Qu'est-ce que le mouvement dirigé des particules chargées ? Pour beaucoup, c'est un domaine incompréhensible, mais en fait tout est très simple. Ainsi, lorsqu'ils parlent du mouvement dirigé des particules chargées, ils parlent de courant. Examinons ses principales caractéristiques et formulations, ainsi que les problèmes de sécurité lors de son utilisation.
Informations générales
Commencez par une définition. Par courant électrique, on entend toujours le mouvement ordonné (dirigé) de particules chargées, qui s'effectue sous l'influence d'un champ électrique. Quel type d'objets peut être considéré dans ce cas? Les particules désignent les électrons, les ions, les protons, les trous. Il est également important de savoir quelle est la force actuelle. C'est le nombre de particules chargées qui traversent la section transversale du conducteur par unité de temps.
Nature du phénomène
Toutes les substances physiques sont constituées de molécules formées à partir d'atomes. Ils ne sont pas non plus le matériau final, car ils ont des éléments (un noyau et des électrons tournant autour de lui). Toutes les réactions chimiques s'accompagnent d'un mouvement de particules. Par exemple, avec la participation des électrons, certains atomes connaîtront leur carence, tandis que d'autres connaîtront un excès. Dans ce cas, les substances ont des charges opposées. Si leur contact se produit, alors les électrons de l'un auront tendance à aller vers l'autre.
Une telle nature physique des particules élémentaires explique l'essence du courant électrique. Ce mouvement directionnel des particules chargées se poursuivra jusqu'à ce que les valeurs s'égalisent. Dans ce cas, la réaction des changements est une chaîne. En d'autres termes, au lieu de l'électron parti, un autre vient à sa place. Les particules de l'atome voisin sont utilisées pour le remplacement. Mais la chaîne ne s'arrête pas là non plus. Un électron peut également provenir de l'atome extrême, par exemple du pôle négatif de la source du courant qui circule.
Un exemple d'une telle situation est une batterie. Du côté négatif du conducteur, les électrons se déplacent vers le pôle positif de la source. Lorsque toutes les particules du composant négativement infecté sont épuisées, le courant s'arrête. Dans ce cas, la batterie est dite morte. Quelle est la vitesse du mouvement dirigé des particules chargées se déplaçant de cette manière ? Répondre à cette question n'est pas aussi simple qu'il n'y paraît à première vue.
Le rôle du stress
À quoi sert ce concept ? La tension est une caractéristique d'un champ électrique, qui est la différence de potentiel entre deux points qui se trouvent à l'intérieur. Pour beaucoup, cela peut sembler déroutant. En ce qui concerne le mouvement dirigé (ordonné) des particules chargées, vous devez comprendre la tension.
Imaginons que nous ayons un conducteur simple. Il peut s'agir d'un fil métallique, tel que du cuivre ou de l'aluminium. Dans notre cas, ce n'est pas si important. La masse d'un électron est de 9,10938215(45)×10-31kg. Cela signifie que c'est assez matériel. Mais le métal conducteur est solide. Comment, alors, les électrons peuvent-ils le traverser ?
Pourquoi peut-il y avoir du courant dans les produits métalliques
Passons aux bases de la chimie, que chacun de nous a eu l'occasion d'apprendre à l'école. Si le nombre d'électrons dans la substance est égal au nombre de protons, la neutralité de l'élément est assurée. Sur la base de la loi périodique de Mendeleev, il est déterminé quelle substance doit être traitée. Cela dépend du nombre de protons et de neutrons. Il est impossible d'ignorer la grande différence entre les masses du noyau et des électrons. S'ils sont supprimés, le poids de l'atome restera pratiquement inchangé.
Par exemple, la masse d'un proton est supérieure d'environ 1 836 à la valeur d'un électron. Mais ces particules microscopiques sont très importantes, car elles peuvent facilement quitter certains atomes et en rejoindre d'autres. Dans le même temps, une diminution ou une augmentation de leur nombre conduit àmodifier la charge de l'atome. Si nous considérons un seul atome, son nombre d'électrons sera toujours variable. Ils partent et reviennent constamment. Cela est dû au mouvement thermique et à la perte d'énergie.
