የኤሌክትሪክ ፊዚክስ እያንዳንዳችን ልንጋፈጥበት የሚገባ ጉዳይ ነው። በጽሁፉ ውስጥ ከእሱ ጋር የተያያዙ መሰረታዊ ፅንሰ ሀሳቦችን እንመለከታለን።
ኤሌትሪክ ምንድን ነው? ለማያውቅ ሰው, ከመብረቅ ብልጭታ ወይም ከቴሌቪዥኑ እና ማጠቢያ ማሽን ከሚመገበው ኃይል ጋር የተያያዘ ነው. የኤሌክትሪክ ባቡሮች የኤሌክትሪክ ኃይል እንደሚጠቀሙ ያውቃል. ሌላ ምን ሊል ይችላል? የኤሌክትሪክ መስመሮች በኤሌክትሪክ ላይ ጥገኛ መሆናችንን ያስታውሰዋል. አንድ ሰው ሌሎች ጥቂት ምሳሌዎችን መስጠት ይችላል።
ነገር ግን፣ ሌሎች ብዙ፣ በጣም ግልጽ ያልሆኑ፣ ግን የዕለት ተዕለት ክስተቶች ከኤሌክትሪክ ጋር የተገናኙ ናቸው። ፊዚክስ ሁሉንም ያስተዋውቀናል። በትምህርት ቤት ኤሌክትሪክን (ተግባራትን, ትርጓሜዎችን እና ቀመሮችን) ማጥናት እንጀምራለን. እና ብዙ አስደሳች ነገሮችን እንማራለን. የተመታ ልብ፣ ሯጭ አትሌት፣ የተኛ ህፃን እና ዋና አሳ ሁሉም የኤሌክትሪክ ሃይል ያመነጫሉ።
ኤሌክትሮኖች እና ፕሮቶኖች
መሠረታዊ ፅንሰ-ሀሳቦቹን እንገልፃቸው። ከሳይንቲስቶች እይታ አንጻር የኤሌክትሪክ ፊዚክስ ከኤሌክትሮኖች እንቅስቃሴ እና ከተለያዩ ንጥረ ነገሮች ውስጥ ያሉ ሌሎች የተከሰሱ ቅንጣቶች ጋር የተያያዘ ነው. ስለዚህ, ለእኛ ትኩረት የሚስብ ክስተት ተፈጥሮ ሳይንሳዊ ግንዛቤ ስለ አቶሞች እና ስለ አተሞች የእውቀት ደረጃ እና የሱባቶሚክ ቅንጣቶች ላይ የተመሰረተ ነው.ትንሹ ኤሌክትሮን የዚህ ግንዛቤ ቁልፍ ነው። የማንኛውም ንጥረ ነገር አተሞች በኒውክሊየስ ዙሪያ በተለያዩ ምህዋሮች ውስጥ የሚንቀሳቀሱ አንድ ወይም ብዙ ኤሌክትሮኖችን ይይዛሉ፣ ልክ ፕላኔቶች በፀሐይ ዙሪያ እንደሚሽከረከሩ። ብዙውን ጊዜ በአተም ውስጥ ያለው የኤሌክትሮኖች ብዛት በኒውክሊየስ ውስጥ ካሉት ፕሮቶኖች ብዛት ጋር እኩል ነው። ይሁን እንጂ ፕሮቶኖች ከኤሌክትሮኖች በጣም የሚከብዱ በመሆናቸው በአተሙ መሃል ላይ እንደተቀመጡ ሊቆጠሩ ይችላሉ። ይህ እጅግ በጣም ቀላል የሆነው የአተም ሞዴል እንደ ኤሌክትሪክ ፊዚክስ ያሉ ክስተቶችን መሰረታዊ ነገሮች ለማብራራት በቂ ነው።
ሌላ ምን ማወቅ ያስፈልግዎታል? ኤሌክትሮኖች እና ፕሮቶኖች አንድ አይነት የኤሌክትሪክ ክፍያ (ነገር ግን የተለያዩ ምልክቶች) ስላላቸው እርስ በርስ ይሳባሉ. የፕሮቶን ክፍያ አወንታዊ ሲሆን የኤሌክትሮን ደግሞ አሉታዊ ነው። ከወትሮው የበለጠ ወይም ያነሰ ኤሌክትሮኖች ያሉት አቶም አዮን ይባላል። በአቶም ውስጥ በቂ ካልሆኑ, ከዚያም አዎንታዊ ion ይባላል. ከነሱ በላይ ከያዘ፣ ኔጌቲቭ ion ይባላል።
ኤሌክትሮን ከአቶም ሲወጣ የተወሰነ አዎንታዊ ክፍያ ያገኛል። ኤሌክትሮን፣ ከተቃራኒው የተነፈገው - ፕሮቶን፣ ወይ ወደ ሌላ አቶም ይንቀሳቀሳል፣ ወይም ወደ ቀድሞው ይመለሳል።
ኤሌክትሮኖች ለምን አቶሞችን ይተዋል?
