Міністерство освіти і науки України

МНУ імені В.О. Сухомлинського

Механіко-математичний факультет

Кафедра філології

Реферат на тему «Сила струму»

Виконала:

Студентка 332 групи

Жигня М.С.

Перевірив:

Доц. к.ф.

Калинюк С.О.

Миколаїв 2014

Зміст

Вступ……………………………………………………………………………………………………………………ст.2

1. Загальна характеристика………………………………………………………………………….ст.3

2. Кількісні характеристики……………………………………………………………………….ст.3-5

3. Чим зумовлений струм………………………………………………………………………….ст.5-6

4. Прояви електричного струму…………………………………………………………………..ст.6

5. Класична кінетична теорія……………………………………………………………………….ст.7

6. Струм у квантовій механіці……………………………………………………………………ст.7-8

7. Теорія відносності…………………………………………………………………………………….ст.8

8. Електричні струми у природі………………………………………………………………...ст.8-9

9. Електробезпека……………………………………………………………………………………ст.9-10

Примітки……………………………………………………………………………………………………………ст.11

Джерела……………………………………………………………………………………………………………ст.11

Вступ

Довкілля (природна, виробнича і побутова) таїть у собі потенційну небезпеку різноманітних. У тому числі — поразка електричним струмом. З широким застосуванням з виробництва й у побуті досягнень науково-технічного прогресу чинники цього ризику зростають, хоча сучасні електричні прилади й проходять атестацію з погляду техніки безпеки.Небезпека поразки електричним струмом з виробництва й у побуті з'являється недотримання запобіжних заходів, і навіть у відмові чи несправності електричного устаткування й побутових приладів. Людина неспроможна знайти без спеціальних приладів напруга з відривом, воно виявляється буде лише тоді, коли відбувається торкання до токоведущим частинам. У порівняні з інші види виробничого травматизму, электротравматизм становить невеличкий відсоток, проте за числу травм зі складним і особливо смертю займає одне з перших місць. На виробництві через недотримання правил техніки безпеки відбувається 75% электропоражений.

1.Загальна характеристика.

Заряди, які створюють електричний струм, називають носіями струму: у металах це електрони, у напівпровідниках — електрони та дірки, в електролітах — позитивно та негативно заряджені йони, в іонізованих газах — йони й електрони. Упорядкований рух носіїв струму в електропровідному середовищі під дією електричного поля називають струмом провідності. Якщо рух зарядів відбувається разом з тілом, на якому вони знаходяться, то такий струм називають конвекційним. Прикладом конвекційних струмів є струми, які виникають при падінні заряджених краплин води в атмосфері під дією сили тяжіння. Короткочасні електричні струми виникають, також, у діелектриках внаслідок зміщення зв'язаних електричних зарядів під дією зовнішнього електричного поля. Такі струми називають струмами поляризації. За напрямок струму вибирають рух позитивно заряджених частинок. Таким чином, напрямок струму в металевих провідниках є протилежним до напрямку руху електронів.

2.Кількісні характеристики.

Кількісно електричний струм характеризується диференційною векторною величиною густиною струму, або у випадку струму в дротах — інтегральною величиною силою струму. Густиною струму називають векторну величину, що визначається, як величина заряду, яка протікає через одиничну площу за одиницю часу. Вона позначається, зазвичай, латинською літерою j. Напрямок густини струму визначається напрямком потоку заряду. Згідно із законом Ома у диференціальній формі густина струму у середовищі є пропорційною до напруженості електричного поля E та питомої електропровідності середовища σ : j = σ× E. Силою струму (в електротехніці — струмом), що протікає через провідник з площею поперечного перетину S називається величина, яка відповідає кількості заряду Δq , переміщеному через перетин провідника за проміжок часу Δt : I= ∫_s j dS =Δq/Δt. У системі СІ сила струму вимірюється в амперах (позначається: А). Відповідно, густина струму вимірюється в A/м²[1]. Якщо за кожен проміжок часу Δt заряд Δq, що переноситься є однаковим і напрямок струму незмінним, то такий струм називають постійним струмом (англ. direct current, DC). У випадку, коли сила струму змінюється у часі, струм називають змінним (англ. alternating current, AC) і описують миттєве значення сили струму так: I=lim _Δt→0Δq÷Δt=dq÷dt=qʹ. За законом Ома для ділянки кола сила струму I є прямо пропорційною до напруги U, прикладеної до цієї ділянки кола, і обернено пропорційною до її опору R: I = U/R. Якщо на ділянці кола електричний струм є змінним, то напруга та сила струму змінюються і при гармонічному законі цих змін середні значення напруги і сили струму дорівнюють нулю. Однак середня потужність тепла, що виділяється є відмінною від нуля. Тому у цьому випадку застосовують наступні поняття:

1)миттєве значення електричного струму — значення електричного струму в даний момент часу[2];

2)амплітудне значення електричного струму — найбільше абсолютне значення сили струму, що змінюється в часі за законом синуса;

3)діюче значення (синусоїдального електричного) струму — середнє квадратичне значення електричного струму за період, яке дорівнює значенню постійного струму, який в тому ж резисторі, що й змінний електричний струм, за один і той же проміжок часу виділяє одну й ту ж кількість тепла[3].

При наявності струму в провіднику виконується робота на подолання сил електричного опору. Електричний опір довільного провідника містить дві складові:

1)активний опір — опір, проходження струму через який супроводжується виділенням тепла;

2)реактивний опір — характеризує опір проходженню змінного струму, обумовлений електричною ємністю та індуктивністю кола чи його ділянки.

Зазвичай, більша частина втрат енергії електричного струму при його протіканні по провіднику проявляється у вигляді виділення тепла. потужністю теплових втрат називається величина, що дорівнює кількості тепла, що виділилось за одиницю часу. Згідно із законом Джоуля — Ленца потужність теплових втрат у провіднику є пропорційною до сили струму, що проходить через нього, та прикладеній напрузі: P = I×U=I²×R=U²÷R. Потужність вимірюється у ватах (Вт). У суцільному середовищі питома потужність втрат p визначається скалярним добутком вектора густини струму j та вектора напруженості електричного поля E у заданій точці: p = σ×E²=j²÷σ. Питома потужність вимірюється у ватах на кубічний метр (Вт/м²). Опір випромінювання викликається утворенням електромагнітних хвиль навколо провідника. Цей опір перебуває у складній залежності від форми, розмірів і матеріалу провідника, від довжини хвиль, що випромінюються, діелектричної і магнітної проникності навколишнього середовища та властивостей простору, у який відбувається випромінювання. Для одиночного прямолінійного провідника, довжина якого суттєво менша від довжини електромагнітних хвиль потужність випромінювання є суттєво меншою у порівнянні з потужністю теплових втрат. Це є характерним для невеликих частот, наприклад, 50 Гц. Однак із зростанням частоти довжина хвилі зменшується, відповідно зростає потужність випромінювання. Провідник, що здатен випромінювати помітну енергію, називається антеною. Поняття періоду та частоти стосуються змінного струму, що періодично змінює силу та/або напрям у тому числі промислового, що змінюється за гармонічним законом. Період електричного струму — найменший інтервал часу, через який повторюються миттєві значення періодичного електричного струму[2][3]. Частота електричного струму — величина, обернена до періоду електричного струму[3]. Частота струму вимірюється в герцах (Гц). Сила струму вимірюється приладами, які називають амперметрами і гальванометрами. В цих приладах зазвичай вимірюється не сам струм, а механічна дія створеного ним магнітного поля.