Djelovanje elektri?ne struje

Termi?ko djelovanje

Ako struja te?e u metalnom vodi?u, tada se elektroni kre?u izme?u pojedina?nih atoma. Energija kretanja elektrona prenosi se na atome. Atomi po?inju da vibriraju i na taj na?in stvaraju toplotu (slika 1). Mjera "toplinskih fluktuacija" je temperatura provodnika.

Rice. 1. Toplotne vibracije molekula

Toplota se stvara u bilo kojem strujnom provodniku.

Lagana akcija

Tanke ?ice napravljene od metala toliko se jako zagrijavaju elektri?nom strujom da postaju usijane. Izlaz svjetlosti je ve?i, ?to je vi?a temperatura niti. Stoga se koriste metali s visokom ta?kom topljenja, kao ?to je volfram. Kako se zavojnica filamenta ne bi oksidirala, prije zagrijavanja se stavlja u vakuum ili u okru?enje za?titnog plina (na primjer, u du?ik, kripton). ?arulje sa ?arnom niti su emiteri toplote.

Kada struja prolazi kroz plinove, svjetlost nastaje kao rezultat me?usobnog sudara nabijenih ?estica plina.

Lampe na pra?njenje, kao ?to su fluorescentne sijalice (slika 2), imaju ve?u efikasnost od sijalica sa ?arnom niti, jer imaju manji gubitak toplote. Lampe za pra?njenje su emiteri hladno?e.

Hemijsko djelovanje

Provodljive teku?ine nazivaju se elektroliti. Kada struja pro?e, oni se raspadaju na svoje glavne sastavne dijelove. Ovaj proces se naziva elektroliza.

Elektroliti su kiseline, baze, soli i metalni oksidi u vodenom ili rastopljenom stanju. Glavne komponente nastale kao rezultat raspadanja tokom prolaska struje kre?u se do ta?aka napajanja elektri?nom strujom (elektrode) i talo?e se na njima. Ovaj efekat elektri?ne struje se koristi, na primer, kod bakrenog polaganja (slika 3). Ovaj proces se naziva galvanizacija.

magnetno djelovanje

Magnetno polje se stvara u bilo kojem strujnom provodniku.

Provodnik koji te?e strujom mo?e skrenuti magnetnu iglu iz pravca od severa ka jugu, tj. magnetna sila izvire iz provodnika koji struja struji (slika 4). Smjer ove sile ovisi o smjeru struje u vodi?u. Ovaj elektromagnetni fenomen se tako?e koristi u elektri?nim ma?inama.

elektromagnetni talas, ?ire?i se iz izvora u neograni?enom prostoru brzinom svjetlosti, stvara elektromagnetno polje (EMF) koje mo?e utjecati na nabijene ?estice i struje, ?to rezultira konverzijom energije polja u druge vrste energije.

Aktivni po?etak oscilacija u rasponu od nekoliko do nekoliko hiljada Hz su struje odgovaraju?e frekvencije koje teku kroz tijelo kao dobar provodnik.

Frekvencijski opseg od nekoliko hiljada do 30 MHz karakterizira brzo pove?anje apsorpcije energije, a samim tim i apsorbirane snage tijela s pove?anjem frekvencije oscilovanja. Karakteristika opsega od 30 MHz do 10 GHz je “rezonantna” apsorpcija. Kod ljudi se ova vrsta apsorpcije javlja pod dejstvom elektromagnetnih polja sa frekvencijama od 70 do 100 MHz. Opseg od 10 do 200 GHz i od 200 do 3000 GHz karakteri?e maksimalna apsorpcija energije povr?inskim tkivima, uglavnom ko?om.

Sa smanjenjem talasne du?ine i pove?anjem frekvencije, dubina prodiranja elektromagnetnih talasa u tkiva se smanjuje. Ovaj trend se opa?a sve dok talasna du?ina u datom organizmu zna?ajno prema?uje veli?inu ?elije. Na vrlo visokim frekvencijama, propusnost tkiva za elektromagnetno zra?enje ponovo po?inje rasti, na primjer, za rendgensko i gama zra?enje.

Razlika u dielektri?nim svojstvima tkiva dovodi do neravnomjernog zagrijavanja, pojave makro- i mikrotermalnih efekata sa zna?ajnom temperaturnom razlikom.

Elektromagnetna polja frekvencije snage

Kontinuirano izlaganje elektromagnetnim poljima industrijske frekvencije (50 Hz) dovodi do poreme?aja u mozgu i centralnom nervnom sistemu. Kao rezultat toga, osoba ima glavobolju u temporalnom i okcipitalnom dijelu, letargiju, o?te?enje pam?enja, bol u predjelu srca, depresivno raspolo?enje, apatiju, neku vrstu depresije sa pove?anom osjetljivo??u na jako svjetlo i intenzivan zvuk, poreme?aj sna, kardiovaskularne sistema, organa za varenje, disanja, pove?ane razdra?ljivosti, kao i funkcionalnih poreme?aja u centralnom nervnom sistemu, promene u sastavu krvi.

Prema sanitarnim pravilima i normama SanPiN 2.2.4.1191-03 „Elektromagnetna polja u proizvodnim uslovima“, boravak u elektromagnetnim poljima industrijske frekvencije ja?ine do 5 kV / m dozvoljen je tokom celog radnog dana.

Elektrostati?ka polja

Elektrostati?ko polje (ESF) formira elektrostati?ka naelektrisanja koja nastaju na povr?inama nekih materijala, te?nih i ?vrstih, usled naelektrisanja.

