Источники эл тока. Электрический ток: определение, характеристики, виды и источники

Открытия, связанные с электричеством, кардинально изменили нашу жизнь. Используя электрический ток как источник энергии, человечество сделало прорыв в технологиях, которые облегчили наше существование. Сегодня электричество приводит в движение токарные станки, автомобили, управляет роботизированной техникой, обеспечивает связь. Этот список можно продолжать очень долго. Даже трудно назвать отрасль, где можно обойтись без электроэнергии.

В чём секрет такого массового использования электричества? Ведь в природе существуют и другие источники энергии, более дешевые, чем электричество. Оказывается всё дело в транспортировке.

Электрическую энергию можно доставить практически везде:

• к производственному цеху;
• квартире;
• на поле;
• в шахту, под воду и т. д.

Электроэнергию, накопленную аккумулятором, можно носить с собой. Мы пользуемся этим ежедневно, беря с собой сотовый телефон. Ни один другой вид энергии не обладает такими универсальными свойствами как электричество. Разве это не является достаточной причиной для того, чтобы глубже изучить природу и свойства электричества?

Что такое электрический ток?

Электрические явления наблюдались давно, но объяснить их природу человек смог относительно недавно. Удар молнии казался чем-то неестественным, необъяснимым. Странным казалось потрескивание некоторых предметов при их трении. Искрящаяся в темноте расчёска, после расчёсывания шерсти животных (например, кошки) вызвала недоумение, но подогревала интерес к этому явлению.

Как всё начиналось

Ещё древним грекам было известно свойство янтаря, потёртого о шерсть, притягивать некоторые мелкие предметы. Кстати, от греческого названия янтаря –«электрон» пошло название «электричество».

Когда физики вплотную занялись исследованием электризации тел, они начали понимать природу подобных явлений. А первый кратковременный электрический ток, созданный человеком, появился при соединении проводником двух наэлектризованных предметов (см. рис. 1). В 1729 году англичане Грей и Уиллер открыли проводимость зарядов некоторыми материалами. Но определения электрического тока они не смогли дать, хотя и понимали, что заряды перемещаются от одного тела к другому по проводнику.

Об электрическом токе, как о физическом явлении заговорили лишь после того, как итальянец Вольта дал объяснение опытам Гальвани, а в 1794 году изобрёл первый в мире источник электричества – гальванический элемент (столб Вольта). Он обосновал упорядоченное перемещение заряженных частиц по замкнутой цепи.

Определение

В современной трактовке электрическим током называют направленное перемещение силами электрического поля заряженных частиц, Носителями зарядов металлических проводников являются электроны, а растворов кислот и солей — отрицательные и положительные ионы. Полупроводниковыми носителями зарядов являются электроны и «дырки».

Для того чтобы электрический ток существовал, необходимо всё время поддерживать электрическое поле. Должна существовать разница потенциалов, поддерживающая наличие первых двух условий. До тех пор, пока эти условия соблюдены, заряды будут упорядоченно перемещаться по участкам замкнутой электрической цепи. Эту задачу выполняют источники электричества.

Такие условия можно создать, например, с помощью электрофорной машины (рис. 2). Если два диска вращать в противоположных направлениях, то они будут заряжаться разноимёнными зарядами. На щётках, прилегающих к дискам, появится разница потенциалов. Соединив контакты проводником, мы заставим заряженные частицы двигаться упорядоченно. То есть электрофорная машина является источником электричества.

Источники тока

Первыми источниками электрической энергии, нашедшими практическое применение, были упомянутые выше гальванические элементы. Усовершенствованные гальванические элементы (народное название – батарейки) широко применяются по сей день. Они используются для питания пультов управления, электронных часов, детских игрушек и многих других гаджетов.

С изобретением генераторов переменных токов электричество приобрело второе дыхание. Началась эра электрификации городов, а позже и всех населённых пунктов. Электрическая энергия стала доступной для всех граждан развитых стран.

Сегодня человечество ищет возобновляемые источники электроэнергии. Солнечные панели, ветряные электростанции уже занимают свои ниши в энергосистемах многих стран, включая Россию.

Характеристики

Электрический ток характеризуется величинами, которые описывают его свойства.

Сила и плотность тока

Для описания характеристики электричества часто используют термин «сила тока». Название не совсем удачное, так как оно характеризует только интенсивность движения электрических зарядов, а не какую-то силу в буквальном смысле. Тем не менее, этим термином пользуются, и он означает количество электричества (зарядов) проходящего через плоскость поперечного сечения проводника. Единицей измерения силы тока в системе СИ является ампер (А).

1 А означает то, что за одну секунду через поперечное сечение проводника проходит электрический заряд 1 Кл. (1А = 1 Кл/с).

Плотность тока  –  векторная величина. Вектор направлен в сторону движения положительных зарядов. Модуль этого вектора равен отношению силы тока на некотором перпендикулярном к направлению движения зарядов сечении проводника к площади этого сечения. В системе СИ измеряется в А/м². Плотность более ёмко характеризует электричество, однако на практике чаще используется величина «сила тока».

Разница потенциалов (напряжение) на участке цепи выражается соотношением: U = I×R, где U – напряжение, I – сила тока, а R – сопротивление. Это знаменитый закон Ома.

Мощность

Электрическими силами совершается работа против активного и реактивного сопротивления. На пассивных сопротивлениях работа преобразуется в тепловую энергию. Мощностью называют работу, выполненную за единицу времени. По отношению к электричеству применяют термин «мощность тепловых потерь». Физики Джоуль и Ленц доказали, что мощность тепловых потерь проводника равна силе тока умноженной на напряжение: P = I× U. Единица измерения мощности – ватт (Вт).

Частота

Переменный ток характеризуется также частотой. Данная характеристика показывает, как за единицу времени изменяется количество периодов (колебаний). Единицей измерения частоты является герц. 1 Гц = 1 периоду за секунду. Стандартная частота промышленного тока составляет 50 Гц.

Ток смещения

Понятие «ток смещения» ввели для удобства, хотя в классическом понимании его нельзя назвать током, так как отсутствует перенос заряда. С другой стороны, интенсивность магнитного поля пребывает в зависимости от токов проводимости и смещения.

Токи смещения можно наблюдать в конденсаторах. Несмотря на то, что при зарядке и разрядке между обкладками конденсатора не происходит перемещения заряда, ток смещения протекает через конденсатор и замыкает электрическую цепь.

Виды тока

По способу генерации и свойствам электроток бывает постоянным и переменным. Постоянный – это такой, что не меняет своего направления. Он течёт всегда в одну сторону. Переменный ток периодически меняет направление. Под переменным понимают любой ток, кроме постоянного. Если мгновенные значения повторяются в неизменной последовательности через равные промежутки времени, то такой электроток называют периодическим.

Классификация переменного тока

Классифицировать изменяющиеся во времени токи можно следующим образом:

1. Синусоидальный, подчиняющийся синусоидальной функции во времени.
2. квазистационарный – переменный, медленно изменяющийся во времени. Обычные промышленные токи являются квазистационарными.
3. Высокочастотный – частота которого превышает десятки кГц.
4. Пульсирующий – импульс которого периодически изменяется.

Различают также вихревые токи, которые возникают в проводнике при изменении магнитного потока. Блуждающие токи Фуко, как их ещё называют, не текут по проводам, а образуют вихревые контуры. Индукционный ток имеет ту же природу что и вихревой.

Дрейфовая скорость электронов

Электричество по металлическому проводнику распространяется со скоростью света. Но это не означает, что заряженные частицы несутся от полюса к полюсу с такой же скоростью. Электроны в металлических проводниках встречают на своём пути сопротивление атомов, поэтому их реальное перемещение составляет всего 0,1 мм за секунду. Реальная, упорядоченная скорость перемещения электронов в проводнике называется дрейфовой.

Если замкнуть проводником полюсы источника питания, то вокруг проводника молниеносно образуется электрическое поле. Чем больше ЭДС источников, тем сильнее проявляется напряжённость электрического поля. Реагируя на напряжённость, заряженные частицы вмиг принимают упорядоченное движение и начинают дрейфовать.

Направление электрического тока

Традиционно считают, что вектор электрического тока направлен к отрицательному полюсу источника. Но на самом деле электроны движутся к положительному полюсу. Традиция возникла из-за того, что за направление вектора было выбрано движение положительных ионов в электролитах, которые действительно стремятся к негативному полюсу.

Электроны проводимости с отрицательным зарядом в металлах были открыты позже, но физики не стали менять первоначальные убеждения. Так укрепилось утверждение, что ток направлен от плюса к минусу.

Электрический ток в различных средах

В металлах

Носителями тока в металлических проводниках являются свободные электроны, которые из-за слабых электрических связей хаотично блуждают внутри кристаллических решёток (рис. 3). Как только в проводнике появляется ЭДС, электроны начинают упорядочено дрейфовать в сторону позитивного полюса источника питания.

В результате прохождения тока возникает сопротивление проводников, которое препятствует потоку электронов и приводит нагреванию. При коротком замыкании выделение тепла настолько сильное, разрушает проводник.

В полупроводниках

В обычном состоянии у полупроводника нет свободных носителей зарядов.  Но если соединить два разных типа полупроводников, то при прямом подключении они превращаются в проводник. Происходит это потому, что у одного типа есть положительно заряженные ионы (дырки), а у другого – отрицательные ионы (атомы с лишним электроном).

