Ηλεκτρικό ρεύμα

ρέω - ροή – ρεύμα = ομαδική κίνηση – κύλιση μικρών ρέω - ροή – ρεύμα = ομαδική κίνηση – κύλιση μικρών σωματιδίων προς κάποια κατεύθυνση ρεύμα ποταμού Θαλάσσια ρεύματα Τα μόρια του νερού κινούνται όλα προς κάποια κατεύθυνση Κλίνουμε και το παράθυρο, μην μας κτυπάει το ρεύμα (του αέρα).

Το Ηλεκτρικό ρεύμα είναι η προσανατολισμένη (προς μία κατεύθυνση) κίνηση  φορέων ηλεκτρικού φορτίου, μέσα σε ένα αγωγό. Για να εμφανιστεί ηλεκτρικό ρεύμα χρειάζονται δύο προϋποθέσεις: Η ύπαρξη φορέων ηλεκτρικού φορτίου με ελευθερία κίνησης. Αίτιο για την προσανατολισμένη κίνηση των φορέων.

Στους μεταλλικούς αγωγούς τα σωματίδια που εκτελούν την προσανατολισμένη κίνηση είναι τα ελεύθερα ηλεκτρόνια. Δέσιμο και λύσιμο των ατόμων βίντεο

Στα άτομα των μεταλλικών στοιχείων τα εξωτερικά ηλεκτρόνια είναι χαλαρά συνδεδεμένα με τον πυρήνα. Έτσι τα ηλεκτρόνια αυτά μετακινούνται εύκολα από τον έναν πυρήνα στον άλλο και είναι κατά έναν τρόπο κοινό "κτήμα" όλων των ατόμων. Κατά την ελεύθερη μετάβαση των ηλεκτρονίων από πυρήνα σε πυρήνα κάθε ένας πυρήνας φορτίζεται προς στιγμήν θετικά. Αυτό δημιουργεί ηλεκτροστατικές έλξεις μεταξύ αυτών των πυρήνων και των ελευθέρως κινούμενων ηλεκτρονίων. Οι έλξεις αυτές συγκρατούν τους πυρήνες μεταξύ τους. 

Η κίνηση αυτή των ελευθέρων ηλεκτρονίων είναι άτακτη. Γίνεται προς όλες τις κατευθύνσεις.

Αν υπάρξει κάποια αιτία (δύναμη), μπορεί τα ελευθέρα ηλεκτρόνια να κινηθούν (επιπλέον), όλα προς κάποια κατεύθυνση και τότε έχουμε ηλεκτρικό ρεύμα.

Κάνε κλικ στην εικόνα να παίξεις με την προσομοίωση

Δεδομένου δε ότι το ηλεκτρικό ρεύμα είναι κίνηση ηλεκτρονίων και ότι στα μέταλλα τα ηλεκτρόνια μετακινούνται ελεύθερα, τα μέταλλα είναι καλοί αγωγοί του ηλεκτρισμού. Τα ηλεκτρόνια δεν κινούνται με την ίδια ευκολία σε όλους τους αγωγούς. Οι μονωτές διαθέτουν ελάχιστα ελεύθερα ηλεκτρόνια, έτσι δεν διαρρέονται από το ηλεκτρικό ρεύμα. Οι ημιαγωγοί κάτω από ορισμένες συνθήκες συμπεριφέρονται άλλοτε ως αγωγοί και άλλοτε ως μονωτές.

Ηλεκτρική πηγή Η αιτία για την προσανατολισμένη κίνηση των φορέων του ηλεκτρικού φορτίου. (η αιτία για να προκληθεί δύναμη στους ηλεκτρικούς φορείς).

Σε κάθε ηλεκτρική πηγή υπάρχουν δύο αντίθετα ηλεκτρισμένες περιοχές τις οποίες ονομάζουμε ηλεκτρικούς πόλους.

Συνδέουμε τους δύο πόλους μιας μπαταρίας με καλώδιο. Στο εσωτερικό του σύρματος δημιουργείται ηλεκτρικό πεδίο, οπότε στα ελεύθερα ηλεκτρόνιά του μετάλλου, ασκείται ηλεκτρική δύναμη. Τα ηλεκτρόνια εκτός από την άτακτη κίνηση , κινούνται και από τον αρνητικό προς τον θετικό πόλο. Έχουμε ηλεκτρικό ρεύμα.

ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΡΕΥΜΑ Κίνηση ηλεκτρονίου χωρίς ηλεκτρικό πεδίο Κm/s mm/s Κίνηση ηλεκτρονίου με ηλεκτρικό πεδίο

Ένταση του ηλεκτρικού ρεύματος

Έντονη ροή νερού Μεγάλη παροχή Μικρή ροή νερού Μικρή παροχή Μικρή ροή ηλεκτρονίων Μικρή ένταση ηλεκτρικού ρεύματος Έντονη ροή ηλεκτρονίων Μεγάλη ένταση ηλεκτρικού ρεύματος Όσο περισσότερα ηλεκτρόνια διέρχονται από μια διατομή του αγωγού σε ορισμένο χρόνο, τόσο περισσότερο φορτίο θα περνάει από αυτήν και τόσο ισχυρότερο θα είναι το ηλεκτρικό ρεύμα.

Ορίζουμε την ένταση (I ή i) του ηλεκτρικού ρεύματος που διαρρέει έναν αγωγό ως το φορτίο (q) που διέρχεται από μια διατομή του αγωγού σε χρονικό διάστημα (t), προς αυτό το χρονικό διάστημα.

Στο Διεθνές Σύστημα Μονάδων η ένταση του ηλεκτρικού ρεύματος είναι θεμελιώδες μέγεθος. μονάδα μέτρησής της είναι το 1Ampere (1 A) (Αμπέρ). θεμελιώδης Ampere = Ένα Coulomb είναι το φορτίο που διέρχεται κάθε δευτερόλεπτο από μια διατομή ενός αγωγού που διαρρέεται από ηλεκτρικό ρεύμα έντασης 1 Ampere.

Εάν το φορτίο που περνάει σε 10 δευτερόλεπτα είναι 25  coulomb, με διαίρεση βρίσκουμε 2,5 coulomb  σε κάθε δευτερόλεπτο και η ένταση του ρεύματος είναι 2,5 αμπέρ

Τα όργανα που χρησιμοποιούμε για να μετράμε την ένταση του ηλεκτρικού ρεύματος ονομάζονται αμπερόμετρα

Το προς μέτρηση ρεύμα πρέπει να διέλθει μέσα από το αμπερόμετρο. Αυτός ο τρόπος σύνδεσης του οργάνου λέγεται σύνδεση σε σειρά.

Το πολύμετρο είναι ένα ηλεκτρολογικό/ηλεκτρονικό όργανο το οποίο μετράει την τάση, την ένταση και την αντίσταση σ ένα ηλεκτρικό κύκλωμα.

Φορά του ηλεκτρικού ρεύματος Επειδή τα ηλεκτρόνια είναι αρνητικά φορτισμένα, θα κινούνται από τον αρνητικό προς τον θετικό πόλο της μπαταρίας.

Σε ένα διάλειμμα κινούνται κατιόντα και ανιόντα σε αντίθετες κατευθύνσεις. Τα κατιόντα με θετικό φορτίο κινούνται από τον θετικό προς τον αρνητικό πόλο. Η παγκόσμια κοινότητα των φυσικών έχει συμφωνήσει να δέχεται την φορά των κατιόντων, σαν φορά του ρεύματος, για να περιγράψει τα φαινόμενα που σχετίζονται με το ηλεκτρικό ρεύμα. Τίποτε δεν θα άλλαζε στα γεγονότα αν είχαμε επιλέξει την αντίθετη φορά. Το μόνο διαφορετικό θα ήταν η γλώσσα της περιγραφής. Έτσι η διάκριση του ρεύματος σε πραγματική και συμβατική δεν έχει νόημα.

Αποτελέσματα του ηλεκτρικού ρεύματος Θερμικά αποτελέσματα

Χημικά αποτελέσματα

Θερμικά και χημικά

Ηλεκτρομαγνητικά αποτελέσματα

Φωτεινά αποτελέσματα

τέλος