Elektrifikacija nastaje kada se dva dielektri?na ili dielektri?na i vodljiva materijala trljaju jedan o drugi, ako je potonji izoliran od tla. Razdvajanje dva dielektri?na materijala rezultira razdvajanjem elektri?nih naboja. Materijal s velikom dielektri?nom konstantom je pozitivno nabijen, a manjim negativno.

Uz trenje, uzrok stvaranja stati?kih naboja je i elektri?na indukcija, uslijed koje tijela izolirana od tla u vanjskom elektri?nom polju dobivaju elektri?ni naboj.

Utjecaj ESP-a na osobu povezan je s protokom slabe struje kroz nju. U ovom slu?aju nema elektri?nih nesre?a. Me?utim, zbog refleksne reakcije na iritaciju analizatora na ko?i, osoba se uklanja iz nabijenog tijela, ?to mo?e dovesti do mehani?kih ozljeda od udarca u obli?nje konstrukcijske elemente, pada s visine i straha od mogu?eg gubitka. svesti.

Elektrostati?ko polje visokog intenziteta (nekoliko desetina kilovolti) sposobno je promijeniti i prekinuti ?elijski razvoj, uzrokuju?i kataraktu s naknadnim zamagljivanjem so?iva.

Centralni nervni i kardiovaskularni sistem, analizatori su najosjetljiviji na efekte elektrostati?kog polja. Ljudi se ?ale na razdra?ljivost, glavobolju, poreme?aj sna, gubitak apetita itd. Dugotrajan boravak osobe u uslovima gde je intenzitet ESP ve?i od 1 kV/m izaziva neuro-emocionalni stres, umor, smanjene performanse, poreme?aj rada dnevni bioritam, te smanjenje adaptivnih tjelesnih rezervi.

Maksimalna dozvoljena vrijednost intenziteta ESP-a odre?ena je SanPiN 2.2.4.1191-03, u zavisnosti od vremena njegovog uticaja na radnika po smjeni, jednaka 60 kV/m u trajanju od 1 sata.Ako je intenzitet ESP-a manji od 20 kV / m, vrijeme provedeno na terenu nije regulisano.

Kada je intenzitet ESP-a ve?i od 60 kV/m, rad bez upotrebe za?titne opreme nije dozvoljen.

RF elektromagnetna polja

Elektromagnetna polja radio frekvencija visokog intenziteta izazivaju u ljudskom organizmu toplotni efekat koji se mo?e izraziti u zagrevanju tela, odnosno njegovih pojedina?nih tkiva ili organa. Uticaj elektromagnetnog polja posebno je ?tetan za organe i tkiva koja nisu dobro snabdevena krvnim sudovima (o?i, mozak, bubrezi, ?eludac, be?ika i ?u?na kesa). Najosjetljiviji na djelovanje radio-talasa su centralni nervni i kardiovaskularni sistem. Osoba ima glavobolju, umor, promjene krvnog tlaka, neuropsihijatrijske poreme?aje, a mo?e se primijetiti i gubitak kose, lomljivi nokti i gubitak te?ine.

Racioniranje EMF opsega radio frekvencija u proizvodnim uslovima vr?i se SanPiN 2.2.4.1191-03, prema kojem se procjena uticaja EMF radio frekvencija na ljude vr?i prema intenzitetu zra?enja i izlo?enosti energiji.

Maksimalno dozvoljeni nivoi (MPL) ja?ine elektri?nog i magnetnog polja (EPDU, NPDU) u frekvencijskom opsegu od 10 do 30 kHz kada su izlo?eni tokom cele radne smene su 500 V/m, odnosno 50 A/m. MPC za elektri?na i magnetna polja za do 2 sata ekspozicije po smjeni su 1000 V/m, odnosno 100 A/m.

Na?ini za?tite od ?tetnog djelovanja elektromagnetnih polja

Za?tita osobe od opasnog djelovanja elektromagnetnog zra?enja vr?i se na sljede?e na?ine: smanjenje zra?enja iz izvora; za?tita izvora zra?enja i radnog mjesta; uspostavljanje zone sanitarne za?tite; apsorpcija ili smanjenje stvaranja naboja stati?kog elektriciteta; eliminacija naelektrisanja stati?kog elektriciteta; kori??enje li?ne za?titne opreme.

Smanjenje snage zra?enja iz izvora se realizuje kori??enjem apsorbera elektromagnetne energije; blokiranje zra?enja.

Apsorpcija elektromagnetnog zra?enja vr?i upijaju?i materijal pretvaranjem energije elektromagnetnog polja u toplinu. Kao takav materijal koristi se guma, pjenasta guma, ekspandirani polistiren, feromagnetski prah sa vezivnim dielektrikom.

Za?tita izvora zra?enja i radnog mesta proizvedeno posebnim ekranima. Pravi se razlika izme?u reflektiraju?ih i upijaju?ih ekrana. Prvi su napravljeni od materijala sa niskim elektri?nim otporom - metala i njihovih legura (bakar, mesing, aluminijum, ?elik, cink). Mogu biti ?vrste i mre?aste. Zasloni moraju biti uzemljeni kako bi se osiguralo da se naboji formirani na njima slivaju na tlo.

Upijaju?i ekrani su izra?eni od radioapsorbiraju?ih materijala: elasti?ne ili krute pjenaste plastike, gumenih prostirki, listova od pjenaste gume ili vlaknastog drveta tretiranog posebnim smjesom, kao i feromagnetnih plo?a.

Za eliminaciju naelektrisanja stati?kog elektriciteta koristi se uzemljenje dijelova opreme i ovla?ivanje zraka.

