1. ΗΛΕΚΤΡΙΚO ΡΕΥΜΑ

2. ΗΛΕΚΤΡΙΚO ΡΕΥΜΑ
Με τθν εμπειρία μασ διαπιςτϊνουμε ότι
το θλεκτρικό ρεφμα είναι θ κοινι αιτία
λειτουργίασ
μιασ
πολφ
μεγάλθσ
κατθγορίασ
ςυςκευϊν
που
χρθςιμοποιοφνται ςτθν κακθμερινι μασ
ηωι.
Οι φυςικοί αναηθτϊντασ τθν ερμθνεία όλων των φαινόμενων τα οποία
προκαλοφνται από το θλεκτρικό ρεφμα οδθγικθκαν ςτον μικρόκοςμο και τθ δομι
τθσ φλθσ. Συνζδεςαν το θλεκτρικό ρεφμα με τισ κεμελιϊδεισ ζννοιεσ του
θλεκτριςμοφ: το φορτίο και το θλεκτρικό πεδίο. Το θλεκτρικό ρεφμα και τα
αποτελζςματά του περιγράφονται και ερμθνεφονται από τθν κίνθςθ φορτιςμζνων
ςωματιδίων μζςα ςε θλεκτρικά πεδία.

3. ΗΛΕΚΤΡΙΚO ΡΕΥΜΑ
2.1Το θλεκτρικό ρεφμα
Ονομάηουμε θλεκτρικό ρεφμα τθν
προςανατολιςμζνθ κίνθςθ των
θλεκτρονίων ι γενικότερα των
φορτιςμζνων ςωματιδίων.
Γενικά ς’ ζναν αγωγό είναι δυνατόν να
δθμιουργθκεί
προςανατολιςμζνθ
κίνθςθ, δθλαδι κίνθςθ προσ μια
ςυγκεκριμζνθ κατεφκυνςθ φορτιςμζνων
ςωματιδίων, ενϊ κάτι τζτοιο δεν
ςυμβαίνει
ςτουσ
μονωτζσ.
Στουσ
μεταλλικοφσ αγωγοφσ τα ςωματίδια που
εκτελοφν τθν προςανατολιςμζνθ κίνθςθ
είναι τα ελεφκερα θλεκτρόνια. Λζμε τότε
ότι θλεκτρικό ρεφμα διαρρζει τον αγωγό.

4. ΗΛΕΚΤΡΙΚO ΡΕΥΜΑ
2.1Το θλεκτρικό ρεφμα
Τα θλεκτρόνια δεν κινοφνται με τθν ίδια
ευκολία ςε όλουσ τουσ αγωγοφσ, για
παράδειγμα, ς’ ζνα χάλκινο ςφρμα κινοφνται
ευκολότερα απ’ ότι ς’ ζνα ςιδερζνιο ςφρμα
ίδιων διαςτάςεων. Λζμε ότι ο χαλκόσ είναι
καλφτεροσ αγωγόσ από το ςίδθρο. Στθν
πραγματικότθτα ακόμα και μζςα ςτουσ
μονωτζσ τα θλεκτρόνια κινοφνται αλλά με
πολφ μεγαλφτερθ δυςκολία απ’ όςθ ςτουσ
αγωγοφσ. Το γεγονόσ αυτό οφείλεται ςτο ότι
οι μονωτζσ διακζτουν ελάχιςτα ελεφκερα
θλεκτρόνια.
Οριςμζνα υλικά, όπωσ για παράδειγμα το
πυρίτιο και το γερμάνιο, κάτω από οριςμζνεσ
ςυνκικεσ ςυμπεριφζρονται άλλοτε ωσ
αγωγοί και άλλοτε ωσ μονωτζσ. Αυτά τα υλικά
τα ονομάηουμε θμιαγωγοφσ.

5. ΗΛΕΚΤΡΙΚO ΡΕΥΜΑ
2.1Το θλεκτρικό ρεφμα
Ηλεκτρική πηγή και ηλεκτρικό ρεφμα
Πϊσ δθμιουργείται θλεκτρικό ρεφμα ςε ζνα
μεταλλικό αγωγό; Ηλεκτρικό ρεφμα
μποροφμε εφκολα να προκαλζςουμε με τθ
βοικεια μιασ μπαταρίασ. Για να
κατανοιςουμε πϊσ μποροφμε να το
επιτφχουμε, ασ μελετιςουμε προςεκτικά
μια μπαταρία.
Σε κάκε θλεκτρικι πθγι υπάρχουν δφο αντίκετα θλεκτριςμζνεσ περιοχζσ τισ οποίεσ
ονομάηουμε θλεκτρικοφσ πόλουσ. Συνδζουμε κάκε πόλο μιασ ιςχυρισ θλεκτρικισ
πθγισ με μια μεταλλικι πλάκα και μεταξφ των πλακϊν τοποκετοφμε ζνα θλεκτρικό
εκκρεμζσ. Παρατθροφμε ότι το ςφαιρίδιο του αποκλίνει. Διαπιςτϊνουμε ότι μεταξφ των
πόλων τθσ θλεκτρικισ πθγισ δθμιουργείται θλεκτρικό πεδίο.