Под напряжением электроны из одного полупроводника устремляются для замещения (рекомбинации) дырок в другом. Возникает упорядоченное движение свободных зарядов. Такую проводимость называют электронно-дырочной.

В вакууме и газе

Электрический ток возможен и в ионизированном газе. Заряд переносится положительными и отрицательными ионами. Ионизация газов возможна под действием излучения или вследствие сильного нагревания. Под действием этих факторов возбуждаются атомы, которые превращаются в ионы (рис. 4).

В вакууме электрические заряды не встречают сопротивления, поэтому. заряженные частицы движутся с околосветовыми скоростями. Носителями зарядов являются электроны. Для возникновения тока в вакууме необходимо создать источник электронов и достаточно большой положительный потенциал на электроде.

Примером может служить работа вакуумной лампы или электронно-лучевая трубка.

В жидкостях

Оговоримся сразу – не все жидкости являются проводниками. Электрический ток возможен в кислотных, щёлочных и соляных растворах. Иначе говоря – в средах, где имеются заряженные ионы.

Если опустить в раствор два электрода и подключить их к полюсам источника, то между ними будет протекать электрический ток (рис. 5). Под действием ЭДС катионы устремятся к катоду (минусу), а анионы к аноду. При этом будет происходить химическое воздействие на электроды – на них будут оседать атомы растворённых веществ. Такое явление называют электролизом.

Для лучшего понимания свойств электротока в разных средах, предлагаю рассмотреть картинку на рисунке 6. Обратите внимание на вольтамперные характеристики (4 столбец).

Проводники электрического тока

Среди множества веществ, лишь некоторые являются проводниками. К хорошим проводникам относятся металлы. Важной характеристикой проводника является его удельное сопротивление.

Небольшое сопротивление имеют:

• все благородные металлы;
• медь;
• алюминий;
• олово;
• свинец.

На практике наиболее часто применяют алюминиевые и медные проводники, так как они не слишком дорогие.

Электробезопасность

Несмотря на то что электричество прочно вошло в нашу жизнь, не следует забывать об электробезопасности. Высокие напряжения опасны для жизни, а короткие замыкания становятся причиной пожаров.

При выполнении ремонтных работ необходимо строго соблюдать правила безопасности: не работать под высоким напряжением, использовать защитную одежду и специальные инструменты, применять ножи заземления и т.п.

В быту используйте только такую электротехнику, которая рассчитана на работу в соответствующей сети. Никогда не ставьте «жучки» вместо предохранителей.

Помните, что мощные электролитические конденсаторы имеют большую электрическую емкость. Накопленная в них энергия может вызвать поражение даже спустя несколько минут после отключения от сети.

Электрический ток. Источники электрического тока

Ресурсы

Начало урока

.

Эмоциональный настрой на урок (2 мин)

Цель: создание коллаборативной среды, положительного эмоционального настроя Игра «Утро добрым не бывает»

Учитель произносит приветствие: «доброе утро»

“Good morning”

Каждый ученик отвечает: «Утро добрым не бывает» — “Morning can’t be good” с отличным от предшественников выражением лица, тоном и эмоциональным настроем. После чего ребята хлопают в ладоши друга справа, слева и констатируют:

«И все-таки оно доброе!».

“And anyway, it is Good!”

Производится деление на группы. (3 мин) «БРОУНОВСКОЕ ДВИЖЕНИЕ»

Цель: мотивация учащихся на урок

Участникам предлагается под музыку активно перемещаться по комнате. Как только музыка выключается и ведущий называет какую-либо цифру, участники должны, взявшись за руки, объединиться в группы, состоящие из такого числа человек.

Teacher says: “Now we will divide into groups. How we will do that? While the music is ON you will be actively moving throughout the room. As soon as it finishes, I will show the number – and you must divide quickly into groups, consisted of the same number of people

Проверка домашнего задания: прием «Щадящий опрос».

Цель: Такой прием предполагает, что каждый ученик не только ответит на 10 вопросов, но и выслушает ответы на 10. Развивать устную речь. Привлечь к работе всех учащихся класса Оценка знаний другим учеником.

Парная работа. Группа делится на пары Группа разбивается на 2 варианта. Учитель задаёт вопрос. На него отвечает первый вариант. При этом каждый ученик отвечаетсвоему соседу по парте – ученику второго варианта. Затем на этот же вопрос отвечает учитель или сильный ученик. Ученики второго варианта, прослушав ответ, сравнивают его с ответом товарища и выставляют ему плюс или минус. На следующий вопрос учителя отвечают ученики второго варианта, а ребята первого их прослушивают также ставят +или – в диагностическом листе.

Ф.О.Ставят +и- в диагностической карточке.Кто не сделал ни одной ошибки погладить себя по голове.

Приложение 1

Середина урока

1. Мотивация учебной деятельности учащихся.

Цель: побудить интерес к уроку

Учитель:Тему урока вы отгадаете прочитав загадку

К дальним селам проводам

Кто идет по проводам

ЕгоВеличество? (Электрический ток)

В каждом доме есть электрические приборы которые потребляют электрическую энергию,А если они потребляют энергию ,кто-то должен ее производить .Какие приборы вы знаете?(Батарейка аккумуляторы, генераторы…….)Как они все вместе называются(источники тока)

Давайте запишем тему урока. Электрический ток .Источник тока.

2Актуализация знаний . Само слово «ток» означает течение или движение чего-либо. Течение воды по трубам мы представляем себе хорошо. А что же течёт, движется в проводах, когда говорят, что в них существует электрический ток?

Изучение темы.Демонстрация опыта. Два электрометра,один заряженный другой нет,соединим проводником.Что произошло?(ток идет от заряженноготела к незаряженному)

Чем переноситься заряд?(Переносится по проводнику свободными электронами)

Значит электрический ток это?(……..)

Давайте запишем строгое определение тока.

Упорядочное движениесвободных носителейэлектрических зарядов называется электрическим током

Будет ли ток идти бесконечно долго?(нет,ток прекратиться,так как величины зарядов сравняются и разность потенциаловдвух тел станет равен нулю)

Ф.О: «большой палец»

Учитель:Чтобы ток был постоянным,в проводнике надо поддерживать постоянное эл.поле,которое действовало на заряженное тело с некоторой силой.

Итак давайте запишем условие существования тока:

1)Электрический ток возникает только при существовании свободных зарядов

2)Существование электрического поля.

3)Для длительного существования эл.тока необходимы устройства,создающие эл ток-источники тока.

Как же работают источники тока?Проведем аналогию.

Под действием силы тяжести тело спускается с горы. Чтобы этот процесс был непрерывным, необходимо возвращать тело на вершину горки. Эту работу, действуя против силы тяжести выполняет подъёмник. Аналогично происходит в любом источнике тока. Выполняется работа по разделению электрических зарядов против сил электрического поля. Частицы накапливаются на так называемых полюсах На одном полюсе – положительные (ставят знак «+»), на другом – отрицательные(ставят знак «-».) Между полюсами источника тока возникает электрическое поле. Когда же полюса соединяют между собой металлическим проводником, то электрическое поле возникает и в проводнике. Под действием этого поля свободные заряженные частицы – электроны, имеющиеся в проводнике, начнут двигаться, в проводнике возникнет ток.

Первичное закрепление материала .Стратегия ПОПС

работа в группах

Цель: Это прием творческого опроса, который, однако, учит лаконичности и развивает навыки логического мышления.Для систематизации и выделение главного

ПОПС-формула. Строится на следующем:

П — позиция

О — обоснование

П — пример

С — следствие.

Учитель: Какие условия необходимы для того чтобы электрический ток возник и существовал длительное время? Учащиеся подготавливают ответы по формуле, используя следующие предложения:

П — «Я считаю, что…»

О — «Потому что…»

П — » Я могу доказать это на примере…»

С — «Поэтому я делаю вывод, что…»

Несколько представителей группы зачитывают ответы

Ф.О: Две звезды одно пожелание

Учитель:Существуют различные виды источников.

МетодДжигсо

Цель:развивает ответственностьза обучение других,развивает самоконтроль.

Задание группам: Изучить устройство и принцип работы источников тока.

Вопросы группам

1.Аккумулятор(уровень В)

2Гальванический элемент (уровень С)

3.Термопара,фотоэлемент(уровень А)

4.электрофорная машина(Уровень А)

Дискриптор:

1Может перечислить источники тока

2.Знают устройство,может нарисовать схему.

3Обьясняют принцип работы источника тока.

Ф.О Каждому ученику который расказывает, группа дает жетон красного,зеленого,желтого цвета.Вернувшись в свою группу учащиеся приносят жетон.

Красный жетон получает учащийся если

1Может перечислить источники тока

2.Знают устройство,может нарисовать схему.

3Обьясняют принцип работы источника тока.

Зеленый цвет если1Может перечислить источники тока

2.Знают устройство,может нарисовать схему.

Желтый цвет если, 1Может перечислить источники тока

2Может нарисовать схему источника.

Закрепление материала .Экспресс- тестирование.

Цель :Быстро проверить основные знания по теме.Развивает логику,мышление.

Решают тест по вариантам .