ይህ የሆነው በብዙ ምክንያቶች ነው። በጣም አጠቃላይ የሆነው በብርሃን ምት ወይም በአንዳንድ ውጫዊ ኤሌክትሮኖች ተጽዕኖ በአተም ውስጥ የሚንቀሳቀስ ኤሌክትሮን ከምህዋሩ ሊንኳኳ ይችላል። ሙቀት አተሞች በፍጥነት እንዲንቀጠቀጡ ያደርጋል. ይህ ማለት ኤሌክትሮኖች ከአቶም ውስጥ መብረር ይችላሉ. በኬሚካላዊ ምላሾች, ከአቶም ወደ ይንቀሳቀሳሉአቶም።
በኬሚካላዊ እና ኤሌክትሪክ እንቅስቃሴ መካከል ያለውን ግንኙነት ጥሩ ምሳሌ የሚሆነን በጡንቻዎቻችን ነው። ከነርቭ ሲስተም ለሚመጣው የኤሌክትሪክ ምልክት ሲጋለጥ ቃጫቸው ይዋሃዳል። የኤሌክትሪክ ፍሰት ኬሚካላዊ ግብረመልሶችን ያበረታታል. ወደ ጡንቻ መኮማተር ይመራሉ. ውጫዊ የኤሌክትሪክ ምልክቶች ብዙ ጊዜ ሰው ሰራሽ በሆነ መንገድ የጡንቻን እንቅስቃሴ ለማነቃቃት ያገለግላሉ።
ምግባር
በአንዳንድ ንጥረ ነገሮች ውስጥ ኤሌክትሮኖች በውጫዊ ኤሌክትሪክ መስክ እንቅስቃሴ ስር ከሌሎች በበለጠ በነፃነት ይንቀሳቀሳሉ። እንደነዚህ ያሉት ንጥረ ነገሮች ጥሩ የመተላለፊያ ይዘት አላቸው. ኮንዳክተሮች ተብለው ይጠራሉ. እነዚህም አብዛኛዎቹ ብረቶች፣ የሚሞቁ ጋዞች እና አንዳንድ ፈሳሾች ያካትታሉ። አየር፣ ጎማ፣ ዘይት፣ ፖሊ polyethylene እና መስታወት ደካማ የኤሌክትሪክ ማስተላለፊያዎች ናቸው። እነሱ ዳይኤሌክትሪክ ተብለው ይጠራሉ እና ጥሩ መቆጣጠሪያዎችን ለመግጠም ያገለግላሉ. ተስማሚ ኢንሱሌተሮች (ፍፁም የማይመሩ) የሉም። በተወሰኑ ሁኔታዎች ኤሌክትሮኖች ከማንኛውም አቶም ሊወገዱ ይችላሉ. ነገር ግን፣ እነዚህ ሁኔታዎች አብዛኛውን ጊዜ ለማሟላት በጣም አስቸጋሪ ከመሆናቸው የተነሳ፣ ከተግባራዊ እይታ አንጻር፣ እንደዚህ ያሉ ንጥረ ነገሮች ገንቢ እንዳልሆኑ ሊቆጠሩ ይችላሉ።
እንደ ፊዚክስ (ክፍል "ኤሌክትሪሲቲ") ካሉ ሳይንስ ጋር መተዋወቅ፣ ልዩ የቁስ አካል እንዳለ እንማራለን። እነዚህ ሴሚኮንዳክተሮች ናቸው. እነሱ በከፊል እንደ ዳይኤሌክትሪክ እና ከፊል እንደ ማስተላለፊያዎች ናቸው. እነዚህም በተለይም: germanium, ሲሊከን, መዳብ ኦክሳይድ ያካትታሉ. በንብረቶቹ ምክንያት ሴሚኮንዳክተሩ ብዙ መተግበሪያዎችን ያገኛል. ለምሳሌ, እንደ ኤሌክትሪክ ቫልቭ ሆኖ ሊያገለግል ይችላል: እንደ ብስክሌት ጎማ ቫልቭ, እሱክፍያዎች በአንድ አቅጣጫ ብቻ እንዲንቀሳቀሱ ይፈቅዳል። እንደነዚህ ያሉ መሳሪያዎች ማስተካከያዎች ይባላሉ. ኤሲ ወደ ዲሲ ለመቀየር በትንንሽ ራዲዮዎች እና በትላልቅ የኃይል ማመንጫዎች ውስጥ ጥቅም ላይ ይውላሉ።