6. ΗΛΕΚΤΡΙΚO ΡΕΥΜΑ
2.1Το θλεκτρικό ρεφμα
Τι ςυμβαίνει ςτο εςωτερικό μεταλλικοφ
ςφρματοσ όταν αυτό ςυνδεκεί με μια μπαταρία;
Ηλεκτρική πηγή και ηλεκτρικό ρεφμα
Γνωρίςαμε ςτο προθγοφμενο κεφάλαιο ότι ςτο
εςωτερικό ενόσ μεταλλικοφ αγωγοφ υπάρχουν
κετικά ιόντα και ελεφκερα θλεκτρόνια. Τα
ελεφκερα θλεκτρόνια κινοφνται τυχαία προσ κάκε
κατεφκυνςθ, ενϊ τα ιόντα πάλλονται γφρω από
κακοριςμζνεσ κζςεισ.
Συνδζουμε τουσ δφο πόλουσ μιασ μπαταρίασ με
ςφρμα. Τότε ςτο εςωτερικό του ςφρματοσ
δθμιουργείται θλεκτρικό πεδίο, οπότε ςτα
ελεφκερα θλεκτρόνιά του αςκείται θλεκτρικι
δφναμθ. Η κίνθςι τουσ προςανατολίηεται από τθν
κατεφκυνςθ τθσ δφναμθσ. Ζτςι αυτά κινοφνται από
τον αρνθτικό προσ το κετικό πόλο και ςτο
μεταλλικό αγωγό εμφανίηεται προςανατολιςμζνθ
κίνθςθ θλεκτρονίων, δθλαδι θλεκτρικό ρεφμα. Η
μπαταρία είναι μια θλεκτρικι πθγι.

7. ΗΛΕΚΤΡΙΚO ΡΕΥΜΑ
2.1Το θλεκτρικό ρεφμα
Ένταςη του ηλεκτρικοφ ρεφματοσ
Συνδζεισ διαδοχικά ζνα λαμπτιρα με
μια καινοφργια μπαταρία και μια
ακριβϊσ ίδια αλλά πολυκαιριςμζνθ.
Στθν πρϊτθ περίπτωςθ ο λαμπτιρασ
φωτοβολεί πολφ πιο ζντονα απ’ ότι ςτθ
δεφτερθ. Λζμε ότι ςτθν πρϊτθ
περίπτωςθ ιςχυρότερο ρεφμα διαρρζει
το λαμπτιρα. Στθ δεφτερθ φωτοβολεί
αμυδρά και λζμε ότι αςκενζςτερο
θλεκτρικό ρεφμα διαρρζει το λαμπτιρα.
Πώσ
όμωσ
κα
μποροφςαμε
να
προςδιορίςουμε αν ζνασ αγωγόσ διαρρζεται
από ιςχυρότερο ι αςκενζςτερο θλεκτρικό
ρεφμα ςε ςχζςθ με κάποιον άλλο;
Όπωσ είδαμε, το θλεκτρικό ρεφμα είναι θ προςανατολιςμζνθ κίνθςθ των θλεκτρονίων κατά
μικοσ των μεταλλικϊν αγωγϊν. Συνδζουμε το πόςο ιςχυρό ι αςκενζσ είναι το θλεκτρικό ρεφμα
που διαρρζει το λαμπτιρα με τον αρικμό των θλεκτρονίων που διζρχονται από μια διατομι
του ςφρματόσ του ςτθ μονάδα του χρόνου. Πώσ κα μποροφςαμε όμωσ να μετριςουμε τον
αρικμό των θλεκτρονίων που διζρχονται από το λαμπτιρα ςε οριςμζνο χρόνο;

8. ΗΛΕΚΤΡΙΚO ΡΕΥΜΑ
2.1Το θλεκτρικό ρεφμα
Ένταςη του ηλεκτρικοφ ρεφματοσ
Αντί να μετριςουμε τον αρικμό των θλεκτρονίων, αρκεί να μετριςουμε το ολικό φορτίο που
μεταφζρουν κακϊσ κινοφνται κατά μικοσ ενόσ αγωγοφ. Όςο περιςςότερα θλεκτρόνια
διζρχονται από μια κάκετθ διατομι (ι απλά διατομι) του αγωγοφ ςε οριςμζνο χρόνο, τόςο
περιςςότερο φορτίο κα περνάει από αυτιν και τόςο ιςχυρότερο κα είναι το θλεκτρικό ρεφμα
Ορίηουμε τθν ζνταςθ (I) του θλεκτρικοφ ρεφματοσ που διαρρζει ζναν αγωγό ωσ το
φορτίο (q) που διζρχεται από μια διατομι του αγωγοφ ςε χρονικό διάςτθμα (t) προσ το
χρονικό διάςτθμα.
Στο Διεκνζσ Σφςτθμα Μονάδων θ ζνταςθ του θλεκτρικοφ ρεφματοσ είναι κεμελιώδεσ μζγεκοσ
και μονάδα μζτρθςισ τθσ είναι το 1 Ampere (1 A) (Αμπζρ).