Struja

Opasnost od strujnog udara za ljude na poslu i kod ku?e javlja se kada se ne po?tuju sigurnosne mjere, kao i u slu?aju kvara ili neispravnosti elektri?ne opreme i ku?anskih aparata. U odnosu na druge vrste industrijskih ozljeda, ozljede od elektriciteta ?ine mali postotak, me?utim zauzimaju jedno od prvih mjesta po broju ozljeda sa te?kim i posebno smrtnim ishodom. U proizvodnji, zbog nepo?tivanja elektri?nih sigurnosnih pravila, dolazi do 75% elektri?nih udara.

Djelovanje elektri?ne struje na ?ivo tkivo je svestrano i neobi?no. Prolaze?i kroz ljudsko tijelo, elektri?na struja proizvodi toplinske, elektroliti?ke, mehani?ke, biolo?ke, svjetlosne efekte.

Toplotni efekat struje karakterizira zagrijavanje ko?e i tkiva na visoku temperaturu do opekotina.

elektroliti?ki efekat sastoji se u razgradnji organske teku?ine, uklju?uju?i krv, i naru?avanju njenog fizi?ko-hemijskog sastava.

mehani?ko djelovanje struja dovodi do raslojavanja, pucanja tjelesnih tkiva kao posljedica elektrodinami?kog efekta, kao i trenutnog eksplozivnog stvaranja pare iz tkivne teku?ine i krvi. Mehani?ko djelovanje je povezano sa sna?nom kontrakcijom mi?i?a do njihovog pucanja.

Biolo?ko djelovanje manifestira se iritacijom i ekscitacijom ?ivih tkiva i pra?en je konvulzivnim kontrakcijama mi?i?a.

Lagana akcija dovodi do o?te?enja sluzoko?e o?iju.

Vrste o?te?enja ljudskog tijela elektri?nom strujom

elektri?na ozljeda- to su ozljede nastale djelovanjem elektri?ne struje na tijelo, koje se uvjetno dijele na op?e (strujni udar), lokalne i mje?ovite.

strujni udar

Elektri?ni udar je uzbu?enje ?ivih tkiva tijela elektri?nom strujom koja prolazi kroz njega, pra?eno o?trim gr?evitim kontrakcijama mi?i?a, uklju?uju?i sr?ani mi?i?, ?to mo?e dovesti do zastoja srca.

Lokalna elektri?na ozljeda se odnosi na o?te?enje ko?e i mi?i?nog tkiva, a ponekad i ligamenata i kostiju. To uklju?uje elektri?ne opekotine, elektri?ne znakove, metalizaciju ko?e, mehani?ka o?te?enja.

elektri?ne opekotine

Elektri?ne opekotine - naj?e??a elektri?na ozljeda, nastaje kao posljedica lokalnog djelovanja struje na tkiva. Postoje dvije vrste opekotina - kontaktne i lu?ne.

kontakt opekotina je posljedica pretvaranja elektri?ne energije u toplinsku energiju i javlja se uglavnom u elektri?nim instalacijama napona do 1.000 V.

Elektri?na opekotina- ovo je kao sistem hitne pomo?i, za?tita organizma, jer ugljenisana tkiva, zbog ve?e otpornosti od obi?ne ko?e, ne dozvoljavaju struji da prodre duboko u vitalne sisteme i organe. Drugim rije?ima, zbog opekotina struja se zaustavlja.

Kada su tijelo i izvor napetosti bili u labavom kontaktu, opekotine nastaju na mjestima ulaska i izlaza struje. Ako struja pro?e kroz tijelo nekoliko puta na razli?ite na?ine, dolazi do vi?estrukih opekotina.

Vi?estruke opekotine naj?e??e nastaju pri naponima do 380 V zbog ?injenice da takav napon "magnetizira" osobu i potrebno je vrijeme da se isklju?i. Struja visokog napona nema takvu "ljepljivost". Naprotiv, odbacuje osobu, ali tako kratak kontakt je dovoljan za ozbiljne duboke opekotine. Pri naponu iznad 1000 V dolazi do elektri?nih ozljeda s velikim dubokim opekotinama, jer u tom slu?aju temperatura raste du? cijelog puta struje.

Pri naponu iznad 1000 V, slu?ajni kratki spojevi tako?er mogu uzrokovati opekline luka.

Elektri?ni znakovi i elektri?ne naljepnice

Elektri?ni znakovi ili elektri?ne naljepnice su jasno definirane mrlje sive ili blijedo?ute boje na povr?ini ko?e osobe koja je bila izlo?ena struji. Tipi?no, elektri?ni znakovi su okruglog ili ovalnog oblika sa udubljenjem sredi?nje veli?ine od 1 do 5 mm.

Ko?na obloga

Ko?na obloga je talo?enje sitnih ?estica rastopljenog metala na izlo?enim povr?inama ko?e. Obi?no se ova pojava javlja tijekom kratkih spojeva, proizvodnje elektri?nog zavarivanja. Na zahva?enom podru?ju javlja se bol od opekotine i prisutnost stranih tijela.

Mehani?ka o?te?enja

Mehani?ka o?te?enja- posljedica konvulzivnih kontrakcija mi?i?a pod utjecajem struje koja prolazi kroz osobu, ?to dovodi do pucanja ko?e, mi?i?a, tetiva. To se doga?a pri naponu ispod 380 V, kada osoba ne gubi svijest i poku?ava se osloboditi izvora struje.

