Електрична струја
Преношење наелектрисања са једног на друго тело или премештање наелектрисања у електричном пољу представља електричну струју, односно електрична струја је усмерено кретање наелектрисаних честица (електрона, јона), а да би се честице кретале усмерено неопходно је електрично поље.
Дакле, неопходни услови за појаву електричне струје су: присуство слободних наелектрисаних честица и постојање разлике потенцијала (напона) на крајевима проводника.
Слободни електрони се у металима крећу хаотично, неуређено, сударају се међусобно и са јонима кристалне решетке.
Да би електрична струја у проводнику постојала дуже важно је да за то време одржавати у њему електрично поље. Услед деловања ел. поља наелектрисане честице започињу усмерено кретање дуж проводника.
Преношење наелектрисања са једног на друго тело или премештање наелектрисања у електричном пољу представља електричну струју, односно електрична струја је усмерено кретање наелектрисаних честица (електрона, јона), а да би се честице кретале усмерено неопходно је електрично поље.
Дакле, неопходни услови за појаву електричне струје су: присуство слободних наелектрисаних честица и постојање разлике потенцијала (напона) на крајевима проводника.
Слободни електрони се у металима крећу хаотично, неуређено, сударају се међусобно и са јонима кристалне решетке.
Да би електрична струја у проводнику постојала дуже важно је да за то време одржавати у њему електрично поље. Услед деловања ел. поља наелектрисане честице започињу усмерено кретање дуж проводника.
Јединица за јачину ел. струје је А ( ампер). Ако је јачина ел. струје у проводнику 1А, онда кроз његов попречни пресек протиче количина наелектрисања од 1 С за 1s.
Сталне једносмерне струје представљају усмерено кретање покретљивих наелектрисања стално у истом смеру, при чему је вредност те струје у току времена константна. Код једносмерне електричне струје наелектрисане честице крећу се увек у истом смеру.
Електрична струја чија се јачина и смер наизменично мењају назива се наизменична електрична струја.
Сталне једносмерне струје представљају усмерено кретање покретљивих наелектрисања стално у истом смеру, при чему је вредност те струје у току времена константна. Код једносмерне електричне струје наелектрисане честице крећу се увек у истом смеру.
Електрична струја чија се јачина и смер наизменично мењају назива се наизменична електрична струја.
Извори електричне струје
За постојање електричне струје у проводнику потребно је да се на његовим крајевима успостави и непрекидно одржава разлика потенцијала, односно да у њему постоји електрично поље. Уређаји помоћу којих се то постиже су извори електричне струје.
У изворима електричне струје настаје раздвајање позитивних и негативних наелектрисања и усмеравање њиховог кретања. Раздвојене наелектрисане честице долазе на одређене делове извора који се називају полови извора струје. Код сваког извора електричне струје постоје два пола: позитивни (+) и негативни (-). Постоје различити процеси чији је резултат раздвајање и уређено кретање слободних наелектрисаних честица у изворима струје, нпр. механички рад, хемијска реакција и др.
У свим тим процесима долази до претварања неког облика енергије (механичка, хемијска, унутрашња, светлосна или нека друга) у електричну енергију.
Кроз проводник, којим су повезани полови извора струје, крећу се слободни електрони, а кроз извор струје - слободне наелектрисане честице (електрони, јони). Ово кретање ће трајати све док трају поменути процеси у извору.
Укључивањем проводника на полове електричног извора у њему се успоставља и одржава електрично поље као резултат одређених процеса који се дешавају у извору. Под дејством тога поља слободни електрони у проводнику, као што смо истакли, крећу се усмерено, што у ствари представља електричну струју.
У изворима електричне струје настаје раздвајање позитивних и негативних наелектрисања и усмеравање њиховог кретања. Раздвојене наелектрисане честице долазе на одређене делове извора који се називају полови извора струје. Код сваког извора електричне струје постоје два пола: позитивни (+) и негативни (-). Постоје различити процеси чији је резултат раздвајање и уређено кретање слободних наелектрисаних честица у изворима струје, нпр. механички рад, хемијска реакција и др.
У свим тим процесима долази до претварања неког облика енергије (механичка, хемијска, унутрашња, светлосна или нека друга) у електричну енергију.
Кроз проводник, којим су повезани полови извора струје, крећу се слободни електрони, а кроз извор струје - слободне наелектрисане честице (електрони, јони). Ово кретање ће трајати све док трају поменути процеси у извору.
Укључивањем проводника на полове електричног извора у њему се успоставља и одржава електрично поље као резултат одређених процеса који се дешавају у извору. Под дејством тога поља слободни електрони у проводнику, као што смо истакли, крећу се усмерено, што у ствари представља електричну струју.