9. ΗΛΕΚΤΡΙΚO ΡΕΥΜΑ
2.1Το θλεκτρικό ρεφμα
Ένταςη του ηλεκτρικοφ ρεφματοσ
Η ςχζςθ που ςυνδζει το 1 Α με τθ μονάδα του θλεκτρικοφ
φορτίου 1 C όπωσ προκφπτει από τθν (1) είναι:
1 Coulomb=1 Ampere · 1 second ι 1 C=1 A · 1 s
Ζνα Coulomb είναι το φορτίο που διζρχεται κάκε
δευτερόλεπτο από μια διατομι ενόσ αγωγοφ που
διαρρζεται από θλεκτρικό ρεφμα ζνταςθσ 1 Ampere.
Σε θλεκτρονικζσ διατάξεισ που διαρρζονται από ρεφματα
μικρισ ζνταςθσ ωσ μονάδεσ μζτρθςθσ τθσ ζνταςθσ του
θλεκτρικοφ ρεφματοσ χρθςιμοποιοφμε υποπολλαπλάςια
του αμπζρ όπωσ το μιλιαμπζρ (1 mA=10-3 A) και το
μικροαμπζρ (1 μΑ=10-6 Α). Για ρεφματα μεγάλθσ ζνταςθσ
χρθςιμοποιοφμε πολλαπλάςια του αμπζρ, π.χ. το
κιλοαμπζρ (1 kΑ=103 Α).
Τα όργανα που χρθςιμοποιοφμε για να μετράμε τθν
ζνταςθ
του
θλεκτρικοφ
ρεφματοσ
ονομάηονται
αμπερόμετρα. Κάκε αμπερόμετρο ζχει δφο ακροδζκτεσ με
τουσ οποίουσ ςυνδζεται με τθν μπαταρία και τουσ
αγωγοφσ.

10. ΗΛΕΚΤΡΙΚO ΡΕΥΜΑ
2.1Το θλεκτρικό ρεφμα
Ένταςη του ηλεκτρικοφ ρεφματοσ
Για να μετριςουμε τθν ζνταςθ του θλεκτρικοφ ρεφματοσ που διζρχεται από ζναν
αγωγό, παρεμβάλλουμε το αμπερόμετρο, ζτςι ϊςτε το προσ μζτρθςθ ρεφμα να διζλκει μζςα
από αυτό. Αυτόσ ο τρόποσ ςφνδεςθσ του οργάνου λζγεται ςφνδεςθ ςε ςειρά. Τα ςφγχρονα
αμπερόμετρα είναι ενςωματωμζνα ςε όργανα πολλαπλισ χριςθσ που ονομάηονται
πολφμετρα. Με το πολφμετρο μποροφμε να μετράμε και άλλα μεγζκθ, όπωσ θλεκτρικι τάςθ
και αντίςταςθ.

11. ΗΛΕΚΤΡΙΚO ΡΕΥΜΑ
2.1Το θλεκτρικό ρεφμα
Η φορά του ηλεκτρικοφ ρεφματοσ
Yπάρχουν αμπερόμετρα που ζχουν το 0 ςτο μζςο
τθσ κλίμακασ
Συνδζουμε ζνα τζτοιο αμπερόμετρο ς’ ζνα
κφκλωμα.
Η βελόνα αποκλίνει προσ κάποια κατεφκυνςθ.
Αν αντιςτρζψουμε τουσ πόλουσ τθσ πθγισ, θ
βελόνα αποκλίνει προσ τθν αντίκετθ
κατεφκυνςθ.
Το θλεκτρικό ρεφμα ζχει οριςμζνθ φορά. Κάκε
φορά θ απόκλιςθ τθσ βελόνασ δείχνει τθ φορά
του ρεφματοσ. Πϊσ ςυνδζεται αυτι θ φορά με
τθ φορά τθσ προςανατολιςμζνθσ κίνθςθσ των
φορτιςμζνων ςωματιδίων;