Faktori koji odre?uju ishod uticaja elektri?ne struje na osobu

Prema GOST 12.1.019 „SSBT. Elektri?na sigurnost. Op?ti zahtevi „Stepen opasnog i ?tetnog dejstva elektri?ne struje na ?oveka zavisi od ja?ine struje, napona, vrste struje, frekvencije elektri?ne struje i putanje kroz ljudsko telo, trajanja izlaganja i uslova okoline. .

Snaga struje- glavni faktor od kojeg zavisi ishod poraza: ?to je ja?ina struje ve?a, to su posljedice opasnije. Ja?ina struje (u amperima) ovisi o primijenjenom naponu (u voltima) i elektri?nom otporu tijela (u omima).

Opipljivo

Osjetljiva je elektri?na struja koja, prolaze?i kroz tijelo, izaziva opipljivu iritaciju. Minimalna vrijednost koju osoba po?inje osje?ati naizmjeni?nom strujom frekvencije 50 Hz je 0,6-1,5 mA.

ne pu?taju?i

Smatra se nepropusna struja pri kojoj neodoljive konvulzivne kontrakcije mi?i?a ruke, noge ili drugih dijelova tijela ne dozvoljavaju ?rtvi da se samostalno odvoji od dijelova koji nose struju (10,0-15,0 mA).

struja fibrilacije

Fibrilacija - struja koja, prolaze?i kroz tijelo, izaziva fibrilaciju srca - brze haoti?ne i vi?evremenske kontrakcije vlakana sr?anog mi?i?a, koje dovode do njegovog zaustavljanja (90,0-100,0 mA). Nakon nekoliko sekundi, disanje prestaje. Naj?e??e do smrti dolazi od napona od 220 V i ni?e. Nizak napon uzrokuje nasumi?no kontrakciju sr?anih vlakana i dovodi do trenutnog kvara sr?anih ventrikula.

Safe Current

Struja pri kojoj se osoba mo?e samostalno osloboditi elektri?nog kruga treba smatrati prihvatljivom. Njegova vrijednost ovisi o brzini prolaska struje kroz ljudsko tijelo: s trajanjem ve?im od 10 s - 2 mA, a za 120 s ili manje - 6 mA.

36 V (za lokalna stacionarna rasvjetna tijela, prijenosne svjetiljke itd.) i 12 V (za prijenosne svjetiljke pri radu unutar metalnih rezervoara, bojlera) smatraju se sigurnim naponom. Ali u odre?enim situacijama, ?ak i takvi naponi mogu biti opasni.

Sigurni naponski nivoi se dobijaju iz rasvjetne mre?e pomo?u opadaju?ih transformatora. Nemogu?e je pro?iriti upotrebu sigurnog napona na sve elektri?ne ure?aje.

U proizvodnim procesima se koriste dvije vrste struje- konstantan i promenljiv. Razli?ito djeluju na organizam pri naponu do 500 V. Opasnost od ozljeda jednosmjernom strujom je manja od naizmjeni?ne struje. Najve?a opasnost je struja frekvencije od 50 Hz koja je standardna za ku?ne elektri?ne mre?e.

• osoba dodiruje strujne ?ice (dijelove opreme) objema rukama, u ovom slu?aju postoji smjer toka struje iz jedne ruke u drugu, odnosno „ruka-ruka“, ova petlja je naj?e??a;
• kada se jednom rukom dodirne izvor, strujni put se zatvara kroz obje noge do zemlje "ruke-noge";
• u slu?aju kvara izolacije strujnih dijelova opreme, ruke radnika su pod naponom na ku?i?tu, u isto vrijeme tok struje iz ku?i?ta opreme u tlo dovodi do ?injenice da su noge pod naponom, ali sa druga?ijim potencijalom, pa postoji strujni put "ruke-noge";
• kada struja iz neispravne opreme oti?e u zemlju, obli?nje tlo prima promjenjivi naponski potencijal, a osoba koja je s obje noge zakora?ila na takvo tlo nalazi se pod potencijalnom razlikom, odnosno svaka od ovih nogu prima razli?it naponski potencijal, kao rezultat, napon koraka i elektri?ni lanac od noge do noge, koji se najmanje de?ava i smatra se najmanje opasnim;
• dodirivanje glave sa strujnim dijelovima mo?e uzrokovati, ovisno o prirodi obavljenog posla, putanju struje do ruku ili nogu - "glava-ruke", "glava-noge".

Sve opcije se razlikuju po stepenu opasnosti. Najopasnije su opcije “glava-ruke”, “glava-noge”, “ruke-noge” (puna petlja). To je zbog ?injenice da vitalni sistemi tijela - mozak, srce - padaju u zahva?eno podru?je.

Trajanje trenutnog izlaganja uti?e na kona?ni ishod lezije. ?to du?e elektri?na struja djeluje na tijelo, posljedice su te?e.

Uslovi okoline koje okru?uje osobu tokom radnih aktivnosti mo?e pove?ati rizik od strujnog udara. Pove?ava rizik od strujnog udara visoka temperatura i vla?nost, metalni ili drugi provodljivi pod.

Prema stepenu opasnosti strujnim udarom, sve prostorije su podeljene u tri klase: bez pove?ane opasnosti, sa pove?anom opasno??u, posebno opasne.

Za?tita od strujnog udara

Da bi se osigurala elektri?na sigurnost, potrebno je striktno po?tovati pravila za tehni?ki rad elektri?nih instalacija i poduzeti mjere za za?titu od elektri?nih ozljeda.

