Beim heutigen Treffen werden wir über Elektrizität sprechen, die zu einem integralen Bestandteil der modernen Zivilisation geworden ist. Elektrische Energie ist in alle Bereiche unseres Lebens vorgedrungen. Und Präsenz in jedem Zuhause Haushaltsgeräte Der Umgang mit elektrischem Strom ist für uns ein so selbstverständlicher und integraler Bestandteil des Alltags, dass wir ihn als Selbstverständlichkeit betrachten.

So werden unseren Lesern grundlegende Informationen zum Thema elektrischer Strom geboten.

Was ist elektrischer Strom?

Elektrischer Strom bedeutet gerichtete Bewegung geladener Teilchen. Stoffe, die eine ausreichende Anzahl freier Ladungen enthalten, werden als Leiter bezeichnet. Eine Ansammlung aller über Kabel miteinander verbundenen Geräte wird als Stromkreis bezeichnet.

IN Alltagsleben Wir verwenden Strom, der durch Metallleiter fließt. Die Ladungsträger in ihnen sind freie Elektronen.

Normalerweise rasen sie chaotisch zwischen Atomen hin und her, aber das elektrische Feld zwingt sie, sich in eine bestimmte Richtung zu bewegen.

Wie kommt es dazu

Der Elektronenfluss in einem Kreislauf kann mit dem Fluss von herabfallendem Wasser verglichen werden hohes Level zu tief. Die Rolle des Pegels in Stromkreisen spielt das Potenzial.

Damit Strom im Stromkreis fließen kann, muss an seinen Enden eine konstante Potentialdifferenz aufrechterhalten werden, d.h. Stromspannung.

Sie wird üblicherweise mit dem Buchstaben U bezeichnet und in Volt (B) gemessen.

Durch die angelegte Spannung entsteht im Stromkreis ein elektrisches Feld, das den Elektronen eine gerichtete Bewegung verleiht. Je höher die Spannung, desto stärker das elektrische Feld und damit die Intensität des Flusses gerichteter Elektronen.

Die Ausbreitungsgeschwindigkeit des elektrischen Stroms entspricht der Geschwindigkeit, mit der sich im Stromkreis ein elektrisches Feld aufbaut, also 300.000 km/s, aber die Geschwindigkeit der Elektronen erreicht gerade einmal nur wenige mm pro Sekunde.

Es ist allgemein anerkannt, dass Strom von einem Punkt mit höherem Potenzial, also von (+), zu einem Punkt mit niedrigerem Potenzial, also nach (−), fließt. Die Spannung im Stromkreis wird durch eine Stromquelle, beispielsweise eine Batterie, aufrechterhalten. Das Zeichen (+) an seinem Ende bedeutet einen Mangel an Elektronen, das Zeichen (−) bedeutet deren Überschuss, da Elektronen Träger einer negativen Ladung sind. Sobald der Stromkreis mit der Stromquelle geschlossen wird, strömen Elektronen von der Stelle, an der sie im Überschuss vorhanden sind, zum Pluspol der Stromquelle. Ihr Weg führt durch Leitungen, Verbraucher, Messgeräte und andere Schaltungselemente.

Bitte beachten Sie, dass die Stromrichtung entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung der Elektronen ist.

Die Richtung des Stroms wurde einfach im Einvernehmen mit Wissenschaftlern bestimmt, bevor die Art des Stroms in Metallen festgestellt wurde.

Einige Größen, die den elektrischen Strom charakterisieren

Aktuelle Stärke. Die elektrische Ladung, die in einer Sekunde durch den Querschnitt eines Leiters fließt, wird als Stromstärke bezeichnet. Zur Bezeichnung wird der Buchstabe I verwendet und in Ampere (A) gemessen.

Widerstand. Die nächste Größe, die Sie kennen müssen, ist der Widerstand. Es entsteht durch Kollisionen gerichtet bewegter Elektronen mit Ionen Kristallgitter. Durch solche Stöße übertragen Elektronen einen Teil ihrer Energie auf die Ionen. kinetische Energie. Dadurch erwärmt sich der Leiter und die Stromstärke nimmt ab. Der Widerstand wird durch den Buchstaben R symbolisiert und in Ohm (Ohm) gemessen.