12. ΗΛΕΚΤΡΙΚO ΡΕΥΜΑ
2.1Το θλεκτρικό ρεφμα
Η φορά του ηλεκτρικοφ ρεφματοσ
Γνωρίηουμε ότι τα μόνα φορτιςμζνα ςωματίδια
που μποροφν να κινθκοφν ελεφκερα και προσ
κάκε κατεφκυνςθ ςτο εςωτερικό των μεταλλικϊν
αγωγϊν είναι τα ελεφκερα θλεκτρόνια. Επειδι τα
θλεκτρόνια είναι αρνθτικά φορτιςμζνα, κα
κινοφνται από τον αρνθτικό προσ το κετικό πόλο
τθσ μπαταρίασ. Η φορά κίνθςθσ των θλεκτρονίων
ς’ ζνα μεταλλικό αγωγό είναι θ πραγματικι φορά
του θλεκτρικοφ ρεφματοσ.
Ωςτόςο, αν ςτο εςωτερικό των αγωγϊν κινοφνταν κετικά φορτιςμζνα ςωματίδια, θ
κίνθςι τουσ κα ιταν από το κετικό πόλο τθσ πθγισ προσ τον αρνθτικό. Ζχει
επικρατιςει, για ιςτορικοφσ λόγουσ, να κεωροφμε ότι θ φορά του θλεκτρικοφ ρεφματοσ
ταυτίηεται με τθ φορά κίνθςθσ φανταςτικϊν κετικϊν φορτίων που κινοφνται κατά μικοσ
των αγωγϊν. Η φορά κίνθςθσ των κετικών φορτίων ς’ ζναν αγωγό ονομάηεται
ςυμβατικι φορά του θλεκτρικοφ ρεφματοσ

13. ΗΛΕΚΤΡΙΚO ΡΕΥΜΑ
2.1Το θλεκτρικό ρεφμα
Αποτελέςματα του ηλεκτρικοφ ρεφματοσ
Θερμικά αποτελζςματα:
Το θλεκτρικό ρεφμα προκαλεί τθ κζρμανςθ των
ςωμάτων τα οποία διαρρζει. Συςκευζσ που
λειτουργοφν με βάςθ τα κερμικά αποτελζςματα του
θλεκτρικοφ ρεφματοσ είναι ο κερμοςίφωνασ, θ
θλεκτρικι κουηίνα, οι κερμοςυςςωρευτζσ
Ηλεκτρομαγνθτικά αποτελζςματα:
Οι αγωγοί τουσ οποίουσ διαρρζει θλεκτρικό ρεφμα
δθμιουργοφν γφρω τουσ μαγνθτικά πεδία. Ζτςι μποροφν και
αλλθλεπιδροφν με ςιδερζνια υλικά, μαγνιτεσ ι και μεταξφ
τουσ, αςκϊντασ μαγνθτικζσ δυνάμεισ.
Στα θλεκτρομαγνθτικά φαινόμενα ςτθρίηεται θ λειτουργία των θλεκτρομαγνθτικϊν γερανϊν, οι
αυτόματοι διακόπτεσ, οι κεφαλζσ εγγραφισ ιχου και εικόνασ, κακϊσ και θ κίνθςθ των τρζνων
μαγνθτικισ ανφψωςθσ κ.λπ. Στα ίδια φαινόμενα ςτθρίηεται θ καταςκευι των
θλεκτροκινθτιρων, με τουσ οποίουσ κινοφνται τα θλεκτρικά τρζνα και λεωφορεία, λειτουργοφν
τα θλεκτρικά ψυγεία, ο εκκινθτισ (μίηα) του αυτοκινιτου κ.λπ.

14. ΗΛΕΚΤΡΙΚO ΡΕΥΜΑ
2.1Το θλεκτρικό ρεφμα
Αποτελέςματα του ηλεκτρικοφ ρεφματοσ
Χθμικά αποτελζςματα:
Όταν θλεκτρικό ρεφμα διζρχεται διαμζςου χθμικϊν
ουςιϊν, προκαλεί χθμικζσ μεταβολζσ. Εκμεταλλευόμαςτε
τα χθμικά φαινόμενα που προκαλεί το θλεκτρικό ρεφμα
ςτθν καταςκευι των θλεκτρικϊν μπαταριϊν, των
ςυςςωρευτϊν θλεκτρικισ ενζργειασ, ςτθν παραςκευι
χθμικϊν ςτοιχείων, όπωσ νατρίου, υδρογόνου, αλουμινίου
κ.λπ.
Φωτεινά αποτελζςματα:
Σε κάποιεσ περιπτϊςεισ το θλεκτρικό ρεφμα προκαλεί τθν
εκπομπι φωτόσ είτε λόγω αφξθςθσ τθσ κερμοκραςίασ
(λαμπτιρασ πυράκτωςθσ) είτε λόγω τθσ διζλευςισ του
από αζρια (λαμπτιρασ φκοριςμοφ).