Ηλεκτρικό Ρεύμα και Σύγχρονος Πολιτισμός 💡
Συσκευές όπως ο ηλεκτρικός λαμπτήρας 💡, ο ηλεκτρικός ανεμιστήρας 💨, ο ηλεκτρικός θερμοσίφωνας, το ηλεκτρικό ψυγείο 🧊, η τηλεόραση 📺, ο ηλεκτρονικός υπολογιστής, το ηλεκτρικό τρένο 🚂, το φωτοτυπικό μηχάνημα, ο ηλεκτρομαγνητικός γερανός 🏗️ έχουν ένα κοινό χαρακτηριστικό: για να λειτουργήσουν, πρέπει να τις διαρρέει ηλεκτρικό ρεύμα.
Ορισμός: Ηλεκτρικό Ρεύμα και Κίνηση Ηλεκτρονίων ⚡
** Ονομάζουμε ηλεκτρικό ρεύμα την προσανατολισμένη κίνηση των ηλεκτρονίων ή γενικότερα των φορτισμένων σωματιδίων. **
Συμπέρασμα 💬
Το ηλεκτρικό ρεύμα είναι η κίνηση ηλεκτρονίων ⚛️. Έχουμε δει ότι διάφορα φαινόμενα ηλεκτρισμού εξηγούνται με την κίνηση ηλεκτρονίων. Θα εξετάσουμε αν τα ηλεκτρόνια ή άλλα φορτισμένα σωματίδια μπορούν να κινηθούν προς μία συγκεκριμένη κατεύθυνση μέσα σε διάφορα υλικά 🤔.
Ένταση Ηλεκτρικού Ρεύματος: Ποσότητα Φορτίου και Χρόνος ⚡
Πώς δημιουργείται ηλεκτρικό ρεύμα σε έναν μεταλλικό αγωγό;
Ηλεκτρικό ρεύμα μπορούμε εύκολα να προκαλέσουμε με τη βοήθεια μιας μπαταρίας. Για να κατανοήσουμε πώς μπορούμε να το επιτύχουμε, ας μελετήσουμε προσεκτικά μια μπαταρία.
Σε κάθε ηλεκτρική πηγή υπάρχουν δύο αντίθετα ηλεκτρισμένες περιοχές τις οποίες ονομάζουμε ηλεκτρικούς πόλους. Συνδέουμε κάθε πόλο μιας ισχυρής ηλεκτρικής πηγής με μια μεταλλική πλάκα και μεταξύ των πλακών τοποθετούμε ένα ηλεκτρικό εκκρεμές. Παρατηρούμε ότι το σφαιρίδιό του αποκλίνει. Διαπιστώνουμε ότι μεταξύ των πόλων της ηλεκτρικής πηγής δημιουργείται ηλεκτρικό πεδίο.
Τι συμβαίνει στο εσωτερικό μεταλλικού σύρματος όταν αυτό συνδεθεί με μια μπαταρία; 🤔
Γνωρίσαμε στο προηγούμενο κεφάλαιο ότι στο εσωτερικό ενός μεταλλικού αγωγού υπάρχουν θετικά ιόντα και ελεύθερα ηλεκτρόνια. Τα ελεύθερα ηλεκτρόνια κινούνται τυχαία προς κάθε κατεύθυνση, ενώ τα ιόντα πάλλονται γύρω από καθορισμένες θέσεις.
Συνδέουμε τους δύο πόλους μιας μπαταρίας με σύρμα. Τότε στο εσωτερικό του σύρματος δημιουργείται ηλεκτρικό πεδίο, οπότε στα ελεύθερα ηλεκτρόνιά του ασκείται ηλεκτρική δύναμη. Η κίνησή τους προσανατολίζεται από την κατεύθυνση της δύναμης. Έτσι αυτά κινούνται από τον αρνητικό προς τον θετικό πόλο και στον μεταλλικό αγωγό εμφανίζεται προσανατολισμένη κίνηση ηλεκτρονίων, δηλαδή ηλεκτρικό ρεύμα. Η μπαταρία είναι μια ηλεκτρική πηγή. 💡
Μαθηματικός Τύπος Έντασης Ρεύματος 💡
Στη γλώσσα των μαθηματικών 🧮, η σχέση που περιγράφει την ένταση του ηλεκτρικού ρεύματος γράφεται ως εξής:
Αυτή η μαθηματική σχέση μας λέει ότι η ένταση του ηλεκτρικού ρεύματος είναι ίση με το φορτίο που περνάει από μια συγκεκριμένη περιοχή (διατομή) ενός αγωγού, διαιρούμενο με το χρόνο που χρειάζεται για να περάσει αυτό το φορτίο. ⏱️
Ορισμός ηλεκτρικής έντασης 🔋
Ορίζουμε την ένταση (I) του ηλεκτρικού ρεύματος που διαρρέει έναν αγωγό ως το φορτίο (q) που διέρχεται από μια διατομή του αγωγού σε χρονικό διάστημα (t) προς το χρονικό διάστημα.
Μονάδα Μέτρησης Έντασης Ρεύματος: Αμπέρ ⚡
Η μονάδα μέτρησης της έντασης του ηλεκτρικού ρεύματος είναι το Αμπέρ. Στο Διεθνές Σύστημα Μονάδων, η ένταση του ηλεκτρικού ρεύματος είναι ένα θεμελιώδες μέγεθος και η μονάδα μέτρησής της είναι το 1 Αμπέρ (1 Α) (Αμπέρ)💡.