ሙቀት የተዘበራረቀ የሞለኪውሎች ወይም አተሞች እንቅስቃሴ ሲሆን የሙቀት መጠኑም የዚህ እንቅስቃሴ መጠን ነው (በአብዛኛዎቹ ብረቶች የሙቀት መጠኑ እየቀነሰ የኤሌክትሮኖች እንቅስቃሴ ነፃ ይሆናል። ይህ ማለት የኤሌክትሮኖች የነጻ እንቅስቃሴን የመቋቋም አቅም በሚቀንስ የሙቀት መጠን ይቀንሳል. በሌላ አነጋገር የብረታ ብረት ንክኪነት ይጨምራል።
ልዕለ ምግባር
በአንዳንድ ንጥረ ነገሮች በጣም ዝቅተኛ በሆነ የሙቀት መጠን የኤሌክትሮኖች ፍሰትን የመቋቋም አቅም ሙሉ በሙሉ ይጠፋል እና ኤሌክትሮኖች መንቀሳቀስ ከጀመሩ በኋላ ላልተወሰነ ጊዜ ይቀጥላሉ. ይህ ክስተት ሱፐርኮንዳክቲቭ ይባላል. ፍፁም ዜሮ (-273°C) በሆነ የሙቀት መጠን፣ እንደ ቆርቆሮ፣ እርሳስ፣ አልሙኒየም እና ኒዮቢየም ባሉ ብረቶች ውስጥ ይስተዋላል።
Van de Graaff ማመንጫዎች
የትምህርት ቤቱ ስርአተ ትምህርት የተለያዩ የኤሌክትሪክ ሙከራዎችን ያካትታል። ብዙ አይነት ጄነሬተሮች አሉ, ከነዚህም ውስጥ አንዱ በበለጠ ዝርዝር ውስጥ መነጋገር እንፈልጋለን. የቫን ደ ግራፍ ጄነሬተር እጅግ በጣም ከፍተኛ ቮልቴጅን ለማምረት ያገለግላል. ከመጠን በላይ አወንታዊ ionዎችን የያዘ ነገር በመያዣው ውስጥ ከተቀመጠ ኤሌክትሮኖች በኋለኛው ውስጠኛው ገጽ ላይ ይታያሉ ፣ እና ተመሳሳይ ቁጥር ያላቸው አዎንታዊ ionዎች በውጭው ገጽ ላይ ይታያሉ። አሁን የውስጣዊውን ገጽ በተሞላ ነገር ከነካን ሁሉም ነፃ ኤሌክትሮኖች ወደ እሱ ያልፋሉ። በውጪአዎንታዊ ክፍያዎች ይቀራሉ።
በቫን ደ ግራፍ ጄኔሬተር ውስጥ፣ ከምንጩ የሚመጡ አዎንታዊ ionዎች በብረት ሉል ውስጥ ባለው ማጓጓዣ ቀበቶ ላይ ይተገበራሉ። ቴፕው በኩምቢ መልክ በኮንዳክተር እርዳታ ከሉሉ ውስጠኛው ገጽ ጋር ተያይዟል. ኤሌክትሮኖች ከሉል ውስጠኛው ገጽ ላይ ወደታች ይወርዳሉ. አዎንታዊ ionዎች ከውጭ በኩል ይታያሉ. ሁለት ጄነሬተሮችን በመጠቀም ውጤቱን ማሻሻል ይቻላል።
የኤሌክትሪክ ወቅታዊ
