Elektriskā strāva

elektrisko lādiņu orientēta kustība noteiktā virzienā
(Pāradresēts no Strāva)

Elektriskā strāva ir elektrisko lādiņu (lādiņnesēju) orientēta plūsma. Elektriskā strāva vielā var plūst tikai tad, ja tajā pietiekamā koncentrācijā eksistē brīvi lādiņnesēji, kas var pārvietoties makroskopiskā attālumā. Par šādām vielām saka, ka tās labi vada elektrisko strāvu jeb tie ir vadītāji. Lai strāva plūstu, vadītājā jāpastāv elektriskajam laukam, kuru rada elektroenerģijas avots. Elektriskā lauka spēks izraisa lādiņnesēju kustību. Lādiņnesēji var būt gan brīvie elektroni metālā, gan pozitīvie un negatīvie joni gāzēs, šķidrumos un plazmā. [1]

Augstsprieguma strāvas transformatori

Lai būtu elektriskā strāva, jāveido noslēgta elektriskā ķēde, kurā ir strāvas avots. Strāvas avots nodrošina spriegumu, kā rezultātā ķēdē plūst elektriskā strāva ar noteiktu strāvas stiprumu.

Fizikālais aprakstsLabot

Strāvas virziensLabot

 
Par elektriskās strāvas virzienu ir pieņemts pozitīvo lādiņu virziens

Par elektriskās strāvas virzienu pieņemts uzskatīt pozitīvo lādiņnesēju kustības virzienu. Tāpēc, ja strāva ir negatīvu elektronu plūsma (kā, piemēram, metālos), tad strāvas virziens ir pretējs elektronu orientētās kustības virzienam.

Strāvas stiprumsLabot

Pamatraksts: strāvas stiprums

Elektriskās strāvas stiprums   ir elektriskais lādiņš  , kurš noteiktā laikā   izplūst caur vadītāja šķērsgriezuma laukumu.

 

Precizējot, strāvas stipruma formula ir:

 
kur
  — lādiņš, kurš izplūda caur vadītāja šķērsgriezuma laukumu
  — laika intervāls, kad notiek lādiņa plūsma.

Strāvas tilpuma blīvumsLabot

Elektriskās strāvas tilpuma blīvumu apzīmē ar  .

Ja lādiņnesēji pārvietojas tilpumā, tad to plūsmas līnijas šķērso virsmu  

 
kur
 
  - virsmas   normāles vektors.
Ja lādiņnesēji ir metāla brīvie elektroni,  , kur   ir elektrona lādiņš,   ir lādiņnesēju koncentrācija,   ir lādiņnesēju orientētās kustības vidējais ātrums.
Saistība ar lādiņa tilpuma blīvumu
 
kur
  - lādiņu orientētās kustības vidējais ātrums

Strāvas virsmas blīvumsLabot

Elektriskās strāvas virsmas blīvumu apzīmē ar  

Ja lādiņnesēji pārvietojas pa ķermeņa (vada) virsmu, tad to plūsmas līnijas šķērso līniju  , kura veido šo virsmu.

 
kur
 
Saistība ar lādiņa virsmas blīvumu
 

Līdzstrāva un maiņstrāvaLabot

Pamatraksts un citi raksti: līdzstrāva un maiņstrāva

Elektriskās strāvas veids ir atkarīgs no strāvas avota. Ja ir galvaniskais elements (baterijas, akumulatori), tad ir līdzstrāva, savukārt ģenerators ražo maiņstrāvu. Līdzstrāvā elektriskā strāva visu laiku plūst tikai vienā virzienā, bet maiņstrāvā strāvas plūšanas virziens periodiski mainās. Dažreiz tiek izmantoti arī angļu valodas apzīmējumi AC/DC, kur AC nozīmē maiņstrāvu (alternating current), bet DC apzīmē līdzstrāvu (direct current). Maiņstrāva plaši tiek izmantota sadzīves elektrotīklā. Audio un radio signāli arī ir specifiski maiņstrāvas piemēri.

Strāvas darbs un jaudaLabot

DarbsLabot

Ja pa ķēdi, starp kuras galiem ir spriegums  , izplūst lādiņš  , tad elektriskais lauks, kas pastāv vadītājā, pastrādā darbu  . Laikā   caur vadītāja šķērsgriezumu izplūstošais lādiņš  , kur   ir strāvas stiprums, tātad  , kas arī ir strāvas darbs. Tā kā, pēc Oma likuma,  , strāvas darbu var izteikt kā   jeb  , kur   ir patērētāja pretestība.

Pēc Džoula — Lenca likuma, gadījumā, ja elektroenerģijas patērētājs ir tikai vadītājs, kurš, strāvai plūstot, sasilst, tad viss strāvas darbs ir skaitliski vienāds ar patērētāja izdalīto siltuma daudzumu  . Ja divi patērētāji savienoti virknē,  ; lielāks siltuma daudzums izdalās tajā patērētājā, kura pretestība ir lielāka. Ja divi pātērātāji savienoti paralēli,  ; lielāks siltuma daudzums izdalās tajā patērētājā, kura pretestība ir mazāka.

Noslēgtā strāvas ķēdē siltums izdalās ne tikai patērētājā, bet arī strāvas avotā  . Tādējādi strāvas pilnais darbs  . Izsakot ar elektrodzinējspēku  ,  .

Strāvas avota lietderības koeficients   ir patērētāja izdalītā siltuma daudzuma un noslēgtā strāvas ķēdē izdalītā pilnā siltuma daudzuma (darba) attiecība   jeb sprieguma un elektrodzinējspēka attiecība  .   var izteikt arī šādi:  .

Strāvas darba SI mērvienība ir džouls (J). [1]

JaudaLabot

Līdzstrāvas avota jauda   ir strāvas pilnais darbs   laika vienībā:   jeb  , kur   ir strāvas stiprums,   ir elektrodzinējspēks.

Jauda, ko avots izdala ārējā ķēdē, ir lietderīgā jauda   jeb  .

Lietderīgā jauda ir atkarīga no patērētāja un avota pretestībām:  .

 , kur   ir patērētāja saņemtā jauda un   ir jaudas zudumi vados. Pārvades līnijas (vadu) lietderības koeficients  .

Lai samazinātu nelietderīgos jaudas zudumus pārvades līnijā, jāsamazina vadu pretestība un jāpalielina spriegums. [1]

Strāva dažādās vidēsLabot

Ārējās saitesLabot

AtsaucesLabot

  1. 1,0 1,1 1,2 V. Fļorovs, I. Kolangs, P. Puķītis, E. Šilters. Fizikas rokasgrāmata. Zvaigzne, 1985. 180.—204. lpp.