ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહના અસ્તિત્વ માટેની શરતો

શરૂ કરવા માટે, ચાલો ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ શું છે તે પ્રશ્નનો જવાબ આપીએ. સાદી ટેબલટૉપ બેટરી પોતે જ કરંટ જનરેટ કરતી નથી. અને ટેબલ પર પડેલી ફ્લેશલાઈટ કોઈપણ કારણ વગર તેના એલઈડી દ્વારા કરંટ બનાવશે નહીં. કરંટ દેખાવા માટે, કંઈક ક્યાંક વહેવું જોઈએ, ઓછામાં ઓછું ખસેડવાનું શરૂ કરવું જોઈએ, અને તે માટે ફ્લેશલાઈટના એલઈડી અને બેટરીનું સર્કિટ બંધ કરવું પડશે. કંઈપણ માટે નહીં, જૂના દિવસોમાં ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહની તુલના ચોક્કસ ચાર્જ કરેલ પ્રવાહીની હિલચાલ સાથે કરવામાં આવતી હતી.

હકીકતમાં, આપણે હવે આ જાણીએ છીએ વીજળી - આ ચાર્જ થયેલા કણોની નિર્દેશિત હિલચાલ છે, અને વાસ્તવિકતાની નજીકના એનાલોગ એ ચાર્જ્ડ ગેસ હશે - ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડની ક્રિયા હેઠળ ફરતા ચાર્જ થયેલા કણોનો ગેસ. પરંતુ પ્રથમ વસ્તુઓ પ્રથમ.

ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ એ ચાર્જ થયેલા કણોની નિર્દેશિત હિલચાલ છે

તેથી, વિદ્યુત પ્રવાહ એ ચાર્જ થયેલા કણોની હિલચાલ છે, પરંતુ ચાર્જ થયેલા કણોની અસ્તવ્યસ્ત હિલચાલ પણ ચળવળ છે, પરંતુ હજુ પણ વર્તમાન નથી.તેવી જ રીતે, પ્રવાહીના પરમાણુઓ જે હંમેશા થર્મલ ગતિમાં હોય છે તે પ્રવાહો બનાવતા નથી કારણ કે બાકીના સમયે પ્રવાહીના સમગ્ર જથ્થાનું કુલ વિસ્થાપન બરાબર શૂન્ય છે.

પ્રવાહીના પ્રવાહ માટે, એકંદર ગતિ થવી જોઈએ, એટલે કે, પ્રવાહીના અણુઓની એકંદર ગતિ નિર્દેશિત હોવી જોઈએ. આમ, પરમાણુઓની અસ્તવ્યસ્ત હિલચાલ સમગ્ર વોલ્યુમની નિર્દેશિત હિલચાલમાં ઉમેરવામાં આવશે, અને પ્રવાહીના સમગ્ર વોલ્યુમનો પ્રવાહ આવશે.

વિદ્યુત પ્રવાહ સાથે પરિસ્થિતિ સમાન છે - વિદ્યુત ચાર્જ કણોની નિર્દેશિત હિલચાલ એ વિદ્યુત પ્રવાહ છે. ચાર્જ થયેલા કણોની થર્મલ હિલચાલની ઝડપ, ઉદાહરણ તરીકે, ધાતુમાં, સેંકડો મીટર પ્રતિ સેકન્ડમાં માપવામાં આવે છે, પરંતુ દિશાત્મક ચળવળમાં, જ્યારે કંડક્ટરમાં ચોક્કસ પ્રવાહ સેટ કરવામાં આવે છે, ત્યારે કણોની સામાન્ય હિલચાલની ઝડપ માપવામાં આવે છે. સેકન્ડ દીઠ મિલીમીટરના ભાગો અને એકમો.