የትምህርት ቤቱ የፊዚክስ ኮርስ እንደ ኤሌክትሪክ ጅረት ያሉ ነገሮችንም ያካትታል። ምንድን ነው? የኤሌክትሪክ ፍሰት በኤሌክትሪክ ክፍያዎች እንቅስቃሴ ምክንያት ነው. ከባትሪ ጋር የተገናኘ የኤሌትሪክ መብራት ሲበራ ጅረት በሽቦ ከባትሪው ከአንድ ምሰሶ ወደ መብራቱ ከዚያም በፀጉሩ በኩል ይፈስሳል እና ያበራል እና በሁለተኛው ሽቦ በኩል ወደ ሌላኛው የባትሪው ምሰሶ ይመለሳል።. ማብሪያው ከታጠፈ ወረዳው ይከፈታል - የአሁኑ ፍሰቱ ይቆማል እና መብራቱ ይጠፋል።
የኤሌክትሮኖች እንቅስቃሴ
አሁን ያለው በአብዛኛዎቹ ጉዳዮች በብረት ውስጥ እንደ መሪ በሚያገለግል የታዘዘ የኤሌክትሮኖች እንቅስቃሴ ነው። ምንም እንኳን ምንም የአሁኑ ፍሰት ባይኖርም በሁሉም መሪዎች እና አንዳንድ ሌሎች ንጥረ ነገሮች ውስጥ ሁል ጊዜ የዘፈቀደ እንቅስቃሴ አለ። በቁስ ውስጥ ያሉ ኤሌክትሮኖች በአንፃራዊነት ነፃ ወይም በጥብቅ የተሳሰሩ ሊሆኑ ይችላሉ። ጥሩ ኮንዳክተሮች መንቀሳቀስ የሚችሉ ነፃ ኤሌክትሮኖች አሏቸው። ነገር ግን በደካማ መቆጣጠሪያዎች ወይም ኢንሱሌተሮች ውስጥ፣ አብዛኛዎቹ እነዚህ ቅንጣቶች ከአተሞች ጋር በጥብቅ የተገናኙ ናቸው፣ ይህም እንቅስቃሴያቸውን ይከለክላሉ።
አንዳንድ ጊዜ የኤሌክትሮኖች እንቅስቃሴ በተወሰነ አቅጣጫ በተፈጥሮ ወይም በሰው ሰራሽ መንገድ በኮንዳክተር ውስጥ ይፈጠራል። ይህ ፍሰት የኤሌክትሪክ ፍሰት ይባላል. የሚለካው በ amperes (A) ነው። ionዎች (በጋዞች ወይም መፍትሄዎች) እና “ቀዳዳዎች” (በአንዳንድ ሴሚኮንዳክተሮች ውስጥ ያሉ ኤሌክትሮኖች እጥረት) እንደ ወቅታዊ ተሸካሚዎች ሆነው ሊያገለግሉ ይችላሉ ። በተፈጥሮ ውስጥ ምንጮቹ ለፀሀይ ብርሃን መጋለጥ ፣ ማግኔቲክ ተፅእኖዎች እና ኬሚካዊ ግብረመልሶች ሊሆኑ ይችላሉ ። ከእነዚህ ውስጥ የተወሰኑት ኤሌክትሪክ ለማመንጨት ያገለግላሉ ። ብዙውን ጊዜ ለዚህ ዓላማ ማግኔቲክ ተፅእኖዎችን የሚጠቀም ጀነሬተር እና ድርጊቱ ምክንያት የሆነ ሕዋስ (ባትሪ) ናቸው ። ወደ ኬሚካዊ ግብረመልሶች ሁለቱም መሳሪያዎች ኤሌክትሮሞቲቭ ሃይል (EMF) በመፍጠር ኤሌክትሮኖች በአንድ አቅጣጫ በወረዳው በኩል እንዲንቀሳቀሱ ያደርጉታል.የ EMF እሴት የሚለካው በቮልት (V) ነው. እነዚህ የኤሌክትሪክ መሰረታዊ አሃዶች ናቸው.