Der Widerstand eines Metallleiters ist umso größer, je länger der Leiter ist und kleinere Fläche sein Querschnitt. Bei gleicher Länge und gleichem Durchmesser des Drahtes haben Leiter aus Silber, Kupfer, Gold und Aluminium den geringsten Widerstand. Aus offensichtlichen Gründen werden in der Praxis Drähte aus Aluminium und Kupfer verwendet.

Leistung. Bei Berechnungen für Stromkreise ist es manchmal erforderlich, den Stromverbrauch (P) zu ermitteln.

Dazu muss der durch den Stromkreis fließende Strom mit der Spannung multipliziert werden.

Die Einheit der Leistung ist Watt (W).

Gleich- und Wechselstrom

Der von verschiedenen Batterien und Akkus bereitgestellte Strom ist konstant. Dies bedeutet, dass die Stromstärke in einem solchen Stromkreis nur durch Änderung betragsmäßig verändert werden kann verschiedene Wege sein Widerstand und seine Richtung bleiben unverändert.

Aber Die meisten Elektrogeräte verbrauchen Wechselstrom, das heißt, ein Strom, dessen Größe und Richtung sich nach einem bestimmten Gesetz ständig ändert.

Es wird in Kraftwerken erzeugt und gelangt dann über Hochspannungsleitungen in unsere Haushalte und Unternehmen.

In den meisten Ländern beträgt die Frequenz der Stromumkehr 50 Hz, d. h. sie erfolgt 50 Mal pro Sekunde. In diesem Fall steigt die Stromstärke jedes Mal allmählich an, erreicht ein Maximum und sinkt dann auf 0. Anschließend wiederholt sich dieser Vorgang, jedoch mit der entgegengesetzten Stromrichtung.

In den USA arbeiten alle Geräte mit einer Frequenz von 60 Hz. In Japan hat sich eine interessante Situation entwickelt. Dort nutzt ein Drittel des Landes Wechselstrom mit einer Frequenz von 60 Hz, der Rest 50 Hz.

Achtung – Strom

Bei der Verwendung von Elektrogeräten und durch Blitzeinschläge kann es daher zu einem Stromschlag kommen Der menschliche Körper ist ein guter Stromleiter. Elektrische Verletzungen werden häufig dadurch verursacht, dass man auf ein am Boden liegendes Kabel tritt oder lose elektrische Kabel mit den Händen wegdrückt.

Spannungen über 36 V gelten als gefährlich für den Menschen. Wenn ein Strom von nur 0,05 A durch den Körper einer Person fließt, kann dies zu einer unwillkürlichen Muskelkontraktion führen, die es der Person nicht ermöglicht, sich selbstständig von der Quelle der Läsion zu lösen. Ein Strom von 0,1 A ist tödlich.

Wechselstrom ist noch gefährlicher, da er eine stärkere Wirkung auf den Menschen hat. Dieser Freund und Helfer von uns verwandelt sich in manchen Fällen in einen gnadenlosen Feind, der Atembeschwerden und Herzfunktionsstörungen bis hin zum völligen Herzstillstand verursacht. Es hinterlässt schreckliche Spuren am Körper in Form schwerer Verbrennungen.

Wie kann man dem Opfer helfen? Schalten Sie zunächst die Schadensquelle aus. Und dann kümmern Sie sich um die Erste Hilfe.

Unsere Bekanntschaft mit Elektrizität geht zu Ende. Lassen Sie uns noch ein paar Worte zu Meeresbewohnern hinzufügen, die über „elektrische Waffen“ verfügen. Dies sind einige Fischarten, Meeraal und Stachelrochen. Der gefährlichste von ihnen ist der Meeraal.

Sie sollten nicht in einer Entfernung von weniger als 3 Metern dorthin schwimmen. Sein Schlag ist nicht tödlich, aber das Bewusstsein kann verloren gehen.