GOST 12.1.038-82 utvr?uje najve?e dozvoljene napone i struje koje prolaze kroz ljudsko tijelo tokom normalnog (ne-hitnog) rada industrijskih i ku?nih elektri?nih instalacija jednosmerne i naizmjeni?ne struje frekvencije od 50 i 400 Hz. Za naizmeni?nu struju 50 Hz, dozvoljena vrednost napona dodira je 2 V, a ja?ina struje je 0,3 mA, za struju frekvencije 400 Hz, 2 V i 0,4 mA; za jednosmernu struju - 8V i 1,0 mA (ovi podaci su dati za trajanje ekspozicije ne du?e od 10 minuta dnevno).

• kori?tenje sigurnog napona;
• kontrola izolacije elektri?nih ?ica;
• isklju?enje slu?ajnog kontakta s dijelovima pod naponom;
• za?titno uzemljenje i ure?aj za uzemljenje;
• kori?tenje li?ne za?titne opreme;
• po?tivanje organizacionih mjera za osiguranje elektri?ne sigurnosti.

Jedan od aspekata mo?e biti kori?tenje sigurnog napona - 12 i 36 V. Da bi se to dobilo, koriste se opadaju?i transformatori, koji su uklju?eni u standardnu mre?u s naponom od 220 ili 380 V.

Za za?titu od slu?ajnog kontakta osobe sa strujnim dijelovima elektri?nih instalacija, ograde se koriste u obliku prijenosnih ?titova, zidova, paravana.

Za?titno uzemljenje- ovo je namjerna elektri?na veza sa uzemljenjem ili njegovim ekvivalentom (metalne konstrukcije zgrada, itd.) metalnih nestrujnih dijelova koji mogu biti pod naponom. Svrha za?titnog uzemljenja je otklanjanje opasnosti od strujnog udara za osobu ako dodirne metalno ku?i?te elektri?ne opreme, koje je, kao rezultat kvara izolacije, pod naponom.

Nuliranje- namjerna elektri?na veza sa nultim za?titnim provodnikom metalnih dijelova bez struje koji mogu biti pod naponom. Nulti za?titni provodnik je provodnik koji povezuje delove koji se uzemljuju sa uzemljenom neutralnom ta?kom namotaja izvora struje ili njegovog ekvivalenta.

Sigurnosno isklju?enje je sistem za?tite koji osigurava sigurnost brzim automatskim ga?enjem elektri?ne instalacije kada postoji opasnost od strujnog udara u njoj. Trajanje za?titnog isklju?ivanja je 0,1-0,2 s. Ovaj na?in za?tite se koristi kao jedina za?tita ili u kombinaciji sa za?titnim uzemljenjem i nuliranjem.

Primjena niskih napona. Mali naponi uklju?uju napon do 42V, koristi se pri radu sa prijenosnim elektri?nim alatima, kori?tenjem prijenosnih lampi.

Kontrola izolacije. Izolacija ?ice vremenom gubi svoja dielektri?na svojstva. Stoga je potrebno povremeno pratiti otpornost izolacije ?ica kako bi se osigurala njihova elektri?na sigurnost.

Sredstva za individualnu za?titu- dijele se na izolacijske, pomo?ne, ogradne. Izolaciona za?titna oprema omogu?ava elektri?nu izolaciju od dijelova pod naponom i zemlje. Dijele se na osnovne i dodatne. Glavna izolacijska sredstva u elektri?nim instalacijama do 1000 V uklju?uju dielektri?ne rukavice, alat s izoliranim ru?kama. Dodatna sredstva - dielektri?ne galo?e, prostirke, dielektri?ne podmeta?e.

Elektri?na struja u kolu se uvijek manifestira nekim svojim djelovanjem. To mo?e biti kako rad u odre?enom optere?enju, tako i popratno djelovanje struje. Dakle, djelovanjem struje mo?e se suditi o njenom prisustvu ili odsustvu u datom kolu: ako optere?enje radi, postoji struja. Ako se uo?i tipi?an fenomen povezan sa strujom, postoji struja u kolu, itd.

Op?enito, elektri?na struja je sposobna izazvati razli?ita djelovanja: toplinska, kemijska, magnetska (elektromagnetna), svjetlosna ili mehani?ka, a razli?ite vrste djelovanja struje ?esto se pojavljuju istovremeno. O ovim fenomenima i akcijama struje bi?e re?i u ovom ?lanku.

Toplotni efekat elektri?ne struje

Kada jednosmjerna ili naizmjeni?na elektri?na struja prolazi kroz provodnik, provodnik se zagrijava. Takvi provodnici grijanja pod razli?itim uvjetima i primjenama mogu biti: metali, elektroliti, plazma, taline metala, poluvodi?i, polumetali.

U najjednostavnijem slu?aju, ako se, recimo, elektri?na struja provu?e kroz nihromsku ?icu, tada ?e se zagrijati. Ovaj fenomen se koristi u ure?ajima za grijanje: u elektri?nim kuhalima, bojlerima, grija?ima, elektri?nim pe?ima itd. Kod elektrolu?nog zavarivanja temperatura elektri?nog luka uglavnom dose?e 7000 °C, a metal se lako topi - to je i termi?ki efekat od struje.

Koli?ina topline koja se osloba?a u dijelu kruga ovisi o naponu primijenjenom na ovu dionicu, vrijednosti struje koja te?e i o vremenu njenog protoka ().

Transformacijom Ohmovog zakona za dio kola mogu?e je koristiti bilo napon ili struju za izra?unavanje koli?ine topline, ali tada je neophodno znati otpor kola, jer je to ono ?to ograni?ava struju i uzrokuje , zapravo, grijanje. Ili, znaju?i struju i napon u krugu, jednako lako mo?ete prona?i koli?inu oslobo?ene topline.