Spécificité chimique d'un phénomène physique
Lorsqu'il y a un mouvement dirigé de particules électriquement chargées, la masse atomique n'est-elle pas perdue ? La composition du chef d'orchestre change-t-elle ? C'est une idée fausse très importante qui confond beaucoup. La réponse dans ce cas n'est que négative. Cela est dû au fait que les éléments chimiques ne sont pas déterminés par leur masse atomique, mais par le nombre de protons qui se trouvent dans le noyau. La présence ou l'absence d'électrons/neutrons ne joue aucun rôle dans ce cas. En pratique, cela ressemble à ceci:
- Ajouter ou soustraire des électrons. Il s'avère qu'un ion.
- Ajouter ou soustraire des neutrons. Il s'avère qu'il s'agit d'un isotope.
L'élément chimique ne change pas. Mais avec les protons, la situation est différente. S'il n'y en a qu'un, alors nous avons de l'hydrogène. Deux protons - et nous parlons d'hélium. Les trois particules sont du lithium. Etc. Ceux qui sont intéressés par la suite peuvent regarder le tableau périodique. N'oubliez pas: même si un courant traverse mille fois un conducteur, sa composition chimique ne changera pas. Mais peut-être autrement.
Électrolytes et autres points intéressants
La particularité des électrolytes est que c'est leur composition chimique qui change. Puis, sous l'influence du courant,éléments électrolytiques. Lorsque leur potentiel est épuisé, le mouvement dirigé des particules chargées s'arrête. Cette situation est due au fait que les porteurs de charge dans les électrolytes sont des ions.
De plus, il existe des éléments chimiques sans électrons du tout. Un exemple serait:
- Hydrogène cosmique atomique.
- Toutes les substances qui sont à l'état de plasma.
- Gaz dans la haute atmosphère (pas seulement la Terre, mais aussi d'autres planètes où il y a des masses d'air).
- Contenu des accélérateurs et collisionneurs.
Il convient également de noter que sous l'influence d'un courant électrique, certains produits chimiques peuvent littéralement s'effriter. Un exemple bien connu est un fusible. À quoi cela ressemble-t-il au niveau micro ? Les électrons en mouvement poussent les atomes sur leur chemin. Si le courant est très fort, le réseau cristallin du conducteur ne peut pas résister et est détruit, et la substance est fondue.
Retour à la vitesse
Plus tôt, ce point a été superficiellement abordé. Maintenant, regardons-le de plus près. Il convient de noter que le concept de vitesse de mouvement dirigé de particules chargées sous la forme d'un courant électrique n'existe pas. Cela est dû au fait que différentes valeurs sont entrelacées. Ainsi, un champ électrique se propage à travers un conducteur à une vitesse proche du mouvement de la lumière, soit environ 300 000 kilomètres par seconde.
Sous son influence, tous les électrons commencent à bouger. Mais leur vitessetrès petit. Elle est d'environ 0,007 millimètre par seconde. En même temps, ils se précipitent également au hasard dans un mouvement thermique. Dans le cas des protons et des neutrons, la situation est différente. Ils sont trop grands pour que les mêmes événements leur arrivent. En règle générale, il n'est pas nécessaire de parler de leur vitesse aussi proche de la valeur de la lumière.
Paramètres physiques
Regardons maintenant ce qu'est le mouvement des particules chargées dans un champ électrique d'un point de vue physique. Pour ce faire, imaginons que nous ayons une boîte en carton contenant 12 bouteilles de boisson gazeuse. En même temps, on tente d'y placer un autre conteneur. Supposons que cela a réussi. Mais la boîte a à peine survécu. Lorsque vous essayez de mettre une autre bouteille, elle se casse et tous les récipients tombent.
