सोप्या शब्दात विद्युत प्रवाह म्हणजे काय

कोणत्याही माध्यमात (उदाहरणार्थ, धातूमध्ये इलेक्ट्रॉन) विनामूल्य चार्ज वाहक असल्यास, ते विश्रांती घेत नाहीत, परंतु यादृच्छिकपणे हलतात. परंतु तुम्ही इलेक्ट्रॉनला दिलेल्या दिशेने व्यवस्थित हलवू शकता. चार्ज केलेल्या कणांच्या या निर्देशित हालचालीला विद्युत प्रवाह म्हणतात.

विद्युत प्रवाह कसा निर्माण होतो

जर आपण दोन कंडक्टर घेतले आणि त्यापैकी एक नकारात्मक चार्ज केला (त्यात इलेक्ट्रॉन जोडला), आणि दुसरा सकारात्मक चार्ज झाला (त्यातून काही इलेक्ट्रॉन काढून टाकले), तर विद्युत क्षेत्र निर्माण होईल. जर तुम्ही दोन्ही इलेक्ट्रोड्स कंडक्टरशी जोडले तर फील्ड इलेक्ट्रॉन्सना इलेक्ट्रिक फील्ड वेक्टरच्या विरुद्ध दिशेने फिरण्यास भाग पाडेल, इलेक्ट्रिक फोर्स वेक्टरच्या दिशेच्या अनुषंगाने. नकारात्मक चार्ज केलेले कण ज्या इलेक्ट्रोडपेक्षा जास्त आहेत त्या इलेक्ट्रोड वरून हलतील जिथे त्यांची कमतरता आहे.

इलेक्ट्रॉन चळवळीच्या घटनेसाठी, दुसऱ्या इलेक्ट्रोडला सकारात्मक चार्ज देणे आवश्यक नाही. मुख्य गोष्ट अशी आहे की पहिल्याचा नकारात्मक शुल्क जास्त आहे. दोन्ही कंडक्टरला नकारात्मक चार्ज करणे देखील शक्य आहे, परंतु एका कंडक्टरला दुसर्‍यापेक्षा जास्त चार्ज असणे आवश्यक आहे. या प्रकरणात, एक संभाव्य फरक बोलतो ज्यामुळे विद्युत प्रवाह होतो.

पाण्याच्या सादृश्याने, जर तुम्ही पाण्याने भरलेल्या दोन पात्रांना वेगवेगळ्या पातळ्यांवर जोडले तर पाण्याचा प्रवाह दिसेल. त्याचा दाब पातळीतील फरकावर अवलंबून असेल.

हे मनोरंजक आहे की विद्युत क्षेत्राच्या कृती अंतर्गत इलेक्ट्रॉनची गोंधळलेली गती सामान्यतः संरक्षित केली जाते, परंतु चार्ज वाहकांच्या वस्तुमानाच्या गतीचा सामान्य वेक्टर निर्देशित वर्ण प्राप्त करतो. जर गतीच्या "अराजक" घटकाचा वेग अनेक दहापट किंवा अगदी शेकडो किलोमीटर प्रति सेकंद असेल, तर दिशात्मक घटक प्रति मिनिट अनेक मिलिमीटर आहे. परंतु प्रभाव (जेव्हा इलेक्ट्रॉन कंडक्टरच्या लांबीच्या बाजूने फिरतात) प्रकाशाच्या वेगाने प्रसारित होतात, म्हणून ते म्हणतात की विद्युत प्रवाह 3 * 10 च्या वेगाने फिरतो.⁸ मी/सेकंद

वरील प्रयोगाच्या चौकटीत, कंडक्टरमधील विद्युत् प्रवाह जास्त काळ अस्तित्वात राहणार नाही - जोपर्यंत नकारात्मक चार्ज केलेल्या कंडक्टरमधील अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन संपत नाहीत आणि दोन्ही ध्रुवांवर त्यांची संख्या संतुलित होत नाही. ही वेळ लहान आहे - एका सेकंदाचे क्षुल्लक अपूर्णांक.