Hemijsko djelovanje elektri?ne struje

Elektroliti koji sadr?e ione, pod dejstvom jednosmerne elektri?ne struje - to je hemijski efekat struje. Negativni ioni (anioni) se privla?e na pozitivnu elektrodu (anodu) tokom elektrolize, a pozitivni ioni (katjoni) privla?e negativnu elektrodu (katodu). Odnosno, tvari sadr?ane u elektrolitu, u procesu elektrolize, osloba?aju se na elektrodama izvora struje.

Na primjer, par elektroda je uronjen u otopinu odre?ene kiseline, lu?ine ili soli, a kada se elektri?na struja provu?e kroz kolo, na jednoj elektrodi se stvara pozitivan naboj, a na drugoj negativan. Ioni sadr?ani u otopini po?inju se talo?iti na elektrodu sa suprotnim nabojem.

Na primjer, tokom elektrolize bakar sulfata (CuSO4), bakarni kationi Cu2+ sa pozitivnim nabojem prelaze na negativno nabijenu katodu, gdje primaju nedostaju?e naelektrisanje i postaju neutralni atomi bakra, talo?e?i se na povr?ini elektrode. Hidroksilna grupa -OH ?e odustati od elektrona na anodi, a kao rezultat ?e se osloboditi kiseonik. Pozitivno nabijeni H+ vodikovi katjoni i negativno nabijeni SO42- anioni ?e ostati u otopini.

Hemijsko djelovanje elektri?ne struje koristi se u industriji, na primjer, za razlaganje vode na njene sastavne dijelove (vodik i kisik). Tako?er, elektroliza vam omogu?ava da dobijete neke metale u njihovom ?istom obliku. Uz pomo? elektrolize, tanak sloj odre?enog metala (nikl, krom) se obla?e na povr?ini - ovo, itd.

Godine 1832, Michael Faraday je otkrio da je masa m supstance koja se osloba?a na elektrodi direktno proporcionalna elektri?nom naboju q koji je pro?ao kroz elektrolit. Ako se jednosmjerna struja I propu?ta kroz elektrolit za vrijeme t, tada vrijedi Faradejev prvi zakon elektrolize:

Ovdje se koeficijent proporcionalnosti k naziva elektrohemijski ekvivalent supstance. Broj?ano je jednaka masi supstance koja se osloba?a tokom prolaska jednog elektri?nog naboja kroz elektrolit, a zavisi od hemijske prirode supstance.

U prisutnosti elektri?ne struje u bilo kojem vodi?u (?vrstom, teku?em ili plinovitom), oko vodi?a se opa?a magnetsko polje, odnosno provodnik koji nosi struju poprima magnetska svojstva.

Dakle, ako se do vodi?a kroz koji te?e struja dovede magnet, na primjer, u obliku igle magnetskog kompasa, tada ?e se strelica okrenuti okomito na provodnik, a ako je provodnik namotan na ?eljezno jezgro i jednosmjerna struja prolazi kroz provodnik, jezgro ?e postati elektromagnet.

Godine 1820. Oersted je otkrio magnetsko djelovanje struje na magnetsku iglu, a Ampere je ustanovio kvantitativne zakone magnetske interakcije provodnika sa strujom.

Magnetno polje uvijek stvara struja, odnosno kretanje elektri?nih naboja, posebno nabijenih ?estica (elektrona, jona). Suprotno usmjerene struje se me?usobno odbijaju, jednosmjerne se me?usobno privla?e.

Takva mehani?ka interakcija nastaje zbog interakcije magnetskih polja struja, odnosno prije svega je magnetska interakcija, a tek onda mehani?ka. Dakle, magnetna interakcija struja je primarna.

Godine 1831. Faraday je ustanovio da promjenjivo magnetsko polje iz jednog kola stvara struju u drugom kolu: generirana emf je proporcionalna brzini promjene magnetnog fluksa. Logi?no je da se upravo magnetsko djelovanje struja i danas koristi u svim transformatorima, a ne samo u elektromagnetima (na primjer, u industrijskim).

U svom najjednostavnijem obliku, svjetlosni efekat elektri?ne struje mo?e se promatrati u ?arulji sa ?arnom niti, ?ija se spirala zagrijava strujom koja prolazi kroz nju do bijele topline i emituje svjetlost.

Za ?arulje sa ?arnom niti, svjetlosna energija ?ini oko 5% isporu?ene elektri?ne energije, od ?ega se preostalih 95% pretvara u toplinu.

Fluorescentne sijalice efikasnije pretvaraju trenutnu energiju u svjetlost - do 20% elektri?ne energije se pretvara u vidljivu svjetlost zahvaljuju?i fosforu, koji dobija elektri?nim pra?njenjem u pari ?ive ili u inertnom plinu kao ?to je neon.

Svjetlosni efekat elektri?ne struje efikasnije se ostvaruje u diodama koje emituju svjetlost. Kada se elektri?na struja pro?e kroz p-n spoj u smjeru naprijed, nosioci naboja - elektroni i rupe - rekombiniraju se s emisijom fotona (zbog prijelaza elektrona s jednog energetskog nivoa na drugi).

Najbolji emiteri svjetlosti su poluvodi?i s direktnim razmakom (tj. oni koji dozvoljavaju direktne opti?ke prelaze od pojasa do pojasa), kao ?to su GaAs, InP, ZnSe ili CdTe. Promjenom sastava poluvodi?a, mogu?e je kreirati LED diode za sve mogu?e valne du?ine od ultraljubi?astog (GaN) do srednjeg infracrvenog (PbS). Efikasnost LED-a kao izvora svjetlosti dosti?e u prosjeku 50%.

