Ce este curentul electric: noțiuni de bază

Tutorialul despre curentul electric include:
Ce este curentul electric Unitatea de curent – Amperul AC & DC

Curentul electric este unul dintre cele mai de bază concepte care există în cadrul științei electrice și electronice – curentul electric se află în centrul științei electricității.

Chiar dacă este vorba de un încălzitor electric, de un sistem mare de rețele electrice, de un telefon mobil, de un calculator, de un nod de senzori la distanță sau de orice altceva, conceptul de curent electric este esențial pentru funcționarea sa.

Cu toate acestea, curentul ca atare nu poate fi văzut în mod normal, deși efectele sale pot fi văzute, auzite și simțite tot timpul și, prin urmare, este uneori dificil să se obțină o imagine a ceea ce este cu adevărat.

Definirea curentului electric

Mărimea curentului electric se măsoară în coulombi pe secundă, unitatea obișnuită pentru aceasta fiind Amperul sau amperul, care este desemnat prin litera „A”.

Amperul sau amperul este utilizat pe scară largă în cadrul tehnologiei electrice și electronice, împreună cu multiplicatori precum miliamperul (0,001A), microamperul (0,000001A) și așa mai departe.

Fluxul de curent într-un circuit este în mod normal desemnat prin litera „I”, iar această literă este folosită în ecuații precum legea lui Ohms, unde V=I⋅R.

Ce este curentul electric: noțiuni de bază

Conceptul de bază al curentului este acela că este mișcarea electronilor în interiorul unei substanțe. Electronii sunt particule minuscule care există ca parte a structurii moleculare a materialelor. Uneori, acești electroni sunt ținuți strâns în interiorul moleculelor, iar alteori sunt ținuți liber și se pot deplasa relativ liber în jurul structurii.

Un lucru foarte important de reținut despre electroni este faptul că aceștia sunt particule încărcate – poartă o sarcină negativă. Dacă se deplasează, atunci se deplasează o cantitate de sarcină și acest lucru se numește curent.

De asemenea, merită menționat faptul că numărul de electroni care se pot deplasa guvernează capacitatea unei anumite substanțe de a conduce electricitatea. Unele materiale permit curentului să se deplaseze mai bine decât altele.

Mișcarea electronilor liberi este în mod normal foarte întâmplătoare – este aleatorie – la fel de mulți electroni se deplasează într-o direcție ca și în alta și, ca urmare, nu există o mișcare globală a sarcinii.

Dacă o forță acționează asupra electronilor pentru a-i deplasa într-o anumită direcție, atunci toți vor pluti în aceeași direcție, deși tot într-un mod oarecum întâmplător, dar există o mișcare generală într-o singură direcție.

Forța care acționează asupra electronilor se numește și forță electromotoare, sau EMF, iar cantitatea sa este tensiunea măsurată în volți.

Pentru a înțelege puțin mai bine ce este curentul și cum acționează acesta într-un conductor, poate fi comparat cu curgerea apei într-o conductă. Există limitări ale acestei comparații, dar ea servește ca o ilustrare foarte elementară a curentului și a fluxului de curent.

Curentul poate fi considerat ca fiind ca apa care curge printr-o țeavă. Când presiunea este plasată la un capăt, aceasta forțează apa să se deplaseze într-o singură direcție și să curgă prin țeavă. Cantitatea de apă care curge este proporțională cu presiunea plasată la capătul respectiv. Presiunea sau forța plasată la un capăt poate fi asemănată cu forța electromotoare.

Când presiunea este aplicată pe țeavă, sau când apa este lăsată să curgă ca urmare a deschiderii unui robinet, atunci apa curge practic instantaneu. Același lucru este valabil și pentru curentul electric.

Pentru a avea o idee despre fluxul de electroni, este nevoie de 6,24 miliarde, miliarde de electroni pe secundă pentru a curge pentru un curent de un amper.

Curentul convențional și fluxul de electroni

Există adesea o mulțime de neînțelegeri cu privire la fluxul de curent convențional și fluxul de electroni. Acest lucru poate fi puțin confuz la început, dar este într-adevăr destul de simplu.

Particulele care transportă sarcina de-a lungul conductorilor sunt electronii liberi. Direcția câmpului electric în cadrul unui circuit este, prin definiție, direcția în care sunt împinse sarcinile de test pozitive. Astfel, acești electroni încărcați negativ se deplasează în direcția opusă câmpului electric.

