Elektros srovė

Elektros srovė – kryptingas elektros krūvių judėjimas. Dar kitaip įvardijamas kaip, kryptingas laisvųjų elektringųjų dalelių judėjimas. Srovę galima paskaičiuoti pagal formulę

${\displaystyle I(t)={\frac {dq(t)}{dt}}}$,

čia dq -mažas krūvio pokytis, dt – laiko pokytis (laikant abu pokyčius pakankamai mažais kad krūvį q būtų galima laikyti pastoviu). Elektros srovė grandine teka iš teigiamojo elemento poliaus neigiamojo link. Ją nešančios dalelės juda šia kryptimi jei jų elektros krūvis teigiamas. Metaluose srovę perduoda neigiamą krūvį turintys elektronai kurie juda priešinga kryptimi.

Elektros srovės tankis – skaliarinis dydis, lygus elektros krūviui, kuris praeina pro laidininko skerspjūvio plotą per laiko vienetą. Sąvoką įvedė Georgas Omas 1827 m.

Momentinis srovės stipris – laidininko skerspjūviu pratekančio krūvio išvestinė laiko atžvilgiu.

Vienetai

SI sistemoje elektros srovė matuojama amperais. 1 A=1 C s^-1. Tačiau srovė apibrėžiama ne kaip krūvio kitimas, o per magnetizmą. Jei dviem be galo ilgais (pakankamai ilgais jog tolesnis ilginimas nedarytų įtakos rezultatui daugiau nei matavimo paklaidos) lygiagrečiais laidais, kurie nutolę 1m atstumu vienas nuo kito teka 1A srovė, tai tie du laidai sąveikauja 2 10^-7N jėga.

Krūvių dreifo greitis

${\displaystyle I=qnvS}$

čia

• q – vienos dalelės krūvis;
• n – krūvių koncentracija;
• v – krūvių dreifo greitis;
• S – laido skerspjūvio plotas.

Omo dėsnis

Omo dėsnis grandinės daliai

Omo dėsnio grandinės daliai matematinė išraiška:

${\displaystyle U=I\cdot R}$

čia:

• U – įtampa arba potencialų skirtumas, [V];
• I – srovė, [A];
• R – laidininko varža, [Ω].

Omo dėsnis visai grandinei

Omo dėsnis taip pat naudojamas visai grandinei, bet kitokioje matematinėje išraiškoje:

${\displaystyle I={\varepsilon \over {R+r}}}$

čia:

• ${\displaystyle \varepsilon }$ – grandinės EVJ (elektrovaros jėga), [V];
• ${\displaystyle I}$ – srovė, [A];
• ${\displaystyle R}$ – visų grandinės elementų varža, [Ω];
• ${\displaystyle r}$ – šaltinio varža, [Ω].

Kirchhofo dėsniai

Elektros srovės grandinių skaičiavimas paprastėja, jei vietoje Omo dėsnių taikomi du vokiečių mokslininko Gustavo Kirchhofo dėsniai ().

• Pirmasis dėsnis taikomas grandinės išsišakojimo mazgams. Kadangi krūviai mazguose nesikaupia, į mazgą sutekančių srovių algebrinė suma lygi nuliui:

${\displaystyle \Sigma _{n}I_{n}=0}$

Sumuojant įtekančias ir ištekančias sroves, jos turi būti su skirtingais ženklais.

• Antrasis dėsnis taikomas bet kuriam šakotinės grandinės uždarajam kontūrui. Sąlyginai nurodę atskirose grandinės dalyse srovės kryptį, pasirenkama teigiama kontūro apėjimo kryptis, t. y. srovės ir elektrovaros ta kryptimi teigiamos. Apeinant uždarą kontūrą ratu, potencialų skirtumas, algebrinė srovės stiprių ir varžų sandaugų atskirose uždarojo kontūro dalyse suma, yra lygi tame kontūre esančių elektros šaltinių elektrovarų algebrinei sumai uždarame kontūre:

${\displaystyle \Sigma _{n}I_{n}R_{n}=\Sigma _{n}\varepsilon _{n}}$

Srovės tankis

Srovės tankis – tai elektros srovė, tenkanti vienetiniam laidininko plotui. Vienodo skersmens laide, kurio srovė teka įprasta išilgine kryptimi, srovės tankis lygus

${\displaystyle j={\frac {I}{S_{\bot }}}}$

kur ${\displaystyle {S_{\bot }}}$ yra laidininko skerspjūvio plotas. Srovės tankio matavimo vienetas SI sistemoje yra ${\displaystyle {\frac {\mathrm {A} }{\mathrm {m^{2}} }}}$.

Jei laidininkas yra sudėtingos formos ir srovė jame teka kampu ${\displaystyle \alpha }$ į kryptį, kurios atžvilgiu norima apskaičiuoti srovės tankį, naudojama formulė

${\displaystyle j={\frac {dI}{dS_{\bot }}}\equiv {dI}\cdot {dS\cos {\alpha }}}$

Pavyzdžiui, srovės tankis įprasto laido skersine kryptimi lygus nuliui, nesvarbu kokia srovė tekėtų išilgai (${\displaystyle \cos 90^{o}=0}$).

Šią lygybę galime užrašyti kaip dviejų vektorių skaliarinę sandaugą:

${\displaystyle dI=\mathbf {j} \cdot d\mathbf {S} }$.

Dažniausiai naudojamos elektros srovės rūšys

• Nuolatinė elektros srovė
• Kintamoji elektros srovė
  •  – dažnis = 50 arba 60 Hercų
  • Trifazė kintamoji srovė – dažnis = 50 arba 60 Hercų
  • Pagamintos ir išbandytos taip pat dviejų, šešių bei dvylikos fazių sistemos, tačiau jos naudojamos rečiau.

Poveikis žmogui

Elektros poveikį ir pavojų žmogui lemia trys pagrindiniai veiksniai:

• kūnu tekančios srovės stipris
• tekančios srovės trukmė
• kūno vieta, kuria teka srovė

Šaltiniai

1. KARAZIJA, Romualdas. Fizikos istorija. Vilnius: Inforastras, 2002, 240 p. ISBN 9955-9578-0-8.
2. patariu.lt (2009) Archyvuota kopija 2012-10-24 iš Wayback Machine projekto.. Elektros srovės stipris ir srovės tankis
3. Vanda Palubinskienė. Fizika. Suaugusiųjų ir savarankiškam mokymuisi 11-12 kl. 1-oji knyga. Kaunas: Šviesa, 2005, 206 p. ISBN 5-430-04042-8.