Yüklənmiş hissəciklərin istiqamətlənmiş hərəkəti nədir? Çoxları üçün bu, anlaşılmaz bir sahədir, amma əslində hər şey çox sadədir. Beləliklə, onlar yüklü hissəciklərin istiqamətləndirilmiş hərəkətindən danışarkən cərəyanı nəzərdə tuturlar. Gəlin onun əsas xüsusiyyətlərinə və formulalarına nəzər salaq, həmçinin onunla işləyərkən təhlükəsizlik məsələlərini nəzərdən keçirək.
Ümumi məlumat
Təriflə başlayın. Elektrik cərəyanı dedikdə həmişə elektrik sahəsinin təsiri altında həyata keçirilən yüklü hissəciklərin nizamlı (istiqamətləndirilmiş) hərəkəti nəzərdə tutulur. Bu halda hansı obyektlərə baxmaq olar? Hissəciklər elektronlar, ionlar, protonlar, dəliklər deməkdir. Mövcud gücün nə olduğunu bilmək də vacibdir. Bu, zaman vahidi başına keçiricinin kəsişməsindən keçən yüklü hissəciklərin sayıdır.
Fenomenin təbiəti
Bütün fiziki maddələr atomlardan əmələ gələn molekullardan ibarətdir. Onlar həm də son material deyillər, çünki onların elementləri (ətrafında fırlanan nüvə və elektronlar) var. Bütün kimyəvi reaksiyalar hissəciklərin hərəkəti ilə müşayiət olunur. Məsələn, elektronların iştirakı ilə bəzi atomlar çatışmazlığı, bəziləri isə artıqlığı yaşayacaq. Bu zaman maddələrin əks yükləri olur. Əgər onların təması baş verərsə, birindən olan elektronlar digərinə keçməyə meylli olacaq.
Elementar hissəciklərin belə fiziki təbiəti elektrik cərəyanının mahiyyətini izah edir. Yüklü hissəciklərin bu istiqamətli hərəkəti dəyərlər bərabərləşənə qədər davam edəcəkdir. Bu vəziyyətdə dəyişikliklərin reaksiyası bir zəncirdir. Başqa sözlə desək, ayrılan elektronun yerinə başqası gəlir. Əvəz etmək üçün qonşu atomun hissəcikləri istifadə olunur. Amma zəncir bununla da bitmir. Elektron ekstremal atoma da gələ bilər, məsələn, axan cərəyan mənbəyinin mənfi qütbündən.
Belə vəziyyətə misal olaraq batareyanı göstərmək olar. Konduktorun mənfi tərəfindən elektronlar mənbəyin müsbət qütbünə keçir. Mənfi yoluxmuş komponentdəki bütün hissəciklər tükəndikdə cərəyan dayanır. Bu vəziyyətdə batareyanın bitdiyi deyilir. Bu şəkildə hərəkət edən yüklü hissəciklərin istiqamətlənmiş hərəkət sürəti nə qədərdir? Bu suala cavab vermək ilk baxışdan göründüyü qədər asan deyil.
Stressin rolu
Bu konsepsiya nə üçün istifadə olunur? Gərginlik bir elektrik sahəsinin xüsusiyyətidir, onun içərisində olan iki nöqtə arasındakı potensial fərqdir. Çoxlarına bu çaşqın görünə bilər. Söhbət yüklü hissəciklərin istiqamətləndirilmiş (sifarişli) hərəkətindən gedirsə, onda siz gərginliyi başa düşməlisiniz.
Təsəvvür edək ki, sadə bir dirijorumuz var. Bu, mis və ya alüminium kimi metaldan hazırlanmış bir tel ola bilər. Bizim vəziyyətimizdə bu o qədər də vacib deyil. Elektronun kütləsi 9,10938215(45)×10-31kq-dır. Bu o deməkdir ki, kifayət qədər materialdır. Lakin keçirici metal möhkəmdir. Bəs elektronlar onun içindən necə keçə bilər?
Niyə metal məhsullarda cərəyan ola bilər
Keçək hər birimizin məktəbdə öyrənmək imkanı olan kimyanın əsaslarına keçək. Əgər maddədəki elektronların sayı protonların sayına bərabərdirsə, onda elementin neytrallığı təmin edilir. Mendeleyevin dövri qanununa əsasən, hansı maddə ilə məşğul olmaq lazım olduğu müəyyən edilir. Bu, proton və neytronların sayından asılıdır. Nüvə ilə elektronların kütlələri arasındakı böyük fərqə göz yummaq mümkün deyil. Əgər onlar çıxarılsa, atomun çəkisi praktiki olaraq dəyişməz qalacaq.
Məsələn, protonun kütləsi elektronun dəyərindən təxminən 1836 böyükdür. Amma bu mikroskopik hissəciklər çox vacibdir, çünki onlar asanlıqla bəzi atomları tərk edib digərlərinə qoşula bilirlər. Eyni zamanda, onların sayının azalması və ya artması səbəb oluratomun yükünü dəyişdirmək üçün. Tək bir atomu nəzərə alsaq, onda elektronların sayı həmişə dəyişkən olacaqdır. Daim gedib-gəlirlər. Bunun səbəbi istilik hərəkəti və enerji itkisidir.
