Ροή ηλεκτρικού ρεύματος στους αγωγούς

[kostas93]

καλησπερα σας! μου εχει δημιουργηθει μια απορια εδω και αρκετο καιρο στην οποια δεν μπορω να βρω απαντηση..προσπαθω να καταλαβω με ποιον τροπο το ρευμα διαρρεται στον μεταλλικο αγωγο(π.χ χαλκινο καλωδιο οικιακης χρησης) για να καταλαβω λοιπον με ποιον τροπο γινεται αυτο εφερα στον νου μου το λαστιχο ποτισματος(να παρομοιαζει τον μεταλλικο αγωγο) και το νερο(να παρομοιαζει το ρευμα) εστω λοιπον οτι κανουμε λογο για εναλλασομενο ρευμα τοτε με ποιον τροπο διαρρεται αυτο στον αγωγο? περιφερειακα του αγωγου ως μια συνεχης μεταφορα ενεργειας η ως μια εναλλασομενη μεταφορα ενεργειας(συμφωνα με το σχετικο διαγραμμα V(t) ) αν οχι περιφερειακα του αγωγου τοτε το ρευμα διαρρεται εντος του αγωγου?(οπως το νερο εντος του σωληνα) και κατι ακομα στην κυματοειδη μορφη του εναλλασομενου εχουμε μονο μεταφορα ενεργειας απο ηλεκτρονιο σε ηλεκτρονιο η και μεταφορα μαζων ηλεκτρονιων? ελπιζω να εχω θεσει με κατανοητο τροπο τα ερωτηματα μου. ευχαριστω προκαταβολικα για τις απαντησεις σας. Υ.Γ φοιτητης ηλεκτρολογιας 1ου εξαμηνου

[AMHxaNos]

Αν κατάλαβα καλά τις ερωτήσεις τότε:

 

Ρεύμα είναι ηλεκτρικό φορτίο (Q) ανα sec. Το ρεύμα μπορεί και να κατανέμεται ομοιόμορφα σε όλη τη διατομή του αγωγού αλλα μπορεί και όχι. Το ρεύμα μπορεί και να αλλάζει κατεύθυνση όποτε θέλει, πχ 20ms αργότερα μπορεί και να πηγαίνει αντίθετα. Πολύ γενικά, ρεύμα είναι φορτίο σε κίνηση, χωρίς να έχει σημασία η διάρκεια της κίνησης, πχ για 3μs απο αριστερά πρός τα δεξιά.

 

Στο συνεχές ρεύμα (DC) το ρεύμα είναι σταθερό, πχ i(t)=1A. Αν αυτό το ρεύμα περνώντας μέσα απο ένα σώμα δημιουργεί τάση (πχ.) 240V ή 240kV, τότε ενέργεια μεταφέρεται στο σώμα. Στην ηλεκτρολογία το 'σώμα' λέγεται και φορτίο, καταναλωτής, καταβόθρα, πηγή, κλπ. Προσοχή: ηλεκτρικό φορτίο (electric charge) και φορτίο (Load) στο τέρμα της γραμμής είναι διαφορετικά.

 

Το ότι στο εναλλασόμενο ρεύμα τα φορτία πηγαινοέρχονται 50 φορές το δευτερόλεπτο σημαίνει οτι στο φορτίο η ισχύς θα παρέχεται με μη σταθερό τρόπο και οτι θα υπάρχουν 100 στιγμές που η ισχύς θα είναι 0. Ισχύς όμως θα παρέχεται.

 

Ολα τα παραπάνω είναι υπεραπλοποιημένα μέχρι παρεξηγήσεως και δεν λύνουν τις ασκήσεις...

Δες τις φυσικές της σχολής για 'λεπτομέρειες', (drift, density κλπ) σχήματα, παραδείγματα κλπ.

[genesis]

Στα υλικά που ονομάζονται "αγωγοί" τα ηλεκτρόνια των εξωτερικών στοιβάδων των ατόμων τους είναι πρακτικά ελεύθερα να κυκλοφορούν μέσα στην μάζα του υλικού με τυχαίο τρόπο.

Τα ηλεκτρόνια είναι αρνητικά φορτισμένα και αυτό σημαίνει ότι αν υπάρξει κατάλληλη αιτία (π.χ. διαφορά δυναμικού ή "τάση" που θα εφαρμοστεί στα δύο άκρα του αγωγού) θα κινηθούν προς κάποια κατεύθυνση ανάλογα με την αιτία.

Η κίνηση αυτή των ηλεκτρονίων είναι το "ηλεκτρικό ρεύμα".

 

Εφόσον η αιτία που το προκαλεί είναι σταθερή ως προς τα χαρακτηριστικά της και επιπλέον "εξασφαλίζει" ότι τα ηλεκτρόνια που θα "φύγουν" από την μία πλευρά του αγωγού θα "αναπληρωθούν" με κάποιο τρόπο από την άλλη πλευρά (π.χ. μία κοινή μπαταρία), τότε μιλάμε για συνεχή κίνηση των ηλεκτρονίων προς μία κατεύθυνση και έχουμε "συνεχές ρεύμα".