Acesta a apărut deoarece investigațiile inițiale asupra curenților electrici statici și dinamici s-au bazat pe ceea ce am numi acum purtători de sarcină pozitivă. Aceasta a însemnat că atunci convenția timpurie pentru direcția unui curent electric a fost stabilită ca fiind direcția în care s-ar deplasa sarcinile pozitive. Această convenție a rămas și este folosită și astăzi.

În rezumat:

• Fluxul convențional de curent: Fluxul de curent convențional este de la terminalul pozitiv la cel negativ și indică direcția în care ar circula sarcinile pozitive.
• Fluxul de electroni: Fluxul de electroni este de la terminalul negativ la cel pozitiv. Electronii sunt încărcați negativ și, prin urmare, sunt atrași de terminalul pozitiv așa cum se atrag sarcinile diferite.

Aceasta este convenția care este folosită la nivel mondial până în prezent, chiar dacă poate părea puțin ciudată și depășită.

Viteza de deplasare a electronilor sau a sarcinilor

Viteza de transmitere a curentului electric este foarte diferită de cea a vitezei de deplasare efectivă a electronilor. Electronul însuși ricoșează în conductor și, eventual, progresează de-a lungul conductorului doar cu o viteză de câțiva milimetri pe secundă. Acest lucru înseamnă că, în cazul curentului alternativ, în care curentul își schimbă direcția de 50 sau 60 de ori pe secundă, majoritatea electronilor nu reușesc niciodată să iasă din fir.

Pentru a lua un exemplu diferit, în cvasi-vacuumul din interiorul unui tub catodic, electronii se deplasează în linii aproape drepte cu aproximativ o zecime din viteza luminii.

Efectele curentului

Când un curent electric trece printr-un conductor, există o serie de semne care indică faptul că circulă un curent.

• Căldura este disipată: Posibil cel mai evident este faptul că se generează căldură. Dacă curentul este mic, atunci cantitatea de căldură generată este probabil să fie foarte mică și este posibil să nu fie observată. Cu toate acestea, dacă curentul este mai mare, atunci este posibil să fie generată o cantitate notabilă de căldură. Un foc electric este un prim exemplu care arată cum un curent generează căldură. Cantitatea reală de căldură este guvernată nu numai de curent, ci și de tensiune și de rezistența conductorului.
• Efectul magnetic: Un alt efect care poate fi observat este acela că în jurul conductorului se formează un câmp magnetic. Dacă în conductor circulă un curent, atunci este posibil să se detecteze acest lucru. Prin plasarea unei busole în apropierea unui fir care transportă un curent continuu rezonabil de mare, se poate observa că acul busolei este deviat. Rețineți că acest lucru nu va funcționa cu rețeaua electrică, deoarece câmpul este alternativ prea rapid pentru ca acul să răspundă, iar cele două fire (viu și neutru) apropiate în același cablu vor anula câmpul.
  Câmpurile magnetice generate de un curent sunt folosite în mod util într-o serie de domenii. Prin înfășurarea unui fir într-o bobină, efectul poate fi mărit și se poate realiza un electromagnet. Releele și o multitudine de alte obiecte folosesc acest efect. Difuzoarele folosesc, de asemenea, un curent variabil într-o bobină pentru a provoca vibrații într-o diafragmă care permit transformarea curenților electronici în sunete.

Cum se măsoară curentul

Un aspect important al curentului este cunoașterea cantității de curent care poate circula într-un conductor. Deoarece curentul electric este un factor cheie în circuitele electrice și electronice, cunoașterea curentului care circulă este foarte importantă.

Există multe moduri diferite este măsurarea curentului. Una dintre cele mai ușoare este utilizarea unui multimetru.

Deși există și alte metode de măsurare a curentului, aceasta este cea mai comună.

Curentul este unul dintre cele mai importante și fundamentale elemente din cadrul tehnologiei electrice și electronice. Curentul care circulă într-un circuit poate fi utilizat într-o varietate de moduri, de la generarea de căldură până la a determina comutarea circuitelor sau stocarea de informații într-un circuit integrat.

Mai multe concepte de bază în electronică:
Tensiune Curent Putere Rezistență Capacitate Inductanță Transformatoare Decibel, dB Legile lui Kirchoff Q, factor de calitate Zgomot RF
Întoarceți la meniul Concepte de bază în electronică . . .