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Einführung

Strom des elektromagnetischen Induktionskreises

Die ersten Erkenntnisse über Elektrizität vor vielen Jahrhunderten betrafen elektrische „Ladungen“, die durch Reibung erzeugt wurden. Schon in der Antike wussten die Menschen, dass Bernstein, mit Wolle gerieben, die Fähigkeit erlangt, leichte Objekte anzuziehen. Doch erst Ende des 16. Jahrhunderts untersuchte der englische Arzt Gilbert dieses Phänomen eingehend und stellte fest, dass viele andere Stoffe genau die gleichen Eigenschaften hatten. Körper, die wie Bernstein nach dem Reiben leichte Objekte anziehen können, nannte er elektrisiert. Dieses Wort leitet sich vom griechischen Elektron – „Bernstein“ – ab. Derzeit sagen wir, dass Körper in diesem Zustand elektrische Ladungen haben, und die Körper selbst werden „geladen“ genannt.

Elektrische Ladungen entstehen immer dann, wenn verschiedene Stoffe in engen Kontakt kommen. Wenn die Körper fest sind, wird ihr enger Kontakt durch mikroskopische Vorsprünge und Unregelmäßigkeiten auf ihrer Oberfläche verhindert. Indem wir solche Körper zusammendrücken und aneinander reiben, bringen wir ihre Oberflächen zusammen, die sich ohne Druck nur an wenigen Stellen berühren würden. In manchen Körpern können sich elektrische Ladungen frei zwischen verschiedenen Teilen bewegen, in anderen ist dies jedoch unmöglich. Im ersten Fall werden die Körper „Leiter“ und im zweiten Fall „Dielektrika oder Isolatoren“ genannt. Leiter sind alle Metalle, wässrige Lösungen von Salzen und Säuren usw. Beispiele für Isolatoren sind Bernstein, Quarz, Ebonit und alle unter normalen Bedingungen vorkommenden Gase.

Dennoch ist zu beachten, dass die Einteilung von Körpern in Leiter und Dielektrika sehr willkürlich ist. Alle Stoffe leiten Strom mehr oder weniger stark. Elektrische Ladungen sind positiv und negativ. Diese Art von Strom wird nicht lange anhalten, da der elektrifizierte Körper keine Ladung mehr hat. Damit in einem Leiter weiterhin elektrischer Strom vorhanden ist, muss ein elektrisches Feld aufrechterhalten werden. Zu diesem Zweck werden elektrische Stromquellen verwendet. Der einfachste Fall des Auftretens von elektrischem Strom liegt vor, wenn ein Ende des Kabels mit einem elektrifizierten Körper und das andere mit der Erde verbunden ist.

Elektrische Schaltkreise, die Glühbirnen und Elektromotoren mit Strom versorgen, tauchten erst mit der Erfindung der Batterien auf, die auf das Jahr 1800 zurückgeht. Danach ging die Entwicklung der Elektrizitätslehre so schnell voran, dass sie in weniger als einem Jahrhundert nicht nur ein Teil der Physik wurde, sondern die Grundlage einer neuen elektrischen Zivilisation bildete.

> Grundgrößen des elektrischen Stroms

Die Strommenge und die Stromstärke. Die Auswirkungen von elektrischem Strom können stark oder schwach sein. Die Stärke des elektrischen Stroms hängt von der Ladungsmenge ab, die in einer bestimmten Zeiteinheit durch den Stromkreis fließt. Je mehr Elektronen sich von einem Pol der Quelle zum anderen bewegen, desto größer ist die von den Elektronen übertragene Gesamtladung. Diese Nettoladung wird als Strommenge bezeichnet, die durch einen Leiter fließt.

Insbesondere die chemische Wirkung von elektrischem Strom hängt von der Strommenge ab, d.h. Je mehr Ladung durch die Elektrolytlösung geleitet wird, desto mehr Substanz lagert sich an Kathode und Anode ab. In diesem Zusammenhang kann die Strommenge berechnet werden, indem die Masse der auf der Elektrode abgelagerten Substanz gewogen wird und die Masse und Ladung eines Ions dieser Substanz bekannt ist.

Die Stromstärke ist eine Größe, die dem Verhältnis der durch den Querschnitt des Leiters fließenden elektrischen Ladung zur Zeit ihres Flusses entspricht. Die Einheit der Ladung ist Coulomb (C), die Zeit wird in Sekunden (s) gemessen. In diesem Fall wird die Stromeinheit in C/s ausgedrückt. Diese Einheit heißt Ampere (A). Um den Strom in einem Stromkreis zu messen, wird ein elektrisches Messgerät, ein sogenanntes Amperemeter, verwendet. Zur Einbindung in den Stromkreis ist das Amperemeter mit zwei Anschlüssen ausgestattet. Es ist in Reihe zum Stromkreis geschaltet.