તેથી, જો 1 ચોરસ એમએમના ક્રોસ સેક્શનવાળા ધાતુના વાયરમાં 10 A જેવો સીધો પ્રવાહ વહે છે, તો ઈલેક્ટ્રોનની ક્રમબદ્ધ હિલચાલની સરેરાશ ગતિ 0.6 થી 6 મિલીમીટર પ્રતિ સેકન્ડની હશે. આ પહેલેથી જ ઇલેક્ટ્રિક આંચકો હશે. અને ઇલેક્ટ્રોનની આ ધીમી હિલચાલ વાયર માટે પૂરતી છે, ઉદાહરણ તરીકે, નિક્રોમ, સારી રીતે ગરમ કરવા માટે, આજ્ઞાપાલન જોલ-લેન્ઝ કાયદો.

કણોનો વેગ એ વિદ્યુત ક્ષેત્રનો પ્રચાર વેગ નથી!

નોંધ કરો કે સમગ્ર વોલ્યુમમાં લગભગ તરત જ વાયરમાં વર્તમાન શરૂ થાય છે, એટલે કે, આ "ગતિ" પ્રકાશની ઝડપે વાયર સાથે ફેલાય છે, પરંતુ ચાર્જ થયેલા કણોની ગતિ 100 અબજ ગણી ધીમી છે. તમે તેના દ્વારા વહેતા પ્રવાહી સાથે પાઇપની સામ્યતાને ધ્યાનમાં લઈ શકો છો.

10 મીટર લાંબી પાઇપ સાથે આગળ વધવું, ઉદાહરણ તરીકે પાણી.પાણીની ઝડપ માત્ર 1 મીટર પ્રતિ સેકન્ડ છે, પરંતુ પ્રવાહ એ જ ઝડપે ફેલાતો નથી, પરંતુ વધુ ઝડપી છે, અને અહીં ફેલાવાની ઝડપ પ્રવાહીની ઘનતા અને તેની સ્થિતિસ્થાપકતા પર આધારિત છે. આમ, ઇલેક્ટ્રીક ક્ષેત્ર પ્રકાશની ઝડપે વાયર સાથે પ્રચાર કરે છે, અને કણો 11 ક્રમની તીવ્રતા ધીમી ગતિએ આગળ વધવાનું શરૂ કરે છે. આ પણ જુઓ: વિદ્યુત પ્રવાહની ગતિ

1. વિદ્યુત પ્રવાહના અસ્તિત્વ માટે ચાર્જ થયેલા કણો જરૂરી છે

ધાતુઓમાં અને શૂન્યાવકાશમાં ઇલેક્ટ્રોન, ઇલેક્ટ્રોલાઇટ સોલ્યુશન્સમાં આયનો - ચાર્જ કેરિયર તરીકે સેવા આપે છે અને વિવિધ પદાર્થોમાં વર્તમાનની હાજરીની ખાતરી કરે છે. ધાતુઓમાં, ઇલેક્ટ્રોન ખૂબ જ ગતિશીલ હોય છે, તેમાંના કેટલાક અણુથી અણુમાં મુક્તપણે ખસેડી શકે છે, જેમ કે સ્ફટિક જાળીના ગાંઠો વચ્ચેની જગ્યાને ગેસ ભરે છે.

ઇલેક્ટ્રોન ટ્યુબમાં, ઇલેક્ટ્રોન થર્મિઓનિક રેડિયેશન દરમિયાન કેથોડને છોડી દે છે, ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રની ક્રિયા હેઠળ એનોડ તરફ ધસી જાય છે. ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સમાં, પરમાણુઓ પાણીમાં સકારાત્મક અને નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલા ભાગોમાં તૂટી જાય છે અને ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સમાં ચાર્જ કેરિયર આયનો મુક્ત બને છે. એટલે કે, જ્યાં પણ ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ અસ્તિત્વમાં હોઈ શકે છે, ત્યાં મફત ચાર્જ કેરિયર્સ છે જે ખસેડી શકે છે. ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર… વિદ્યુત પ્રવાહના અસ્તિત્વ માટેની આ પ્રથમ શરત છે — ફ્રી ચાર્જ કેરિયર્સની હાજરી.

2. ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહના અસ્તિત્વ માટેની બીજી શરત એ છે કે બાહ્ય દળોએ ચાર્જ પર કાર્ય કરવું જોઈએ

જો તમે હવે વાયરને જુઓ, ચાલો કહીએ કે તે તાંબાનો વાયર છે, તો પછી તમે તમારી જાતને પૂછી શકો છો: તેમાં વિદ્યુત પ્રવાહ આવવા માટે શું લે છે? ત્યાં ચાર્જ કણો, ઇલેક્ટ્રોન છે, તેઓ મુક્તપણે ખસેડવા માટે સક્ષમ છે.

શું તેમને ખસેડશે? ઇલેક્ટ્રિકલી ચાર્જ થયેલ કણ ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરવા માટે જાણીતું છે. તેથી, વાયરમાં વિદ્યુત ક્ષેત્ર બનાવવું આવશ્યક છે, પછી વાયરના દરેક બિંદુએ સંભવિત ઉદભવશે, વાયરના છેડા વચ્ચે સંભવિત તફાવત હશે, અને ઇલેક્ટ્રોન ક્ષેત્રની દિશામાં આગળ વધશે — માં «-» થી «+» સુધીની દિશા, જે ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડ સ્ટ્રેન્થ વેક્ટરની વિરુદ્ધ દિશામાં છે. વિદ્યુત ક્ષેત્ર ઇલેક્ટ્રોનને વેગ આપશે, તેમની (ગતિ અને ચુંબકીય) ઉર્જા વધારશે.

પરિણામે, જો આપણે વાયર પર બાહ્ય રીતે લાગુ પડેલા ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડને ધ્યાનમાં લઈએ (અમે વાયરને બળની રેખાઓ સાથે ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડમાં મૂક્યો છે), તો પછી વાયરના એક છેડે ઇલેક્ટ્રોન એકઠા થશે અને તેના પર નકારાત્મક ચાર્જ દેખાશે. અંત, અને ઇલેક્ટ્રોન વાયરના બીજા છેડેથી ખસેડવામાં આવ્યા હોવાથી, તેના પર હકારાત્મક ચાર્જ હશે.

પરિણામે, બાહ્ય રીતે લાગુ ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડ દ્વારા ચાર્જ કરાયેલ કંડક્ટરનું ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર એવી દિશામાં હશે કે તેની ક્રિયાથી બાહ્ય ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રને નબળું પાડશે.

શુલ્કના પુનઃવિતરણની પ્રક્રિયા લગભગ તરત જ ચાલુ રહેશે અને તે પૂર્ણ થયા પછી વાયરમાં પ્રવાહ બંધ થઈ જશે. વાહકની અંદરનું પરિણામી વિદ્યુત ક્ષેત્ર શૂન્ય બની જશે, અને છેડા પરનું બળ તીવ્રતામાં સમાન હશે પરંતુ બાહ્ય રીતે લાગુ કરવામાં આવતા વિદ્યુત ક્ષેત્રની દિશામાં વિરુદ્ધ હશે.

જો કંડક્ટરમાં ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર સીધા વર્તમાન સ્ત્રોત દ્વારા બનાવવામાં આવે છે, ઉદાહરણ તરીકે, બેટરી, તો પછી આવા સ્રોત કંડક્ટર માટે બાહ્ય દળોનો સ્ત્રોત બનશે, એટલે કે, એક સ્રોત જે કંડક્ટરમાં સતત ઇએમએફ બનાવશે. અને સંભવિત તફાવત જાળવી રાખો.દેખીતી રીતે, બાહ્ય બળના સ્ત્રોત દ્વારા વર્તમાન જાળવવા માટે, સર્કિટ બંધ હોવું આવશ્યક છે.