Что такое напряжение электрического тока простыми словами: Основы радиотехники — напряжение тока. сила тока. Simpleinfo – все сложное простыми словами!

Основы радиотехники — напряжение тока. сила тока. Simpleinfo – все сложное простыми словами!

14 Декабря 2016

12342

В предыдущей статье, мы рассмотрели электрический ток. В этой статье будем рассматривать единицы измерения. Как без них? Но что бы не усложнять, рассмотрим только самые нужные, да и в дальнейшем в принципе только они понадобятся.

Мы уже знаем, что электрический ток, это движение частиц. Что бы эти частицы двигались, необходима внешняя направленная сила (например электрическое поле). И эту силу, которая двигает частицы, необходимо поддерживать.
Источник питания (источник напряжения, источник тока) имеют две клеммы или два полюса. Которые имеют разность потенциалов. Разность потенциалов, если простыми словами дать объяснение – это запас частиц, которые стремятся друг к другу. То есть, при возможности частицы из клеммы (-) будут стремится к клемме с (+).
Рассмотрим на картинке.

наведите или кликните мышкой, для анимации

На картинке мы видим источник питания и проводник. Если наведем мышку на картинку, источник питания «крутиться», то есть там поддерживается какая то сила для переноса частиц. Проводник не соединен к источнику питания, то есть цепь не замкнутая. Для того, что бы возник электрический ток — необходимо замкнуть цепь.
Рассмотрим на примере.

наведите или кликните мышкой, для анимации

В проводнике возникает электрический ток, то есть упорядоченное движение частиц. При перемещение заряженных частиц, что мы видим?

• 1. Какое количество частиц передвигаются.
• 2. Какая энергия тратится на перемещение частицы.

Сила тока

Сила тока — это величина, равная отношению количества заряда, проходящего через поперечное сечение проводника, к времени его прохождения. То есть это ответ на наш первый вопрос, сколько зарядов проходит через поперечное сечение проводника, за определенное время.

Единица измерения силы тока – это Ампер (А).
Условное обозначение: I
Ниже на картинке отобразим этот момент:

наведите или кликните мышкой, для анимации

Напряжение тока

Сила тока, это больше количественный показатель. Для того что бы частицы перемещались, необходима энергия (работа).
Напряжение тока (электрическое напряжение) – это энергия расходуемая при перемещение заряда. Простыми словами, это сила (давление) которое передвигает заряды по проводнику. Таким образом мы ответили на второй вопрос.
Единицы измерения напряжения тока – это Вольт (В).
Условное обозначение: U

наведите или кликните мышкой, для анимации

Мы теперь знаем что такое сила тока, напряжение тока и их условные обозначения. Еще хочу добавить, часто для объяснения этих процессов приводят пример с водой в трубе. Труба в данном случае это проводник, давление которое толкает воду это напряжение и количество воды (через поперечное сечение) это сила тока.

cxema.org — Что такое ток и напряжение простыми словами

Ток – это упорядоченное движение заряженных частиц, для металлов это электроны.

Напряжение – это отношение электрического поля к величине заряда.

Такое объяснение встречается в большинстве научных источников, но совершенно непригодно к визуальному моделированию движения носителей заряда. Не смотря на то, что в понимании схемотехники, и электроники в целом это никак не скажется, так как затрагиваются фундаментальные процессы, которые лежат в основе большинства явлений, которые используются не только в электронике.

Для начала вспомним несколько вполне пригодных к визуализации явлений – кристаллическая решётка атомов металла, который является проводником в подавляющем большинстве схем.

Как мы видим, ядра атомов – положительного заряда,  электроны – негативного, расстояние между ядрами атомов очень значительное, но из-за разных потенциалов они склонны притягиваться, поэтому при интенсивном движении заряженных частиц они могут время от времени сталкиваться с ядрами.

 Так же немало важную роль играет скорость движения ядер атомов, которая зависит от температуры проводника,  они начинают быстро двигаться, и натыкаться на большее количество электронов, и больше отпускает электронов назад, таким образом, больше количество электронов передаёт свою кинетическую энергию ядру атома, вызывающее большую вибрацию, и как следствие больший нагрев. Тем самым меньше электронов может пробегать по проводнику. Заряженные частицы двигаются под действием напряжения, это та сила, которая заставляет носители заряда двигаться в одном направлении, чем больше напряжение, тем больше электронов может преодолеть притяжение ядер атомов. Но при этом, давая электронам больше кинетической энергии, можно повысить вибрацию ядер атомов, как следствие – ещё больший нагрев проводника. Сопротивление так же зависит от площади сечения проводника, чем больше сечение – тем больше ядер атомов могут одновременно принимать и отпускать носителей заряда, что не только уменьшает сопротивление, но так же и увеличивает теплоёмкость проводника, значит, он легче может выдержать перегрев.

Но стоит отметить, что охладить такой провод сложнее, понадобится больше мощности затратить на его охлаждение, хотя на практике провод подбирают так, что бы при номинальном токе, он не грелся, и это правило применимо только к резисторам, где сопротивление больше, и мощность выделяемая больше. Так как при движении электронов, они на некоторое время задерживаются у ядер атомов, пока их не выбьет с поля ядра другой электрон, то на участке проводника, при протекании через него тока будет определённая разница в количестве заряженных частиц. Это зовётся падением напряжения, как правило, наибольшее падение напряжения происходит на самом высокоомном участке цепи, падение напряжения зависит от тока в цепи и сопротивления участка, на котором производится замер. Только что мы на уровне движения элементарных частиц объяснили некоторые аспекты закона Ома, и мощности выделяемой на резисторе, и почему она превращается в тепло. С напряжением всё проще, для начала вспомним, что источником напряжения могут быть как химические батареи (аккумуляторы, батарейки, и т.д.) так и магнитно-динамические (генераторы, электродвигатели). Принцип работы разный, но результат одинаков – это разница потенциалов на выводах. Если говорить совсем просто, то это банально разница свободных электронов, то есть на одном выводе их значительно больше чем на другом. Свободные электроны – это те электроны, которые не прикреплены на определённой орбите возле ядра атома, они под воздействием магнитных полей хаотично двигаются по всему проводнику, поэтому напряжение одинаково во всех частях проводника (пока через него не протекает ток). А источник напряжения можно представить как насос, который перекачивает ток с одного вывода в другой.

Ну и под конец в видео приводится аналогия заряженных частиц с автомобилями, а проводника с дорогой.

Статья специально подготовлена для конкурса на канале АКА

Автор — Ростислав Михайлов

Что такое напряжение электрического тока простыми словами. Напряжение

В электротехнике для описания процессов, протекающих внутри электрических цепей, используются термины «ток», «напряжение» и «сопротивление». Каждый из них имеет собственное назначение со специфическими характеристиками.

Электрический ток

Слово используется для характеристики движения заряженных частиц (электроны, дырки, катионы и анионы) через определенную среду вещества. Направление и количество носителей заряда определяет тип и силу тока.

Основные характеристики тока, влияющие на его практическое применение

Обязательным требованием для протекания зарядов является наличие цепи или, другим словами, замкнутого контура, создающего условия для их передвижения. Если внутри движущихся частиц образуется разрыв, то их направленное перемещение сразу прекращается.

На этом принципе работают все выключатели и защиты, используемые в электрике. Они создают разделение подвижными контактами токопроводящих частей между собой и этим действием прерывают протекание электрического тока, отключая прибор.

В энергетике наибольшее распространение получил метод создания электрического тока за счет передвижения электронов внутри металлов, изготовленных в виде проводов, шин или других токопроводящих частей.

Кроме этого способа также используется создание тока внутри:

1. газов и жидкостей-электролитов за счет движения электронов или катионов и анионов — ионов с положительными и отрицательными знаками заряда;

2. среды из вакуума, воздуха и газов при условии передвижения электронов, вызванного явлением термоэлектронной эмиссии;

3. полупроводниковых материалов вследствие перемещения электронов и дырок.

Электрический ток может возникнуть при:

приложении к заряженным частицам внешней разности электрических потенциалов;

нагреве проводников, не являющихся в данный момент сверхпроводниками;

протекании химических реакций, связанных с выделением новых веществ;

воздействии приложенного на проводник магнитного поля.

Форма сигнала электрического тока может быть:

1. постоянной в виде прямой линии на временно́м графике;

2. переменной синусоидальной гармоникой, хорошо описываемой основными тригонометрическими соотношениями;

3. меандром, грубо напоминающим синусоиду, но с резкими, ярко выраженными углами, которые в отдельных случаях могут быть хорошо сглажены;

4. пульсирующей, когда направление остается одним и тем же без изменения, а амплитуда колеблется периодически от нулевого до максимального значения по вполне определенному закону.

Электрический ток может совершать полезную для человека работу, когда он:

преобразуется в световое излучение;

создает нагрев тепловых элементов;

совершает механическую работу за счет притяжения или отталкивания подвижных якорей либо вращения роторов с приводами, закрепленных в подшипниках;

формирует электромагнитное излучение и в некоторых других случаях.

При прохождении электрического тока по проводам может создаваться вред, вызываемый:

излишним нагревом токонесущих цепей и контактов;

образованием в магнитопроводах электрических машин;

излучением электроэнергии в окружающую среду и некоторыми подобными явлениями.

Конструкторы электрических приборов и разработчики различных схем учитывают перечисленные возможности электрического тока в своих устройствах. Например, вредное воздействие вихревых токов в трансформаторах, двигателях и генераторах уменьшается за счет шихтовки сердечников, используемых для пропускания магнитных потоков. В то же время вихревой ток успешно применяют для разогрева среды внутри электрических печей и микроволновок, работающих на индукционном принципе.

Переменный электрический ток с синусоидальной формой сигнала может иметь разную частоту колебаний в единицу времени — секунду. Промышленная частота электроустановок в разных странах стандартизирована числами 50 или 60 герц. Для других целей электротехники и радиодела применяются сигналы:

низкочастотные, имеющие меньшие значения;

высокочастотные, значительно превышающие спектр промышленных устройств.

Обычно принято, что электрический ток создается движением заряженных частиц внутри определенной макроскопической среды и его называют током проводимости . Однако, может возникнуть и другой вид тока, называемый конвекционным, когда передвигаются макроскопические заряженные тела, например, дождевые капли.

Как образуется электрический ток в металлах

Перемещение электронов под действием постоянно приложенной к ним силы вполне можно сравнить со снижением парашютиста с раскрытым куполом. В обоих случаях происходит равноускоренное движение.

Парашютист движется за счет притяжения к земле силой тяжести, которой противостоит сила сопротивления воздуха. На электроны воздействует приложенная к ним сила , а мешают его движению непрерывные соударения с другими частицами — ионами кристаллических решеток, за счет чего гасится часть воздействия приложенной силы.

В обоих случаях средняя скорость парашютиста и перемещения электронов достигает постоянной величины.

При этом создается довольно уникальная ситуация, когда скорость:

собственного передвижения одного электрона определяется величиной порядка 0,1 миллиметра в секунду;

протекание электрического тока соответствует значительно большей величине — скорости распространения световых волн: около 300 тысяч километров в секунду.

Таким образом, создается в том месте, где к электронам приложено напряжение, и в результате оно начинает перемещаться со скоростью света внутри токопроводящей среды.

При движении электронов внутри кристаллической решетки металла возникает еще одна интересная закономерность: его сталкивание происходит примерно с каждым десятым встречным ионом. То есть, около 90% столкновений с ионами он успешно избегает.

Объяснить это явление помогают законы не только фундаментальной классической физики, как принято понимать большинством людей, а действующие дополнительные закономерности, описанные теорией квантовой механики.

Если кратко выразить их действие, то можно представить, что передвижению электронов внутри металлов мешают тяжелые «качающиеся» большие ионы, которые оказывают дополнительное сопротивление.

Особенно этот эффект хорошо заметен при нагреве металлов, когда «качания» тяжелых ионов увеличиваются и снижают электрическую проводимость кристаллических решеток проводников.

Поэтому при нагреве металлов у них всегда повышается электрическое сопротивление, а при охлаждении — увеличивается проводимость. Когда температура металла снижается до критических значений, приближенных к величине абсолютного нуля, во многих из них возникает явление сверхпроводимости.

