ელექტრული დენი

ელექტრული დენი — გამტარში ელექტრული მუხტების მოწესრიგებული მოძრაობა. კონტექსტის მიხედვით იგი შეიძლება აგრეთვე აღნიშნავდეს დენის ძალას. დენის გადამტანი ნაწილაკები შეიძლება იყვნენ ელექტრონები (გამტარებში), იონები (ელექტროლიტებში), ორივე მათგანი (პლაზმაში) ან ელექტრონები და ე.წ. ხვრელები (ნახევარგამტარებში).

დენის აღძვრის პირობები

გამტარში მუხტების მოწესრიგებული მოძრაობისათვის მასში უნდა არსებობდეს თავისუფალი მუხტები, გარდა ამისა, თუ გამტარის შიგნით, აგრეთვე, არსებობს ელექტრული ველი, იგი თავისუფალ მუხტებზე იმოქმედებს ${\vec {F}}=q{\vec {E}}$ ძალით და გამოიწვევს მათ მოწესრიგებულ მოძრაობას. გამტარში არსებული ელექტრული ველი გამტარის ნებისმიერ 2 წერტილს შორის ქმნის პოტენციალთა სხვაობას. ჩეულებრივ, სწორედ ელექტრული ველია მიზეზი გამტარის შიგნით დამუხტული ნაწილაკების მოწესრიგებული მოძრაობისა. მუდმივდენიანი გამტარის გასწვრივ პოტენციალი კლებულობს მაქსიმალური მნიშვნელობიდან, რომელიც მის ერთ ბოლოზეა, მინიმალურამდე, რომელიც მეორე ბოლოზეა. როცა გამტრის ბოლოებს შორის პოტენციალთა სხვაობა დროის მიხედვით არ იცვლება გამტარში მუდმივი დენი გვაქვს. გამტარის ბოლოებზე პოტენციალთა სხვაობა შეგვიძლია შევქმნათ დენის წყაროებით, რომლებსაც მაღალი პოტენციალის წერტილებიდან დაბალი პოტენციალის წერტილებში გადასული დადებითი თავისუფალი მუხტები კვლავ გადაჰყავს მაღალი პოტენციალის წერტილებში. რადგან ჩაკეტილ კონტურში მუხტის გადატანაზე ელექტრული ველის მუშაობა ნულია, ამიტომ დენის წყაროები არაელექტრული ენერგიის ხარჯზე ასრულებენ ველის ძალების წინააღმდეგ მუშაობას და გამტრის ბოლოებზე ქმნიან მუდმივ პოტენციალთა სხვაობას. დენის წყაროები მუშაობენ მექანიკური, სითბური და ქიმიური ენერგიის ხარჯზე. ამრიგად, წრედში მუდმივი დენის არსებობისათვის წრედი ჩაკეტილი უნდა იყოს მუდმივი დენის წყაროთი.

დენის მიმართულება

ადრე ეგონათ, რომ ლითონში ელექტრულ დენს ქმნიდა დადებითი თავისუფალ მუხტები, რომლებიც გამტარში ველის მაღალი პოტენციალის წერტილებიდან მოძრაობდნენ დაბალი პოტენციალის წერტილებისაკენ. ლ. მანდელშტამისა და ნ. პაპალექსის მიერ ჩატარებულმა გამოკვლევებმა დაადგინა, რომ ლითონში ელექტრულ დენს ქმნის თავისუფალი ელექტრონების მოწესრიგებული მოძრაობა გამტარის ველის დაბალი პოტენციალის წერტილებიდან მაღალი პოტენციალის წერტილებისაკენ. ლითონში დენის მიმართულებად თვლიან ელექტრონების მოწესრიგებული მოძრაობის მიმართულების საწინააღმდეგო მიმართულებას. დენის მიმართულებად პირობითად მიღებულია დადებითი მუხტების მოწესრიგებული მოძრაობის მიმართულება.