Αν η αιτία που το προκαλεί έχει μεταβαλλόμενα χαρακτηριστικά (π.χ. εναλλάσσει περιοδικά την πολικότητα της εξωτερικής τάσης που εφαρμόζεται στον αγωγό), μεταβάλλεται αντίστοιχα και η κατεύθυνση προς την οποία κινούνται τα ηλεκτρόνια. Σε αυτή την περίπτωση έχουμε "εναλλασσόμενο ρεύμα".

 

Στο συνεχές ρεύμα η κίνηση των ηλεκτρονίων κατανέμεται ομοιόμορφα στην διατομή του αγωγού. Στο εναλλασσόμενο όμως και καθώς αυξάνεται η συχνότητα εναλλαγής, η κίνηση των ηλεκτρονίων τείνει να συγκεντρώνεται προς την περίμετρο του αγωγού.

 

Ελπίζω μόνο να μην παρεξήγησα την ερώτηση...

[kostas93]

Ελπίζω μόνο να μην παρεξήγησα την ερώτηση...

ευχαριστω πολυ,οχι ισα ισα εισαι into the point! και κατι ακομα οσον αφορα το ac..το ρευμα λοιπον κινειται περιφερειακα στον αγωγο ως μια συνεχομενη ροη ενεργειας(και αναφερομαι παλι στο παραδειγμα της ροης νερου εντος του σωληνα) η κανει spin στην περιφερεια του αγωγου? ελπιζω να θετω κατανοητα την απορια

Παρακαλώ αποφύγετε την παράθεση ολόκληρου του προηγούμενου μηνύματος.

miltos

Edited Ιανουάριος 19 , 2013 by miltos
Διαγραφή τμήματος παράθεσης

[emnikol]

Λάβε υπόψη σου ότι όταν λέμε ότι το ρεύμα είναι η "συντεταγμένη" ροή των ηλεκτρονίων προς μία κατεύθυνση (κάθε φορά) αυτό δεν σημαίνει ότι τα ηλεκτρόνια κινούνται σχεδόν με την ταχύτητα του φωτός όπως πολλοί νομίζουν.

Στην πραγματικότητα τα ηλεκτρόνια κινούνται πολύ-πολύ αργά: μερικά εκατοστά του χιλιοστού το δευτερόλεπτο δηλαδή τάξη μεγέθους 1m/h.

Αυτό που μεταδίδεται (σχεδόν) ακαριαία είναι το ηλεκτρικό πεδίο που δημιουργείται σε όλον τον αγωγό εξ αιτίας της επιβολής τάσης στα άκρα του.

[AMHxaNos]

Τα ηλεκτρόνια κινούνται με τυχαία κίνηση μέσα στον αγωγό. Με την επίδραση ηλεκτρικού πεδίου η τυχαία κίνηση αποκτά διεύθυνση, πχ προς τα αριστερά και με ταχύτητα (drift velocity) της ταξεως 10^-4 m/s.

Η ροή ενέργειας μπορεί να είναι και συνεχόμενη (πχ DC) ή και με δόσεις, πχ ημιτονοειδής. (αγνόησε προς το παρόν τα κβαντομηχανικά).

Το ρεύμα μπορεί και να "στριμώχνεται" στην επιφάνεια του αγωγού λόγω skin effect, σε κάθε περίπτωση όμως ισχύς μεταφέρεται, πολύ ή λίγο.

 

Ποιό ακριβώς σημείο στον μηχανισμό αγωγιμότητος σε μπερδεύει?

[nikmmech]

.... και κατι ακομα οσον αφορα το ac..το ρευμα λοιπον κινειται περιφερειακα στον αγωγο ως μια συνεχομενη ροη ενεργειας(και αναφερομαι παλι στο παραδειγμα της ροης νερου εντος του σωληνα) η κανει spin στην περιφερεια του αγωγου?....

 

Επιδερμικό φαινόμενο - skin effect

 

http://en.wikipedia....iki/Skin_effect

 

 

edit ποστάραμε μαζί με AMHxaNos

Edited Ιανουάριος 19 , 2013 by nikmmech

[kostas93]

Ποιό ακριβώς σημείο στον μηχανισμό αγωγιμότητος σε μπερδεύει?

πλεον κανενα μου ληθηκαν οι αποριες Edited Ιανουάριος 19 , 2013 by miltos
Διαγραφή παράθεσης προηγούμενου μηνύματος

[AlexisPap]

Ωραία, τώρα μπορεί να γίνει κουβέντα για το ρεύμα σε ηλεκτρολύτες, στο πλάσμα, στο κενό και στους ημιαγωγούς... Κι ακόμη για τα υψήσυχνα ρεύματα, τα ρεύματα με υψηλή τάση, τα ρεύματα υπό την επίδραση μαγνητικών πεδίων κλπ...

Edited Ιανουάριος 19 , 2013 by AlexisPap