Kao ?to je gore navedeno, svaki provodnik kroz koji te?e elektri?na struja formira se oko sebe. Magnetna dejstva se pretvaraju u kretanje, na primer, u elektromotorima, u magnetnim ure?ajima za podizanje, u magnetnim ventilima, u relejima itd.

Mehani?ko djelovanje jedne struje na drugu opisuje Amperov zakon. Ovaj zakon je prvi ustanovio Andr? Marie Amp?re 1820. za jednosmernu struju. Iz toga slijedi da se paralelni vodi?i s elektri?nim strujama koje teku u jednom smjeru privla?e, au suprotnim smjerovima odbijaju.

Amperov zakon se jo? naziva i zakon koji odre?uje silu kojom magnetsko polje djeluje na mali segment provodnika sa strujom. Sila kojom magnetsko polje djeluje na element provodnika sa strujom u magnetskom polju direktno je proporcionalna struji u vodi?u i vektorskom proizvodu elementa du?ine vodi?a i magnetske indukcije.

Zasnovan je na ovom principu, gdje rotor igra ulogu okvira sa strujom, orijentiran u vanjskom magnetskom polju statora sa momentom M.

Djelovanje elektri?ne struje su one pojave koje elektri?na struja uzrokuje.
Po ovim pojavama mo?e se procijeniti postoji li elektri?na struja u kolu ili ne.

Toplotni efekat struje.

Elektri?na struja uzrokuje zagrijavanje metalnih provodnika kako bi svijetlili.

Hemijsko djelovanje struje.

Kada elektri?na struja pro?e kroz elektrolit, mogu?e je osloba?anje tvari sadr?anih u otopini na elektrodama.
- prime?eno u te?nim provodnicima.

Magnetno djelovanje struje.

Provodnik sa strujom dobija magnetna svojstva.
- promatrano u prisustvu elektri?ne struje u bilo kojem provodniku (?vrstom, teku?em, plinovitom).

MO?ETE LI DA SMIJETE

Otkri?e fizi?ara Araga 1820. bilo je sljede?e: kada je tanka bakarna ?ica spojena na izvor struje bila uronjena u ?eljezne strugotine, oni su se zalijepili za nju.
Objasnite ovaj fenomen.
Kutija je mje?avina bakrenih i ?eljeznih vijaka.
Kako ih mo?ete brzo sortirati s obzirom na bateriju, dovoljno dugu izoliranu bakrenu ?icu i ?eljeznu ?ipku?

DJELOVANJE ELEKTRI?NE STRUJE NA LJUDSKI TELO.

Fiziolo?ki efekat struje u ranoj fazi razvoja nauke o elektricitetu bio je jedini koji je bio poznat nau?nicima, a zasnivao se na sopstvenim ose?anjima eksperimentatora.

Jedan od prvih koji je na sebi osetio dejstvo struje bio je holandski fizi?ar P. Mushenbrook, koji je ?iveo u 18. veku. Nakon ?to je dobio strujni udar, izjavio je da "ne bi pristao da bude ponovo podvrgnut takvom testu, ?ak ni za kraljevski tron Francuske".

negativno djelovanje:

Elektri?na struja izaziva promjene u nervnom sistemu koje se izra?avaju u njegovoj iritaciji ili paralizi. Kada su izlo?eni elektri?noj struji, javljaju se konvulzivni gr?evi mi?i?a.
Uobi?ajeno je re?i da elektri?na struja osobe "dr?i": ?rtva nije u stanju
pustiti predmet - izvor elektri?ne energije
___

Kada se udari dovoljno jaka elektri?na struja, javlja se konvulzivni gr? dijafragme - glavnog respiratornog mi?i?a u tijelu - i srca.
To uzrokuje trenutni prestanak disanja i sr?ane aktivnosti. Djelovanje elektri?ne struje na mozak uzrokuje gubitak svijesti. U dodiru sa ljudskim tijelom elektri?na struja ima i termi?ki u?inak, a na mjestu dodira nastaju opekotine tre?eg stepena.
___

Jednosmjerna struja je manje opasna od naizmjeni?ne struje u mre?i, koja ?ak i pod naponom od 220V mo?e uzrokovati vrlo te?ka o?te?enja organizma. U?inak elektri?ne struje na osobu je poja?an u prisustvu mokrih cipela, mokrih ruku, koje karakterizira pove?ana elektri?na provodljivost.
___

Kada ga udari grom, na tijelu ?rtve pojavljuje se plavi?asta ?ara u obliku drveta. Uobi?ajeno je re?i da je munja ostavila svoju sliku.
U stvari, kada ga udari grom, dolazi do paralize potko?nih sudova.

pozitivno djelovanje:

Elektri?ni ?ok je elektri?na stimulacija mozga, koja se koristi za lije?enje nekih mentalnih bolesti.
Defibrilatori su elektri?ni medicinski ure?aji koji se koriste za obnavljanje sr?anih aritmija izlaganjem tijela kratkotrajnim visokonaponskim elektri?nim pra?njenjima.
Galvanizacija - propu?tanje slabe jednosmjerne struje kroz tijelo, koja ima analgetski u?inak i pobolj?ava cirkulaciju krvi.

Pri radu sa elektri?nim aparatima budite oprezni!

radoznao

Opasno je hodati po tepihu!