Извори електричне струје могу бити механички, хемијски, светлосни и други. Код механичких извора струје механичка енергија претвара се у електричну. Један од најпознатијих је електростатичка инфлуентна машина. Услед трења између четкица и ебонитних плоча са лискусним листићима, кугле (полови) се наелектришу супротним врстама наелектрисања па између њих настаје разлика потенцијала ( напон).
|
Код хемијских извора струје електрична енергија добија се на рачун хемијске реакције. Најзаступљенији хемијски извори струје јесу галвански елементи и акумулатори. Први галвански елемент и први хемијски извор струје јесте Волтин елемент, а најпознатији галвански елемент је Лекланшеов елемент.
Италијански физичар Волта је 1793.год. успео произвести електричну струју када је између два различита метала ставио влажан предмет. Тако је ушао у историју као проналазач првог извора електричне струје. Извор се састојао од цинкане и бакрене електроде уроњене у раствор сумпорне киселине. Елементе је повезивао на ред и тако добио јачи извор који се зове Волтин стуб, који данас познајемо под називом батерија. Електричну струју која настаје у таковом хемијском извору електричне струје Волта је у част Галванија назвао галванском струјом.
|
На слици се види унутрашњи састав Лекланшеовог елемента. Он се састоји од цинканог суда (Zn) у коме се налази шипка од графита (C). која је стављена у платнену врећицу напуњену мангандиоксидом (MnО2) и угљеником. Као електролит у овом елементу служи раствор нишадора (NH4Cl). Он је помешан са скробом, тако да образује влажну кашу.
У елементу се одвија хемијски процес раздвајања наелектрисања: NH4Cl = NH4+ +Cl- |
Јони NH4+ крећу се према графитној шипки, а јони Cl- према цинканом суду. Електрични напoн између полова износи 1,5V. Везивањем више Лекланшеових елемената у батерију добија се извор струје који има виши електрични напон између полова.
Графитна шипка првог елемента спојена са цинканим судом другог, и графитна шипка другог са цинканим судом трећег елемента. Месингане траке, које су у споју са цинканим судом првог и са графитном шипком трећег елемента јесу полови батерије |
Оловни акумулатори. - Оловни акумулатор се састоји из 2 оловне плоче потопљене у водени раствор сумпорне киселине (Н2SО4). Да би акумулатор могао да буде електрични извор, мора се претходно напунити. Плоче се везују за полове другог извора електричне струје, при чему се на рачун рада електричне струје повећава унутрашња енергија елктролита акумулатора. Плоча која је била у споју са + полом извора прекрива се слојем оловног оксида (РbO2). Приликом употребе акумулатора овако акумулирана унутрашња енергија претвара се у електричну енергију.
|
Електрични напон између полова акумулатора (једне ћелије) износи око 2 V. Ако се веже више напуњених ћелија у акумулаторску батерију, између полова батерије добиће се већи електрични напон. Најчешће акумулаторску батерију чине 3 или 6 ћелија (сл. 3). У аутомобилима се налазе акумулаторске батерије са 6 ћелија па је напон између полова тог акумулатора 12 V.
Галвански елементи су примарни извори струје за разлику од акумулатора, који представљају секундарне изворе струје, јер када се испразне, акумулатори се могу напунити и поново користити.
За мобилне телефоне користе се литијум-јонске батерије. Оне су боље од никл-кадмијумских јер су мањих димензија. акумулирају већу количину енергије па зато имају дужи век коришћења.
Акумулатори имају широку примену у савременој електротехници. Користе се у аутомобилима за покретање мотора, за осветљење, сирену и сигнална светла. Зароњене подморнице за своје покретање користе електричну енергију из акумулатора
Сви хемијски извори дају једносмерну електричну струју и карактерише их физичка величина коју називамо електромоторна сила (ЕМС). Обележавамо је са ε.
Електромоторна сила (ЕМС) бројно је једнака раду који неелектричне силе изврше при преношењу јединичног позитивног наелектрисања с негативног на позитиван пол извора унутар самог извора. Јединица за електромоторну силу је волт [V], исто као и за напон.
Галвански елементи су примарни извори струје за разлику од акумулатора, који представљају секундарне изворе струје, јер када се испразне, акумулатори се могу напунити и поново користити.
За мобилне телефоне користе се литијум-јонске батерије. Оне су боље од никл-кадмијумских јер су мањих димензија. акумулирају већу количину енергије па зато имају дужи век коришћења.
Акумулатори имају широку примену у савременој електротехници. Користе се у аутомобилима за покретање мотора, за осветљење, сирену и сигнална светла. Зароњене подморнице за своје покретање користе електричну енергију из акумулатора
Сви хемијски извори дају једносмерну електричну струју и карактерише их физичка величина коју називамо електромоторна сила (ЕМС). Обележавамо је са ε.
Електромоторна сила (ЕМС) бројно је једнака раду који неелектричне силе изврше при преношењу јединичног позитивног наелектрисања с негативног на позитиван пол извора унутар самог извора. Јединица за електромоторну силу је волт [V], исто као и за напон.