Elektricitet i električna struja

wiki: elektricitet i električna struja

Da bi razumeli kako nastaju elektricitet i električna struja, neophodno je da ih razložimo na sastavne delove.

Elektroni i protoni

Elektroni spadaju u osnovne gradivne čestice prirode. Oni su najbolji prijatelji protona. Elektroni i protoni su izuzetno mali i nalaze se u svemu oko nas. Zrnce prašine sadrži milione i milione elektrona i protona.

Elektroni i protoni imaju jednaku količinu naelektrisanja, ali suprotnog pola - elektroni su naelektrisani negativno, a protoni pozitivno. Suprotna naelektrisanja se privlače, slično kao kod magneta. Privlačenje elektrona i protona u svetu mikroskopskih razmera deluje kao lepak i sprečava nestajanje materije.

Dok su protoni relativno nepokretni, elektroni često prelaze s jednog predmeta na drugi. Prošetajte po vunenom tepihu i dotaknite kvaku; elektroni koji putuju između vašeg prsta i kvake izazivaće varnicu. Munja je još jedan primer elektrona koji putuju između oblaka i površine zemlje. Ovo su primeri elektriciteta u “neobuzdanom” stanju.

Kretanje elektrona kroz provodnik

Kako elektroni putuju s jednog mesta na drugo? Kroz provodnik. Električna struja predstavlja usmereno kretanje elektrona kroz provodnik.

Neki materijali bolje provode elektricitet od drugih. Elektroni se lakše kreću kroz metal nego kroz plastiku. Iako se u plastici elektroni kreću oko svojih saputnika (protona), uglavnom ostaju u sopstvenom „dvorištu“. Slobodni elektroni se u metalu ponašaju kao klikeri bačeni na led. Plastika, koja je izolator, više nalikuje na pesak.

Koji su materijali dobri provodnici a koji izolatori? Uglavnom se kao provodnici koriste bakar i aluminijum. Plastika i staklo su najčešće korišćeni izolatori.

Zastarele oznake

Prvi istraživači su verovali da električna stru­ja nastaje zbog toka pozitivno naelektri­sanih čestica. Zato su električnu struju opisali kao tok naelektrisanja od pozitivnog ka negativnom naponu. Mnogo kasnije, naučnici su zaključili da se elektroni kreču od negativnog ka pozitiv­nom naponu. Nažalost, na električnim šemama smer struje se i dalje označava streli­com usmerenom suprotno od stvarnog smera kretanja.

Pružanje otpora

Otpor je mera sposobnosti elektrona da se kreću kroz materijal. Šira žica pruža manji otpor kretanju elektrona od uže žice. U skoro svim elektronskim uređajima koriste se otpornici. Otpornici imaju unapred određenu vrednost otpora, što omogućava upravljanje tokom elektrona kroz električno kolo.

Napon, pokretačka sila

Da bi se elektroni kretali kroz provodnik neka sila mora da ih „pogura“. Ta privlačna sila između pozitivnog i negativnog naelektrisanja jeste elektromotorna sila koja se zove napon. Negativno naelektrisani elektroni kreću se kroz provodnik ka pozitivnom naponu.

Poređenje sa vodom

wiki

Ako uzmete provodnik i jedan kraj povežete s pozitivnim polom baterije a drugi s negativnim, elektroni počinju da teku od negativnog ka pozitivnom polu. Taj tok elektrona zove se električna struja.

Da bi lakše razumeli kako provodnik i napon utiču na struju, zamislimo kako pritisak vode i prečnik cevi utiču na tok vode:

• Veći pritisak uzrokuje da više vode teče kroz cev. Slično, veći napon uzrokuje da više elektrona teče kroz provodnik.
• Kada je prečnik veći, pod istim pritiskom kroz cev teče više vode. Slično, kada je prečnik veći, pod istim naponom kroz provodnik teče više elektrona.