در این فیلم آموزشی با جریان الکتریکی آشنا خواهید شد و موارد مرتبط با آن نیز به شما آموزش داده می شود.
جریان الکتریکی
جریان الکتریکی بر اثر شارش بارهای متحرک به وجود می آید اما همه بارهای متحرک جریان ایجاد نمی کنند. برای داشتن جریان الکتریکی باید یک شارش خالص بار از یک سطح مقطع معین داشته باشیم. سیمی فلزی را در نظر بگیرید. الکترونهای آزاد در طول این سیم با سرعت 106m/s در حرکتند. ولی این حرکت به‌طور کاتوره‌ای و نامنظم در همه جهت هاست. بنابراین، مانند شکل زیر هیچ شارش خالص باری از مقطعی معین نداریم.
ولی اگر این سیم را در یک مدار الکتریکی قرار دهیم، اختلاف پتانسیلی در دو سر سیم و میدانی الکتریکی درون آن ایجاد می‌شود و باعث حرکت الکترونهای آزاد در سیم و ایجاد جریان می‌شود. به‌طوری که میتواند لامپ مدار را روشن کند. در شکل زیر یک مدار الکتریکی ساده را مشاهده می کنید که از لامپ، باتری، کلید و سیمهای رابط تشکیل شده است. برای رسم مدار از نمادهای استاندارد شده‌ا‌ی استفاده می کنند که اجزای آن را نشان می دهد.
در واقع وقتی میدان الکتریکی درون فلز ایجاد می‌شود، الکترونها حرکت کاتوره‌ای خود را کمی تغییر می‌دهند و با سرعتی متوسط موسوم به سرعت سوق در خلاف جهت میدان به‌طور بسیار آهسته‌ای سوق پیدا می‌کنند که این موجب برقراری جریان الکتریکی در رسانا می‌شود. جهت قراردادی جریان الکتریکی که آن را با I نشان می دهند ،برخلاف جهت سوق الکترونهاست.
جریان الکتریکی متوسط
اکنون می‌خواهیم تعریفی برای جریان الکتریکی در یک رسانا ارائه کنیم. فرض کنید بار خالص q∆ در بازه زمانی t∆ از مقطعی از رسانا میگذرد. نسبت q/∆t∆ را جریان الکتریکی متوسط می‌گویند.
در این رابطه یکای بار الکتریکی کولن، یکای زمان ثانیه و یکای جریان الکتریکی آمپر می باشد.
برخی از مقادیر تقریبی جریان‌های متداول عبارت اند از 1A برای لامپ حبابی 200 وات، 200A برای استارت خودرو، 1mA برای تأمین انرژی نمایشگر گوشی همراه، 1nA برای جریان نورونهای مغزی، 10kA در یک یورش آذرخش نوعی، و 1GA در بادهای خورشیدی.
جریان الکتریکی بر اثر شارش بارهای الکتریکی به وجود می آید.
مثال
برای آشنایی بیشتر با مسائل مربوط به جریان الکتریکی به نمونه سوالی درباره آن توجه نمایید:
در مورد الکترون های یک جسم رسانا که در مدار الکتریکی قرار ندارد بین دو سر رسانا اختلاف پتانسیل ایجاد نشده کدام مورد درست است؟
1- ساکن هستند.
2- با سرعت هایی در حدود 1mm/s در جهت های مختلف حرکت می کنند.
3- سرعت هایی در حدود 106m/s و در جهت های مختلف حرکت نامنطم دارند.
سرعت سوق آنها در حدود 1m/s است.
پاسخ:
1- گزینه 1 که به طور واضح اشتباه می باشد. چون الکترون ها حرکت می کنند اما این حرکت به طور کاتوره ای و نامنطم در همه جهت هاست. پس ایجاد جریان الکتریکی نمی کند.
2- سرعت الکترون ها بسیار بیشتر از یک میلی متر بر ثانیه است پس این گزینه نیز اشتباه می باشد.
3- گزینه 3 صحیح است.
4- سرعت سوق نیز مربوط به زمانی است که اختلاف پتانسیل وجود داشته باشد. پس این گزینه نیز اشتباه است.
برای آشنایی بیشتر با جریان الکتریکی در فصل دوم فیزیک یازدهم و نمونه سوالات امتحانی و تست های کنکور جریان الکتریکی همراه با پاسخ حتما ویدئو آموزشی را به طور کامل مشاهده کنید.
سوالات متداول
جریان الکتریکی از شارش بار الکتریکی به وجود می آید و میزان آن نیز براساس مقدار بار الکتریکی که در زمانی مشخص از مقطعی رسانا می گذرد مشحص می شود.
در اجسام رسانا الکترون به صورت نا منظم در جهت های مختلف حرکت می کنند. در صورت وجود اختلاف پتانسیل الکترون ها در جسم رسانا مانند سیم به صورت منظم تری در جهت خلاف میدان حرکت می کنند و جریان الکتریکی در رسانا به وجود می آید.