Электрический ток, в зависимости от своей величины, способен совершать различную работу. Для количественной оценки его возможностей принята величина, называемая силой тока. Ее размерностью в международной системе измерений является 1 ампер. Для обозначения силы тока в технической литературе принят индекс «I».

Электрическое напряжение

Этот термин используется как характеристика физической величины, выражающей затраченную работу по переносу пробного единичного электрического заряда из одной точки в другую без изменения характеров размещения остальных зарядов на действующих источниках полей.

Поскольку начальная и конечная точки обладают различными потенциалами энергии, то работа на перемещение заряда, или напряжение, совпадает с соотношением разности этих потенциалов.

В зависимости от протекающих токов используются различные термины и способы вычисления напряжения. Оно может быть:

1. постоянным — в цепях электростатики и постоянного тока;

2. переменным — в схемах с переменными и синусоидальными токами.

Для второго случая используются такие дополнительные характеристики и разновидности напряжения, как:

амплитуда — наибольшее отклонение от нулевого положения оси абсцисс;

мгновенная величина, которая выражается в конкретный момент времени;

действующее, эффективное или, называемое по-другому, среднеквадратичное значение, определяемое по совершаемой активной работе одного полупериода;

средневыпрямленное, рассчитываемое по модулю выпрямленного значения одного периода гармоники.

Для количественной оценки напряжения введена международная единица 1 вольт, а ее обозначением стал символ «U».

При транспортировке электрической энергии по проводам воздушных линий конструкция опор и их габариты зависят от значения используемого напряжения. Его величину между проводами фаз называют линейной, а относительно каждого провода и землей — фазной.

Это правило применяется ко всем видам воздушных линий.

В бытовых электрических сетях нашей страны стандартом принято трехфазное напряжение 380/220 вольт.

Электрическое сопротивление

Термин применяется для характеристики свойств вещества ослаблять прохождение через него электрического тока. При этом могут выбираться разные среды, изменяться температура вещества или его габариты.

У цепей постоянного тока сопротивление совершает активную работу, поэтому его называют активным. Оно для любого участка прямо пропорционально приложенному напряжению и обратно пропорционально — проходящему току.

В цепях переменного тока введены понятия:

Электрический импеданс по-другому называют комплексным или полным сопротивлением с составляющими частями:

активной;

реактивной.

Реактивное сопротивление, в свою очередь, может быть:

емкостным;

индуктивным.

Соотношения между составляющими импеданса описываются треугольником сопротивлений .

При проведении расчетов электродинамики волновое сопротивление ЛЭП определяется соотношением напряжения от падающей волны к величине тока, проходящей по линии волны.

Величиной сопротивления принята международная единица измерения в 1 Ом.

Взаимосвязь тока, напряжения, сопротивления

Классическим примеров выражения соотношений между этими характеристиками является сравнение с гидравлической схемой, в которой сила движения потока жизни (аналог — величина тока) зависит от значения приложенной к поршню силы (созданного напряжения) и характера магистралей потока, выполненных сужениями (сопротивлением).

Амперметр замеряет ток, проходящий по цепи. Поскольку на всем замкнутом участке он не изменяется, то амперметр врезают в любом месте между источником напряжения и потребителем, создавая прохождение зарядов через измерительную головку прибора.

Вольтметром измеряют напряжение на клеммах подключенного к источнику тока потребителя.

Замеры сопротивления омметром могут выполняться только на обесточенном потребителе. Это объясняется тем, что омметр выдает калиброванное напряжение и замеряет ток, проходящий по измерительной головке, который переводится в Омы за счет деления напряжения на полученное значение тока.

Любое подключение маломощного постороннего напряжения при выполнении измерения создаст дополнительные токи и исказит результат. Учитывая, что внутренние цепи омметра изготавливаются маломощными, то при ошибочных замерах сопротивления при поданном постороннем напряжении довольно часто прибор выходит из строя за счет того, что у него выгорает внутренняя схема.

Знание основных характеристик тока, напряжения, сопротивления и зависимостей между ними позволяет электрикам успешно выполнять свою работу и надежно эксплуатировать электрические системы, а допускаемые ошибки очень часто заканчиваются несчастными случаями и травмами.

Напряжение: В Викисловаре есть статья «напряжение» Электрическое напряжение между точками A и B отношение работы электрического поля при переносе пробного заряда из точки A в B к величине этого пробного заряда. Номинальное напряжение… … Википедия

См … Словарь синонимов

Напряжение — – характеристика силового воздействия на элемент, определяемого как доля усилия на единицу площади поверхности. [Полякова, Т.Ю. Автодорожные мосты: учебный англо русский и русско английский терминологический словарь минимум / Т.Ю. Полякова … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

Механическое, мера внутренних сил, возникающих в деформируемом теле под влиянием внешнего воздействия. Напряжение определяется с помощью косвенных экспериментов (оптических и тензометрических) по создаваемой им деформации … Современная энциклопедия

НАПРЯЖЕНИЕ, измерение РАЗНОСТИ ПОТЕНЦИАЛОВ между двумя точками цепи. Разность потенциалов составляет 1 вольт, если ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЗАРЯД в 1 кулон, протекая между двумя точками, производит работу в 1 джоуль. Напряжение также вычисляется умножением… … Научно-технический энциклопедический словарь

Напряжение s — Напряжение, определяемое отношением осевого растягивающего усилия Р к начальной площади поперечного сечения рабочей части образца F0 Источник: ГОСТ 1497 84: Металлы. Методы испытаний на растяжение оригинал документа … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Напряжение — механическое, мера внутренних сил, возникающих в деформируемом теле под влиянием внешнего воздействия. Напряжение определяется с помощью косвенных экспериментов (оптических и тензометрических) по создаваемой им деформации. … Иллюстрированный энциклопедический словарь

Механическое внутренние силы, возникающие в деформируемом теле под влиянием внешних воздействий …

Электрическое то же, что разность потенциалов между 2 точками электрической цепи; на участке цепи, не содержащей электродвижущую силу, равно произведению силы тока на сопротивление участка … Большой Энциклопедический словарь

Ситуация в управлении, характеризуемая повышенной психической или физиологической напряженностью … Словарь терминов антикризисного управления

Книги

• Напряжение , Островский, Андрей Львович. В книгу известного петербуржского литератора Андрея Львовича Островского (1926-2001) вошли три его остросюжетные повести «Ночь не скроет», «Звонкий месяц апрель» и «Напряжение» о работе…
• Напряжение , Островский А.Л.. В книгу известного петербуржского литератора Андрея Львовича Островского (1926-2001) вошли три его остросюжетные повести 171;Ночь не скроет 187;, 171;Звонкий месяц апрель 187;и…

Напряжение и ток — это количественные понятия, о которых следует помнить всегда, когда дело касается электронной схемы. Обычно они изменяются во времени, в противном случае работа схемы не представляет интереса.

Напряжение (условное обозначение: U). Напряжение между двумя точками — это энергия (или работа), которая затрачивается на перемещение единичного положительного заряда из точки с низким потенциалом в точку с высоким потенциалом (т. е. первая точка имеет более отрицательный потенциал по сравнению со второй). Иначе говоря, это энергия, которая высвобождается, когда единичный заряд «сползает» от высокого потенциала к низкому. Напряжение называют также разностью потенциалов или электродвижущей силой (э. д. с). Единицей измерения напряжения служит вольт. Обычно напряжение измеряют в вольтах (В), киловольтах (1 кВ = 103 В), милливольтах (1 мВ = 10-3 В) или микровольтах (1 мкВ = 10-6 В). Для того чтобы переместить заряд величиной 1 кулон между точками, имеющими разность потенциалов величиной 1 вольт, необходимо совершить работу в 1 джоуль. (Кулон служит единицей измерения электрического заряда и равен заряду приблизительно 6*1018 электронов.) Напряжение, измеряемое в нановольтах (1 нВ = 10-9 В) или в мегавольтах (1 МВ = 106 В) встречается редко.

Ток (условное обозначение: I). Ток — это скорость перемещения электрического заряда в точке. Единицей измерения тока служит ампер. Обычно ток измеряют в амперах (А), миллиамперах (1 мА = 10-3 А), микроамперах (1 мкА = 10-6 А), наноамперах (1 нА = 10-9 А) и иногда в пикоамперах (1 пкА = 10-12 А). Ток величиной 1 ампер создается перемещением заряда величиной 1 кулон за время, равное 1 с. Условились считать, что ток в цепи протекает от точки с более положительным потенциалом к точке с более отрицательным потенциалом, хотя электрон перемещается в противоположном направлении.

Запомните: напряжение всегда измеряется между двумя точками схемы, ток всегда протекает через точку в схеме или через какой-либо элемент схемы.

Говорить «напряжение в резисторе» нельзя — это неграмотно. Однако часто говорят о напряжении в какойлибо точке схемы. При этом всегда подразумевают напряжение между этой точкой и «землей», то есть такой точкой схемы, потенциал которой всем известен. Скоро вы привыкнете к такому способу измерения напряжения.

Напряжение создается путем воздействия на электрические заряды в таких устройствах, как батареи (электрохимические реакции), генераторы (взаимодействие магнитных сил), солнечные батареи (фотогальванический эффект энергии фотонов) и т. п. Ток мы получаем, прикладывая напряжение между точками схемы.

Здесь, пожалуй, может возникнуть вопрос: а что же такое напряжение и ток на самом деле, как они выглядят? Для того чтобы ответить на этот вопрос, лучше всего воспользоваться таким электронным прибором, как осциллограф. С его помощью можно наблюдать напряжение (а иногда и ток) как функцию, изменяющуюся во времени.

В реальных схемах мы соединяем элементы между собой с помощью проводов, металлических проводников, каждый из которых в каждой своей точке обладает одним и тем же напряжением (по отношению, скажем, к земле). В области высоких частот или низких полных сопротивлений это утверждение не совсем справедливо. Сейчас же примем это допущение на веру. Мы упомянули об этом для того, чтобы вы поняли, что реальная схема не обязательно должна выглядеть как ее схематическое изображение, так как провода можно соединять поразному.

Запомните несколько простых правил, касающихся тока и напряжения:
Сумма токов, втекающих в точку, равна сумме токов, вытекающих из нее (сохранение заряда). Иногда это правило называют законом Кирхгофа для токов. Инженеры любят называть такую точку схемы узлом. Из этого правила вытекает следствие: в последовательной цепи (представляющей собой группу элементов, имеющих по два конца и соединенных этими концами один с другим) ток во всех точках одинаков.
При параллельном соединении элементов (рис. 1) напряжение на каждом из элементов одинаково. Иначе говоря, сумма падений напряжения между точками А и В, измеренная по любой ветви схемы, соединяющей эти точки, одинакова и равна напряжению между точками А и В. Иногда это правило формулируется так: сумма падений напряжения в любом замкнутом контуре схемы равна нулю. Это закон Кирхгофа для напряжений.
Мощность (работа, совершенная за единицу времени), потребляемая схемой, определяется следующим образом:

Вспомним, как мы определили напряжение и ток, и получим, что мощность равна: (работа/заряд)*(заряд/ед. времени). Если напряжение U измерено в вольтах, а ток I — в амперах, то мощность Р будет выражена в ваттах. Мощность величиной 1 ватт — это работа в 1 джоуль, совершенная за 1 с (1 Вт=1 Дж/с).

Мощность рассеивается в виде тепла (как правило) или иногда затрачивается на механическую работу (моторы), переходит в энергию излучения (лампы, нередатчики) или накапливается (батареи, конденсаторы). При разработке сложной системы одним из основных является вопрос определения ее тепловой нагрузки (возьмем, например, вычислительную машину, в которой побочным продуктом нескольких страниц результатов решения задачи становятся многие киловатты электрической энергии, рассеиваемой в пространство в виде тепла).

В дальнейшем при изучении периодически изменяющихся токов и напряжений мы обобщим простое выражение Р=UI. В таком виде оно справедливо для определения мгновенного значения мощности. Кстати, запомните, что не нужно называть ток силой тока — это неграмотно.