Ф.О: карточки разного цвета -красного и зеленого

После написания теста взаимопроверка. Ученики обмениваются тетрадями, учитель читает правильные ответы, а они проверяют, затем тетради возвращаются обратно. Формативное оценивание: карточки разного цвета -красного и зеленого. Тот, кто поднимает красную карточку -Есть вопросы.Нет вопросов у того, кто поднимает зеленую карточку. Опрос тех, кто поднимает красную карточку: Что не понятно? Что хотел бы снова услышать? Кто из одноклассников может подсказать, помочь?

Слайд 1

Работа

Приложение 2

Приложение №3

Конец урока

Домашнее задание

П 22.

По желанию

Подготовьте сообщение с презентацией

«Нетрадиционные источники электроэнергии»

«Производство аккумуляторов в Казахстане.»

Обратная связь:

«Три М»

Учащимся предлагается назвать три момента урока, в которых у них получились все хорошо , и предложить одно действие, которое улучшит их работу на следующем уроке.

Цель Оценить себя, поднять свой уровень

Рефлексия: «Закончи предложение»

Сегодня я бы хотел отметить………

Мне было не комфортно когда………….

Дифференциация

Оценивание

Здоровье и соблюдение техники безопасности

1)«Щадящий опрос»Задания дифференцируются с учетом потребностей учащихся, их способности, сформированности навыков, типа восприятия информации

• В диогнастической карте знаками «+» либо « — » отмечаем верные и неверные ответы . Сравниваем с ответом Изучение темы.

• 2)Демонстрационный эксперемент Первые ученики знающие ответ поднимают руку, отчитывается время 30 секунд.Отвечают на вопрос Способдифференцации это поддержка ученика учителем и другим учеником.

• 2)Метод Джексо Разноуровневая работа. Дифференциация по заданиям

• Вопросы группам

• 1.Аккумулятор(уровень В)

• 2Гальванический элемент (уровень С)

• 3.Термопара,фотоэлемент(уровень А)

• 4.электрофорная машина(Уровень А)- Этот методы дифференциации способствуют достижению целей каждым обучающимся

• Домашнее задание дифференцированное по уровням на выбор. Задания дифференцируются с учётом способностей, интересов обучающихся.

• + и- запись в карте

• Жетоны красные,желтые,зеленые

• «Большой палец»

• «Две звезды ,одно пожелание»

• Три «М»

• «Большой палец»

• «Две звезды ,одно пожелание»

• Три «М»

Активные виды деятельности,деление на группы

Физика 8 класс. Источники электрического тока :: Класс!ная физика

Физика 8 класс. ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА

Источник тока — это устройство, в котором происходит преобразование какого-либо вида энергии в электрическую энергию.
В любом источнике тока совершается работа по разделению положительно и отрицательно заряженных частиц, которые накапливаются на полюсах источника.
Существуют различные виды источников тока:

Механический источник тока

— механическая энергия преобразуется в электрическую энергию.

К ним относятся : электрофорная машина (диски машины приводятся во вращение в противоположных направлениях. В результате трения щеток о диски на кондукторах машины накапливаются заряды противоположного знака), динамо-машина, генераторы.

Тепловой источник тока

— внутренняя энергия преобразуется в электрическую энергию.

Например, термоэлемент — две проволоки из разных металлов необходимо спаять с одного края, затем нагреть место спая, тогда между другими концами этих проволок появится напряжение.
Применяются в термодатчиках и на геотермальных электростанциях.

Световой источник тока

— энергия света преобразуется в электрическую энергию.

Например, фотоэлемент — при освещении некоторых полупроводников световая энергия превращается в электрическую. Из фотоэлементов составлены солнечные батареи.
Применяются в солнечных батареях, световых датчиках, калькуляторах, видеокамерах.

Химический источник тока

— в результате химических реакций внутренняя энергия преобразуется в электрическую.

Например, гальванический элемент — в цинковый сосуд вставлен угольный стержень. Стержень помещен в полотняный мешочек, наполнен-ный смесью оксида марганца с углем. В элементе используют клейстер из муки на растворе нашатыря. При взаимодействии нашатыря с цинком, цинк приобретает отрицательный заряд, а угольный стержень — положительный заряд. Между заряженным стержнем и цинковым сосудом возникает электрическое поле. В таком источнике тока уголь является положительным электродом, а цинковый сосуд — отрицательным электродом.
Из нескольких гальванических элементов можно составить батарею.

Источники тока на основе гальванических элементов применяются в бытовых автономных электроприборах, источниках бесперебойного питания.
Аккумуляторы — в автомобилях, электромобилях, сотовых телефонах.

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

Условное обозначение источника тока на электрической схеме

или батареи, состоящей из нескольких источников

Устали? — Отдыхаем!

Электрический ток. Источники электрического тока по ФГОС.

Класс: 8 

УМК: Пёрышкин А. В.                                                            

Тип урока:изучение нового материала.

Цель урока: формирование представления об электрическом токе и условиях его существования в цепи, и об источниках тока.

Планируемые результаты урока:

Предметные:

• Использование знаково-символических средств, в том числе моделей и схем для решения задач;
• формирование представлений об источниках тока;
•  организация усвоения основных понятий по данной теме;
• формирование научного мировоззрения учащихся.

Метапредметные:

• Развитие умения генерировать идеи;
•  выявлять причинно-следственные связи;
•  работать в группе;
• пользоваться альтернативными источниками информации;
•  формировать умение анализировать факты при наблюдении и объяснении явлений, при работе с текстом учебника.

Личностные:

• Формирование ценностных ориентиров и смыслов учебной деятельности на основе развития познавательных интересов, учебных мотивов;
• формирование умений управлять своей учебной деятельностью;
• формирование интереса к физике при анализе физических явлений;
• формирование мотивации постановкой познавательных задач, раскрытием связи теории и опыта, развитие внимания, памяти и творческого мышления.

Методы обучения: проблемный, репродуктивный, эвристический.

Формы организации познавательной деятельности обучающихся: коллективная, индивидуальная, групповая.

Средства обучения: ПК, проектор, экран; металлическая трубка, эбонитовая палочка, электрофорная машина, термоэлемент, спиртовка, гальванометр, фотоэлемент, лампа, гальванический элемент, батарея гальванических элементов, аккумулятор. На столах учеников лимон, картофель ,медные провода, гвозди. Карточки с заданиями.

Виды педагогических технологий, применяемые на данном уроке:

• информационная технология;
• личностно ориентированное обучение (беседа – ответы на вопросы; развитие, понимание и объяснение опытов, творчество и исследовательский поиск при решении проблемного вопроса).

Технологическая карта урока

Этап урока, время	Деятельность учителя	Деятельность ученика	Формируемые УУД	Формы работы (индивидуальная, групповая, фронтальная)	Средства обучения
1.Организационный момент. 1 минута.	Приветствует учеников.	Отвечают на приветствие учителя.	Коммуникативные	фронтальная
2.Постановка целей и задач урока 2 минуты.	Подготовка к осознанию целей и задач, создает мотивацию	Ставят цели урока.	Регулятивные	фронтальная
3.Актуализация опорных знаний учащихся. 3 минуты.	Беседа, фронтальный опрос	Отвечают на заданные вопросы.	Предметные, регулятивные	фронтальная
4.Первичное усвоение новых знаний. 15 минут	1.Демонстрация опыта №1. Электроскопы соединены проводником	Следят за экспериментом, делают вывод.	Предметные, регулятивные, коммуникативные	индивидуальная, групповая, фронтальная	Презентация
	2. Формулировка понятия эл.тока. (слайд №2)	Пытаются самостоятельно сформулировать определение и записать его в тетрадь.
	3.Выяснения условий длительного существования эл.тока.	Рисуют схему,
	4.Демонстрация опытов с источниками эл.тока . №2.Электрофорная машина(слайд №9) генератор(слайд №10)	Следят за экспериментами, делают выводы и записывают их в тетрадь.
	№3.Термоэлемент (слайд №12)	записывают в тетрадь.
	№4.Фотоэффект (слайд №14)	записывают в тетрадь.
	Эксперимент 1	Выполняют эксперимент. Делают выводы.
	Рассказ про гальванический элемент.				ЭОР
4. Первичная проверка понимания. 5 минут	Рассказ про аккумуляторы ЭОР	Работают с учебником. Отвечают на вопросы.	Предметные, регулятивные	индивидуальная, фронтальная	ЭОР
Динамическая пауза. Снеговик. 2 минуты		Выполняют упражнения	Личностные	индивидуальная,	Презентация
5.Первичное закрепление. Тест. 5 минут	Раздает карточки с задание.	Выполняют тест.	Предметные, регулятивные	Индивидуальная	Карточки с заданием
6.Контроль усвоения, обсуждение допущенных ошибок и их коррекция. 3 минуты	Корректирует ошибки.	Взаимопроверка. Выставление оценок.	Предметные, регулятивные	Индивидуальная
7.Рефлексия. 2 минуты	Подводить к итогам занятия, предлагает осуществить самооценку достижений.	Участвуют в беседе по обсуждению достижений.	Личностные, коммуникативные, регулятивные	фронтальная
8. Информация о домашнем задании. 2 минуты	Информирует о домашнем задании. Раздает инструкцию по выполнению	Записывают домашнее задание.	Регулятивные	фронтальная

 Ход урока

I. Организационный момент.

II. Постановка целей и задач урока (мотивация и формулировка цели урока).

Учитель: Сегодня мы начинаем изучение важнейшей для современного человека темы: «Электрический ток. Источники электрического тока». Слово «электричество», «электрический ток» прочно вошли в нашу жизнь. Мы настолько привыкли к тому, что нас окружают электроприборы и электрические явления, что порой не замечаем, какую огромную роль они играют в нашей жизни.