დენი გარე წრედში მიმართულია წყაროს დადებითი პოლუსიდან უარყოფითი პოლუსისაკენ, ხოლო წყაროს შიგნითა წრედში დენი მიმართულია წყაროს უარყოფითი პოლუსიდან წყაროს დადებითი პოლუსისაკენ.

დენის ძალა

ლითონში ელექტრონების, ან ელექტროლიტში იონების მოძრაობის დანახვა შეუძლებელია. ელექტროდენის არსებობაზე შეგვიძლია მხოლოდ ვიმსჯელოთ იმ მოვლენების მიხედვით, რომლებსაც იგი იწვევს — დენის მოქმედებით.

ცნობილია დენის სითბური, ქიმიური და მაგნიტური მოქმედებები. დენის მაგნიტური მოქმედება ყველა სახის გამტარში ვლინდება. იგი დენის ძალის ძირითადი თვისებაა. ქიმიურ მოქმედებას ადგილი აქვს მხოლოდ ელექტროლიტებში, ხოლო სითბურ მოქმედებას ადგილი არ აქვს ზეგამტარ სხეულებში.

ვთქვათ, გამტრის განაკვეთში ${\Delta t}$ დროში გადის ${\Delta q}$ მუხტი, მაშინ დროის ერთეულში გამტარის განაკვეთში გაივლის ${\frac {\Delta q}{\Delta t}}$ მუხტი. გამტარის განაკვეთში დროის ერთეულში გავლილი მუხტების რაოდენობით ხასიათდება სიდიდე, რომელსაც დენის ძალა ეწოდება, მას ავღნიშნავთ $I$-თი და ვწერთ:

$I={\frac {\Delta q}{\Delta t}}$

SI სისტემაში დენის ძალის საზომი ერთეული არის ამპერი (ა).

დენის სიმკვრივე

დენის სიმკვრივე არის ვექტორული ფიზიკური სიდიდე, რომლის მოდული ტოლია რაიმე ზედაპირის (მის პერპენდიკულარულად) გამჭოლი დენის ფარდობისა ამ ზედაპირის ფართობთან. დენის სიმკვრივის ვექტორის მიმართულება ემთხვევა დადებითად დამუხტული ნაწილაკების მოძრაობის მიმართულებას.

ომის კანონის მიხედვით დენის სიმკვრივე გარემოში (${\vec {j}}$) პროპორციული ელექტრული ველის დაძაბულობისა (${\vec {E}}$) და გარემოს გამტარებლობისა ($\ \sigma$):

${\vec {j}}=\sigma {\vec {E}}$

SI სისტემაში დენის სიმკვრივე იზომება ამპერი კვადრატულ მეტრზე (ა/მ²).

სიმძლავრე

გამტარში ელექტრული დენის არსებობის შემთხვევაში სრულდება მუშაობა. ეს მუშაობა გამოიყოფა სითბოს სახით. სითბური დანაკარგების სიმძლავრე განიმარტება როგორც დროის ერთეულში გამოყოფილი სითბოს რაოდენობა. ჯოულის კანონის თანახმად გამტარში გამოყოფილი სიმძლავრე პროპორციულია გასული დენისა და მოდებული ძაბვისა:

$P=IU=I^{2}R={\frac {U^{2}}{R}}$

SI სისტემაში სიმძლავრის საზომი ერთეული არის ვატი (ვტ).

უწყვეტ გარემოში (მაგალითად პლაზმაში) დანაკარგების მოცულობითი სიმძლავრე განიმარტება როგორც დენის სიმკვრივის ვექტორისა (${\vec {j}}$) და ელექტრული ველის დაძაბულობის სკალარული ნამრავლი:

$p=\left({\vec {j}}{\vec {E}}\right)=\sigma E^{2}={\frac {j^{2}}{\sigma }}$

მოცულობითი სიმძლავრე იზომება ვატებში კუბურ მეტრზე ერთეულებში.

იხილეთ აგრეთვე

• ამპერი
• დენის სიმკვრივე
• მაგნიტური ველი