Статья из Интернета Похожие материалы:

Что такое электрический ток

Можно долго объяснять, что такое электрический ток. Использовать формулы, копировать определения из учебников по физике. Но в этой статье я хочу рассказать, что такое ток простыми словами.

Что такое электрический ток

Давайте представим такую картину:

Две бутылки, соединённые между собой трубой, и кран. Одна бутылка наполнена водой и в трубе летают рыбки.

Труба — это проводник (например, медный провод). Если поглядеть на медный провод под микроскопом, то мы увидим атомы, в состав которых входят электроны. А роль электронов будут выполнять наши рыбки, которые летают в трубе (т.е. хаотично движутся). И рыбки никуда целенаправленно не передвигаются, они летают как им угодно.

А теперь давайте откроем кран и посмотрим, что будет. В результате вода из одной бутылки будет перетекать в другую (принцип сообщающихся сосудов) и будет уносить наших рыбок, а это уже целенаправленное движение.

Что представляет собой ток

Перейдём к определению, что такое электрический ток!

Электрический ток — это направленное движение электрически заряженных частиц (в нашем случае это-рыбки) под воздействием электрического поля (в нашем случае это вода).

Что такое сила тока

Вернёмся к нашим рыбкам!

Чем больше рыбок за одну секунду будет проносить вода в трубе, тем больше будет сила!

В результате нашего опыта получаем определение:

Сила тока — это количество электричества (в нашем случае рыбки), проходящее через поперечное сечение проводника (в нашем случае труба) за одну секунду!

Закон Ома

Из этой статьи вы поняли, что является электрическим током. Но как же нам вычислить силу тока.

Вы видите формулу, по которой вычисляется ток для участка цепи.

I-ток, Ампер
U-напряжение, Вольт
R-сопротивление, Ом

Чтобы вычислить силу тока, необходимо напряжение разделить на сопротивление.

Дорогие читатели, подписывайтесь на обновления блога и в следующих статьях я расскажу, что такое напряжение и сопротивление!

Заключение

Дорогие читатели, в этой статье я максимально просто попытался рассказать, что такое электрический ток простыми словами! Здесь опущены многие формулы и определения! Я придерживаюсь принципа: от более лёгкого к более тяжёлому! Следите за обновлениями блога http://svoedelo.net, чтобы не пропустить интересной статьи

Сила тока и напряжение: что опаснее — простыми словами о важных вещах! | Электрика для всех

Сегодня мы поговорим о самых важных в электрике и электронике понятиях — силе тока и напряжении. Это ключевые вещи, поэтому если вы до сих пор не разобрались, чем они отличаются — давайте устраним эту проблему и разложим вольты с амперами по полочкам раз и навсегда вместе!

Какой насос качает электричество?

Главное, что вам нужно понять — электричество есть везде, весь мир держится на электричестве и даже то, что вы стоите на полу, а не проваливаетесь через него, это также заслуга электричества. Поэтому говорить о том, что в розетке есть электричество, а в кирпиче нет некорректно. Причина, по которой розетка может ударить вас током, если засунуть внутрь гвоздь в том, что есть источник электрического тока, который через провода подключен к розетке.

Представьте ведро с водой — можно засунуть в ведро трубу, но вода так и останется внутри. Для того, чтобы заставить её течь, нужен насос. Источник тока — батарейка, аккумулятор, подстанция — это и есть насос, который берёт неподвижный электрический ток и начинает его толкать по проводам, создавая потенциал.

Напряжение толкает ток, а его количество — это и есть сила

Потенциал или напряжение это то же, что, например, высота, с который вы льёте воду из ведра: чем выше поднять ведро, тем сильнее вода будет бить по земле или вашей ладони. Напряжение может быть без тока, так же, как вода в ведре необязательно падает вниз, даже если ведро поднять очень высоко: мешают стенки ёмкости или изоляция. Переверните ведро и вода потечёт. Количество воды, которое протекает через устье ведра или трубу — это и есть сила тока.

Чем выше напряжение, тем сильнее оно давит на электричество. Если давление очень высокое, даже изолятор может не выдержать и прорваться, как прорывается воздух при разряде молнии — это называется пробой изоляции. И, конечно, чем выше напряжение — тем большее количество тока течёт через проводники, то есть сила тока прямо зависит от напряжения.

Заметьте, как неудачно выбран термин — миллионы людей спотыкаются об это слово «сила тока», которое не имеет смысла и всех путает, тогда как это не «сила» тока, а попросту его количество!

Наше тело и электричество: току всё равно, через что протекать

Теперь нетрудно понять, что именно опасно в электричестве. Это именно напряжение — чем выше давление тока, тем легче он прорывает защиту нашей кожи, которая пробивается уже при 70 вольтах. А дальше ток течёт через ткани нашего тела, насыщенные водой, без особых трудностей, поражая нервную систему и, особенно, сердце.

Будьте осторожны и помните — электричество это энергия, которая может выполнить работу, а может стать причиной разрушения, если с ней не дружить.

Спасибо за просмотр и лайк!

Электрическое напряжение. Разность потенциалов. Напряжение тока. « ЭлектроХобби

Пожалуй, одним из самых часто употребляемых выражений у электриков, является понятие электрическое напряжение. Его так же называют разность потенциалов и не совсем верное словосочетание, такое как напряжение тока, ну смысл у названий по сути общий. А что на самом деле обозначает это понятие? Пожалуй, для начала приведу книжную формулировку: электрическое напряжение — это отношение работы электрического поля зарядов при передачи пробного заряда из точки 1 в точку 2. Ну а простыми словами говоря, это объясняется так.

Напомню Вам, что заряды бывают двух видов, это положительные со знаком «+» и отрицательные со знаком «-». Большинство из нас в детстве игрались с магнитиками, которые были честно добыты из очередной сломанной машинки с электромоторчиком, где они и стояли. Так вот когда мы пытались приблизить эти самые магниты друг к другу, то в одном случае они притягивались, а если развернуть один из них наоборот, то соответственно отталкивались.

Это происходило, потому что у любого магнита существует два полюса, это южный и северный. В том случае, когда полюса одинаковые, то магнитики будут отталкиваться, ну а когда разноименные, притягиваться. То же самое происходит и с электрическими зарядами, причем сила взаимодействия зависит от количества и разноимённости этих заряженных частиц. Проще говоря, чем на одном предмете больше «плюса», а на другом соответственно «минуса», тем сильнее они будут притягиваться друг к другу. Либо наоборот, отталкиваться при одинаковом заряде (+ и + или — и -).

Теперь представим, что у нас есть два небольших железных шарика. Если мысленно заглянуть в них, можно увидеть огромное множество маленьких частичек, которые расположены друг от друга на не большом расстоянии и неспособны к свободному передвижению, это ядра нашего вещества. Вокруг этих частичек с невероятно большой скоростью вращаются более мелкие частички, под названием электроны. Они могут оторваться от одних ядер и присоединятся к другим, тем самым путешествуя по всему железному шарику. В случае, когда количество электронов соответствует количеству протонов в ядре, шарики электрически нейтральны.

А вот если каким-то образом забрать некоторое количество, такой шарик будет стремиться притянуть к себе это самое, недостающее количество электронов, тем самым образуя вокруг себя положительное поле со знаком «+». Чем больше не хватает электронов, тем сильней будет это положительное поле. В соседнем шарике сделаем на оборот и добавим лишних электронов. В итоге получим избыток и соответственно такое же электрическое поле, но со знаком «-».

В результате получим два потенциала, один из которых жаждет получить электроны, ну а второй от них избавится. В шаре с избытком возникает теснота и эти частицы, вокруг которых существует  поле, толкаются и выталкивают друг друга из шара. А там где их недостаток, соответственно происходит что-то наподобие вакуума, который пытается втянуть в себя эти электроны. Это наглядный пример разности потенциалов и не что иное как напряжение между ними. Но, стоит только эти железные шары соединить между собой, как произойдёт обмен и напряжение пропадёт, поскольку образуется нейтральность.

Грубо говоря, эта сила стремления заряженных частиц, перейти от более заряженных частей к менее заряженным между двумя точками и будет разностью потенциалов. Давайте мысленно представим провода, которые подключены к батарейке от обычного карманного фонарика. В самой батарейке происходит химическая реакция, в результате которой возникает избыток электронов («-»), внутри батареи они выталкиваются на отрицательную клемму. Эти электроны стремятся, вернутся на своё место, откуда их до этого и вытолкали.

Внутри батареи у них не получается, значит остаётся ждать момента, когда им сделают мостик в виде электрического проводника и по которому они быстро перебегут на плюсовую клемму батареи, куда их притягивает. А пока мостика нет, то и будет желание перейти в виде этого самого электрического напряжения или разности потенциалов (напряжение тока).

Приведу некоторый аналогичный пример на ином представлении. Имеется обычный водопроводный кран с водой. Кран закрыт и, следовательно, вода не пойдёт из него, но внутри вода всё равно есть и более того, она там находится под некоторым давлением, она из-за этого давления стремится вырваться наружу, но ей мешает закрытый кран. И как только Вы повернёте ручку краника, вода тут же побежит. Так вот это давление и можно приблизительно сравнить с напряжением, а воду с заряженными частицами. Сам поток воды будет в данном примере выступать как электрический ток в самих проводах, а закрытый краник в роли электрического выключателя. Этот пример я привел только лишь для наглядности, и он не является полной аналогией!

Как ни странно, но люди не тесно связанные с профессией электрика, довольно часто называют электрическое напряжение , выражением напряжение тока и это является неправильной формулировкой, поскольку напряжение, как мы выяснили это разность потенциалов электрических зарядов, а ток, это сам поток этих заряженных частиц. И получается что, произнося напряжение тока в итоге небольшое несоответствие самого понятия.

Напряжение, так же как и все иные величины, имеет свою единицу измерения. Она измеряется в Вольтах. Это те самые вольты, которые пишутся на устройствах и источниках питания. Например, в обычной домашней розетки 220 В, или купленная вами батарейка с напряжением 1.5 В. В общем, думаю, вы поняли в общих чертах, что же такое это самое электрическое напряжение. В этой статье я основывался лишь на простом понимании этого термина и не вдавался в глубины формулировок и формул, чтобы не усложнять понимание. На самом деле эту тему можно гораздо шире изучить, но это уже зависит от Вас и Вашего желания.

P.S. Будьте внимательны при работе с электричеством, высокое напряжение опасно для жизни.

Электр напряжение. Что такое ток и напряжение простыми словами

Инструкция

Электрическое напряжение измеряют вольтметрами, которые делятся на милливольтметры, вольтметры, киловольтметры и т.д.

Трехфазные сети

Вся энергосистема планеты строится на трехфазной сети. Она несет два вида напряжения: линейное и фазное . Линейное напряжение сети – это напряжение между двумя проводниками, а фазовое – между проводником и нейтральным проводом или нулем. Поэтому, когда мы подсоединяем нагрузку по треугольной схеме, линейное напряжение становится равным фазовому, а когда мы подсоединяем нагрузку по схеме «звезда», то линейное напряжение увеличивается в корень из трех раз. Отсюда такие обозначения трехфазной сети, как 220/380 В или 127/220 В. Первое число указывает на фазовое напряжение, а второе – на линейное.
Для общего представления о величинах электрического напряжения на различных объектах, приведем их.

Напряжение на некоторых объектах

Напряжение между электродами, когда снимают электрокардиограмму, — 1-2 мВ.
Пальчиковая батарейка – 1,5 В.
Телефонная линия – 60 В.
Электрический угорь – 650 В.
Высокочастотная телевизионная антенна – от 1 до 100 мВ.
Контакты трамвайной линии – 550 В.
Грозовое облако – 10 гигавольт.

Когда оборванный провод касается земли, может возникнуть шаговое напряжение. До определенного момента оно не очень опасно. Смертельным оно становится лишь тогда, когда меняется путь движения электричества в человеческом теле.

Шаговое напряжение – напряжение шага одного человека. Ноги представляют собой контакты, и ток движется по замкнутой цепи нога-нога. Это – опасное состояние, но не смертельное, так как через сердце проходит мизерная часть электричества. Если ток приведет к неконтролируемым сокращениям мышц и человек упадет, поменяется путь прохождения тока и увеличится шаговое напряжение . Это – смертельная ситуация. Ее ни в коем случае нельзя допустить. Для этого выходить из опасной зоны надо быстро, но очень маленькими шажками, так как шаговое напряжение прямо пропорционально расстоянию между точками контакта. Но лучше скакать на одной ноге из зоны поражения.