Elektrische Spannung. Wir wissen bereits, dass elektrischer Strom die geordnete Bewegung geladener Teilchen – Elektronen – ist. Diese Bewegung wird durch ein elektrisches Feld erzeugt, das eine gewisse Arbeit verrichtet. Dieses Phänomen wird als Arbeit des elektrischen Stroms bezeichnet. Um in 1 s mehr Ladung durch einen Stromkreis zu bewegen, muss das elektrische Feld mehr Arbeit leisten. Auf dieser Grundlage stellt sich heraus, dass die Arbeit des elektrischen Stroms von der Stärke des Stroms abhängen sollte. Aber es gibt noch einen weiteren Wert, von dem die Arbeit des Stroms abhängt. Diese Größe wird Spannung genannt.

Spannung ist das Verhältnis der vom Strom in einem bestimmten Abschnitt eines Stromkreises geleisteten Arbeit zur Ladung, die durch denselben Abschnitt des Stromkreises fließt. Die aktuelle Arbeit wird in Joule (J) gemessen, die Ladung in Coulomb (C). In diesem Zusammenhang wird die Maßeinheit für die Spannung 1 J/C sein. Diese Einheit wurde Volt (V) genannt.

Damit in einem Stromkreis Spannung entsteht, ist eine Stromquelle erforderlich. Bei offenem Stromkreis liegt Spannung nur an den Anschlüssen der Stromquelle an. Wenn diese Stromquelle in den Stromkreis einbezogen wird, entsteht auch in einzelnen Abschnitten des Stromkreises Spannung. In diesem Zusammenhang entsteht im Stromkreis ein Strom. Das heißt, wir können kurz Folgendes sagen: Wenn im Stromkreis keine Spannung vorhanden ist, fließt kein Strom. Zur Messung der Spannung wird ein elektrisches Messgerät, ein sogenanntes Voltmeter, verwendet. Im Aussehen ähnelt es dem zuvor erwähnten Amperemeter, mit dem einzigen Unterschied, dass auf der Voltmeterskala der Buchstabe V steht (statt A auf dem Amperemeter). Das Voltmeter verfügt über zwei Anschlüsse, mit deren Hilfe es parallel zum Stromkreis geschaltet wird.

Elektrischer Wiederstand. Nachdem Sie verschiedene Leiter und ein Amperemeter an den Stromkreis angeschlossen haben, können Sie feststellen, dass das Amperemeter bei Verwendung verschiedener Leiter unterschiedliche Messwerte liefert, d.h. In diesem Fall ist die im Stromkreis verfügbare Stromstärke unterschiedlich. Dieses Phänomen kann dadurch erklärt werden, dass verschiedene Leiter einen unterschiedlichen elektrischen Widerstand haben, der eine physikalische Größe ist. Zu Ehren des deutschen Physikers wurde es Ohm genannt. In der Physik werden in der Regel größere Einheiten verwendet: Kilo-Ohm, Mega-Ohm usw. Der Widerstand eines Leiters wird üblicherweise mit dem Buchstaben R bezeichnet, die Länge des Leiters ist L und die Querschnittsfläche ist S . In diesem Fall kann der Widerstand als Formel geschrieben werden:

wobei der Koeffizient p als spezifischer Widerstand bezeichnet wird. Dieser Koeffizient drückt den Widerstand eines 1 m langen Leiters mit einer Querschnittsfläche von 1 m 2 aus. Der spezifische Widerstand wird in Ohm x m angegeben. Da Drähte in der Regel einen eher kleinen Querschnitt haben, werden ihre Flächen meist in Quadratmillimetern angegeben. In diesem Fall die Einheit Widerstand wird zu Ohm x mm2/m.

Laut Tabelle. 1 wird deutlich, dass Kupfer den niedrigsten elektrischen Widerstand und Metalllegierungen den höchsten haben. Darüber hinaus weisen Dielektrika (Isolatoren) einen hohen spezifischen Widerstand auf.