सुरुवातीला नकारात्मक चार्ज केलेल्या इलेक्ट्रोडकडे परत जाणे आणि वाहकांवर अतिरिक्त शुल्क तयार केल्याने इलेक्ट्रॉन्सना वजा ते प्लसमध्ये हलवलेले समान विद्युत क्षेत्र मिळत नाही. म्हणून, विद्युत क्षेत्राच्या सामर्थ्याच्या विरुद्ध कार्य करणारी आणि त्यास मागे टाकणारी बाह्य शक्ती असणे आवश्यक आहे.पाण्याप्रमाणेच, पाण्याचा सतत प्रवाह निर्माण करण्यासाठी एक पंप असावा जो पाणी पुन्हा वरच्या स्तरावर पंप करतो.

वर्तमान दिशा

प्लस ते मायनस ही दिशा विद्युत् प्रवाहाची दिशा म्हणून घेतली जाते, म्हणजेच सकारात्मक चार्ज केलेल्या कणांच्या हालचालीची दिशा इलेक्ट्रॉनच्या हालचालीच्या विरुद्ध असते. हे या वस्तुस्थितीमुळे आहे की विद्युत प्रवाहाची घटना त्याच्या स्वरूपाचे स्पष्टीकरण प्राप्त होण्यापेक्षा खूप आधी शोधली गेली होती आणि असा विश्वास होता की विद्युत प्रवाह या दिशेने जातो. तोपर्यंत, या विषयावरील लेख आणि इतर साहित्य मोठ्या संख्येने जमा झाले होते, संकल्पना, व्याख्या आणि कायदे दिसू लागले. आधीच प्रकाशित झालेल्या मोठ्या प्रमाणातील सामग्रीची उजळणी न करण्यासाठी, आम्ही फक्त इलेक्ट्रॉनच्या प्रवाहाच्या विरूद्ध करंटची दिशा घेतली.

जर विद्युत् प्रवाह सतत एकाच दिशेने वाहतो (अगदी ताकदीत बदलत असेल), तर त्याला म्हणतात थेट वर्तमान. जर त्याची दिशा बदलली तर आपण पर्यायी प्रवाहाबद्दल बोलत आहोत. व्यावहारिक अनुप्रयोगात, दिशा काही कायद्यानुसार बदलते, उदाहरणार्थ, साइनसॉइडलनुसार. जर वर्तमान प्रवाहाची दिशा अपरिवर्तित राहिली, परंतु ती वेळोवेळी शून्यावर घसरली आणि कमाल मूल्यापर्यंत वाढते, तर आपण स्पंदित प्रवाह (विविध आकारांच्या) बद्दल बोलत आहोत.

सर्किटमध्ये विद्युत प्रवाह राखण्यासाठी आवश्यक परिस्थिती

बंद सर्किटमध्ये विद्युत प्रवाहाच्या अस्तित्वासाठी तीन अटी वर व्युत्पन्न केल्या आहेत. त्यांचा अधिक तपशीलवार विचार करणे आवश्यक आहे.

मोफत शुल्क वाहक

विद्युत प्रवाहाच्या अस्तित्वासाठी पहिली आवश्यक अट म्हणजे विनामूल्य चार्ज वाहकांची उपस्थिती. चार्जेस त्यांच्या वाहकांपासून वेगळे अस्तित्वात नसतात, म्हणून शुल्क वाहून नेणाऱ्या कणांचा विचार करणे आवश्यक आहे.

धातू आणि समान प्रकारच्या चालकता (ग्रेफाइट इ.) असलेल्या इतर पदार्थांमध्ये, हे मुक्त इलेक्ट्रॉन आहेत. ते न्यूक्लियसशी कमकुवतपणे संवाद साधतात आणि अणू सोडू शकतात आणि कंडक्टरच्या आत तुलनेने विना अडथळा हलू शकतात.

फ्री इलेक्ट्रॉन्स सेमीकंडक्टर्समध्ये चार्ज वाहक म्हणून देखील काम करतात, परंतु काही प्रकरणांमध्ये ते घन पदार्थांच्या या वर्गाच्या "छिद्र" चालकतेबद्दल बोलतात ("इलेक्ट्रॉनिक" च्या विरूद्ध). ही संकल्पना केवळ भौतिक प्रक्रियांचे वर्णन करण्यासाठी आवश्यक आहे, खरं तर, अर्धसंवाहकांमध्ये विद्युत् प्रवाह ही इलेक्ट्रॉनची समान हालचाल आहे. ज्या पदार्थांमध्ये इलेक्ट्रॉन अणू सोडू शकत नाहीत डायलेक्ट्रिक्स. त्यांच्यात विद्युतप्रवाह नाही.