Электрическое напряжение — это энергетическая характеристика электрического поля. Напряжение численно равно отношению работы по перемещению заряженной частицы q к величине заряда данной частицы.

Если для перемещения заряда величиной один кулон совершили работу величиной один джоуль, то величина электрического напряжения — один вольт. Вольт — единица измерения напряжения по международной системе СИ. Названа в честь Алессандро Вольта, который открыл первый в мире источник электрической энергии (гальванический элемент).

Об электрическом напряжении иногда говорят как о разности потенциалов. Допустим, что потенциал одной точки поля равен 5 кулон, а второй точки поля 10 кулон. Напряжение между двумя точками будет равно разности потенциалов двух точек 10 Кл — 5 Кл = 5 В.

Для записи значения напряжения часто используют киловольты (1 кВ=1000 В), милливольты (1 мВ=0,001 В). Реже встречается величина мегавольт (1 МВ=1000 кВ), гигавольт (1 ГВ=1000 МВ), а также микровольт (1 мкВ=0,001 мВ) и нановольт (1 н=0,001 мкВ). Как правило, в электроустановках рабочим напряжением до 1000 В для обозначения параметра используют вольты, а в электроустановках свыше 1000 В — киловольты. Для определения значения напряжения используют специальные электроизмерительные приборы — вольтметры. В зависимости от величины измеряемого напряжения помимо вольтметров применяют милливольтметры и киловольтметры.

Электрическое напряжение в трехфазной сети

Основа всей нашей энергосистемы — трехфазная сеть. В трехфазной сети различают два вида электрического напряжения: линейное и фазное. Линейное напряжение сети — это напряжение между двумя линейными проводами трехфазной сети. Фазное напряжение сети — значение напряжения между началом и концом одной из трех фаз электрической сети, то есть напряжение между линейным проводом и нейтральным (нулевым) проводом. При соединении нагрузки потребителей по схеме «треугольник» линейное напряжение равно фазному напряжению сети. При соединении потребителей электрической энергии по схеме «звезда» линейное напряжение в корень из трех больше фазного. Например, линейное напряжение 380 вольт, а фазное напряжение — 220 вольт.

Напряжение в трехфазной сети принято обозначать дробью, в которой числитель — фазное напряжение сети, а знаменатель — линейное напряжение сети. Например, 127/220 В, 220/380 В, 380/660 В.

Существует общепринятый ряд стандартных (номинальных) значений напряжений в трехфазной электрической сети:

В электроустановках до 1000 В: 127, 220, 380, 660 В. — в электроустановках выше 1000 вольт: 3, 6, 10, 20, 35, 110, 150, 220, 330, 500 кВ. Значительное превышение определенного стандартами номинального значения напряжения именуется .

Номинальные значения электрического напряжения некоторых объектов

(объект, тип и величина напряжения):

• электрокардиограмма: импульсное, 1-2 мВ;
• пальчиковая батарейка: постоянное, 1,5 В;
• антенна телевизионная: высокочастотное, 1-100 мВ;
• батарея «крона»: постоянное, 9 В;
• питание ноутбука: постоянное, 12 В;
• телефонная линия: постоянное, 60 В;
• разряд угря электрического: постоянное, 650 В;
• разряд ската электрического: постоянное, 250 В;
• контактная система трамвая: постоянное, 550 В;
• электросеть России: переменное 220/380 В;
• электросеть США: переменное 110/190 В;
• электросеть Японии: переменное 100/172 В.
• грозовое облако: постоянное, до 10 ГВ. (10 гигавольт = 10000000000 вольт!!!)

Прежде чем рассматривать понятие напряжение электрического тока, кратко напомним понятие тока вообще. В самом общем понятии — это упорядоченное, направленное движение заряженных частиц (электронов), производимое под воздействием электрического поля. Также нельзя забывать и о силе тока — одной из основных величин электричества. При перемещении зарядов электрическое поле совершает определенную работу.

Принцип действия напряжения тока

Чем больший заряд необходимо переместить за 1 секунду в электрической цепи, тем большую работу совершает электрическое поле. Поэтому его работа полностью зависит от . Однако, кроме силы тока существует еще одна величина, влияющая на работу. Это и будет напряжение, о котором пойдет речь.

Напряжение это отношение работы тока на отрезке цепи к величине заряда, проходящего по этому участку электрической цепи. Иначе говоря, это работа (энергия), расходуемая при перемещении одного положительного заряда из точки с маленьким потенциалом в точку с большим потенциалом. Напряжение определяют еще как разность потенциалов или электродвижущую силу.

Единицей измерения работы электрического тока является джоуль (Дж), электрический заряд измеряется в кулонах (Кл). Таким образом, единица измерения напряжения — 1 Дж/Кл. Эту единицу назвали вольт (В), в честь Алессандро Джузеппе Антонио Анастасио Вольта (1745-1827) — итальянского ученого физика и химика, одного из основоположников учения об электричестве.

Как на практике работает эта единица измерения

Если объяснять просто, для непосвященных, вольт будет считаться мерой «давления» или воздействия, заставляющее электрический ток передвигаться по цепи или проводу. В то же время ампер будет его мерой «объема». Чтобы наглядно объяснить работу вольта и ампера, в качестве примера можно использовать принцип «воды в шланге». Здесь напряжение в вольтах будет аналогично давлению воды, а сила в амперах — объему воды. Если вода поступает в шланг без наконечника, то через него проходит большое количество воды (), давление, при этом возникает небольшое (вольт). Когда мы прижимаем наконечник шланга пальцем, то объем проходящей по нему воды снижается, зато давление воды увеличивается и струя брызгает намного дальше.

Сравнивая этот пример с электричеством, мы видим, что сила тока — это количество электронов, проходящих по проводу, а напряжение показывает нам, с какой силой эти электроны проталкиваются. Из этого следует вывод, что при одинаковом напряжении у провода, проводящего больший электрический ток, должен быть и больший диаметр.

Для возникновения напряжения в электрической сети обязательно необходим какой — либо источник тока. Когда электрическая цепь находится в разомкнутом состоянии, то напряжение существует лишь на клеммах самого источника. При включении источника тока в электрическую цепь, на отдельных ее участках возникает напряжение. Одновременно в цепи возникает сила тока. Наблюдаем взаимосвязь: без напряжения — нет и силы тока.

Для измерения напряжения используют специальный электроизмерительный прибор, который называется вольтметр. По своему внешнему виду он, практически, похож на , и отличается лишь шкалой. На шкале у амперметра — буква «А », у вольтметра — буква «V ». При проведении измерений амперметр включается в цепь последовательно, а вольтметр -параллельно.

Это проходящие через проводник электроны, несущие отрицательный заряд. Объем этого заряда или, иными словами, количество электричества характеризует силу тока . Мы знаем, что сила тока одинакова во всех местах цепи.

Электроны не могут исчезать или «спрыгивать» с проводов и нагрузки. Поэтому, силу тока мы можем измерить в любом месте электрической цепи . Однако, будет ли одинаковым действие тока на разные участки этой цепи? Давайте разберемся.

Проходя по проводам, ток лишь слегка их нагревает, однако не совершает при этом большой работы. Проходя же через спираль электрической лампочки, ток не просто сильно нагревает ее, он нагревает ее до такой степени, что она, раскаляясь, начинает светиться. То есть в данном случае ток совершает механическую работу , и довольно приличную работу. Ток тратит свою энергию. Электроны в том же количестве продолжают бежать дальше, но энергии у них уже поменьше.

Определение электрического напряжения

То есть электрическое поле должно было «протащить» электроны через нагрузку, и энергия, которая при этом израсходовалась, характеризуется величиной, называемой электрическим напряжением. Эта же энергия потратилась на какое-то изменение состояния вещества нагрузки. Энергия, как мы знаем, не пропадает в никуда и не появляется из ниоткуда. Об этом гласит Закон сохранения энергии . То есть, если ток потратил энергию на прохождение через нагрузку, эту энергию приобрела нагрузка и, например, нагрелась.

То есть, приходим к определению: напряжение электрического тока — это величина, показывающая, какую работу совершило поле при перемещении заряда от одной точки до другой. Напряжение в разных участках цепи будет различным. Напряжение на участке пустого провода будет совсем небольшим, а напряжение на участке с какой-либо нагрузкой будет гораздо большим, и зависеть величина напряжения будет от величины работы, произведенной током. Измеряют напряжение в вольтах (1 В). Для определения напряжения существует формула:

где U — напряжение,
A — работа, совершенная током по перемещению заряда q на некий участок цепи.

Напряжение на полюсах источника тока

Что касается напряжения на участке цепи — все понятно. А что же тогда означает напряжение на полюсах ? В данном случае это напряжение означает потенциальную величину энергии, которую может источник придать току. Это как давление воды в трубах. Эта величина энергии, которая будет израсходована, если к источнику подключить некую нагрузку. Поэтому, чем большее напряжение у источника тока, тем большую работу может совершить ток.

Вольтметр

Для измерения напряжения существует прибор, называемый вольтметром. В отличие от амперметра, он подключается не произвольно в любом месте цепи, а параллельно нагрузке, до нее и после. В таком случае вольтметр показывает величину напряжения, приложенного к нагрузке. Для измерения напряжения на полюсах источника тока, вольтметр подключают непосредственно к полюсам прибора.

То есть электрическое поле должно было «протащить» электроны через нагрузку, и энергия, которая при этом израсходовалась, характеризуется величиной, называемой электрическим напряжением. Эта же энергия потратилась на какое-то изменение состояния вещества нагрузки. Энергия, как мы знаем, не пропадает в никуда и не появляется из ниоткуда. Об этом гласит Закон сохранения энергии . То есть, если ток потратил энергию на прохождение через нагрузку, эту энергию приобрела нагрузка и, например, нагрелась.

То есть, приходим к определению: напряжение электрического тока – это величина, показывающая, какую работу совершило поле при перемещении заряда от одной точки до другой. Напряжение в разных участках цепи будет различным. Напряжение на участке пустого провода будет совсем небольшим, а напряжение на участке с какой-либо нагрузкой будет гораздо большим, и зависеть величина напряжения будет от величины работы, произведенной током. Измеряют напряжение в вольтах (1 В). Для определения напряжения существует формула:

где U — напряжение, A – работа, совершенная током по перемещению заряда q на некий участок цепи.

Напряжение на полюсах источника тока

Что касается напряжения на участке цепи – все понятно. А что же тогда означает напряжение на полюсах источника тока ? В данном случае это напряжение означает потенциальную величину энергии, которую может источник придать току. Это как давление воды в трубах. Эта величина энергии, которая будет израсходована, если к источнику подключить некую нагрузку. Поэтому, чем большее напряжение у источника тока, тем большую работу может совершить ток.

2) Диэлектрики в электрическом поле

В отличие от проводников, в диэлектриках нет свободных зарядов. Все заряды являются

связанными: электроны принадлежат своим атомам, а ионы твёрдых диэлектриков колеблются

вблизи узлов кристаллической решётки.

Соответственно, при помещении диэлектрика в электрическое поле не возникает направлен-ного движения зарядов

Поэтому для диэлектриков не проходят наши доказательства свойств

проводников — ведь все эти рассуждения опирались на возможность появления тока. И дей-ствительно, ни одно из четырёх свойств проводников, сформулированных в предыдущей статье,

не распростаняется на диэлектрики.

2. Объёмная плотность заряда в диэлектрике может быть отличной от нуля.

3. Линии напряжённости могут быть не перпендикулярны поверхности диэлектрика.

4. Различные точки диэлектрика могут иметь разный потенциал. Стало быть, говорить о

«потенциале диэлектрика» не приходится.

Поляризация диэлектриков — явление, связанное с ограниченным смещением связанных зарядов в диэлектрике или поворотом электрических диполей, обычно под воздействием внешнего электрического поля, иногда под действием других внешних сил или спонтанно.