Elektrische Kapazität. Wir wissen bereits, dass zwei voneinander isolierte Leiter elektrische Ladungen ansammeln können. Dieses Phänomen wird durch eine physikalische Größe namens elektrische Kapazität charakterisiert. Die elektrische Kapazität zweier Leiter ist nichts anderes als das Verhältnis der Ladung eines von ihnen zur Potentialdifferenz zwischen diesem Leiter und dem benachbarten. Je niedriger die Spannung ist, wenn die Leiter geladen werden, desto größer ist ihre Kapazität. Die Einheit der elektrischen Kapazität ist Farad (F). In der Praxis werden Bruchteile dieser Einheit verwendet: Mikrofarad (μF) und Picofarad (pF).

Nimmt man zwei voneinander isolierte Leiter und platziert sie in geringem Abstand zueinander, erhält man einen Kondensator. Die Kapazität eines Kondensators hängt von der Dicke seiner Platten sowie der Dicke des Dielektrikums und seiner Permeabilität ab. Durch die Reduzierung der Dicke des Dielektrikums zwischen den Platten des Kondensators kann dessen Kapazität deutlich erhöht werden. Auf allen Kondensatoren muss neben der Kapazität auch die Spannung angegeben werden, für die diese Geräte ausgelegt sind.

Arbeit und Leistung des elektrischen Stroms. Aus dem oben Gesagten geht hervor, dass elektrischer Strom eine gewisse Arbeit leistet. Wenn Elektromotoren angeschlossen sind, bringt der elektrische Strom alle Arten von Geräten zum Laufen, bewegt Züge entlang der Schienen, beleuchtet die Straßen, heizt das Haus und erzeugt außerdem einen chemischen Effekt, d. h. ermöglicht Elektrolyse usw. Man kann sagen, dass die Arbeit des Stroms in einem bestimmten Abschnitt des Stromkreises gleich dem Produkt aus Strom, Spannung und der Zeit ist, in der die Arbeit verrichtet wurde. Die Arbeit wird in Joule, die Spannung in Volt, der Strom in Ampere und die Zeit in Sekunden gemessen. In diesem Zusammenhang gilt: 1 J = 1B x 1A x 1 s. Daraus ergibt sich, dass zur Messung der Arbeit des elektrischen Stroms drei Instrumente gleichzeitig verwendet werden sollten: ein Amperemeter, ein Voltmeter und eine Uhr. Dies ist jedoch umständlich und ineffektiv. Daher wird die Arbeit des elektrischen Stroms normalerweise mit Stromzählern gemessen. Dieses Gerät enthält alle oben genannten Geräte.

Die Leistung des elektrischen Stroms ist gleich dem Verhältnis der Arbeit des Stroms zur Zeit, in der er verrichtet wurde. Die Leistung wird mit dem Buchstaben „P“ bezeichnet und in Watt (W) ausgedrückt. In der Praxis werden Kilowatt, Megawatt, Hektowatt usw. verwendet. Um die Leistung des Stromkreises zu messen, benötigen Sie ein Wattmeter. Elektroingenieure geben die Stromarbeit in Kilowattstunden (kWh) an.

Eigenschaften

Historisch gesehen wurde angenommen, dass die Richtung des Stroms mit der Bewegungsrichtung positiver Ladungen im Leiter übereinstimmt. Wenn außerdem die einzigen Stromträger negativ geladene Teilchen sind (zum Beispiel Elektronen in einem Metall), dann ist die Richtung des Stroms entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung der geladenen Teilchen. .

Die Geschwindigkeit der gerichteten Bewegung von Partikeln in Leitern hängt vom Material des Leiters, der Masse und Ladung der Partikel ab. Umgebungstemperatur, die angelegte Potentialdifferenz und ist ein Wert, der viel kleiner als die Lichtgeschwindigkeit ist. In einer Sekunde bewegen sich Elektronen in einem Leiter aufgrund der geordneten Bewegung um weniger als 0,1 mm. Trotzdem ist die Ausbreitungsgeschwindigkeit des elektrischen Stroms selbst gleich der Lichtgeschwindigkeit (der Ausbreitungsgeschwindigkeit der elektromagnetischen Wellenfront). Das heißt, der Ort, an dem die Elektronen nach einer Spannungsänderung ihre Bewegungsgeschwindigkeit ändern, bewegt sich mit der Ausbreitungsgeschwindigkeit elektromagnetischer Schwingungen.

Grundgrößen des elektrischen Stroms

Strommenge und Strom. Die Auswirkungen von elektrischem Strom können stark oder schwach sein. Die Stärke des elektrischen Stroms hängt von der Ladungsmenge ab, die in einer bestimmten Zeiteinheit durch den Stromkreis fließt. Je mehr Elektronen sich von einem Pol der Quelle zum anderen bewegen, desto größer ist die von den Elektronen übertragene Gesamtladung. Diese Nettoladung wird als Strommenge bezeichnet, die durch einen Leiter fließt.

Insbesondere hängt die chemische Wirkung des elektrischen Stroms von der Strommenge ab, d. h. je größer die durch die Elektrolytlösung geleitete Ladung, desto mehr Substanz wird an Kathode und Anode abgeschieden. In diesem Zusammenhang kann die Strommenge berechnet werden, indem die Masse der auf der Elektrode abgelagerten Substanz gewogen wird und die Masse und Ladung eines Ions dieser Substanz bekannt ist.

Die Stromstärke ist eine Größe, die dem Verhältnis der durch den Querschnitt des Leiters fließenden elektrischen Ladung zur Zeit ihres Flusses entspricht. Die Einheit der Ladung ist Coulomb (C), die Zeit wird in Sekunden (s) gemessen. In diesem Fall wird die Stromeinheit in C/s ausgedrückt. Diese Einheit heißt Ampere (A). Um den Strom in einem Stromkreis zu messen, wird ein elektrisches Messgerät, ein sogenanntes Amperemeter, verwendet. Zur Einbindung in den Stromkreis ist das Amperemeter mit zwei Anschlüssen ausgestattet. Es ist in Reihe zum Stromkreis geschaltet.

Elektrische Spannung. Wir wissen bereits, dass elektrischer Strom die geordnete Bewegung geladener Teilchen – Elektronen – ist. Diese Bewegung wird durch ein elektrisches Feld erzeugt, das eine gewisse Arbeit verrichtet. Dieses Phänomen wird als Arbeit des elektrischen Stroms bezeichnet. Um in 1 s mehr Ladung durch einen Stromkreis zu bewegen, muss das elektrische Feld mehr Arbeit leisten. Auf dieser Grundlage stellt sich heraus, dass die Arbeit des elektrischen Stroms von der Stärke des Stroms abhängen sollte. Aber es gibt noch einen weiteren Wert, von dem die Arbeit des Stroms abhängt. Diese Größe wird Spannung genannt.

Spannung ist das Verhältnis der vom Strom in einem bestimmten Abschnitt eines Stromkreises geleisteten Arbeit zur Ladung, die durch denselben Abschnitt des Stromkreises fließt. Die aktuelle Arbeit wird in Joule (J) gemessen, die Ladung in Coulomb (C). In diesem Zusammenhang wird die Maßeinheit für die Spannung 1 J/C sein. Diese Einheit wurde Volt (V) genannt.

Damit in einem Stromkreis Spannung entsteht, ist eine Stromquelle erforderlich. Bei offenem Stromkreis liegt Spannung nur an den Anschlüssen der Stromquelle an. Wenn diese Stromquelle in den Stromkreis einbezogen wird, entsteht auch in einzelnen Abschnitten des Stromkreises Spannung. In diesem Zusammenhang entsteht im Stromkreis ein Strom. Das heißt, wir können kurz Folgendes sagen: Wenn im Stromkreis keine Spannung vorhanden ist, fließt kein Strom. Zur Messung der Spannung wird ein elektrisches Messgerät, ein sogenanntes Voltmeter, verwendet. Im Aussehen ähnelt es dem zuvor erwähnten Amperemeter, mit dem einzigen Unterschied, dass auf der Voltmeterskala der Buchstabe V steht (statt A auf dem Amperemeter). Das Voltmeter verfügt über zwei Anschlüsse, mit deren Hilfe es parallel zum Stromkreis geschaltet wird.