La boîte en question peut être comparée à la section d'un conducteur. Plus ce paramètre est élevé (fil plus épais), plus il peut fournir de courant. Cela détermine le volume que le mouvement dirigé des particules chargées peut avoir. Dans notre cas, une boîte contenant de une à douze bouteilles peut facilement remplir sa fonction (elle n'éclatera pas). Par analogie, on peut dire que le conducteur ne brûlera pas.
Si vous dépassez la valeur indiquée, l'objet échouera. Dans le cas d'un conducteur, la résistance entrera en jeu. La loi d'Ohm décrit très bien le mouvement dirigé des particules chargées électriquement.
Relation entre différents paramètres physiques
Par boîteà partir de notre exemple, vous pouvez en mettre un de plus. Dans ce cas, pas 12, mais jusqu'à 24 bouteilles peuvent être placées par unité de surface. Nous en ajoutons un de plus - et il y en a trente-six. L'une des cases peut être considérée comme une unité physique, analogue à la tension.
Plus il est large (réduisant ainsi la résistance), plus il est possible d'y placer de bouteilles (qui dans notre exemple remplacent le courant). En augmentant la pile de boîtes, vous pouvez placer des conteneurs supplémentaires par unité de surface. Dans ce cas, la puissance augmente. Cela ne détruit pas la boîte (conducteur). Voici un résumé de cette analogie:
- Le nombre total de bouteilles augmente la puissance.
- Le nombre de conteneurs dans la boîte indique la force actuelle.
- Le nombre de cases en hauteur permet de juger de la tension.
- La largeur de la boîte donne une idée de la résistance.
Dangers possibles
Nous avons déjà expliqué que le mouvement dirigé des particules chargées est appelé courant. Il convient de noter que ce phénomène peut être dangereux pour la santé humaine et même la vie. Voici un résumé des propriétés du courant électrique:
- Fournit le chauffage du conducteur à travers lequel il circule. Si le réseau électrique domestique est surchargé, l'isolation va progressivement se carboniser et s'effriter. En conséquence, il existe un risque de court-circuit, ce qui est très dangereux.
- Le courant électrique, lorsqu'il circule dans les appareils électroménagers et les câbles, rencontrerésistance des éléments formant les matériaux. Par conséquent, il choisit le chemin qui a la valeur minimale pour ce paramètre.
- En cas de court-circuit, l'intensité du courant augmente fortement. Cela dégage une quantité importante de chaleur. Il peut faire fondre le métal.
- Un court-circuit peut se produire en raison de la pénétration d'humidité. Dans les cas évoqués précédemment, les objets à proximité s'allument, mais dans ce cas, les gens souffrent toujours.
- Les chocs électriques comportent un danger important. C'est très probablement même mortel. Lorsqu'un courant électrique traverse le corps humain, la résistance des tissus est fortement réduite. Ils commencent à chauffer. Dans ce cas, les cellules sont détruites et les terminaisons nerveuses meurent.
Problèmes de sécurité
Pour éviter l'exposition au courant électrique, vous devez utiliser un équipement de protection spécial. Le travail doit être effectué avec des gants en caoutchouc à l'aide d'un tapis du même matériau, de tiges de décharge, ainsi que de dispositifs de mise à la terre pour les lieux de travail et les équipements.
Les interrupteurs de circuit avec diverses protections se sont avérés être un bon appareil qui peut sauver la vie d'une personne.
De plus, il ne faut pas oublier les précautions de sécurité de base lors du travail. En cas d'incendie impliquant un équipement électrique, seuls des extincteurs à dioxyde de carbone et à poudre peuvent être utilisés. Ces derniers montrent le meilleur résultat dans la lutte contre l'incendie, mais les équipements recouverts de poussière ne peuvent pas toujours être restaurés.
Conclusion
À l'aide d'exemples compréhensibles pour tous les lecteurs, nous avons découvert que le mouvement ordonné et dirigé des particules chargées est appelé courant électrique. C'est un phénomène très intéressant, important du point de vue de la physique et de la chimie. Le courant électrique est un assistant infatigable de l'homme. Cependant, il doit être manipulé avec précaution. L'article traite des problèmes de sécurité auxquels il convient de prêter attention s'il n'y a pas de désir de mourir.