Поляризацию диэлектриков характеризует вектор электрической поляризации . Физический смысл вектора электрической поляризации — это дипольный момент, отнесенный к единице объема диэлектрика. Иногда вектор поляризации коротко называют просто поляризацией.

Вектор поляризации применим для описания макроскопического состояния поляризации не только обычных диэлектриков, но и сегнетоэлектриков, и, в принципе, любых сред, обладающих сходными свойствами. Он применим не только для описания индуцированной поляризации, но и спонтанной поляризации (у сегнетоэлектриков).

Поляризация — состояние диэлектрика, которое характеризуется наличием электрического дипольного момента у любого (или почти любого) элемента его объема.

Различают поляризацию, наведенную в диэлектрике под действием внешнего электрического поля, и спонтанную (самопроизвольную) поляризацию, которая возникает в сегнетоэлектриках в отсутствие внешнего поля. В некоторых случаях поляризация диэлектрика (сегнетоэлектрика) происходит под действием механических напряжений, сил трения или вследствие изменения температуры.

Поляризация не изменяет суммарного заряда в любом макроскопическом объеме внутри однородного диэлектрика. Однако она сопровождается появлением на его поверхности связанных электрических зарядов с некоторой поверхностной плотностью σ. Эти связанные заряды создают в диэлектрике дополнительное макроскопическое поле c напряжённостью , направленное против внешнего поля с напряжённостью . В результате напряжённость поля внутри диэлектрика будет выражаться равенством:

В зависимости от механизма поляризации, поляризацию диэлектриков можно подразделить на следующие типы:

Электронная — смещение электронных оболочек атомов под действием внешнего электрического поля. Самая быстрая поляризация (до 10 −15 с). Не связана с потерями.

Ионная — смещение узлов кристаллической структуры под действием внешнего электрического поля, причем смещение на величину, меньшую, чем величина постоянной решетки. Время протекания 10 −13 с, без потерь.

Дипольная (Ориентационная) — протекает с потерями на преодоление сил связи и внутреннего трения. Связана с ориентацией диполей во внешнем электрическом поле.

Электронно-релаксационная — ориентация дефектных электронов во внешнем электрическом поле.

Ионно-релаксационная — смещение ионов, слабо закрепленных в узлах кристаллической структуры, либо находящихся в междуузлие.

Структурная — ориентация примесей и неоднородных макроскопических включений в диэлектрике. Самый медленный тип.

Самопроизвольная (спонтанная) — благодаря этому типу поляризации у диэлектриков, у которых он наблюдается, поляризация проявляет существенно нелинейные свойства даже при малых значениях внешнего поля, наблюдается явление гистерезиса. Такие диэлектрики (сегнетоэлектрики) отличаются очень высокими значениями диэлектрической проницаемости (от 900 до 7500 у некоторых видов конденсаторной керамики). Введение спонтанной поляризации, как правило, увеличивает тангенс угла потерь материала (до 10 −2)

Резонансная — ориентация частиц, собственные частоты которых совпадают с частотами внешнего электрического поля.

Миграционная поляризация обусловлена наличием в материале слоев с различной проводимостью, образованию объемных зарядов, особенно при высоких градиентах напряжения, имеет большие потери и является поляризацией замедленного действия.

Поляризация диэлектриков (за исключением резонансной) максимальна в статических электрических полях. В переменных полях, в связи с наличием инерции электронов, ионов и электрических диполей, вектор электрической поляризации зависит от частоты.

Напряжение и ток | Основные понятия электричества

Как упоминалось ранее, нам нужно нечто большее, чем просто непрерывный путь (т. Так же, как мрамор в трубе или вода в трубе, для инициирования потока требуется некоторая сила воздействия. В случае электронов эта сила — это та же сила, которая действует в статическом электричестве: сила, создаваемая дисбалансом электрического заряда.Если мы возьмем примеры воска и шерсти, которые были натерты друг с другом, мы обнаружим, что избыток электронов в воске (отрицательный заряд) и дефицит электронов в шерсти (положительный заряд) создают дисбаланс заряда между ними. Этот дисбаланс проявляется как сила притяжения между двумя объектами:

Если между заряженным воском и шерстью поместить токопроводящую проволоку, электроны будут проходить через нее, так как некоторые из избыточных электронов в воске устремляются через провод, чтобы вернуться к шерсти, восполняя там недостаток электронов:

Дисбаланс электронов между атомами воска и атомами шерсти создает силу между двумя материалами.Поскольку электроны не могут перетекать от воска к шерсти, все, что может сделать эта сила, — это притягивать два объекта вместе. Однако теперь, когда проводник перекрывает изолирующий зазор, сила заставит электроны течь в однородном направлении через провод, хотя бы на мгновение, пока заряд в этой области не нейтрализуется и сила между воском и шерстью не уменьшится. Электрический заряд, образованный между этими двумя материалами при трении их друг о друга, служит для хранения определенного количества энергии. Эта энергия мало чем отличается от энергии, накопленной в высоком резервуаре с водой, который выкачивается из пруда нижнего уровня:

Влияние силы тяжести на воду в резервуаре создает силу, которая пытается снова опустить воду на более низкий уровень.Если подходящая труба проложена от резервуара обратно к пруду, вода под действием силы тяжести потечет вниз из резервуара по трубе:

Для перекачки этой воды из пруда с низким уровнем в резервуар с высоким уровнем требуется энергия, а движение воды по трубопроводу обратно к исходному уровню представляет собой высвобождение энергии, накопленной от предыдущей откачки. Если вода перекачивается на еще более высокий уровень, для этого потребуется еще больше энергии, таким образом, будет сохранено больше энергии, и больше энергии будет высвобождено, если воде позволить снова течь по трубе обратно вниз:

Электроны мало чем отличаются.Если мы протираем воск и шерсть вместе, мы «выкачиваем» электроны с их нормальных «уровней», создавая условия, при которых существует сила между парафином и шерстью, поскольку электроны стремятся восстановить свои прежние положения (и балансировать внутри своего тела). соответствующие атомы). Сила, притягивающая электроны обратно в исходное положение вокруг положительных ядер их атомов, аналогична силе гравитации, действующей на воду в резервуаре, пытаясь вернуть ее к прежнему уровню. Подобно тому, как перекачка воды на более высокий уровень приводит к накоплению энергии, «перекачка» электронов для создания дисбаланса электрического заряда приводит к накоплению определенного количества энергии в этом дисбалансе.И точно так же, как обеспечение пути для воды стекать обратно с высоты резервуара приводит к высвобождению этой накопленной энергии, предоставление возможности электронам течь обратно к их первоначальным «уровням» приводит к высвобождению накопленной энергии. Когда носители заряда находятся в этом статическом состоянии (точно так же, как вода, неподвижная, высоко в резервуаре), энергия, хранящаяся там, называется потенциальной энергией , потому что у нее есть возможность (потенциал) высвобождения, которая не была полностью реализована. пока что.

Понимание концепции напряжения

Когда носители заряда находятся в этом статическом состоянии (точно так же, как вода, неподвижная, высоко в резервуаре), энергия, хранящаяся там, называется потенциальной энергией, потому что у нее есть возможность (потенциал) высвобождения, которая еще не полностью реализована. . Когда вы терзаете обувь с резиновой подошвой о тканевый ковер в сухой день, вы создаете дисбаланс электрического заряда между вами и ковром. При царапании ногами накапливается энергия в виде дисбаланса зарядов, вытесняемых из их первоначальных мест.Этот заряд (статическое электричество) является стационарным, и вы вообще не заметите, что энергия накапливается. Однако, как только вы положите руку на металлическую дверную ручку (с большой подвижностью электронов для нейтрализации вашего электрического заряда), эта накопленная энергия будет высвобождена в виде внезапного потока заряда через вашу руку, и вы будете воспринимать ее как поражение электрическим током! Эта потенциальная энергия, хранящаяся в виде дисбаланса электрического заряда и способная провоцировать протекание носителей заряда через проводник, может быть выражена термином, называемым напряжением, которое технически является мерой потенциальной энергии на единицу заряда или чего-то, что физик мог бы называют удельной потенциальной энергией.

Определение напряжения

Определяемое в контексте статического электричества, напряжение — это мера работы, необходимой для перемещения единичного заряда из одного места в другое, против силы, которая пытается сохранить баланс электрических зарядов. В контексте источников электроэнергии напряжение — это количество доступной потенциальной энергии (работа, которую необходимо выполнить) на единицу заряда для перемещения зарядов через проводник, поскольку напряжение — это выражение потенциальной энергии, представляющее возможность или потенциал для выделения энергии когда заряд перемещается с одного «уровня» на другой, он всегда находится между двумя точками.Рассмотрим аналогию с водохранилищем:

.

Из-за разницы в высоте падения существует вероятность того, что гораздо больше энергии будет выпущено из резервуара через трубопровод в точку 2, чем в точку 1. Принцип интуитивно понятен при падении камня: что приводит к более сильный удар, камень упал с высоты одного фута или тот же камень упал с высоты одной мили? Очевидно, что падение с большей высоты приводит к высвобождению большей энергии (более сильному удару).Мы не можем оценить количество накопленной энергии в водном резервуаре, просто измерив объем воды, точно так же, как мы можем предсказать серьезность удара падающей породы, просто зная вес камня: в обоих случаях мы также должны учитывать, как далекие эти массы упадут со своей начальной высоты. Количество энергии, высвобождаемой при падении массы, зависит от расстояния между его начальной и конечной точками. Точно так же потенциальная энергия, доступная для перемещения носителей заряда из одной точки в другую, зависит от этих двух точек.Следовательно, напряжение всегда выражается как величина между двумя точками . Достаточно интересно, что аналогия с массой, потенциально «падающей» с одной высоты на другую, является настолько удачной моделью, что напряжение между двумя точками иногда называют падением напряжения .

Генерирующее напряжение

Напряжение можно генерировать другими способами, кроме трения материалов определенных типов друг о друга. Химические реакции, лучистая энергия и влияние магнетизма на проводники — вот несколько способов, которыми может создаваться напряжение.Соответствующими примерами этих трех источников напряжения являются батареи, солнечные элементы и генераторы (например, «генератор переменного тока» под капотом вашего автомобиля). На данный момент мы не будем вдаваться в подробности того, как работает каждый из этих источников напряжения — более важно то, что мы понимаем, как источники напряжения могут применяться для создания потока заряда в электрической цепи. Давайте возьмем символ химической батареи и шаг за шагом построим схему:

Как работают источники напряжения?

Любой источник напряжения, включая аккумуляторные батареи, имеет две точки электрического контакта.В этом случае у нас есть точка 1 и точка 2 на приведенной выше диаграмме. Горизонтальные линии разной длины указывают на то, что это батарея, и дополнительно указывают направление, в котором напряжение этой батареи будет пытаться протолкнуть носители заряда по цепи. Тот факт, что горизонтальные линии в символе батареи кажутся разделенными (и, таким образом, не могут служить в качестве пути для потока заряда), не вызывает беспокойства: в реальной жизни эти горизонтальные линии представляют собой металлические пластины, погруженные в жидкий или полутвердый материал. который не только проводит заряды, но и генерирует напряжение, чтобы подтолкнуть их, взаимодействуя с пластинами.Обратите внимание на маленькие значки «+» и «-» непосредственно слева от символа батареи. Отрицательный (-) конец батареи всегда является концом с самым коротким тире, а положительный (+) конец батареи всегда является концом с самым длинным тире. Положительный конец батареи — это конец, который пытается вытолкнуть из нее носители заряда (помните, что по традиции мы думаем, что носители заряда заряжены положительно, хотя электроны заряжены отрицательно). Точно так же отрицательный конец — это конец, который пытается привлечь носители заряда.Когда «+» и «-» концы батареи ни к чему не подключены, между этими двумя точками будет напряжение, но не будет потока заряда через батарею, потому что нет непрерывного пути, по которому могут перемещаться носители заряда.