Elektrischer Wiederstand. Nachdem Sie verschiedene Leiter und ein Amperemeter an den Stromkreis angeschlossen haben, können Sie feststellen, dass das Amperemeter bei Verwendung unterschiedlicher Leiter unterschiedliche Messwerte liefert, d. h. in diesem Fall ist die im Stromkreis verfügbare Stromstärke unterschiedlich. Dieses Phänomen kann dadurch erklärt werden, dass verschiedene Leiter einen unterschiedlichen elektrischen Widerstand haben, der eine physikalische Größe ist. Zu Ehren des deutschen Physikers wurde es Ohm genannt. In der Physik werden in der Regel größere Einheiten verwendet: Kilo-Ohm, Mega-Ohm usw. Der Widerstand eines Leiters wird üblicherweise mit dem Buchstaben R bezeichnet, die Länge des Leiters ist L und die Querschnittsfläche ist S . In diesem Fall kann der Widerstand als Formel geschrieben werden:

wobei der Koeffizient p als spezifischer Widerstand bezeichnet wird. Dieser Koeffizient drückt den Widerstand eines 1 m langen Leiters mit einer Querschnittsfläche von 1 m2 aus. Der spezifische Widerstand wird in Ohm x m angegeben. Da Drähte in der Regel einen eher kleinen Querschnitt haben, werden ihre Flächen meist in Quadratmillimetern angegeben. In diesem Fall ist die Einheit des spezifischen Widerstands Ohm x mm2/m. In der Tabelle unten. Abbildung 1 zeigt die spezifischen Widerstände einiger Materialien.

Strommenge und Strom. Die Stärke des elektrischen Stroms hängt von der Ladungsmenge ab, die in einer bestimmten Zeiteinheit durch den Stromkreis fließt. Je mehr Elektronen sich von einem Pol der Quelle zum anderen bewegen, desto größer ist die von den Elektronen übertragene Gesamtladung. Diese Nettoladung wird als Strommenge bezeichnet, die durch einen Leiter fließt.

Die Stromstärke ist eine Größe, die dem Verhältnis der durch den Querschnitt des Leiters fließenden elektrischen Ladung zur Zeit ihres Flusses entspricht. Die Einheit der Ladung ist Coulomb (C), die Zeit wird in Sekunden (s) gemessen. In diesem Fall wird die Stromeinheit in C/s ausgedrückt. Diese Einheit heißt Ampere (A). Um den Strom in einem Stromkreis zu messen, wird ein elektrisches Messgerät, ein sogenanntes Amperemeter, verwendet.

Elektrische Spannung. Spannung ist das Verhältnis der vom Strom in einem bestimmten Abschnitt eines Stromkreises geleisteten Arbeit zur Ladung, die durch denselben Abschnitt des Stromkreises fließt. Die aktuelle Arbeit wird in Joule (J) gemessen, die Ladung in Coulomb (C). In diesem Zusammenhang wird die Maßeinheit für die Spannung 1 J/C sein. Diese Einheit wurde Volt (V) genannt.

Elektrischer Wiederstand. Bei der Verwendung verschiedener Leiter ist die im Stromkreis verfügbare Stromstärke unterschiedlich. Verschiedene Leiter haben einen unterschiedlichen elektrischen Widerstand, der eine physikalische Größe ist. Der Widerstand eines Leiters wird normalerweise mit dem Buchstaben R bezeichnet, die Länge des Leiters ist L und die Querschnittsfläche ist S. In diesem Fall kann der Widerstand als Formel geschrieben werden:

wobei der Koeffizient p als spezifischer Widerstand bezeichnet wird. Dieser Koeffizient drückt den Widerstand eines 1 m langen Leiters mit einer Querschnittsfläche von 1 m2 aus. Der spezifische Widerstand wird in Ohm x m angegeben. Da Drähte in der Regel einen eher kleinen Querschnitt haben, werden ihre Flächen meist in Quadratmillimetern angegeben. In diesem Fall ist die Einheit des spezifischen Widerstands Ohm x mm2/m.

Elektrische Kapazität. Die elektrische Kapazität zweier Leiter ist nichts anderes als das Verhältnis der Ladung eines von ihnen zur Potentialdifferenz zwischen diesem Leiter und dem benachbarten. Je niedriger die Spannung ist, wenn die Leiter geladen werden, desto größer ist ihre Kapazität. Die Einheit der elektrischen Kapazität ist Farad (F). In der Praxis werden Bruchteile dieser Einheit verwendet: Mikrofarad (μF) und Picofarad (pF).

