймээс, хэрэв та гүйдэл урсаж буй дамжуулагч руу соронз авчрах юм бол, жишээлбэл, соронзон луужингийн зүү хэлбэрээр зүү нь дамжуулагч руу перпендикуляр эргэх бөгөөд хэрэв та дамжуулагчийг төмрийн цөмөөр ороож, дамжуулагчийг дамжуулна. дамжуулагчаар дамжих шууд гүйдэл, цөм нь цахилгаан соронзон болно.

1820 онд Оерстед соронзон зүү дээрх гүйдлийн соронзон нөлөөг нээсэн бөгөөд Ампер дамжуулагчийн гүйдэлтэй соронзон харилцан үйлчлэлийн тоон хуулиудыг тогтоожээ.

Соронзон орон нь үргэлж гүйдэл, өөрөөр хэлбэл цахилгаан цэнэгийг хөдөлгөж, ялангуяа цэнэглэгдсэн хэсгүүд (электрон, ион) үүсгэдэг. Эсрэг чиглэлтэй гүйдэл нь бие биенээ түлхэж, нэг чиглэлтэй гүйдэл нь бие биенээ татдаг.

Ийм механик харилцан үйлчлэл нь гүйдлийн соронзон орны харилцан үйлчлэлийн улмаас үүсдэг, өөрөөр хэлбэл энэ нь юуны түрүүнд соронзон харилцан үйлчлэл, дараа нь механик юм. Тиймээс гүйдлийн соронзон харилцан үйлчлэл нь анхдагч юм.

1831 онд Фарадей нэг хэлхээнээс өөрчлөгдөж буй соронзон орон нь өөр хэлхээнд гүйдэл үүсгэдэг болохыг тогтоожээ: үүссэн emf нь соронзон урсгалын өөрчлөлтийн хурдтай пропорциональ байна. Энэ нь гүйдлийн соронзон үйлдэл нь зөвхөн цахилгаан соронзонд (жишээлбэл, үйлдвэрлэлийн салбарт) төдийгүй бүх трансформаторуудад ашиглагддаг нь логик юм.

Энгийн хэлбэрээр цахилгаан гүйдлийн гэрэлтүүлэгч нөлөөг улайсгасан чийдэн дээр ажиглаж болох бөгөөд түүний спираль нь гүйдэл дамжин өнгөрч, цагаан дулаан болж, гэрэл ялгаруулдаг.

Улайсдаг чийдэнгийн хувьд гэрлийн энерги нь нийлүүлсэн цахилгааны 5 орчим хувийг эзэлдэг бөгөөд үлдсэн 95% нь дулаан болж хувирдаг.

Флюресцент чийдэн нь одоогийн энергийг гэрэл болгон илүү үр дүнтэй хувиргадаг - цахилгааны 20 хүртэлх хувь нь мөнгөн усны уур эсвэл неон гэх мэт инертийн хий дэх цахилгаан ялгаралтаас авдаг фосфорын ачаар харагдах гэрэлд хувирдаг.

Цахилгаан гүйдлийн гэрэлтүүлгийн нөлөө нь LED дээр илүү үр дүнтэй байдаг. Цахилгаан гүйдэл дамжин өнгөрөх үед p-n уулзварурагшлах чиглэлд цэнэгийн тээвэрлэгчид - электрон ба нүхнүүд - фотон ялгаруулалттай дахин нэгддэг (электронууд нэг энергийн түвшингээс нөгөөд шилжсэнтэй холбоотой).

Хамгийн сайн гэрэл ялгаруулагч нь GaAs, InP, ZnSe эсвэл CdTe гэх мэт шууд зайтай хагас дамжуулагч (өөрөөр хэлбэл оптик зурвасын шууд шилжилтийг зөвшөөрдөг) юм. Хагас дамжуулагчийн найрлагыг өөрчилснөөр хэт ягаан туяанаас (GaN) дунд хэт улаан туяа (PbS) хүртэлх янз бүрийн долгионы урттай LED-үүдийг үүсгэх боломжтой. Гэрлийн эх үүсвэр болох LED-ийн үр ашиг дунджаар 50% хүрдэг.

Дээр дурдсанчлан цахилгаан гүйдэл урсдаг дамжуулагч бүр нь эргэн тойронд тойрог үүсгэдэг. Соронзон үйлдлийг хөдөлгөөн болгон хувиргадаг, жишээлбэл, цахилгаан мотор, соронзон өргөх төхөөрөмж, соронзон хавхлага, реле гэх мэт.

Нэг гүйдлийн нөгөө гүйдлийн механик үйлчлэлийг Амперын хуулиар тодорхойлдог. Энэ хуулийг анх 1820 онд Андре Мари Ампер шууд гүйдлийн тухай хуульчилжээ. Үүний үр дүнд нэг чиглэлд урсаж буй цахилгаан гүйдэл бүхий зэрэгцээ дамжуулагчууд татагдаж, эсрэг чиглэлд тэд түлхэгдэнэ.

Амперын хууль нь гүйдэл дамжуулах дамжуулагчийн жижиг сегмент дээр соронзон орон үйлчлэх хүчийг тодорхойлдог хууль юм. Соронзон талбарт байрлах гүйдэл дамжуулагчийн элементэд соронзон орон үйлчлэх хүч нь дамжуулагч дахь гүйдэл ба дамжуулагчийн урт ба соронзон индукцийн элементийн вектор үржвэртэй шууд пропорциональ байна.

Энэ нь ротор нь M эргүүлэх момент бүхий статорын гадаад соронзон орон руу чиглэсэн гүйдэл бүхий хүрээний үүргийг гүйцэтгэдэг энэ зарчим дээр суурилдаг.