Тот же принцип справедлив и для аналогии с резервуаром для воды и насосом: без возвратной трубы обратно в пруд накопленная энергия в резервуаре не может быть выпущена в виде потока воды. Как только резервуар будет полностью заполнен, поток не может возникнуть, независимо от того, какое давление может создать насос.Должен существовать полный путь (контур), по которому вода течет из пруда в резервуар и обратно в пруд для обеспечения непрерывного потока. Мы можем обеспечить такой путь для батареи, соединив кусок провода от одного конца батареи к другому. Формируя цепь с петлей из проволоки, мы инициируем непрерывный поток заряда по часовой стрелке:

Понимание концепции электрического тока

Пока батарея продолжает вырабатывать напряжение и непрерывность электрического пути не нарушена, носители заряда будут продолжать течь в цепи.Следуя метафоре воды, движущейся по трубе, этот непрерывный, равномерный поток заряда через цепь называется током . Пока источник напряжения продолжает «толкать» в одном направлении, носители заряда будут продолжать двигаться в том же направлении в цепи. Этот однонаправленный поток тока называется постоянным током, или постоянным током. Во втором томе этой серии книг исследуются электрические цепи, в которых направление тока переключается взад и вперед: Переменный ток, или переменный ток.Но пока мы просто займемся цепями постоянного тока. Поскольку электрический ток состоит из отдельных носителей заряда, протекающих в унисон через проводник, перемещаясь и толкая носители заряда впереди, точно так же, как шарики через трубу или вода через трубу, величина потока в одной цепи будет одинаковой. в любой момент. Если бы мы отслеживали поперечное сечение провода в одной цепи, считая протекающие носители заряда, мы бы заметили точно такое же количество в единицу времени, что и в любой другой части цепи, независимо от длины проводника или проводника. диаметр.Если мы нарушим непрерывность цепи в любой точке , электрический ток прекратится во всей петле, и полное напряжение, создаваемое батареей, будет проявляться в разрыве, между концами проводов, которые раньше были соединены:

Что такое полярность падения напряжения?

Обратите внимание на знаки «+» и «-», нарисованные на концах разрыва цепи, и то, как они соответствуют знакам «+» и «-» рядом с выводами аккумулятора. Эти маркеры указывают направление, в котором напряжение пытается протолкнуть ток, это направление потенциала, обычно называемое полярностью , .Помните, что напряжение всегда относительно между двумя точками. По этой причине полярность падения напряжения также является относительной между двумя точками: будет ли точка в цепи помечена знаком «+» или «-», зависит от другой точки, к которой она относится. Взгляните на следующую схему, где каждый угол петли отмечен номером для справки:

При нарушении целостности цепи между точками 2 и 3 полярность падения напряжения между точками 2 и 3 будет «+» для точки 2 и «-» для точки 3.Полярность батареи (1 «+» и 4 «-») пытается протолкнуть ток через петлю по часовой стрелке от 1 до 2, от 3 до 4 и снова обратно к 1. Теперь давайте посмотрим, что произойдет, если мы снова соединим точки 2 и 3 вместе, но сделаем разрыв в цепи между точками 3 и 4:

При разрыве между 3 и 4 полярность падения напряжения между этими двумя точками будет «-» для 4 и «+» для 3. Обратите особое внимание на тот факт, что «знак» точки 3 противоположен знаку в Первый пример, где разрыв был между точками 2 и 3 (где точка 3 была помечена «-»).Мы не можем сказать, что точка 3 в этой цепи всегда будет либо «+», либо «-», потому что полярность, как и само напряжение, не зависит от одной точки, а всегда относительна между двумя точками!

ОБЗОР:

• Носители заряда могут двигаться через проводник с помощью той же силы, которая проявляется в статическом электричестве.
• Напряжение — это мера удельной потенциальной энергии (потенциальной энергии на единицу заряда) между двумя точками.С точки зрения непрофессионала, это мера «толчка», позволяющая мотивировать обвинение.
• Напряжение, как выражение потенциальной энергии, всегда относительно между двумя точками или точками. Иногда это называют «падением напряжения».
• Когда источник напряжения подключен к цепи, напряжение вызывает равномерный поток носителей заряда через эту цепь, называемый током .
• В одиночной (однопетлевой) схеме величина тока в любой точке такая же, как и величина тока в любой другой точке.
• Если цепь, содержащая источник напряжения, разорвана, полное напряжение этого источника появится в точках разрыва.
• +/- ориентация падения напряжения называется полярностью . Это также относительное значение между двумя точками.

СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ЛИСТЫ:

Что такое напряжение | Все о напряжении простыми словами

Узнайте все о напряжении с точки зрения электричества простыми словами с определением, единицей измерения, символом и примерами.

Здесь мы узнаем Что такое напряжение — Все о Напряжение с точки зрения электричества объяснено простыми словами с определением, единицей измерения, символом, примерами.

Что такое напряжение?

Voltage — это тип « pressure », который управляет зарядом через электрическую цепь.

Тела с противоположными зарядами притягиваются, они действуют друг на друга, стягивая их вместе. Величина силы пропорциональна произведению заряда на каждую массу.Это похоже на гравитацию, где мы используем термин « масса » для обозначения качества тел, которое приводит к силе притяжения, которая стягивает их вместе.

Электрическая сила, как и сила тяжести, также обратно пропорциональна квадрату расстояния между двумя телами; короткое разделение означает большие силы.

Таким образом, требуется противодействующая сила, чтобы удерживать два заряда противоположного знака друг от друга, точно так же, как требуется сила, чтобы не дать яблоку упасть на землю.

Также требуется работа и расход энергии, чтобы разделить положительный и отрицательный заряды, точно так же, как требуется работа, чтобы поднять большую массу против силы тяжести или растянуть пружину.Эта накопленная или потенциальная энергия может быть восстановлена ​​и использована для выполнения некоторой полезной задачи.

Падающая масса может поднять ведро с водой; втягивающаяся пружина может закрыть дверь или запустить часы. Требуется некоторое воображение, чтобы придумать способы, которыми можно зацепиться за заряды противоположного знака, чтобы выполнить некоторую полезную работу, но это должно быть возможно.

Потенциал, который разделенные противоположные заряды имеют для выполнения работы, если они выпущены, чтобы лететь вместе, называется напряжением, измеряемым в единицах вольт ( В, ).

Противоположные заряды притягивают друг друга

Определение напряжения

«Напряжение — это электродвижущая сила или разность потенциалов, измеряемая в вольтах»

Вкратце: Напряжение = Давление , измеряется в вольтах ( В, ).

Пример

Простая цепь постоянного тока (, постоянный ток, ).

Напряжение

Символ

На заре развития электричества напряжение было известно как электродвижущая сила ( э.д.с., ).Вот почему в ранних формулах, таких как закон Ома, напряжение обозначается символом E . В наши дни он представлен символом « V » или « E ».

Как измеряется напряжение?

Чем больше величина заряда и больше физическое разделение, тем больше напряжение или запасенная энергия. Чем больше напряжение, тем больше сила, объединяющая заряды.

Напряжение всегда измеряется между двумя точками, в данном случае положительным и отрицательным зарядом.Если вы хотите сравнить напряжение нескольких заряженных тел, относительную силу, движущую различные заряды, имеет смысл сохранить одну точку постоянной для измерений. Традиционно эта общая точка называется « земля ».

Итак, как узнать, положительный или отрицательный заряд у определенного сгустка? Вы не можете изолироваться. Даже с двумя зарядами вы можете только сказать, одинаковы ли они ( они отталкивают ) или противоположны ( притягивают ).

Одинаковые заряды оказывают друг на друга силу отталкивания

Имена относительные; кто-то должен определить, какой из них « положительный ».Аналогично, напряжение между двумя точками A, и B , VAB является относительным. Если VAB положительный, вы знаете, что две точки противоположно заряжены, но вы не можете сказать, имеет ли точка A положительный заряд, а точка B отрицательный или наоборот.

Однако, если вы сделаете второе измерение между A и другой точкой C , вы сможете, по крайней мере, определить, имеют ли B и C одинаковый заряд, по относительному знаку двух напряжений: VAB и VAC к вашей общей точке A .

Вы даже можете определить напряжение между B и C , не измеряя его: VBC = VAC — VAB . В этом заключается преимущество определения общей точки, например A, , в качестве заземления и выполнения всех измерений напряжения относительно нее.

Если дополнительно определить заряд в точке A, как отрицательный, то положительный VAB означает, что точка B по определению заряжена положительно. Имена и знаки являются относительными и иногда сбивают с толку, если кто-то забывает, что такое ориентир или точка заземления.

Видео: Что такое напряжение?

Похожие сообщения:

Что такое электрический ток? Простое объяснение

Электрический ток — это поток электрического заряда между двумя точками. Представьте, что это похоже на воду в реке, несущую энергию. Электрический заряд в электронах вызывает нагрев резисторов в лампах и электрических огнях. Он также создает магнитные поля в двигателях, индукторах и генераторах.

Есть два типа электрических токов.Первый — это постоянный ток (DC), который течет в одном направлении, как батарея. Вторые — это переменные токи (AC), периодически меняющие направление. Мы можем увеличивать и уменьшать напряжение переменного тока с помощью трансформаторов.

Изображение: Ле Рой К. Кули

Большая гибкость переменного тока означает, что мы можем эффективно транспортировать его по национальным высоковольтным сетям, а затем направлять его туда, где мы используем, на наших рабочих местах и ​​дома.

Откуда берется электрический ток

Электрический ток — это естественное явление.Мы видим это в молнии, статическом электричестве, солнечном ветре и полярных сияниях. История Бенджамина Франклина, запускающего воздушного змея с ключом на веревке в молниеносное облако, чтобы доказать, что это было электричество, вероятно, вымысел. Если бы это сработало, его сын, держащий веревку, вероятно, умер бы, потому что шел дождь.

Мы создаем электрический ток, вращая ротор в генераторе, или от солнца, используя солнечные батареи. Теоретически мы можем производить столько электроэнергии, сколько захотим, но у нас нет аккумуляторной технологии для хранения больших количеств.Следовательно, мы должны генерировать его «как раз вовремя», чтобы удовлетворить наши потребности.

Как мы контролируем поток электрического тока

Изображение: Smial

Мы можем сравнить оптимальный поток электронов через сетку с системой полива сада. Нам нужно достаточное давление, чтобы поднять всплывающие окна на лужайке. Однако, если давление будет слишком высоким, распылители тумана сломаются на клумбах.

Электрический ток такой же. Слишком мало, и лампочки загораются коричневым. Слишком много, и они взорвутся.

Наши электростанции и подстанции — это «ответвители», гарантирующие, что мы получаем необходимое количество электрического тока.

Связанные

Разница между электрическим зарядом и электрическим током

Как сделать простой генератор

Электрический ток: определение, единица, формула, типы (с примерами)

Обновлено 28 декабря 2020 г.

Кевин Бек

Электрический заряд: Какую автоматическую реакцию вызывает эта фраза, когда вы ее читаете? Может быть, ощущение покалывания или образ молнии, раскалывающего небо? Красочный дисплей мигающих огней в таком городе, как Париж или Лас-Вегас? Возможно, даже насекомое, которое каким-то образом светится в темноте, пробираясь через ваш лагерь?

До недавних столетий ученые не только не имели возможности измерить скорость света, но и не знали, какие физические явления лежат в основе того, что сейчас известно как «электричество».В 1800-х годах физики впервые узнали о мельчайших частицах, участвующих в потоке тока (свободные электроны), а также о природе сил, заставляющих их двигаться. Было ясно, что электричество может принести значительную пользу, если оно может быть безопасно «изготовлено» или «захвачено», а электрическая энергия используется для выполнения работы.

Поток электрического заряда легко возникает в веществах, классифицируемых как проводящие материалы , тогда как в изоляторах, известных как , этому препятствуют.В металлическом проводе, таком как медный провод, например, можно создать разность потенциалов на концах провода, вызывая поток заряда и создавая ток.

Определение электрического тока

Электрический ток — это средняя скорость потока электрического заряда (то есть заряда в единицу времени) через точку в пространстве. Этот заряд переносится электронами, движущимися по проводу в электрической цепи.Чем больше электронов проходит через эту точку за секунду, тем больше величина тока.

Единицей измерения тока в системе СИ является ампер (А), часто неофициально называемый «ампер». Сам электрический заряд измеряется в кулонах (Кл).

• Заряд одного электрона составляет -1,60 × 10 ^-19 Кл, а заряд протона равен по величине, но положительный знак . Это число считается фундаментальным зарядом e .Таким образом, базовая единица ампер — кулоны в секунду (Кл / с).