Arbeit und Leistung des elektrischen Stroms. Die Arbeit wird in Joule, die Spannung in Volt, der Strom in Ampere und die Zeit in Sekunden gemessen. In diesem Zusammenhang gilt: 1 J = 1B x 1A x 1s. Daraus ergibt sich, dass zur Messung der Arbeit des elektrischen Stroms drei Instrumente gleichzeitig verwendet werden sollten: ein Amperemeter, ein Voltmeter und eine Uhr.

Die Leistung des elektrischen Stroms ist gleich dem Verhältnis der Arbeit des Stroms zur Zeit, in der er verrichtet wurde. Die Leistung wird mit dem Buchstaben „P“ bezeichnet und in Watt (W) ausgedrückt. In der Praxis werden Kilowatt, Megawatt, Hektowatt usw. verwendet. Um die Leistung des Stromkreises zu messen, benötigen Sie ein Wattmeter. Elektroingenieure geben die Stromarbeit in Kilowattstunden (kWh) an.

Ein Magnetfeld- ein Kraftfeld, das auf sich bewegende elektrische Ladungen und auf Körper mit einem magnetischen Moment wirkt, unabhängig vom Zustand ihrer Bewegung, die magnetische Komponente des Stroms Magnetfeld

Ein Magnetfeld kann durch den Strom geladener Teilchen und/oder die magnetischen Momente von Elektronen in Atomen (und die magnetischen Momente anderer Teilchen, wenn auch in deutlich geringerem Maße) (Permanentmagnete) erzeugt werden.

Darüber hinaus tritt es in Gegenwart eines zeitlich veränderlichen elektrischen Feldes auf.

Das Hauptstärkemerkmal des Magnetfeldes ist magnetischer Induktionsvektor (Magnetfeld-Induktionsvektor). Aus mathematischer Sicht - Vektorfeld, das das physikalische Konzept eines Magnetfelds definiert und spezifiziert. Der Kürze halber wird der magnetische Induktionsvektor oft einfach als Magnetfeld bezeichnet (obwohl dies wahrscheinlich nicht die strengste Verwendung des Begriffs ist).

Ein weiteres grundlegendes Merkmal des Magnetfelds (Alternative zur magnetischen Induktion und eng mit ihr verbunden, fast gleichwertig mit ihr in der physikalischen Größe) ist Vektorpotential .

Ein Magnetfeld kann als eine besondere Art von Materie bezeichnet werden, durch die eine Wechselwirkung zwischen sich bewegenden geladenen Teilchen oder Körpern mit einem magnetischen Moment stattfindet.

Magnetfelder sind notwendig (im Kontext spezielle Theorie Relativitätstheorie) eine Folge der Existenz elektrischer Felder.

Zusammen, magnetisch und elektrisches Feld bilden ein elektromagnetisches Feld, dessen Erscheinungsformen insbesondere Licht und alle anderen elektromagnetischen Wellen sind.

Ein elektrischer Strom (I), der durch einen Leiter fließt, erzeugt ein Magnetfeld (B) um den Leiter.

• Aus Sicht der Quantenfeldtheorie ist die magnetische Wechselwirkung der Grund dafür besonderer Fall Die elektromagnetische Wechselwirkung wird von einem grundlegenden masselosen Boson getragen – einem Photon (einem Teilchen, das als Quantenanregung eines elektromagnetischen Feldes dargestellt werden kann), oft (z. B. in allen Fällen statischer Felder) – virtuell.

Magnetfeldenergie

Die Zunahme der Energiedichte des Magnetfelds ist gleich:

H- magnetische Feldstärke,

B- magnetische Induktion

In der linearen Tensornäherung ist die magnetische Permeabilität ein Tensor (wir bezeichnen ihn) und die Multiplikation eines Vektors damit ist eine Tensor-(Matrix-)Multiplikation:

Oder in Komponenten .

Die Energiedichte ist in dieser Näherung gleich:

Komponenten des magnetischen Permeabilitätstensors,

Ein Tensor, dargestellt durch eine Matrix, inverse Matrix magnetischer Permeabilitätstensor,