Làm thế nào phí được phân phối trong một dây dẫn khi dòng chảy
Người mang điện và chuyển động của họ
Một dây dẫn là một chất trong đó các chất mang bắt đầu di chuyển dưới ảnh hưởng của điện trường ngoài nhỏ nhất. Khi không có trường bên ngoài, các trường của các ion dương và electron âm triệt tiêu lẫn nhau. Chúng tôi đã kiểm tra một vấn đề liên quan chi tiết hơn và so sánh dây dẫn, điện môi và chất bán dẫn trong một bài báo được xuất bản trước đó.
Xét một vật kim loại nằm trong điện trường. Các hạt mang điện bắt đầu di chuyển dưới ảnh hưởng của trường bên ngoài do thực tế là lực Coulomb bắt đầu tác động lên các hạt mang điện. Hơn nữa, hướng hành động của các lực lượng này đối với các chất mang tích cực và tiêu cực nằm ở một hướng khác. Chuyển động dừng lại nếu tổng cường độ của các trường bên ngoài và bên trong trở thành 0, đó là:
Erez = E nội bộ + E bên ngoài = 0
Trong trường hợp này, cường độ trường bằng:
E = dF / dt
Nếu độ căng bằng không, thì thế năng bên trong cơ thể bằng một số không đổi. Điều này sẽ trở nên rõ ràng nếu chúng ta thể hiện tiềm năng từ công thức này và tích hợp, đó là:
Các ion và electron dương từ toàn bộ thể tích của cơ thể dồn lên bề mặt của nó để bù cho sự căng thẳng điện trường. Sau đó, bên trong dây dẫn, điện trường trở thành bằng 0, vì nó được cân bằng bởi các hạt mang điện từ bề mặt của nó.
Thật thú vị! Một bề mặt mà cùng một tiềm năng có mặt tại tất cả các điểm được gọi là đẳng thế.
Nếu chúng ta xem xét vấn đề này chi tiết hơn, thì khi một dây dẫn được đưa vào điện trường, các ion dương sẽ di chuyển ngược lại với các lực của nó và các electron âm theo cùng một hướng. Điều này xảy ra cho đến khi chúng được phân phối, và trường trong dây dẫn trở thành bằng không. Phí như vậy được gọi là gây ra hoặc vượt quá.
Quan trọng! Khi các điện tích được truyền tới vật liệu dẫn điện, chúng được phân phối sao cho đạt đến trạng thái cân bằng. Các điện tích tương tự sẽ đẩy lùi và có xu hướng phù hợp với hướng của các đường lực của điện trường.
Theo sau đó, công việc của các hãng mang điện chuyển động bằng không, bằng với chênh lệch tiềm năng. Khi đó điện thế trong các phần khác nhau của dây dẫn bằng một số không đổi và không thay đổi.Điều quan trọng là phải biết rằng trong một chất điện môi, để phá hủy một hạt mang điện, ví dụ, một electron từ nguyên tử, phải sử dụng các lực lớn. Do đó, các hiện tượng được mô tả theo nghĩa chung được quan sát trên các vật dẫn điện.
Công suất điện của một dây dẫn đơn độc
Đầu tiên, hãy xem xét khái niệm của một dây dẫn đơn độc. Đây là một dây dẫn ở xa các dây dẫn và thân điện tích khác. Hơn nữa, tiềm năng trên nó sẽ phụ thuộc vào phí của nó.
Công suất điện của một dây dẫn đơn độc là khả năng của một dây dẫn giữ điện tích phân tán. Trước hết, nó phụ thuộc vào hình dạng của dây dẫn.
Nếu hai cơ thể như vậy được phân tách bằng một chất điện môi, ví dụ, không khí, mica, giấy, gốm sứ, v.v. - lấy một tụ điện. Công suất của nó phụ thuộc vào khoảng cách giữa các tấm và diện tích của chúng, cũng như sự khác biệt tiềm năng giữa chúng.
Các công thức mô tả sự phụ thuộc của điện dung vào sự khác biệt tiềm năng và vào kích thước hình học của một tụ điện phẳng. Tìm hiểu thêm về công suất điện là gì, bạn có thể từ bài viết riêng của chúng tôi.
Phân phối phí và hình dạng cơ thể
Vì vậy, mật độ phân phối của các hạt mang điện phụ thuộc vào hình dạng của dây dẫn. Xem xét điều này với ví dụ về công thức cho một hình cầu.
Giả sử rằng chúng ta có một quả cầu tích điện kim loại nhất định, với bán kính R, mật độ điện tích trên bề mặt G và thế năng F. Sau đó:
Từ công thức dẫn xuất cuối cùng, chúng ta có thể hiểu rằng mật độ xấp xỉ tỷ lệ nghịch với bán kính của hình cầu.
Đó là, vật thể càng lồi và sắc nét thì mật độ sóng mang ở nơi này càng lớn. Trên các bề mặt lõm, mật độ là tối thiểu. Điều này có thể được nhìn thấy trong video:
Ứng dụng thực tế
Nếu bạn tính đến những điều trên, điều đáng chú ý là dòng điện chạy qua cáp và được phân phối, như thể bằng đường kính ngoài của đường ống. Điều này là do các đặc điểm của sự phân bố electron trong cơ thể dẫn điện.
Thật tò mò rằng khi dòng điện chạy trong các hệ thống có dòng điện tần số cao, hiệu ứng da được quan sát. Đây là sự phân bố điện tích trên bề mặt của dây dẫn. Nhưng trong trường hợp này, một lớp thậm chí mỏng hơn đang tiến hành lớp mỏng được quan sát.
Điều này có nghĩa là gì? Điều này cho thấy rằng để dòng điện có cường độ tương tự xảy ra với tần số mạng là 50 Hz và tần số 50 kHz trong mạch tần số cao, sẽ cần phải có tiết diện lớn hơn của lõi dẫn. Trong thực tế, điều này được quan sát thấy trong việc chuyển đổi nguồn cung cấp năng lượng. Nó chính xác là dòng điện như vậy chảy trong máy biến áp của họ. Để tăng diện tích mặt cắt, hãy chọn một sợi dây dày hoặc cuộn các cuộn dây với nhiều đường gân cùng một lúc.
Sự phụ thuộc của phân bố mật độ vào hình dạng bề mặt được mô tả trong phần trước được sử dụng trong thực tế trong các hệ thống chống sét. Được biết, để bảo vệ chống lại thiệt hại do sét, một trong những loại chống sét, ví dụ, một cột thu lôi, được lắp đặt. Trên bề mặt của nó, các hạt tích điện tích tụ, do đó sự phóng điện xảy ra chính xác trong nó, một lần nữa xác nhận những gì đã nói về sự phân bố của chúng.
Cuối cùng, chúng tôi khuyên bạn nên xem một video trong đó, nói một cách đơn giản, nó được giải thích và hiển thị bằng đồ họa cách thức các khoản phí được phân phối trong dây dẫn:
Đây là tất cả những gì chúng tôi muốn nói với bạn về cách phân phối điện tích trong dây dẫn xảy ra khi dòng điện chạy. Chúng tôi hy vọng rằng thông tin được cung cấp là dễ hiểu và hữu ích cho bạn!
Tài liệu liên quan:
Đang tải ...