Представьте себе на минуту, что отключили электричество в наших домах. Что было бы? Каковы последствия этого события?

Ученики: Если отключат электричество, то погаснет свет, не сможем посмотреть телевизор, не будут работать компьютеры, холодильники, все электроприборы, останемся без воды и тепла, так как насосы, качающие воду, работают на электричестве, не смогли бы подзарядить сотовые телефоны.

Учитель: Делаем вывод: электричество играет огромную роль в нашей жизни, поэтому важно знать, что это такое. Какая цель сегодняшнего урока?

Ученики: выяснить, что такое электрический ток и какие условия необходимы для его существования, и источники тока.

III. Актуализация опорных знаний учащихся.

Фронтальный опрос.

Учитель: Но прежде всего давайте вспомним ранее изученный материал и ответим на следующие вопросы.

1. Что такое электризация тел? (Электризация – разделение электрических зарядов в результате тесного контакта двух или более тел.)
2. Как можно наэлектризовать тело?
3. Назовите два рода зарядов. Как взаимодействуют тела, имеющие электрические заряды?
4. Что такое проводники и непроводники электричества?
5. Какие металлы проводят электричество?
6. Под действием чего движутся свободные электроны в металлах?
7. Какие заряженные частицы вы знаете?

IV. Первичное усвоение новых знаний.

1. Электрический ток.

Демонстрация №1

Два электрометра, соединенных металлическим проводником. Если поднести к одному электрометру заряженную стеклянную палочку, то стрелка второго электрометра отклонится. Что происходит при этом?

Учащиеся отвечают (вокруг заряженной палочки возникает электрическое поле, под действием которого свободные электроны перемещаются сначала к одному электрометру, а затем через проводник к другому.)

В нашем опыте электроны двигаются в одну сторону, т.е. направлено (упорядочено). В этом случае можно сказать, что по металлическому проводнику протекает электрический ток.

Кроме металлических проводников мы будем изучать и другие проводники, например, проводящие ток жидкости. В них кроме электронов есть и другие заряженные частицы – ионы. Они тоже могут перемещаться.

Сформулируем вместе, что же такое электрический ток?

• электроны и ионы – это…? (Ученики: заряженные частицы).
• что с ними происходит? (Ученики: они движутся).
• как они движутся? (Ученики: упорядочено, т.е. направлено).
• под действием чего движутся заряженные частицы? (Ученики: под действием электрического поля).

СЛАЙД 2 (запишите)

Электрический ток — это упорядоченное (направленное) движение заряженных частиц, под действием электрического поля.

2. Условие существования тока в цепи.

В нашем опыте в металлическом проводнике электрический ток возникает, но он быстро прекращается. Почему же он является кратковременным? По мере перемещения зарядов с палочки на электрометр и далее по трубке, электрическое поле вокруг палочки уменьшается, а вокруг левого электрометра растет. При равенстве зарядов их электрические поля компенсируют друг друга и движение электронов прекращается.

Значит, для того, чтобы ток в цепи существовал долго что необходимо:

1. Наличие свободных электронов
2. Наличие внешнего электрического поля для проводника

Источник тока.

Изобразим все в виде схемы. (Учитель рисует на доске, ученики в тетрадях схему)

3. Источники тока

Источники тока – это устройства, создающие и поддерживающие длительное время электрическое поле. Существуют различные источники тока, но в любом из них совершается работа по разделению положительно и отрицательно заряженных частиц. Разделенные заряженные частицы накапливаются на полюсах источника тока. Один полюс заряжен положительно, второй – отрицательно. Если полюсы источника соединить проводником, то в нем под действием электрического поля возникает электрический ток, т.е. свободные заряженные частицы придут в нем в движение.

4. Виды источников тока

Произвожу демонстрацию опытов по рис. 44-46 учебника. В ходе выполнения опытов задаю вопрос. Какой вид энергии превращается в электрическую в данном опыте? После обсуждения каждого опыта заполняем соответствующую строку таблицы 1.

Демонстрирую опыт №2

Действие электрофорной машины.

Вывод: Разделение зарядов происходит за счет механической энергии. При вращении дисков происходит трение щеток о диск, что приводит к разделению зарядов. В результате один электрод машины заряжается положительно, а другой отрицательно. Если приблизить электроды машины, то возникает кратковременный ток в виде электрического разряда в воздухе.

Для того, чтобы ток протекал постоянно, необходимо непрерывно вращать ручку электрофорной машины. Конечно, таким образом создавать электрический ток длительное время невозможно. На электростанциях электрический ток вырабатывают с помощью генераторов. Этот ток используется в промышленности, на транспорте, в осветительной сети.

Демонстрирую опыт №3.

Действие термоэлемента.

Вывод: Если две проволоки, изготовленные из разных металлов, спаять, затем нагреть место спая, то по цепи потечет электрический ток. Разделение зарядов происходит за счет изменения внутренней энергии веществ.

Демонстрирую опыт №4.

Действие фотоэлементаи источника света.

Вывод: Если такие вещества, как кремний, селен, оксид меди осветить, то в цепи возникает электрический ток. Это явление называется фотоэффектом. Световая энергия превращается в электрическую.

Чтобы перейти к следующему источнику тока расскажу немного об истории их создания.

Эксперимент 1

У вас на столах имеются лимон и картофель. Сейчас попробуйте получить из них источники тока используя ваши вольтметры. Понаблюдайте за отклонением стрелочки.

Какой вывод, какая энергия превратилась в электрическую.

Источники тока у которых разделение зарядов происходит за счет энергии химических процессов называют гальваническими. В них химическая энергия преобразуется в электрическую.

Обратимся к истории.(16слайд)

В 1799 году итальянский физик Алессандро Вольта, опираясь на результаты исследований Луиджи Гальвани, изготовил электрическую батарею, названную вольтовым столбом. Батарея Вольта была составлена из чередующихся медных и цинковых кружков, которые были сложены столбиком и переложены кусочками сукна, смоченного в растворе серной кислоты

Рассказ про г.э. ЭОР

V. Первичная проверка понимания

(17 слайд)

Откройте учебники на с. 97. На рис 47 рассмотрите устройство сухого гальванического элемента и в тексте найдите ответы на вопросы.

Вопросы:

1. Что такое батарея гальванических элементов? (Несколько гальванических элементов, соединенных вместе, образуют батарею гальванических элементов).
2. Срок действия гальванических элементов? (Все гальванические элементы и батареи гальванических элементов имеют определенный срок действия. После этого мы их просто выбрасываем).
3. Существуют ли химические источники тока многоразового действия? (Да. Это аккумуляторы, от латинского слова аккумуляторе — накоплять).
4. Что представляет простейший аккумулятор? (Простейший аккумулятор – это две свинцовые пластины, помещенные в раствор серной кислоты. Чтобы аккумулятор был источником тока, надо зарядить от какого – то другого источника постоянного тока. При прохождении тока между пластинами и кислотой происходит химическая реакция. При этом один электрод становится положительно заряженным, а второй — отрицательно заряженным).
5. Какие виды аккумуляторов бывают? (Аккумуляторы бывают двух видов:
6. Кислотные (свинцовые) — свинцовая пластина в растворе серной кислоты:
7. Щелочные (железно — никелевые) – одна пластина из спрессованного железного порошка, вторая – из пероксида никеля. Помещены в раствор щелочи.)

А с какими источниками тока вам приходилось чаще всего сталкиваться в повседневной жизни?

Ученики: Аккумуляторы.

• Рассказ про аккумуляторы ЭОР

Действительно, очень часто мы используем именно аккумуляторы. Сотовые телефоны необходимо периодически подзаряжать. Для этого мы используем зарядное устройство или так называемый сетевой адаптер, который преобразует переменный ток напряжением 220 В из осветительной сети в постоянный ток напряжением 3 В.Чаще всего там используется литиево – ионный аккумулятор или батарея, в которой применяется раствор солей лития в органическом растворителе. Ну а теперь мы полностью завершаем заполнение таблицы.

Таблица 1

№	Виды источников	Преобразование энергии	Название источников тока
1.	Механические	Механическая энергия в электрическую.	Электрофорная машина, генератор.
2.	Тепловые	Внутренняя энергия в электрическую.	Термоэлемент.
3.	Световые	Световая энергия в электрическую.	Фотоэлемент, солнечная батарея.
4.	Химические	Химическая энергия в электрическую.	Гальванический элемент, аккумулятор, батареи.

Динамическая пауза. Снеговик.

VI. Первичное закрепление. Тест.

Электрический ток. Источники электрического тока.

Вариант № 1.

1. Как называются приборы, создающие электрическое поле?
   А.Элемент питания
   Б. Источники тока
   В. Электромеханический генератор
   Г. Источник энергии
2. Какие превращения энергии происходят в термоэлементе?
   А. Механическая энергия преобразуется в электрическую энергию
   Б. Внутренняя энергия преобразуется в электрическую энергию
   В. Энергия света преобразуется в электрическую энергию.
   Г. Химическая энергия преобразуется в электрическую энергию.
3. В каких источниках тока используется химическая энергия.
   А. 
   Б. 
   В. 
   Г. 
4. В чем отличие аккумуляторов от других гальванических источников тока?
   А. Химический источник тока многоразового действия
   Б. Необходимо предварительно зарядить
   В. Используются для накопления энергии и автономного питания различных потребителей.
   Г. Состоит из нескольких гальванических элементов, которые называются батареей.
5. Электрическим током называется?
   А. Направленное движение атомов
   Б. Направленное движение электронов по проводам.
   В. Направленное движение заряженных частиц.
   Г. Направленное движение нейтральных частиц.