የኢ.ኤም.ኤፍ መጠን እና የአሁኑ ጥንካሬ እርስ በርስ የተሳሰሩ ናቸው፣ እንደ ግፊት እና ፈሳሽ ውስጥ እንደሚፈስ። የውሃ ቱቦዎች ሁል ጊዜ በውሃ ይሞላሉ በተወሰነ ግፊት ነገር ግን ውሃ መፍሰስ የሚጀምረው ቧንቧው ሲበራ ብቻ ነው።
በተመሳሳይ የኤሌትሪክ ዑደት ከ EMF ምንጭ ጋር ሊገናኝ ይችላል ነገርግን ኤሌክትሮኖች አብረው የሚሄዱበት መንገድ እስኪፈጠር ድረስ ጅረት አይፈስበትም። ለምሳሌ የኤሌክትሪክ መብራት ወይም የቫኩም ማጽጃ ሊሆን ይችላል፣ እዚህ ያለው ማብሪያ / ማጥፊያ የአሁኑን “የሚለቅቀውን” መታ በማድረግ ሚና ይጫወታል።
በአሁኑ እና መካከል ያለው ግንኙነትቮልቴጅ
በወረዳው ውስጥ ያለው የቮልቴጅ መጠን ሲጨምር የአሁኑም እንዲሁ ይጨምራል። የፊዚክስ ኮርስ በማጥናት, እኛ የኤሌክትሪክ ወረዳዎች በርካታ የተለያዩ ክፍሎች ያቀፈ መሆኑን እንማራለን: ብዙውን ጊዜ ማብሪያና ማጥፊያ, conductors እና ኤሌክትሪክ የሚበላ መሣሪያ. ሁሉም በአንድ ላይ ተያይዘው, የኤሌክትሪክ ፍሰትን የመቋቋም አቅም ይፈጥራሉ, ይህም (ቋሚ የሙቀት መጠንን ግምት ውስጥ በማስገባት) ለእነዚህ ክፍሎች በጊዜ አይለወጥም, ግን ለእያንዳንዳቸው የተለየ ነው. ስለዚህ, ተመሳሳይ ቮልቴጅ በብርሃን አምፑል እና በብረት ላይ ከተተገበረ, ተቃውሞዎቻቸው የተለያዩ ስለሆኑ በእያንዳንዱ መሳሪያዎች ውስጥ ያለው የኤሌክትሮኖች ፍሰት የተለየ ይሆናል. ስለዚህ በተወሰነው የወረዳው ክፍል ውስጥ የሚፈሰው የአሁኑ ጥንካሬ የሚወሰነው በቮልቴጅ ብቻ ሳይሆን በመቆጣጠሪያዎች እና በመሳሪያዎች ተቃውሞ ጭምር ነው.
የኦህም ህግ
የኤሌክትሪካል የመቋቋም ዋጋ የሚለካው በኦም (Ohm) እንደ ፊዚክስ ባሉ ሳይንስ ነው። ኤሌክትሪክ (ቀመሮች፣ ትርጓሜዎች፣ ሙከራዎች) ሰፊ ርዕስ ነው። ውስብስብ ቀመሮችን አናገኝም። ከርዕሱ ጋር ለመጀመሪያ ጊዜ ለመተዋወቅ, ከላይ የተነገረው በቂ ነው. ሆኖም አንድ ቀመር አሁንም ማግኘት ተገቢ ነው። እሷ በጣም ያልተወሳሰበ ነች። ለማንኛውም መሪ ወይም የመቆጣጠሪያዎች እና መሳሪያዎች ስርዓት በቮልቴጅ, በአሁን ጊዜ እና በተቃውሞ መካከል ያለው ግንኙነት በቀመርው ተሰጥቷል-ቮልቴጅ=ወቅታዊ x መቋቋም. ይህ በጆርጅ Ohm (1787-1854) ስም የተሰየመው የኦሆም ህግ የሂሳብ አገላለጽ ሲሆን በመጀመሪያ በእነዚህ ሶስት መመዘኛዎች መካከል ያለውን ግንኙነት የመሰረተው።
የኤሌክትሪክ ፊዚክስ በጣም አስደሳች የሳይንስ ዘርፍ ነው። ከእሱ ጋር የተያያዙትን መሰረታዊ ፅንሰ ሀሳቦችን ብቻ ተመልክተናል. ታውቃለህ?ኤሌክትሪክ ምንድን ነው እና እንዴት ነው የሚፈጠረው? ይህ መረጃ ጠቃሚ ሆኖ እንዳገኙት ተስፋ እናደርጋለን።