Fiziki hadisənin kimyəvi spesifikliyi
Elektrik yüklü hissəciklərin istiqamətləndirilmiş hərəkəti olduqda, atom kütləsi itirilmirmi? Dirijorun tərkibi dəyişirmi? Bu, çoxlarını çaşdıran çox mühüm yanlış fikirdir. Bu vəziyyətdə cavab yalnız mənfidir. Bu, kimyəvi elementlərin atom kütləsi ilə deyil, nüvədə olan protonların sayı ilə müəyyən edilməsi ilə bağlıdır. Elektronların/neytronların mövcudluğu və ya olmaması bu halda rol oynamır. Praktikada belə görünür:
- Elektronları əlavə edin və ya çıxarın. Bir ion çıxdı.
- Neytronları əlavə edin və ya çıxarın. Bu izotopdur.
Kimyəvi element dəyişmir. Lakin protonlarla vəziyyət fərqlidir. Yalnız birdirsə, deməli hidrogenimiz var. İki proton - və biz heliumdan danışırıq. Üç hissəcik litiumdur. və s. Davamı ilə maraqlananlar dövri cədvələ baxa bilərlər. Unutmayın: cərəyan keçiricidən min dəfə keçsə də, onun kimyəvi tərkibi dəyişməyəcək. Amma bəlkə başqa cür.
Elektrolitlər və digər maraqlı məqamlar
Elektrolitlərin özəlliyi ondadır ki, onların kimyəvi tərkibi dəyişir. Sonra cərəyanın təsiri altındaelektrolit elementləri. Onların potensialı tükəndikdə, yüklü hissəciklərin yönəldilmiş hərəkəti dayanacaq. Bu vəziyyət elektrolitlərdə yük daşıyıcılarının ion olması ilə əlaqədardır.
Bundan başqa, ümumiyyətlə elektronu olmayan kimyəvi elementlər var. Buna misal ola bilər:
- Atom kosmik hidrogen.
- Plazma vəziyyətində olan bütün maddələr.
- Atmosferin yuxarı hissəsindəki qazlar (təkcə Yer kürəsi deyil, həm də hava kütlələrinin olduğu digər planetlər).
- Türətləndiricilərin və toqquşdurucuların məzmunu.
Onu da qeyd etmək lazımdır ki, elektrik cərəyanının təsiri altında bəzi kimyəvi maddələr sözün əsl mənasında parçalana bilər. Tanınmış bir nümunə bir qoruyucudur. Mikro səviyyədə necə görünür? Hərəkət edən elektronlar atomları öz yolunda itələyir. Əgər cərəyan çox güclüdürsə, o zaman keçiricinin kristal qəfəsi tab gətirə bilmir və məhv olur və maddə əriyir.
Sürətə qayıt
Əvvəllər bu məqama səthi toxunulmuşdu. İndi gəlin buna daha yaxından nəzər salaq. Qeyd etmək lazımdır ki, elektrik cərəyanı şəklində yüklənmiş hissəciklərin istiqamətləndirilmiş hərəkət sürəti anlayışı mövcud deyil. Bu, müxtəlif dəyərlərin bir-birinə qarışması ilə əlaqədardır. Beləliklə, elektrik sahəsi işığın hərəkətinə yaxın sürətlə, yəni saniyədə təxminən 300.000 kilometr sürətlə keçiricidə yayılır.
Onun təsiri altında bütün elektronlar hərəkət etməyə başlayır. Amma onların sürətiçox kiçik. Bu, təxminən saniyədə 0,007 millimetrdir. Eyni zamanda, onlar da təsadüfi olaraq istilik hərəkətində tələsirlər. Proton və neytronlarda vəziyyət fərqlidir. Eyni hadisələrin başlarına gəlməsi üçün çox böyükdürlər. Bir qayda olaraq, onların sürəti haqqında işıq dəyərinə yaxın danışmaq lazım deyil.
Fiziki parametrlər
İndi gəlin fiziki baxımdan elektrik sahəsində yüklü hissəciklərin hərəkətinin nə olduğuna baxaq. Bunun üçün təsəvvür edək ki, 12 şüşə qazlı içki saxlayan karton qutumuz var. Eyni zamanda orada başqa konteyner yerləşdirmək cəhdi də var. Tutaq ki, uğur qazandı. Ancaq qutu çətinliklə sağ qaldı. Başqa şüşə qoymağa çalışdığınız zaman o, qırılır və bütün qablar çölə düşür.
Sözügedən qutu keçiricinin en kəsiyi ilə müqayisə oluna bilər. Bu parametr nə qədər yüksəkdir (daha qalın tel), daha çox cərəyan təmin edə bilər. Bu, yüklü hissəciklərin yönəldilmiş hərəkətinin hansı həcmə malik ola biləcəyini müəyyən edir. Bizim vəziyyətimizdə birdən on iki şüşəyə qədər olan bir qutu asanlıqla nəzərdə tutulan məqsədi yerinə yetirə bilər (partlamaz). Analoji olaraq deyə bilərik ki, dirijor yanmayacaq.