Электрический ток. Источники электрического тока.

Вариант № 2

1. Какими заряженными частицами может создаваться электрический ток?
   А. Ионами
   Б. Электронами
   В. Протонами
   Г. Нейтронами
2. Какие превращения энергии происходит в электрофорной машине?
   А. Механическая энергия преобразуется в электрическую энергию
   Б. Внутренняя энергия преобразуется в электрическую энергию
   В. Энергия света преобразуется в электрическую энергию.
   Г. Химическая энергия преобразуется в электрическую энергию.
3. В каких источниках используется световая энергия?
   А. 
   Б. 
   В. 
   Г. 
   
4. Какие источники тока используются на электростанциях для промышленного получения тока?
   А. Электрофорная машина
   Б. Термоэлемент (термопара)
   В. Фотоэлемент
   Г. Электромеханический генератор
5. Для создания и поддержания электрического тока необходимо?
   А. Источник тока и металлический проводник.
   Б. Электрофорная машина и эбонитовая палочка.
   В. Свободные заряженные частицы и электрическое поле.
   Г. Аккумулятор и розетка

VII. Контроль усвоения, обсуждение допущенных ошибок и их коррекция.

Взаимопроверка. Выставление оценок.

VIII. Рефлексия.

Подводит итог:

— Что было на уроке важным?

— Что было новым?

— Что было интересным?

У вас на столах лежат кружочки.

Нарисуйте на листочках, какой заряд вы получили от сегодняшнего урока.

Если всё понятно и понравилось, то рисуете положительный заряд

Если вам ничего непонятно, то рисуете отрицательный заряд.

Если вам понравился урок, но не всё понятно, рисуете два знака заряда.

IX. Информация о домашнем задании.

• Параграф 32. Вопросы 1-7.
• Домашний проект «Сделай батарейку»

Инструкция выдается каждому ученику.

Инструкция:

1. Возьмите 5 желтых монет по 10 копеек и 5 белых монет по 5 копеек. (Они примерно одинаковые по величине, а сделаны из разных сплавов).
2. Расположите их столбом друг на друга поочередно, а между ними положите кусочки газетной бумаги, смоченной в крепком растворе поваренной соли.
3. Возьмите столб мокрыми пальцами за концы, и вы почувствуете слабый электрический удар.

Электроника как искусство: электрический ток / Хабр

Не влезай. Убьет! (с)

Среднестатистическая грамотность населения в области электроники и электротехники оставляет желать лучшего. Максимум, спаять схемку, а как она работает — темный лес. К сожалению, все русскоязычные учебники пестрят формулами и интегралами, от них любого человека потянет в сон. В англоязычной литературе дела обстоят несколько лучше. Попадаются довольно интересные издания, но камнем преткновения здесь уже выступает английский язык. Постараюсь изложить основные понятия по электротехнике максимально доступно, в вольном стиле, не от инженера инженеру, а от человека человеку. Сведущий читатель, возможно, тоже найдет для себя несколько интересных моментов.

Электрический ток

Пути электрического тока неисповедимы. (с) мысли из интернета

На самом деле, нет. Все так или иначе можно описать с помощью математической модели, моделирования, да даже прикинув по-быстренькому на бумажке, а некоторые уникумы делают это в голове. Кому как удобнее. На самом деле, эпиграф этой главы родился от незнания, что же такое электрический ток.

Электрический ток характеризуется несколькими параметрами. Напряжением U и током I. Конечно, все мы помним определения по физике, но мало кто понимает их значения. Начну с напряжения. Разность потенциалов или работа по перемещению заряда, как сухо и неинтересно пишут в учебниках. На самом деле, напряжение всегда измеряется между двумя точками. Оно характеризует способность создавать электрический ток между этими двумя точками. Назовем эти точки источником напряжения. Чем больше напряжение, тем больше ток. Меньше напряжения – меньше ток. Но об этом чуть позже.

Что же такое ток? Представьте аналогию русло реки – это провода, электрический ток – это скорость потока воды в реке. Тогда напряжение здесь – перепад высоты между начальной точкой реки и конечной точкой. Или напряжение – это насос гоняющий воду, если река течет в одной плоскости. Такие аналогии на начальных этапах очень помогают понять, что же происходит в электрической схеме. Но, в конечном итоге, лучше от них отказаться. Лучше представить ток как некий поток электронов. Количество заряда, перемещаемое в единицу времени. Конечно, в учебниках говорится, что де электроны движутся со скоростью несколько сантиметров в минуту и значение имеет лишь электромагнитное поле, но пока забудем про это. Итак, под током можно понимать движение электрического тока, т.е. заряда. Носители заряда, электроны, отрицательно заряжены и двигаются от отрицательного потенциала к положительному, электрический ток же имеет направление от положительного потенциала к отрицательному, от плюса к минусу, так принято для удобства и так мы будем пользоваться в дальнейшем, забыв про заряд электрона.

Конечно, сам по себе ток не появится, нужно создать напряжение между двумя точками и нужна какая-либо нагрузка для протекания тока через нее, подключенная к этим двум точками. Очень полезно знать свойство, что для протекания тока нужно два проводника: прямой, до нагрузки, и обратный, от нагрузки до источника. Например, если не замкнуты проводники источника напряжения, то тока не будет.

Что же такое источник напряжения? Представим его в виде черного ящика, имеющего как минимум два вывода для подключения. Самые простые примеры из реальной жизни: электрическая розетка, батарейка, аккумулятор и т.п.

Идеальный источник напряжения обладает неизменным напряжением при протекании через него любого значения тока. Что же будет, если замкнуть зажимы идеального источника напряжения? Потечет бесконечно большой ток. В реальности источники напряжения не могут отдать бесконечно большой ток, потому что обладают некоторым сопротивлением. Например, провода в сетевой розетке 220в от самой розетки до подстанции имеют сопротивление, пусть и малое, но довольно ощутимое. Провода от подстанций до электростанций тоже имеют сопротивление. Нельзя забывать про полное сопротивление трансформаторов и генераторов. Батарейки имеют внутреннее сопротивление, обусловленное внутренней химической реакцией, которая имеет конечную скорость протекания.

Что же такое сопротивление? Вообще, это тема довольно обширная. Возможно, опишу в одной из следующих глав. Если кратко – это параметр, связывающий ток и напряжение. Оно характеризует, какой ток потечет при приложенном напряжении к этому сопротивлению. Если говорить «водной» аналогией, то сопротивление – это дамба на пути реки. Чем меньше отверстие в дамбе – тем больше сопротивление. Эту связь описывает закон Ома: . Как говорится: «Не знаешь закон Ома, сиди дома!».

Зная закон Ома, не сидя дома, имея какой-либо источник тока с заданным напряжением и сопротивление в виде нагрузки, мы очень точно можем предсказать какой потечет ток.
Реальные источники напряжения имеют какое-то свое внутреннее напряжение и отдают некий конечный ток, называемый током короткого замыкания. При этом батареи и аккумуляторы еще и разряжаются со временем и имеют нелинейное внутреннее сопротивление. Но пока тоже забудем об этом, и вот почему. В реальных схемах удобнее проводить анализ с использованием сиюминутных мгновенных значений напряжения и тока, поэтому будем считать источники напряжения идеальными. За исключением того факта, когда потребуется посчитать максимальны ток, который способен отдать источник.

Насчет «водной» аналогии электрического тока. Как я уже писал, она не очень правдива, поскольку скорость движения реки до дамбы и после дамбы будет разным, также разным будет кол-во воды до и после дамбы. В реальных схемах электрический ток втекающий в резистор и вытекающий из него будет равен между собой. Ток по прямому проводу, к нагрузке, и по обратному проводу, от нагрузки до источника, тоже равен между собой. Ток ни откуда не берется и никуда не девается, сколько «втекло» в узел схемы, столько и «вытечет», даже если путей несколько. Например, если есть два пути протекания тока от источника, то он потечет по этим путям, при этом полный ток источника будет равен сумме двух токов. И так далее. Это и есть иллюстрация закона Кирхгофа. Это очень просто.

Также есть еще два важных правила. При параллельном соединении элементов, напряжение в каждом из элементов одинаково. Например, напряжение на резисторе R2 и R3, на рисунке выше, одинаковы, но токи могут быть разными, если резисторы имеют разные сопротивления, по закону Ома. Ток через батарейку равен току на резисторе R1 и равен сумме токов на резисторах R2 и R3. При последовательном соединении напряжения элементов складываются. Например, напряжение которое выдает батарея, т.е. ее ЭДС, равно напряжению на резисторе R1 + напряжение на резисторе R2 или R3.

Как я уже писал, напряжение измеряется всегда между двумя точками. Иногда, в литературе можно встретить: «Напряжение в точке такой-то». Это означает напряжение между этой точкой и точкой нулевого потенциала. Создать точку нулевого потенциала можно, например, заземлив схему. Обычно «землят» схему в месте самого отрицательно потенциала около источника питания, например, как на рисунке выше. Правда это бывает не всегда, да и применение нуля довольно условно, например, если нам нужно двухполярное питание +15 и -15 вольт, то «землить» надо уже не -15в, а потенциал посредине. Если же заземлить -15в, то мы получим 0, +15, +30в. См. рисунки ниже.