По соглашению, электрический ток течет в направлении, противоположном потоку электронов . Это связано с тем, что направление тока было описано до того, как ученые узнали, какие носители заряда двигались под действием электрического поля. Для всех практических целей положительные заряды, движущиеся в положительном направлении, дают тот же физический (вычислительный) результат, что и отрицательные заряды, движущиеся в отрицательном направлении, когда дело касается электрического тока.

Электроны движутся к положительному выводу в электрической цепи. Таким образом, поток электронов или движущийся заряд находится далеко от отрицательного вывода. Движение электронов в медной проволоке или другом проводящем материале также создает магнитное поле , направление и величина которого определяются направлением электрического тока и, следовательно, движением электронов; это принцип, на котором построен электромагнит .

Формула электрического тока

Для базового сценария обычного тока заряда, движущегося по проводу, формула для тока имеет вид:

I = neAv_d

, где n — количество зарядов на кубический метр (м ³ ), e — основной заряд, A — площадь поперечного сечения провода, а v _d — Скорость дрейфа .

Хотя ток имеет как величину, так и направление, это скалярная величина, а не векторная величина, поскольку она не подчиняется законам сложения векторов.

Формула закона Ома

Закон Ома дает формулу для определения тока, который будет протекать через проводник:

I- \ frac {V} {R}

, где V — напряжение , или разность электрических потенциалов , измеренная в вольтах, а R — электрическое сопротивление току, измеренное в Ом (Ом).

Подумайте о напряжении как о «тянущей силе» (хотя эта «электродвижущая сила» не является буквально силой), специфичной для электрических зарядов. Когда противоположные заряды разделены, они притягиваются друг к другу таким образом, что уменьшается с увеличением расстояния между ними. Это примерно аналог гравитационной потенциальной энергии в классической механике; гравитация «хочет» падения высоких предметов на Землю, а напряжение «хочет», чтобы разделенные (противоположные) заряды столкнулись вместе.

Значение напряжения

Вольт эквивалентно джоулям на кулон, или Дж / Кл.Таким образом, у них есть единицы энергии на единицу заряда. Таким образом, ток, умноженный на напряжение, дает единицы (Кл / с) (Дж / Кл) = (Дж / с), которые переводятся в единицы (в данном случае электрической) мощности:

P = IV

Объединение этого с законом Ома дает переходят к другим полезным математическим соотношениям, связанным с протеканием тока: P = I ² R и P = V ² / R. Они показывают, среди прочего, что при фиксированном уровне тока мощность пропорциональна сопротивлению, тогда как при фиксированном напряжении мощность обратно пропорциональна сопротивлению .

В то время как движущиеся заряды (ток) индуцируют магнитное поле, магнитное поле само может индуцировать напряжение в проводе.

Типы тока

• Постоянный ток (DC): Это происходит, когда все электроны непрерывно текут в одном направлении. Это тип тока в цепи, подключенной к стандартной батарее. Батареи, конечно, могут поставлять и поставляют лишь исчезающе малое количество энергии, необходимой для питания человеческой цивилизации, хотя постоянно совершенствующиеся технологии в области солнечных элементов сулят более высокий потенциал для хранения энергии.
• Переменный ток (AC): Здесь электроны колеблются взад и вперед (в некотором смысле «покачиваются») очень быстро. Этот тип тока часто легче генерировать на электростанции, и он также приводит к меньшим потерям энергии на большом расстоянии, поэтому он является стандартом, используемым сегодня. Все лампочки и другие электроприборы в стандартном доме начала 21 века питаются от сети переменного тока.

При переменном токе напряжение изменяется синусоидальным образом и задается в любой момент времени t выражением V = V ₀ sin (2πft), где V ₀ — начальное напряжение, а f — частота или количество полных циклов напряжения (от максимального до минимального обратно к максимальному значению) в каждую секунду.

Измерение тока

Амперметр — это устройство, которое используется для измерения тока, подключая его последовательно, а не параллельно, в электрическую цепь. (Параллельная схема имеет несколько проводов между соединениями — другими словами, у источника питания, конденсаторов и резисторов — в цепи.) Принцип ее работы основан на том, что ток одинаков во всех частях провода между двумя соединениями.

Амперметр имеет известное низкое внутреннее сопротивление и настроен на полное отклонение (FSD) при заданном уровне тока, часто равном нулю.015 А или 15 мА. Если вы знаете напряжение и управляете сопротивлением с помощью функции шунтирующего сопротивления амперметра, вы можете определить ток; вы знаете, какое значение тока должно иметь , используя закон Ома.

Примеры электрического тока

1. Вычислите скорость дрейфа электронов в цилиндрическом медном проводе радиусом 1 мм (0,001 м), по которому течет ток 15 А, учитывая, что для меди n = 8,342 × 10 ²⁸ э / м ³ .{-4} \ text {m / s}

• Отрицательный знак указывает, что направление противоположно направлению тока, как и ожидалось для электронов.

2. Найдите ток I в цепи на 120 В, в которой последовательно подключены резисторы 2 Ом, 4 Ом и 6 Ом.

Последовательные резисторы являются просто аддитивными (в параллельных схемах сумма общего сопротивления является суммой обратных величин отдельных значений сопротивления). Таким образом:

I = \ frac {V} {R} = \ frac {120} {2 + 4 + 6} = 10 \ text {A}

3.2 \ times 15 = 6000 \ text {W} \ text {and} V = IR = 20 \ times 15 = 300 \ text {V}

Электрический ток | Encyclopedia.com

Электрический ток обычно рассматривается как поток электронов. Когда два конца батареи соединяются друг с другом с помощью металлического провода, электроны выходят из одного конца (электрода или полюса) батареи через провод к противоположному концу батареи.

Электрический ток можно также рассматривать как поток положительных «дырок». «Дыра» в этом смысле — это область пространства, где обычно можно найти электрон, но не существует.Отсутствие отрицательного заряда электрона можно рассматривать как создание положительно заряженной дыры.

В некоторых случаях электрический ток может также состоять из потока положительно заряженных частиц, известных как катионы. Катион — это просто атом или группа атомов, несущих положительный заряд.

Измерение тока

Ампер (ампер) используется для измерения величины протекающего тока. Отделение было названо в честь французского математика и физика Андре Мари Ампера (1775–1836), основавшего современные исследования электрических токов.Ампер определяется как количество электронов, которые проходят через любую заданную точку за определенную единицу времени. Поскольку электрический заряд измеряется в кулонах, точное определение ампера — это количество кулонов, которые проходят через заданную точку каждую секунду.

Характеристики электрического тока

Разность потенциалов. Для протекания электрического тока необходимо выполнение ряда условий. Во-первых, между двумя точками должна существовать разность потенциалов. Термин разность потенциалов (или напряжение) означает, что сила, создаваемая группой электронов в одном месте, больше, чем сила электронов в другом месте.Большая сила отталкивает электроны от первого места ко второму.

Потенциальные различия обычно не встречаются в природе. В большинстве случаев распределение электронов в окружающем нас мире довольно равномерное. Однако ученые изобрели определенные виды устройств, в которых электроны могут накапливаться, создавая разность потенциалов. Например, батарея — это не что иное, как устройство для производства больших масс электронов на одном электроде (точка, из которой отправляется или принимается электрический ток) и недостатка электронов на другом электроде.Эта разница объясняет способность батареи генерировать разность потенциалов или напряжение.

Электрическое сопротивление. Второе условие, необходимое для протекания тока, — это путь, по которому могут перемещаться электроны. Некоторые материалы могут обеспечить такой путь, а другие — нет. Материалы, которые пропускают электрический ток, называются проводниками. Те, которые блокируют прохождение электрического тока, называются непроводниками или изоляторами. Металлический провод, соединяющий два полюса батареи в приведенном ранее примере, обеспечивает путь для движения электронов от одного полюса батареи к другому.

Электропроводность материалов — это внутреннее (или естественное) свойство, основанное на их сопротивлении движению электронов. Электроны в некоторых материалах связаны химическими связями и не могут проводить электрический ток. В других материалах большое количество электронов свободно перемещается, и они легко передают поток электронов.

Электрическое сопротивление (или удельное сопротивление) измеряется в единицах, известных как ом (Ом). Устройство было названо в честь немецкого физика Георга Симона Ома (1789–1854), первого человека, выразившего законы электропроводности.Противоположностью сопротивлению является проводимость, свойство, которое измеряется единицей, называемой mho (ом, записанный наоборот).

Сопротивление куска провода, используемого в электрической цепи, зависит от трех факторов: длины провода, его площади поперечного сечения и удельного сопротивления материала, из которого он сделан. Чтобы понять влияние электрического сопротивления, представьте себе воду, текущую по шлангу.

Количество воды, протекающей по шлангу, аналогично току в проводе.Подобно тому, как через толстый пожарный шланг может пройти больше воды, чем через тонкий садовый шланг, толстая металлическая проволока может пропускать больше тока, чем тонкая металлическая проволока. У провода чем больше площадь поперечного сечения, тем меньше его сопротивление; чем меньше площадь поперечного сечения, тем больше его сопротивление.

Аналогичное сравнение можно провести и по длине. Воду сложнее течь по длинному шлангу просто потому, что она должна течь дальше. Точно так же току труднее пройти по длинному проводу, чем по короткому.

Удельное сопротивление — это свойство материала, из которого изготовлен сам провод, которое различается от материала к материалу. Представьте, что вы наполняете пожарный шланг патокой, а не водой. Меласса будет течь медленнее просто из-за ее вязкости (липкости или сопротивления течению). Точно так же электрический ток проходит через некоторые металлы (например, свинец) с большим трудом, чем через другие металлы (например, серебро).

Электрические цепи

В большинстве случаев путь, по которому проходит электрический ток, известен как электрическая цепь.Как минимум, схема состоит из (1) источника электронов (например, батареи), который будет обеспечивать разность потенциалов, и (2) пути, по которому могут перемещаться электроны (например, металлической проволоки). Вспомните, что разность потенциалов (или напряжение) означает большую силу электронов в одном месте, чем в другом; эта большая сила толкает электроны к месту с меньшей силой.

Для любого практического (или полезного) применения ток также требует (3) устройства, работа которого зависит от протекания электрического тока.К таким приборам относятся электрические часы, тостеры, радио, телевизоры и различные типы электродвигателей. Во многих случаях электрические цепи также содержат (4) какой-то измеритель, который показывает величину электрического тока или разность потенциалов в цепи. Наконец, схема, вероятно, будет включать (5) различные устройства для управления потоком электрического тока, такие как выпрямители, трансформаторы, конденсаторы и автоматические выключатели.

Приборы можно включать в электрическую цепь одним из двух способов.В последовательной цепи ток течет через приборы один за другим. В параллельной цепи входящий ток разделяется и передается через каждую отдельную цепь независимо.

Важным преимуществом параллельных цепей является их устойчивость к повреждениям. Предположим, что какой-либо из приборов в последовательной цепи поврежден, и ток не может течь через него. Этот пробой предотвращает протекание тока в любом из приборов. При параллельной схеме такой проблемы не возникает.Если одно из устройств в параллельной цепи выходит из строя, ток все равно продолжает течь через другие устройства в цепи.

Принципиальная математическая зависимость, управляющая протеканием электрического тока в цепи, была обнаружена Омом в 1827 году. Закон Ома гласит, что величина тока (i) в цепи напрямую связана с разностью потенциалов (V) и обратно пропорциональна сопротивление (r) в цепи. Другими словами, i = V / r. Закон Ома гласит, что увеличение разности потенциалов

или уменьшение сопротивления приводит к увеличению тока.И наоборот, уменьшение разности потенциалов или увеличение сопротивления приводит к уменьшению тока. Чем сложнее становится электрическая цепь, тем труднее становится применить закон Ома.

Поток тока и поток электронов

Область электротехники обременена странной проблемой, которая возникла более 200 лет назад. Когда ученые впервые изучили поток электрического тока из одного места в другое, они считали, что этот поток создается движением крошечных частиц.Поскольку электрон еще не был обнаружен, они предположили, что эти частицы несут положительный заряд.