Göstərilən dəyəri keçsəniz, obyekt uğursuz olacaq. Dirijor vəziyyətində müqavimət meydana çıxacaq. Ohm qanunu elektrik yüklü hissəciklərin istiqamətlənmiş hərəkətini çox yaxşı təsvir edir.
Fərqli fiziki parametrlər arasında əlaqə
Qutu başınanümunəmizdən daha birini qoya bilərsiniz. Bu halda, vahid sahəyə 12 deyil, 24-ə qədər şüşə yerləşdirilə bilər. Daha birini əlavə edirik - və onlardan otuz altısı var. Qutulardan biri gərginliyə bənzər fiziki vahid hesab edilə bilər.
O, nə qədər geniş olarsa (beləliklə, müqaviməti azaldır), daha çox şüşə (bizim nümunəmizdə cərəyanı əvəz edir) yerləşdirmək olar. Qutuların yığınını artıraraq, vahid sahəyə əlavə konteynerlər yerləşdirə bilərsiniz. Bu vəziyyətdə güc artır. Bu qutunu (dirijoru) məhv etmir. Bu bənzətmənin xülasəsi budur:
- Şüşələrin ümumi sayı gücü artırır.
- Qutudakı qabların sayı cari gücü göstərir.
- Hündürlükdəki qutuların sayı gərginliyi mühakimə etməyə imkan verir.
- Qutunun eni müqavimət haqqında fikir verir.
Mümkün təhlükələr
Yüklənmiş hissəciklərin istiqamətləndirilmiş hərəkətinin cərəyan adlandığını artıq müzakirə etdik. Qeyd etmək lazımdır ki, bu fenomen insan sağlamlığı və hətta həyatı üçün təhlükəli ola bilər. Elektrik cərəyanının xüsusiyyətlərinin xülasəsi belədir:
- Axdığı keçiricinin istiləşməsini təmin edir. Məişət elektrik şəbəkəsi həddindən artıq yüklənirsə, izolyasiya tədricən qızaracaq və çökəcəkdir. Nəticədə, çox təhlükəli olan qısaqapanma ehtimalı var.
- Elektrik cərəyanı məişət texnikası və naqillərdən keçəndə birləşirmaterialları əmələ gətirən elementlərin müqaviməti. Buna görə də o, bu parametr üçün minimum dəyəri olan yolu seçir.
- Qısaqapanma baş verərsə, cərəyan gücü kəskin şəkildə artır. Bu, əhəmiyyətli miqdarda istilik buraxır. Metalı əridə bilir.
- Rütubətin daxil olması səbəbindən qısaqapanma baş verə bilər. Daha əvvəl müzakirə edilən hallarda yaxınlıqdakı obyektlər yanır, lakin bu halda insanlar həmişə əziyyət çəkirlər.
- Elektrik şoku əhəmiyyətli təhlükə yaradır. Çox güman ki, hətta ölümcüldür. İnsan bədənindən elektrik cərəyanı keçdikdə, toxumaların müqaviməti xeyli azalır. Onlar istiləşməyə başlayırlar. Bu zaman hüceyrələr məhv olur və sinir ucları ölür.
Təhlükəsizlik Problemləri
Elektrik cərəyanına məruz qalmamaq üçün xüsusi qoruyucu vasitələrdən istifadə etməlisiniz. İş rezin əlcəklərdə eyni materialdan olan döşəkdən, boş altma çubuqlarından, həmçinin iş yerləri və avadanlıqlar üçün torpaqlama qurğularından istifadə edilməklə aparılmalıdır.
Müxtəlif qorumalara malik dövrə açarları insanın həyatını xilas edə biləcək bir cihaz kimi yaxşı olduğunu sübut etdi.
Həmçinin, işləyərkən əsas təhlükəsizlik tədbirlərini unutmaq olmaz. Elektrik avadanlıqları ilə bağlı yanğın baş verərsə, yalnız karbon qazı və toz yanğınsöndürənlərdən istifadə edilə bilər. Sonuncu yanğınla mübarizədə ən yaxşı nəticəni göstərir, lakin tozla örtülmüş avadanlıqları həmişə bərpa etmək olmur.
Nəticə
Hər bir oxucu üçün başa düşülən nümunələrdən istifadə edərək, yüklü hissəciklərin nizamlı istiqamətləndirilmiş hərəkətinin elektrik cərəyanı adlandığını öyrəndik. Bu, həm fizikanın, həm də kimyanın mövqelərindən vacib olan çox maraqlı bir hadisədir. Elektrik cərəyanı insanın yorulmaz köməkçisidir. Bununla belə, ehtiyatla müalicə edilməlidir. Məqalədə ölmək istəyi yoxdursa, diqqət yetirilməli olan təhlükəsizlik məsələlərindən bəhs edilir.