Заземление также применяется в качестве защитного или рабочего. Защитное заземление называют зануление. Если нарушится изоляция схемы в каком-нибудь другом участке, отличном от земли, то по нулевому проводу потечет большой ток и сработает защита, которая отключит часть схемы. Защиту мы должны предусмотреть заранее, поставив автоматический выключатель или иное устройство на пути протекания тока.

Иногда «землить» схему нельзя или невозможно. Вместо земли применяют термин общая точка или ноль. Напряжения в таких схемах указываются относительно общей точки. При этом вся схема относительно земли, т.е. нулевого потенциала может располагаться где угодно. См. рисунок.

Обычно, Xv близко к 0 вольт. Такие незаземленные схемы с одной стороны более безопасны, поскольку если человек прикоснется одновременно к схеме и земле ток не потечет, т.к. нет обратного пути протекания тока. Т.е. схема станет «заземлена» через человека. Но с другой стороны такие схемы каверзны. Если вдруг нарушится изоляция схемы от земли в какой-либо ее точке, то мы этого не узнаем. Что может быть опасно, при больших напряжениях Xv.

Вообще земля — это термин довольно обширный и расплывчатый. Есть очень много терминов и названий земли, смотря где «землить» схему. Под землей может пониматься как защитная земля, так и рабочая земля (по протеканию тока через нее при нормальной работе), как сигнальная земля, так и силовая земля (по роду тока), как аналоговая земля, так и цифровая земля (по роду сигнала). Под землей может пониматься общая точка или наоборот, под общей точкой пониматься земля или и быть ей. Также в схеме могут присутствовать все земли одновременно. Так что надо смотреть по контексту. Есть даже такая забавная картиночка в иностранной литературе, см. ниже. Но обычно земля – это схемные 0 вольт и это точка от которой измеряют потенциал схемы.

До сих пор, упоминая источник напряжения, я не касался рода этого самого напряжения. Напряжение есть меняющееся со временем и есть не меняющееся. Т.е. переменное и постоянное. Например, напряжение, меняющееся по синусоидальному закону всем хорошо знакомо, это напряжение сети 220в в бытовых розетках. С постоянным напряжением работать очень просто, мы это уже делали выше, когда рассматривали закон Кирхгофа. А что же делать с переменным напряжением и как его рассматривать?

На рисунке приведены несколько периодов переменного напряжения 220в 50Гц (синяя линия). Красная линия – постоянное напряжение 220в, для сравнения.

Определимся, сначала что такое напряжение 220в, кстати, по новому стандарту положено считать 230в. Это действующее значение напряжения. Амплитудное значение будет в корень из 2х раз выше и составит примерно 308в. Действующее значение – это такое значение напряжения, при котором за период переменного тока в проводнике выделяется столько же теплоты, сколько и при постоянном токе такого же напряжения. Выражаясь математическим языком – это среднеквадратичное значение напряжения. В английской литературе используется термин RMS, а приборы, которые измеряют истинное действующее значение имеют знак «true RMS».

На первый взгляд это может показаться неудобным, какое-то действующее значение, но это удобно для расчетов мощности без необходимости конвертации напряжения.

Переменное напряжение еще удобно рассматривать как постоянное напряжение, взятое в какой-либо точке времени. После чего проводить анализ схемы несколько раз, изменяя знак постоянного напряжение на обратный. Сначала рассмотреть работу схемы с постоянным положительным напряжением, потом, изменить знак, с положительного на отрицательный.
Для переменного напряжения также необходимо два провода. Они называются фаза и ноль. Иногда ноль заземляют. Такая система называется однофазной. Напряжение фазы измеряется относительно нуля и меняется со временем, как показано на рисунке выше. При положительной полуволне напряжения ток протекает от фазы к активной нагрузке и от нагрузки возвращается обратно по нулевому проводу. При отрицательной полуволне ток течет по нулевому проводу и возвращается по фазному.

В промышленности широко применяют трехфазную сеть. Это частный случай многофазных систем. По сути все тоже самое, что и однофазная система, только умноженная на 3, т.е. применение одновременно трех фаз и трех земель. Впервые изобретено Н. Тесла, впоследствии усовершенствовано М. О. Доливо-Добровольским. Усовершенствование состояло в том, что для передачи трехфазного электрического тока можно было выкинуть лишние провода, достаточно четырех: три фазы ABC и нулевой провод или же вовсе три фазы, отказавшись от нуля. Нулевой провод очень часто заземляют. На рисунке ниже ноль общий.

Почему же 3 фазы, и не больше, не меньше? С одной стороны, 3 фазы гарантированно создают вращающееся магнитное поле, так необходимое электрическим двигателям для вращения или получаемое от генераторов электростанций, с другой стороны это экономически выгодно с материальной точки зрения. Меньше нельзя, а больше и не нужно.

Чтобы гарантировано создавать вращающееся поле в трехфазной сети нужно чтобы фазы напряжения были сдвинуты друг относительно друга. Если принять полный период напряжения за 360 градусов, то 360/3 = 120 градусов. Т.е. напряжение каждой фазы сдвинуто относительно друг друга на 120 градусов. См. рисунок ниже.

Здесь показан график напряжения 3-х фазной сети 380в по времени. Как видно из рисунка, все тоже самое, что и с однофазной сетью, только напряжений стало больше. 380в – это так называемое линейное напряжение сети Uл, т.е. напряжение, измеряемое между двумя фазами. На рисунке показан пример нахождения мгновенного значения Uл. Оно также изменяется по синусоидальному закону. Также наряду с линейным напряжением различают фазное Uф. Оно измеряется между фазой и нулем. Фазное напряжение в данной трехфазной сети равно 220в. Под фазным и линейным напряжение, конечно же подразумевается действующее напряжение. Соотносятся линейное к фазному напряжению, как корень из трех.
Нагрузку к трехфазной сети можно подключать как угодно – к фазному напряжению: между какой-либо фазой и нулем, либо к линейному напряжению: между двумя фазами. Если нагрузка подключена к фазному напряжению, то такая схема соединения называется звездой. Она и показана выше. Если к линейному напряжения – то соединение треугольником. Если одинаковая нагрузка подключается к линейным напряжениям между всеми тремя фазами, то такие сети симметричные. Ток через нулевой провод в симметричных сетях не течет. См рис. ниже. Промышленные сети также считаются условно симметричными. Как правило ноль в таких сетях присутствует, но лишь в защитных целях. Иногда может и отсутствовать вообще. Веселая картиночка из вики наглядно иллюстрирует как протекает ток в таких сетях.
На этом кратенький обзор по электросетям и электричеству завершен. Возможно в будущем объясню на пальцах как работает диод и транзистор, что такое стабилитрон, тиристор и другие элементы. Пишите, про что вам интересно почитать.

Библиографический список

1. Искусство схемотехники, П. Хоровиц. 2003.
2. GROUNDS FOR GROUNDING. A Circuit-to-System Handbook, Elya B. Joffe, Kai-Sang Lock.
3. Wiki и интернет ресурсы.

«Какое назначение источника электрического тока в цепи?» – Яндекс.Кью

В электрической цепи источник тока предназначен для генерации направленного движения заряженных частиц. Без него ни один прибор, электрический элемент не будет работать, так как при отсутствии электрического тока невозможна работа электрической цепи как таковой.

Если ваш вопрос состоит в ключе принципиального отличия источника тока в электрической цепи от источника напряжения (ЭДС), то этот вопрос рассмотрим более детально. Следует отметить, что данное разграничение применяется в теоретической электротехнике для изучения определенных процессов в электрических цепях. Так как зачастую и источник тока, и источник напряжения рассматриваются в идеальном состоянии, на практике ситуация обстоит совершенно иначе – практически каждый источник электрической энергии является и тем и другим.

Источник тока, как и источник напряжения, представляет собой двухполюсник, но в отличии от второго выдает не постоянную величину напряжения, а постоянную величину тока, которая никак не зависит от подключенной нагрузки и уровня напряжения. Внутреннее сопротивление источника тока, в идеале приближается к бесконечности, при решении задач его могут принимать даже за разрыв в цепи. А у идеального источника напряжения или ЭДС внутренне сопротивление приближается к нулю, а напряжение на выходе – это постоянная величина.

Также источник тока и источник ЭДС имеют разное схематическое изображение, которое для сравнения приведено на рисунке ниже:

Что такое электрический ток | Электроника Примечания

Электрический ток возникает при движении электрических зарядов — это могут быть отрицательно заряженные электроны или положительные носители заряда — положительные ионы.

---

Электрический ток Учебник включает в себя:
Что такое электрический ток Текущий блок — Ампер ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК

---

Электрический ток — это одно из самых основных понятий, существующих в науке об электротехнике и электронике, — электрический ток лежит в основе науки об электричестве.

Будь то электрический нагреватель, большая электрическая сеть, мобильный телефон, компьютер, удаленный сенсорный узел или что-то еще, концепция электрического тока является центральной в его работе.

Однако текущее состояние как таковое обычно невозможно увидеть, хотя его эффекты можно постоянно видеть, слышать и ощущать, и в результате иногда бывает трудно понять, что это такое на самом деле.

