Що таке електричний струм?
Якщо уважно проаналізувати життя сучасного суспільства в технічному плані, то стає зрозумілим, що звичний порядок речей визначає електричний струм. Устрій суспільства багато в чому визначається саме їм. Можна відмовитися від природного газу, замінивши його твердими і рідкими видами палива-навіть бензин для автомобілів зараз цілком успішно підміняється аналогами на основі спірта- але от електричний струм замінити нічим: він або є, або його немає.
Люди, лише в загальних рисах знайомі з електротехнікою, часто думають, що в даній області давно все відомо і розраховано. Насправді це далеко не так. Багато властивостей, якими володіє електричний струм, є аксіомами (фундаментальними законами, що не вимагають доказів), хоча це не заважає цілком успішно використовувати електричні прилади в побуті та на виробництві.
На питання «що ж таке електричний струм» література дає однозначну відповідь - це спрямований рух заряджених частинок. З основного курсу фізики відомо, що атом складається з трьох компонентів: нейтрона, протона і негативно зарядженого електрона (їх кількість варіюється). Деякі електрони, що знаходяться на віддалених орбітах від притягає їх ядра, можуть залишати структуру атома і перебувати в «умовно вільному» стані. При їх проходженні по спеціальним середах, утвореним елементами схем, електрони здійснюють потрібну людині роботу. Це може бути підвищення температури спіралі нагрівального приладу, генерація магнітного поля в трансформаторах і котушках індуктивності, коливальні обурення магнітних полів та ін.
Для створення таких вільних частинок служать джерела електричного струму. Слово «створення» вірно лише частково, оскільки не всі джерела безпосередньо генерують струм. Тому існує поділ на первинні та вторинні. Перші створюють струм, а другий його накопичують і при необхідності віддають. Генерація струму виконується на електростанціях (гідро, тепло, атомних та ін.). Обмотки генеруючих машин обертаються в магнітному полі, яке «вибиває» електрони з їх орбіт. Потім потік цих вивільнених частинок по лініях електропередач направляється до перетворює пристроям-трансформаторів, відповідно до закону електромагнітної індукції зменшується чи збільшується діюче значення напруги. Далі струм йде до споживачів, де і здійснює необхідну роботу. Електрони не рухаються в «нікуди»: вони прямують назад до генератора, з'єднаному з величезною масою Землі, яка може їх накопичувати (майже як люди - прагнуть до спокою). У світлі вищесказаного необхідно вказати умови існування електричного струму:
- наявність замкнутого контуру з провідного матеріалу, службовця для електронів своєрідним містком між джерелом їх виникнення (вибивання з атомів) і землею (масою). Саме тому до підключення пристрою-споживача в звичайної побутової розетки електричного струму немає, а є тільки напруга;
- джерело струму постійно створює їх потік у провіднику. В іншому випадку ніякого руху (струму) не буде. Якщо потужності джерела недостатньо для подолання опору матеріалу, то такий провідник прирівнюється до діелектрика.
Для кращого розуміння природи електричного струму його часто порівнюють з гідросистемами. Струм - рух рідини по трубах, напруга - перепад висот і ін. Хоча таке порівняння не може пояснити магнітні властивості, але для загального уявлення цілком підходить.
Цікавий момент: вважається, що постійний струм направлений від позитивного полюса (плюса) до негативного (мінуса), хоча насправді електрони рухаються в протилежному напрямку.