Сегодня мы знаем иначе. Электрический ток — это поток отрицательно заряженных частиц: электронов. Но обычай отображать электрический ток как положительный существует уже давно и до сих пор широко используется. По этой причине нередко можно увидеть электрический ток в виде потока положительных зарядов, хотя мы уже давно знаем это лучше.

Описанный до сих пор тип электрического тока — постоянный ток (DC).Постоянный ток всегда включает в себя движение электронов из области с высоким отрицательным зарядом в область с более низким отрицательным зарядом. Электрический ток, вырабатываемый батареями, — это постоянный ток.

Интересно, что подавляющее большинство электрического тока, используемого в практических целях, — это переменный ток (AC ток). Переменный ток — это ток, который очень быстро меняет направление своего протекания. В Северной Америке, например, коммерческие линии электропередач работают с частотой 60 герц.(Герцы — это единица измерения частоты.) В линии с частотой 60 Гц ток меняет свое направление 60 раз каждую секунду.

Также широко используются другие типы переменного тока. За пределами Северной Америки чаще встречается линия электропередачи на 50 герц. А в самолетах переменный ток обычно составляет 400 герц.

[ См. Также Электричество; Электродвигатель ]

Вольт Определение и значение | Dictionary.com

📙 Средняя школа Уровень

Показывает уровень обучения в зависимости от сложности слова.

¹

[vohlt] SHOW IPA

/ voʊlt / PHONETIC RESPELLING

📙 Уровень средней школы

Показывает уровень обучения в зависимости от сложности слова.

---

существительное Электричество.

стандартная единица измерения разности потенциалов и электродвижущей силы в Международной системе единиц (СИ), формально определяемая как разность электрического потенциала между двумя точками проводника, по которому проходит постоянный ток в один ампер, когда мощность рассеивается между этими точками. равен одному ватту.Аббревиатура: V

QUIZ

ВЫ НАСТОЯЩИЙ СИНИЙ ЧЕМПИОН С ЭТИМИ СИНОНИМАМИ?

Мы могли бы до посинения говорить об этой викторине по словам для цвета «синий», но мы думаем, что вам следует пройти тест и выяснить, хорошо ли вы разбираетесь в этих ярких терминах.

Вопрос 1 из 8

Какое из следующих слов описывает «голубой»?

Происхождение вольт

¹ Впервые зарегистрировано в 1870–1875 годах; имени А. Вольта

Слова рядом вольт

Вольстед, Закон Вольстеда, Вольстедизм, Вольсунг, Волсунга Сага, вольт, вольта, эффект Вольта, напряжение, делитель напряжения, регулятор напряжения

Другие определения для вольт (2 из 2)

вольт ²

[vohlt] SHOW IPA

/ voʊlt / PHONETIC RESPELLING

---

существительное

Манеж.

1. круговое или поворотное движение лошади.
2. походка, при которой лошадь, идущая боком, поворачивается вокруг центра с головой, повернутой наружу.

Ограждение. резкое движение или прыжок, чтобы избежать укола.

Источник напряжения

² 1650–60; voltevolta, существительное, производное от voltare, чтобы повернуть * volvitare, частое слово от латинского volvere, чтобы повернуть; см. хранилище ²

Dictionary.com Несокращенный На основе Несокращенного словаря Random House, © Random House, Inc.2021

Как использовать вольт в предложении

.expandable-content {display: none;}. Css-12x6sdt.expandable.content-extended> .expandable-content {display: block;}]]>

• Его электрический автомобиль Volt был лучшим месяцем в истории, продано 3351 единица.

• С другой стороны, продажи Volt снизились в апреле 2013 года по сравнению с апрелем 2012 года.

• Подключаемый гибрид Volt, как ожидалось, будет продаваться легче, поскольку он также использует газ и имеет ассортимент в несколько сотен моделей.

• Модель Volt, которая может пробегать около 30 миль на электричестве и медленно завоевывает популярность, подверглась насмешкам со стороны критиков GM.

• «Звучит банально, но эти цифры действительно многое складываются», — сказал Рори Пол из Volt Aerial Robotics.

• На следующий день электрики подключили его к линии питания на двенадцать сотен вольт, и к полудню он был готов к работе.

• Архивольт, рьки-вольт, н. полоса или плинтус, обтекающий нижнюю часть арочных камней арки.

• Архивольт (рки-вольт), в архитектуре орнаментальная полоса лепных украшений на лицевой стороне арки и повторяющая ее контур.

• Измерение сопротивления: (а) методом вольт-амперметра, (б) методом моста Уитстона.

• Произведение вольт и ампер представляет собой кажущуюся мощность и называется вольт-амперами в отличие от истинной мощности или ватт.

СМОТРЕТЬ БОЛЬШЕ ПРИМЕРОВ СМОТРЕТЬ МЕНЬШЕ ПРИМЕРОВ



популярных статейli {-webkit-flex-base: 49%; — ms-flex-предпочтительный размер: 49%; flex-base: 49%;} @media только экран и (max-width: 769px) {.css-2jtp0r> li {-webkit-flex-base: 49%; — ms-flex-предпочтительный-размер: 49%; flex-base: 49%;}} @ media only screen and (max-width: 480px) { .css-2jtp0r> li {-webkit-flex-base: 100%; — ms-flex-предпочтительный-размер: 100%; flex-base: 100%;}}]]>

Британский словарь определений для вольт (1 из 2)

---

существительное

производная единица измерения электрического потенциала в системе СИ; разность потенциалов между двумя точками проводника с током в 1 ампер, когда мощность, рассеиваемая между этими точками, составляет 1 ватт Символ: V

Слово происхождение для вольт

C19: названо в честь графа Алессандро Вольта 2

Британский словарь определений для вольт (2 из 2)

---

существительное

небольшой круг определенного размера, выполненный в выездке

прыжок, сделанный в фехтовании, чтобы избежать укола противника

Происхождение слова для вольт

C17: от французского volte, от итальянского volta поворот, в конечном итоге от латинского volvere до поворота

Словарь английского языка Коллинза — полное и несокращенное цифровое издание 2012 г. © William Collins Sons & Co.Ltd. 1979, 1986 © HarperCollins Издатели 1998, 2000, 2003, 2005, 2006, 2007, 2009, 2012

Медицинские определения для напряжения

---

n.

Единица электродвижущей силы в Международной системе единиц, которая будет производить ток в 1 ампер в цепи с сопротивлением 1 Ом.

Медицинский словарь American Heritage® Stedman’s Авторские права © 2002, 2001, 1995 компании Houghton Mifflin. Опубликовано компанией Houghton Mifflin.

Научные определения вольта

---

Производная единица СИ, используемая для измерения электрического потенциала в заданной точке, обычно в точке электрической цепи.Разность напряжений в один вольт пропускает один ампер тока через проводник с сопротивлением в один ом. Один джоуль работы требуется, чтобы переместить электрический заряд в один кулон через разность потенциалов в один вольт. Один вольт эквивалентен одному джоуля на кулон. См. Также закон Ома.

Научный словарь американского наследия® Авторские права © 2011. Издано издательством Houghton Mifflin Harcourt Publishing Company. Все права защищены.

Культурные определения для вольта

---

Единица электродвижущей силы, вольт, измеряет, сколько «давления» существует в электрической цепи.Чем выше напряжение, тем больше электрического тока (см. Также ток) протекает в цепи.

примечания для вольт

Обычные бытовые розетки обычно рассчитаны на 115 вольт, автомобильные аккумуляторы — на 12 вольт, а батарейки для фонарей — на 1,5 вольт.

Новый словарь культурной грамотности, третье издание Авторские права © 2005 издательской компании Houghton Mifflin Harcourt. Опубликовано Houghton Mifflin Harcourt Publishing Company. Все права защищены.

Прочие — это Readingli {-webkit-flex-base: 100%; — ms-flex-primary-size: 100%; flex-base: 100%;} @ media only screen and (max-width: 769px) {.css-1uttx60> li {-webkit-flex-base: 100%; — ms-flex-предпочтительный-размер: 100%; flex-base: 100%;}} @ media only screen and (max-width: 480px) { .css-1uttx60> li {-webkit-flex-base: 100%; — ms-flex-предпочтительный-размер: 100%; flex-base: 100%;}}]]>

Понимание основ электричества путем размышления о это как вода

«Мы считаем, что электричество существует, потому что электрическая компания постоянно присылает нам счета за нее. Но мы не можем понять, как он перемещается по проводам ». — Дэйв Барри

Основные законы электричества сложны с математической точки зрения.Но использование воды в качестве аналогии предлагает простой способ получить базовое понимание.

Электричество 101 — Напряжение, ток и сопротивление

Три основных компонента электричества — это напряжение, ток и сопротивление.

• НАПРЯЖЕНИЕ похоже на давление, которое проталкивает воду по шлангу. Он измеряется в вольтах (В).
• ТОК как диаметр шланга. Чем он шире, тем больше воды будет протекать через него. Он измеряется в амперах (I или A).
• СОПРОТИВЛЕНИЕ — это как песок в шланге, который замедляет поток воды.Он измеряется в омах (R или Ω).

Напряжение, ток и сопротивление взаимосвязаны. Если вы измените один из них в цепи, другие тоже изменятся. В частности, напряжение равно току, умноженному на сопротивление (V = I x R). Думая о воде, если вы добавите песок в шланг и сохраните давление на том же уровне, это будет похоже на уменьшение диаметра шланга … меньше воды будет течь.

Электричество 201 — постоянного и переменного тока, батареи и трансформаторы

Как электричество работает в электронике и электросети?

ПРЯМОЙ ТОК или постоянный ток похож на обычный поток воды в шланге — он течет в одном направлении, от источника до конца.Исторически сложилось так, что DC был первоначально защищен Томасом Эдисоном в знаменитых Текущих войнах конца 1800-х годов. DC проиграл войну за энергосистему, но нашел еще более захватывающую роль в современной электронике, такой как компьютеры, телефоны и телевизоры.

ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК или переменный ток похож на воду, текущую по шлангу вперед и назад много раз в секунду. Аналогия с водой здесь немного нарушается, но переменный ток легко создается электрическими генераторами (также называемыми генераторами переменного тока). Никола Тесла и Джордж Вестингауз отстаивали AC над DC, и в конце концов они победили.В настоящее время кондиционер является мировым стандартом для подачи электричества в дома и здания через сеть.

БАТАРЕИ

можно рассматривать как водяные насосы, которые перекачивают воду через шланг, который по замкнутому контуру возвращается к батарее. Существует множество показателей емкости батарей, и не все сразу логичны. Они включают ампер-часы и киловатт-часы. Батареи могут генерировать только постоянный ток.

ТРАНСФОРМАТОР

— это как если бы большой палец частично прижался к концу шланга, чтобы вода расплескивалась дальше.Объем воды (мощность) остается прежним, но давление (напряжение) увеличивается с уменьшением диаметра (силы тока). Именно это делают трансформаторы для воздушных линий электропередач. Электричество может перемещаться дальше с меньшими потерями, потому что сопротивление (песок) не препятствует подаче электричества (воды), когда сила тока ниже (шланг меньшего диаметра). Трансформаторы работают только с переменным током. Способность передавать электричество на большие расстояния — основная причина, по которой переменный ток превзошел постоянный ток столетие назад.

Электричество 301 — Энергетика

А теперь давайте продолжим использовать аналогию со шлангом, чтобы погрузиться в мутные воды схем (каламбур, извините).

МОЩНОСТЬ похожа на объем воды, который представляет собой , вытекающую из шланга, при заданном давлении и диаметре. Электрическая мощность измеряется в ваттах (Вт). А более крупные системы измеряются в киловаттах (1 кВт = 1000 Вт) или мегаваттах (1 МВт = 1 000 000 Вт).

ENERGY подобен измерению объема воды, который протек через шланг за период времени , как наполнение 5-галлонного ведра за минуту. Электрическую энергию часто путают с электроэнергией, но это две разные вещи: мощность измерения мощности и доставка меры энергии.Электроэнергия измеряется в ватт-часах (Втч), но большинство людей более знакомо с измерением в своих счетах за электроэнергию, киловатт-часами (1 кВтч = 1000 ватт-часов).