Удар молнии — впечатляющая демонстрация потока электрического тока.
Снимок сделан с вершины башни Петронас в Куала-Лумпуре Малайзия

Определение электрического тока

Определение электрического тока:

Электрический ток — это поток электрического заряда в цепи.Более конкретно, электрический ток представляет собой скорость протекания заряда через заданную точку в электрической цепи. Заряд может представлять собой отрицательно заряженные электроны или носители положительного заряда, включая протоны, положительные ионы или дырки.

Величина электрического тока измеряется в кулонах в секунду, общей единицей для этого является ампера или ампер, который обозначается буквой «А».

Ампер или усилитель широко используются в электрических и электронных технологиях наряду с множителями, такими как миллиампер (0.001A), микроампер (0,000001A) и т. Д.

Поток тока в цепи обычно обозначается буквой «I», и эта буква используется в уравнениях, таких как закон Ома, где V = I⋅R.

Что такое электрический ток: основы

Основная концепция тока заключается в том, что это движение электронов внутри вещества. Электроны — это мельчайшие частицы, которые существуют как часть молекулярной структуры материалов. Иногда эти электроны крепко удерживаются в молекулах, а иногда они слабо удерживаются и могут относительно свободно перемещаться по структуре.

Очень важно отметить, что электроны являются заряженными частицами — они несут отрицательный заряд. Если они движутся, то количество заряда движется, и это называется током.

Стоит также отметить, что количество электронов, способных двигаться, определяет способность конкретного вещества проводить электричество. Некоторые материалы позволяют току двигаться лучше, чем другие.

Движение свободных электронов обычно очень случайное — оно случайное — столько электронов движется в одном направлении, сколько и в другом, и в результате общее движение заряда отсутствует.

Случайное движение электронов в проводнике со свободными электронами

Если сила воздействует на электроны, чтобы переместить их в определенном направлении, то все они будут дрейфовать в одном и том же направлении, хотя все еще в некоторой случайной форме, но в одном направлении наблюдается общее движение.

Сила, которая действует на электроны, называется и электродвижущей силой, или ЭДС, а ее величиной является напряжение, измеренное в вольтах.

Поток электронов под действием приложенной электродвижущей силы

Чтобы немного лучше понять, что такое ток и как он действует в проводнике, его можно сравнить с потоком воды в трубе.Это сравнение имеет ограничения, но оно служит очень простой иллюстрацией тока и тока.

Ток можно считать подобным воде, протекающей по трубе. Когда давление оказывается на одном конце, оно заставляет воду двигаться в одном направлении и течь по трубе. Количество потока воды пропорционально давлению на конце. Давление или усилие, приложенное к концу, можно сравнить с электродвижущей силой.

Когда давление подается на трубу или вода открывается в результате открытия крана, тогда вода течет практически мгновенно.То же самое относится и к электрическому току.

Чтобы получить представление о потоке электронов, требуется 6,24 миллиарда миллиардов электронов в секунду для тока в один ампер.

Обычный ток и поток электронов

Часто возникает много недоразумений относительно обычного тока и потока электронов. Поначалу это может немного смущать, но на самом деле это довольно просто.

Частицы, которые несут заряд вдоль проводников, являются свободными электронами.Направление электрического поля в цепи — это, по определению, направление, в которое проталкиваются положительные испытательные заряды. Таким образом, эти отрицательно заряженные электроны движутся в направлении, противоположном электрическому полю.

Электрон и обычный ток

Это произошло потому, что первоначальные исследования статических и динамических электрических токов основывались на том, что мы теперь будем называть положительными носителями заряда. Это означало, что тогда было определено раннее соглашение о направлении электрического тока как направление, в котором положительные заряды будут двигаться.Эта конвенция сохранилась и используется до сих пор.

В итоге:

• Обычный ток: Обычный ток течет от положительного к отрицательному полюсу и указывает направление, в котором будут течь положительные заряды.
• Электронный поток: Электронный поток от отрицательного к положительному полюсу. Электроны заряжены отрицательно и поэтому притягиваются к положительному полюсу, как в отличие от зарядов.

Это соглашение, которое используется во всем мире по сей день, даже если оно может показаться немного странным и устаревшим.

Скорость движения электрона или заряда

Скорость передачи электрического тока очень отличается от скорости реального движения электронов. Сам электрон прыгает в проводнике и, возможно, продвигается вдоль проводника только со скоростью несколько миллиметров в секунду. Это означает, что в случае переменного тока, когда ток меняет направление 50 или 60 раз в секунду, большинство электронов никогда не выходят из провода.

Чтобы взять другой пример, в ближнем вакууме внутри электронно-лучевой трубки электроны движутся по почти прямым линиям со скоростью около одной десятой скорости света.

Влияние тока

Когда электрический ток протекает через проводник, существует ряд признаков, указывающих на то, что ток течет.

• Тепло рассеивается: Возможно, наиболее очевидным является то, что тепло выделяется. Если ток небольшой, то количество выделяемого тепла, вероятно, будет очень маленьким и может быть незаметным.Однако, если ток больше, то возможно, что выделяется заметное количество тепла. Электрический огонь является ярким примером, показывающим, как ток вызывает выделение тепла. Фактическое количество тепла регулируется не только током, но также и напряжением и сопротивлением проводника.
• Магнитный эффект: Другой эффект, который можно заметить, заключается в том, что вокруг проводника создается магнитное поле. Если в проводнике течет ток, это можно обнаружить.Поместив компас рядом с проводом, несущим достаточно большой постоянный ток, можно увидеть, что стрелка компаса отклонена. Обратите внимание, что это не будет работать с сетью, потому что поле чередуется слишком быстро, чтобы игла реагировала, и два провода (действующий и нейтральный), расположенные близко друг к другу в одном и том же кабеле, отменит поле.

  Магнитное поле, создаваемое током, находит хорошее применение во многих областях. При намотке провода в катушку эффект может быть увеличен, и может быть сделан электромагнит.Реле и множество других предметов используют эффект. Громкоговорители также используют переменный ток в катушке, чтобы вызывать вибрации в диафрагме, которые позволяют электронным токам превращаться в звуки.

Как измерить ток

Одним из важных аспектов тока является знание величины тока, который может течь в проводнике. Поскольку электрический ток является таким ключевым фактором в электрических и электронных цепях, очень важно знать, какой ток течет.

Есть много разных способов измерения тока. Одним из самых простых является использование мультиметра.

Как измерить ток с помощью цифрового мультиметра:

Используя цифровой мультиметр, цифровой мультиметр легко измерить ток, поместив цифровой мультиметр в цепь, по которой течет ток. Затем цифровой мультиметр даст точное показание тока, протекающего в цепи

Узнайте , как измерить ток с помощью цифрового мультиметра.

Хотя существуют и другие методы измерения тока, это наиболее распространенный метод.

Ток является одним из наиболее важных и фундаментальных элементов в электрических и электронных технологиях. Ток, протекающий в цепи, может использоваться различными способами: от генерирования тепла до переключения схем или хранения информации в интегральной схеме.

Более основные понятия:
Напряжение Текущий сопротивление емкость Мощность трансформеры РЧ шум Децибел, дБ Q, добротность
Возврат в меню основных понятий., ,

.

Что такое электрический ток? | Живая наука

Электрический ток — это электрический заряд в движении. Он может принимать форму внезапного разряда статического электричества, такого как удар молнии или искра между пальцем и пластиной переключателя заземления. Чаще, однако, когда мы говорим об электрическом токе, мы имеем в виду более контролируемую форму электричества от генераторов, батарей, солнечных батарей или топливных элементов.

Большая часть электрического заряда переносится электронами и протонами внутри атома.Протоны имеют положительный заряд, а электроны — отрицательный. Однако протоны в основном иммобилизованы внутри атомных ядер, поэтому работа по переносу заряда из одного места в другое осуществляется электронами. Электроны в проводящем материале, таком как металл, могут свободно перемещаться от одного атома к другому вдоль своих зон проводимости, которые являются самыми высокими электронными орбитами. По словам Серифа Урана, профессора физики в Питтсбургском государственном университете, достаточная электродвижущая сила (ЭДС) или напряжение создает дисбаланс заряда, который может заставить электроны перемещаться по проводнику в виде электрического тока.

Сравнение электрического тока с потоком воды в трубе несколько рискованно, но есть некоторые сходства, которые могут несколько облегчить понимание. Мы можем думать о потоке электронов в проводе как о потоке воды в трубе, согласно Майклу Дубсону, профессору физики в университете Колорадо Болдера. Предостережение заключается в том, что в этом случае труба всегда полна воды. Если мы откроем клапан на одном конце, чтобы пропустить воду в трубу, нам не нужно ждать, пока эта вода пробьется до конца трубы.Мы вынимаем воду с другого конца почти мгновенно, потому что поступающая вода толкает воду, которая уже находится в трубе, к концу. Это то, что происходит в случае электрического тока в проводе. Электроны проводимости уже присутствуют в проводе; нам просто нужно начать толкать электроны на одном конце, и они начинают течь на другом конце почти сразу.