द्रवपदार्थांमध्ये, सकारात्मक आणि नकारात्मक आयन चार्ज करतात. हे द्रव - इलेक्ट्रोलाइट्सचा संदर्भ देते. उदाहरणार्थ, पाणी ज्यामध्ये मीठ विरघळते. स्वतःच, पाणी विद्युतदृष्ट्या बर्‍यापैकी तटस्थ असते, परंतु जेव्हा घन आणि द्रव पदार्थ त्यात प्रवेश करतात तेव्हा ते विरघळतात आणि विघटन (विघटन) होऊन सकारात्मक आणि नकारात्मक आयन तयार होतात. आणि वितळलेल्या धातूंमध्ये (उदाहरणार्थ, पारामध्ये), चार्ज वाहक समान इलेक्ट्रॉन असतात.

वायू बहुतेक डायलेक्ट्रिक असतात. त्यांच्यामध्ये कोणतेही मुक्त इलेक्ट्रॉन नाहीत - वायूंमध्ये तटस्थ अणू आणि रेणू असतात. परंतु जर वायू आयनीकृत असेल तर ते पदार्थाच्या एकत्रीकरणाच्या चौथ्या अवस्थेबद्दल बोलतात - प्लाझ्मा. त्यात विद्युत प्रवाह देखील वाहू शकतो, तो इलेक्ट्रॉन आणि आयनच्या निर्देशित हालचाली दरम्यान होतो.

तसेच, व्हॅक्यूममध्ये विद्युत प्रवाह वाहू शकतो (उदाहरणार्थ, व्हॅक्यूम ट्यूबची क्रिया या तत्त्वावर आधारित आहे). यासाठी इलेक्ट्रॉन किंवा आयन आवश्यक असतील.

विद्युत क्षेत्र

विनामूल्य चार्ज वाहकांची उपस्थिती असूनही, बहुतेक माध्यम विद्युतदृष्ट्या तटस्थ असतात. नकारात्मक (इलेक्ट्रॉन) आणि सकारात्मक (प्रोटॉन) कण समान रीतीने स्थित आहेत आणि त्यांची फील्ड एकमेकांना भरपाई देतात या वस्तुस्थितीद्वारे हे स्पष्ट केले आहे. फील्ड तयार होण्यासाठी, शुल्क काही क्षेत्रामध्ये केंद्रित केले पाहिजे. जर एका (नकारात्मक) इलेक्ट्रोडच्या प्रदेशात इलेक्ट्रॉन्स जमा झाले असतील, तर विरुद्ध (सकारात्मक) इलेक्ट्रोडवर त्यांची कमतरता असेल आणि एक फील्ड तयार होईल जे चार्ज वाहकांवर कार्य करणारी शक्ती तयार करेल आणि त्यांना हलवण्यास भाग पाडेल.

शुल्क वाहून नेण्यासाठी थर्ड पार्टी फोर्स

आणि तिसरी अट - इलेक्ट्रोस्टॅटिक फील्डच्या दिशेच्या विरुद्ध दिशेने शुल्क वाहून नेणारी शक्ती असणे आवश्यक आहे, अन्यथा बंद प्रणालीमधील शुल्क त्वरीत संतुलित होईल. या बाह्य शक्तीला इलेक्ट्रोमोटिव्ह फोर्स म्हणतात. त्याचे मूळ वेगळे असू शकते.

इलेक्ट्रोकेमिकल निसर्ग

या प्रकरणात, इलेक्ट्रोकेमिकल प्रतिक्रियांच्या घटनेच्या परिणामी ईएमएफ उद्भवते. प्रतिक्रिया अपरिवर्तनीय असू शकतात. एक उदाहरण म्हणजे गॅल्व्हनिक सेल - एक सुप्रसिद्ध बॅटरी. अभिकर्मक संपल्यानंतर, EMF शून्यावर घसरते आणि बॅटरी "खाली बसते".