Ponekad se mo?ete "?okirati" ako samo hodate po tepihu ili se prebacite na sedi?tu automobila. O?igledno je da se u ovom slu?aju naplata nekako akumulira. Mo?ete li detaljnije objasniti ?ta se ta?no de?ava? Za?to se, na primjer, "?okirate" kada hodate po tepihu, a ni?ta se ne de?ava ako stojite na njemu? Za?to ovi efekti zavise od doba godine?

Ispada...
Kada se dva materijala (recimo, ?onovi cipela i tepih) dodiruju, elektroni iz jednog od njih tuneliraju kroz povr?insku energetsku barijeru u drugi. Budu?i da nijedan od ovih materijala nije dobar provodnik, elektroni mogu prelaziti s jedne povr?ine na drugu samo na mjestima gdje su materijali u bliskom kontaktu. Dakle, ?to je ve?a kontaktna povr?ina izme?u materijala, to ?e vi?e elektrona pro?i. Kada se jedna povr?ina trlja o drugu, povr?ina kontakta se zna?ajno pove?ava, zbog ?ega se posti?e prijenos velikog broja elektrona. Materijal koji gubi elektrone postaje pozitivno nabijen, materijal koji ih prihvata postaje negativno nabijen. Ako je zrak vla?an, vi?ak naboja se brzo prenosi sa materijala na kapljice vode suspendirane u zraku. ?estice dima tako?er mogu doprinijeti smanjenju naboja. Ako do takvog pra?njenja ne do?e, tada mo?e nastati vrlo zna?ajna razlika potencijala tokom uobi?ajenog kontakta dva materijala.
Ako, na primjer, prije izlaska iz auta, pomjerate se na svom sjedi?tu, tada potencijal va?eg tijela mo?e biti 15 kV iznad potencijala zemlje.

Detaljno smo razmotrili svojstva elektrostati?kog polja koje stvaraju nepokretni elektri?ni naboji. Kada se elektri?ni naboji kre?u, javlja se niz novih fizi?kih pojava koje po?injemo prou?avati.

Trenutno je op?te poznato da elektri?ni naboji imaju diskretnu strukturu, odnosno da su nosioci naboja elementarne ?estice - elektroni, protoni itd. Me?utim, u ve?ini prakti?no zna?ajnih slu?ajeva ova diskretnost naelektrisanja se ne manifestira, pa model kontinuiranog elektri?no nabijenog medija dobro opisuje pojave povezane s kretanjem nabijenih ?estica, odnosno s elektri?nom strujom.

Elektri?na struja je usmjereno kretanje nabijenih ?estica..

Dobro ste upoznati sa upotrebom elektri?ne struje, budu?i da je elektri?na struja izuzetno rasprostranjena u na?em ?ivotu. Nije tajna da se na?a dana?nja civilizacija uglavnom zasniva na proizvodnji i kori?tenju elektri?ne energije. Dovoljno je jednostavno proizvesti elektri?nu energiju, prenijeti je na velike udaljenosti i pretvoriti je u druge potrebne oblike.

Zadr?imo se ukratko na mogu?im manifestacijama djelovanja elektri?ne struje.

Termi?ko djelovanje elektri?na struja se manifestuje u gotovo svim slu?ajevima toka struje. Zbog prisustva elektri?nog otpora, protok struje stvara toplinu, ?ija je koli?ina odre?ena Joule-Lenzovim zakonom, s kojim bi trebali biti upoznati. U nekim slu?ajevima, oslobo?ena toplina je korisna (u raznim elektri?nim grija?ima), ?esto osloba?anje topline dovodi do beskorisnih gubitaka energije tijekom prijenosa elektri?ne energije.

magnetno djelovanje struja se manifestira stvaranjem magnetskog polja, ?to dovodi do pojave interakcije izme?u elektri?nih struja i pokretnih nabijenih ?estica.

mehani?ko djelovanje struja se koristi u raznim elektromotorima koji pretvaraju energiju elektri?ne struje u mehani?ku energiju.

Hemijsko djelovanje o?ituje se u ?injenici da struja koja te?e mo?e pokrenuti razli?ite kemijske reakcije. Tako se, na primjer, proces proizvodnje aluminija i niza drugih metala zasniva na fenomenu elektrolize - reakciji raspadanja metalnog oksida pod djelovanjem elektri?ne struje.

Lagana akcija elektri?na struja se manifestuje pojavom svetlosnog zra?enja prilikom prolaska elektri?ne struje. U nekim slu?ajevima, sjaj je posljedica termi?kog zagrijavanja (na primjer, kod sijalica sa ?arnom niti), u drugima kretanje nabijenih ?estica direktno uzrokuje pojavu svjetlosnog zra?enja.

U samom nazivu fenomena (elektri?na struja) ?uju se odjeci starih fizi?kih pogleda, kada su sva elektri?na svojstva pripisivana hipoteti?kom elektri?nom fluidu koji ispunjava sva tijela. Stoga, kada se opisuje kretanje nabijenih ?estica, koristi se terminologija sli?na onoj koja se koristi za opisivanje kretanja obi?nih teku?ina. Ova analogija se?e dalje od puke podudarnosti pojmova, mnogi zakoni kretanja "elektri?ne teku?ine" sli?ni su zakonima kretanja obi?nih teku?ina, a sli?ni su zakoni jednosmjerne elektri?ne struje kroz ?ice koje ste djelimi?no upoznati. zakonima kretanja te?nosti kroz cevi. Stoga vam toplo preporu?ujemo da ponovite dio koji opisuje ove pojave - hidrodinamiku.