Согласно веб-сайту HyperPhysics Государственного университета штата Джорджия, фактическая скорость электрона в проводе составляет порядка нескольких миллионов метров в секунду, но она не движется прямо по проводу.Он подпрыгивает почти наугад и развивается только со скоростью несколько миллиметров в секунду. Это называется скоростью дрейфа электрона. Однако скорость передачи сигнала, когда электроны начинают выталкивать другой конец провода после нажатия переключателя, почти равна скорости света, которая составляет около 300 миллионов метров в секунду (186 000 миль в секунду). В случае переменного тока, когда ток меняет направление 50 или 60 раз в секунду, большинство электронов никогда не выходят из провода.

Дисбаланс начислений может быть создан несколькими способами. Первый известный способ состоял в том, чтобы создать статический заряд, потерев два разных материала вместе, например, потерев кусок янтаря мехом животных. Ток мог тогда быть создан, касаясь янтаря к телу с меньшим зарядом или к земле. Однако этот ток имел очень высокое напряжение, очень низкую силу тока и длился всего лишь доли секунды, поэтому его нельзя было сделать для какой-либо полезной работы.

Постоянный ток

Следующим известным способом создания дисбаланса заряда была электрохимическая батарея, изобретенная в 1800 году итальянским физиком Алессандро Вольта, для которой названа единица для электродвижущей силы, вольт (V).Его «гальваническая ворс» состоял из пачки чередующихся цинковых и медных пластин, разделенных слоями ткани, пропитанной соленой водой, и создавал постоянный источник постоянного тока (DC). Он и другие усовершенствовали и усовершенствовали свое изобретение в течение следующих нескольких десятилетий. Согласно Национальному музею американской истории, «батареи привлекли внимание многих ученых и изобретателей, и к 1840-м годам они снабжали током новые электрические устройства, такие как электромагниты Джозефа Генри и телеграф Сэмюэля Морса.«

Другие источники постоянного тока включают топливные элементы, которые объединяют кислород и водород в воду и вырабатывают электрическую энергию в процессе. Кислород и водород могут подаваться в виде чистых газов или из воздуха и химического топлива, такого как спирт. Другой источник постоянного тока ток — это фотоэлектрическая орсолярная ячейка. В этих устройствах фотонная энергия солнечного света поглощается электронами и преобразуется в электрическую энергию

переменный ток

Большая часть используемой нами электроэнергии поступает в виде переменного тока (переменного тока) от электрического Энергосистема.Переменный ток вырабатывается электрическими генераторами, которые работают по закону индукции Фарадея, с помощью которого изменяющееся магнитное поле может индуцировать электрический ток в проводнике. Генераторы имеют вращающиеся катушки проволоки, которые проходят через магнитные поля при повороте. Когда катушки вращаются, они открываются и закрываются относительно магнитного поля и производят электрический ток, который меняет направление на каждые пол оборота. Ток проходит полный цикл прямого и обратного хода 60 раз в секунду или 60 Гц (Гц) (в некоторых странах 50 Гц).Генераторы могут работать от паровых турбин, нагреваемых углем, природным газом, нефтью или ядерным реактором. Они также могут питаться от ветряных турбин или водяных турбин в гидроэлектростанциях.

От генератора ток проходит через серию трансформаторов, где он повышается до гораздо более высокого напряжения для передачи. Причина этого заключается в том, что диаметр проводов определяет величину тока или силы тока, которые они могут переносить без перегрева и потери энергии, но напряжение ограничивается только тем, насколько хорошо линии изолированы от земли.Интересно отметить, что ток несут только один провод, а не два. Две стороны постоянного тока обозначены как положительные и отрицательные. Однако, поскольку полярность переменного тока изменяется 60 раз в секунду, две стороны переменного тока обозначаются как горячие и заземленные. В магистральных линиях электропередачи провода несут горячую сторону, а сторона заземления проходит через Землю, чтобы завершить цепь.

Поскольку мощность равна напряжению, умноженному на силу тока, вы можете передавать больше мощности по линии с той же силой тока, используя более высокое напряжение.Затем высокое напряжение снижается, поскольку оно распределяется через сеть подстанций, пока не достигнет трансформатора рядом с вашим домом, где оно, наконец, снизится до 110 В. (В США настенные розетки и светильники работают на 110 В. при 60 Гц. В Европе почти все работает на 230 В при 50 Гц.)

Как только ток достигает конца линии, большая его часть используется одним из двух способов: либо для подачи тепла и света через электрическое сопротивление или механическое движение через электрическую индукцию.Есть несколько других применений — вспоминаются люминесцентные лампы и микроволновые печи — которые работают по другим принципам, но львиная доля мощности уходит на устройства, основанные на сопротивлении и / или индуктивности. Фен, например, использует оба одновременно.

Это подводит нас к важной особенности электрического тока: он может выполнять работу. Он может осветить ваш дом, выстирать и высушить одежду и даже поднять дверь гаража при нажатии переключателя. Что становится все более и более важным, так это способность электрического тока передавать информацию, особенно в форме двоичных данных.Хотя интернет-соединение с вашим компьютером использует лишь небольшую часть электрического тока, скажем, электрического нагревателя, оно становится все более и более важным для современной жизни.

Дополнительные ресурсы

,

Электрический ток — Простая английская Википедия, бесплатная энциклопедия

Электрический ток — это поток электрического заряда. Уравнение тока: ^[1]

я знак равно Δ Q Δ T {\ displaystyle I = {\ frac {\ Delta Q} {\ Delta t}}}

, где

я {\ displaystyle I} текущий ток

Δ Q {\ displaystyle \ Delta Q} это изменение электрического заряда

Δ T {\ displaystyle \ Delta t} это изменение во времени

Единица СИ электрического тока — это ампера (А).Это равно одному кулону заряда за одну секунду. Ток можно найти в проводах, батареях и молнии.

В проводящих материалах некоторые электроны очень слабо связаны с атомами материала. Когда большое количество этих атомов собирается вместе, возникает электронное облако, которое «зависает» рядом с атомами материала. Если вы изучите поперечное сечение куска проводящего материала, электроны очень быстро пройдут через него. Это движение вызвано температурой, и электроны, текущие в одном направлении, стремятся сравниться с электронами, текущими в другом направлении, так что это не то, что заставляет ток течь.Электроны текут от одного атома к другому, этот процесс сравнивается с передачей водяных ведер от одного человека другому в бригаде ведра. ^[2]

Когда на провод накладывается электрическое поле, электроны реагируют почти мгновенно, слегка дрейфуя в противоположном направлении поля. Они получают энергию из поля, которая очень быстро теряется при столкновении с другими электронами в материале. Однако, пока поле находится на месте, электроны будут возвращать ту энергию, которую они потеряли, и процесс будет продолжаться.Этот «толчок», который электроны получают от электрического поля, является источником тока, а не общего потока самих электронов. Из этого обсуждения мы видим две вещи, которые в настоящее время , а не :

• Это не фактический «поток» электронов в повседневном смысле этого слова: если мы посмотрим на скорость, данную электронам полем, она обычно очень мала, порядка миллиметров в секунду. Для электронов с такой скоростью потребуется полчаса, чтобы пересечь 3-метровую комнату.Так как лампочка включается почти сразу после нажатия на выключатель, что-то еще должно быть на работе.
• Это также не «эффект домино», хотя эта аналогия ближе, чем поток. Поскольку электроны такие крошечные, даже когда они движутся очень быстро, они не приводятся в движение большой силой.

Когда ток протекает в проводной цепи, он ускоряется, когда в цепи нет сопротивления. Резисторы используются для увеличения сопротивления в цепи, что замедляет ток.Соотношение между сопротивлением, током и напряжением (другая часть цепи) показано законом Ома.

,

Что такое электрический ток? Определение, Единица & Направление потока Тока

Определение : Электрический ток определяется как скорость потока отрицательных зарядов проводника. Другими словами, непрерывный поток электронов в электрической цепи называется электрическим током. Проводящий материал состоит из большого количества свободных электронов, которые случайным образом переходят от одного атома к другому.

Единица тока

Поскольку заряд измеряется в кулонах, а время в секундах, то единицей электрического тока является кулон / сек ( C / с ) или ампера ( A ).Ампер является СИ единицей проводника. I — это символическое представление тока.

Таким образом, говорят, что провод проводит ток в один ампер, когда через него проходит заряд со скоростью один кулон в секунду.

Когда электрическая разность потенциалов приложена к металлическому проводу, свободные присоединенные свободные электроны начинают двигаться к положительному полюсу ячейки, показанной на рисунке ниже.Этот непрерывный поток электронов составляет электрический ток. Поток токов в проводе идет от отрицательной клеммы ячейки к положительной клемме через внешнюю цепь.

Условное направление потока тока

Согласно электронной теории, когда разность потенциалов приложена к проводнику, некоторая материя протекает через цепь, которая составляет электрический ток. Считалось, что эта материя течет от более высокого потенциала к более низкому потенциалу, т.е.е. положительный вывод к отрицательному выводу ячейки через внешнюю цепь.

Это соглашение о протекании тока настолько твердо установлено, что оно все еще используется. Таким образом, обычное направление протекания тока от положительной клеммы ячейки к отрицательной клемме ячейки через внешнюю цепь. Величина потока тока на любом участке проводника представляет собой скорость потока электронов, то есть заряда, протекающего в секунду.

Математически это представлено

На основе потока электрического заряда ток в основном классифицируется на два типа, т.е.е. переменный ток и постоянный ток. В постоянном токе заряды протекают в однонаправленном направлении, тогда как в переменном токе заряды протекают в обоих направлениях.

,