इतर प्रकरणांमध्ये, प्रतिक्रिया उलट करता येण्याजोग्या असू शकतात. तर, बॅटरीमध्ये, इलेक्ट्रोकेमिकल प्रतिक्रियांच्या परिणामी EMF देखील उद्भवते. परंतु पूर्ण झाल्यावर, प्रक्रिया पुन्हा सुरू केली जाऊ शकते - बाह्य विद्युत प्रवाहाच्या प्रभावाखाली, प्रतिक्रिया उलट क्रमाने होतील आणि बॅटरी पुन्हा विद्युत प्रवाह देण्यासाठी तयार होईल.

फोटोव्होल्टेइक निसर्ग

या प्रकरणात, सेमीकंडक्टर स्ट्रक्चर्समधील प्रक्रियांवर दृश्यमान, अल्ट्राव्हायोलेट किंवा इन्फ्रारेड किरणोत्सर्गाच्या क्रियेमुळे EMF होतो. अशा शक्ती फोटोसेलमध्ये उद्भवतात (“सौर बॅटरी”).प्रकाशाच्या कृती अंतर्गत, बाह्य सर्किटमध्ये विद्युत प्रवाह निर्माण होतो.

थर्मोइलेक्ट्रिक निसर्ग

जर तुम्ही दोन भिन्न कंडक्टर घेतले, त्यांना सोल्डर करा आणि जंक्शन गरम केले, तर गरम जंक्शन (कंडक्टरचे जंक्शन) आणि कोल्ड जंक्शन - कंडक्टरच्या विरुद्ध टोकांमधील तापमानाच्या फरकामुळे सर्किटमध्ये एक EMF दिसेल. अशाप्रकारे, केवळ विद्युत् प्रवाह निर्माण करणे शक्य नाही, तर ते देखील शक्य आहे तापमान मोजा उदयोन्मुख emf मोजून.

पायझोइलेक्ट्रिक निसर्ग

जेव्हा विशिष्ट घन पदार्थ संकुचित किंवा विकृत असतात तेव्हा उद्भवते. इलेक्ट्रिक लाइटर या तत्त्वावर कार्य करते.

इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक निसर्ग

औद्योगिकरित्या वीज निर्माण करण्याचा सर्वात सामान्य मार्ग म्हणजे डीसी किंवा एसी जनरेटर. डीसी मशीनमध्ये, फ्रेमच्या आकाराचे आर्मेचर चुंबकीय क्षेत्रामध्ये फिरते, त्याच्या शक्तीच्या रेषा ओलांडते. या प्रकरणात, रोटरच्या रोटेशनच्या गती आणि चुंबकीय प्रवाहावर अवलंबून, एक EMF उद्भवते. सराव मध्ये, मोठ्या संख्येने वळणांवरून अँकरचा वापर केला जातो, ज्यामुळे मालिका-कनेक्ट केलेल्या फ्रेम्सची अनेकता बनते. त्यांच्यामध्ये उद्भवणारे EMF वाढतात.

एटी अल्टरनेटर समान तत्त्व लागू होते, परंतु चुंबक (विद्युत किंवा कायमस्वरूपी) निश्चित फ्रेमच्या आत फिरते. स्टेटरमधील समान प्रक्रियांचा परिणाम म्हणून, EMF, ज्याला सायनसॉइडल आकार असतो. औद्योगिक स्तरावर, एसी निर्मिती जवळजवळ नेहमीच वापरली जाते - वाहतूक आणि व्यावहारिक वापरासाठी ते रूपांतरित करणे सोपे आहे.

जनरेटरचा एक मनोरंजक गुणधर्म म्हणजे उलटता.यात वस्तुस्थिती आहे की जर बाह्य स्त्रोताकडून जनरेटर टर्मिनल्सवर व्होल्टेज लागू केले गेले तर त्याचे रोटर फिरण्यास सुरवात होईल. याचा अर्थ, कनेक्शन योजनेवर अवलंबून, इलेक्ट्रिक मशीन एकतर जनरेटर किंवा इलेक्ट्रिक मोटर असू शकते.

विद्युत प्रवाहासारख्या घटनेच्या या फक्त मूलभूत संकल्पना आहेत. खरं तर, इलेक्ट्रॉनच्या निर्देशित हालचाली दरम्यान होणार्‍या प्रक्रिया अधिक क्लिष्ट आहेत. ते समजून घेण्यासाठी, इलेक्ट्रोडायनामिक्सचा सखोल अभ्यास आवश्यक आहे.

तत्सम लेख: