Ток что это. Электрический ток: что это такое, условия возникновения и действия

Что такое электрический ток. Какие условия необходимы для его возникновения. Как измеряется сила тока. Какие действия оказывает электрический ток. Где применяется электрический ток в современном мире.

Что такое электрический ток

Электрический ток — это направленное движение заряженных частиц. Носителями тока могут быть:

• Электроны в металлах
• Ионы в растворах электролитов
• Ионы и электроны в газах
• Электроны и «дырки» в полупроводниках

Для возникновения электрического тока необходимы следующие условия:

1. Наличие свободных носителей заряда в веществе
2. Наличие электрического поля, заставляющего носители заряда двигаться направленно
3. Замкнутая электрическая цепь

Источники электрического тока

Источники тока обеспечивают разделение зарядов и создание электрического поля в цепи. Основные виды источников тока:

• Механические (электрофорная машина)
• Тепловые (термоэлементы)
• Световые (фотоэлементы)
• Химические (гальванические элементы, аккумуляторы)
• Электростанции

Сила электрического тока и ее измерение

Сила тока — это физическая величина, характеризующая интенсивность электрического тока. Она определяется как отношение заряда, прошедшего через поперечное сечение проводника, ко времени его прохождения:

I = q / t

Единица измерения силы тока в СИ — ампер (А).

Для измерения силы тока используется прибор амперметр. Он включается в цепь последовательно.

Действия электрического тока

Электрический ток оказывает различные действия:

1. Тепловое — нагревание проводников при прохождении тока
2. Химическое — разложение веществ на составные части (электролиз)
3. Магнитное — возникновение магнитного поля вокруг проводника с током
4. Световое — свечение некоторых веществ при прохождении тока

Применение электрического тока

Электрический ток нашел широкое применение в современном мире:

• Освещение (лампы накаливания, светодиоды)
• Нагрев (электроплиты, обогреватели)
• Передача информации (телефония, интернет)
• Электротранспорт (электромобили, электропоезда)
• Электродвигатели в бытовой технике
• Электроника и вычислительная техника

Опасность электрического тока

Прохождение электрического тока через тело человека может быть опасным для жизни. Поэтому необходимо соблюдать правила электробезопасности:

• Не прикасаться к оголенным проводам
• Не пользоваться неисправными электроприборами
• Не производить самостоятельно ремонт электрооборудования
• Использовать защитное заземление

Электрический ток в различных средах

Электрический ток может существовать в различных средах, но механизм его протекания различается:

Ток в металлах

В металлах носителями заряда являются свободные электроны. При приложении напряжения они начинают упорядоченно двигаться, создавая электрический ток. Металлы являются хорошими проводниками электричества.

Ток в полупроводниках

В полупроводниках носителями заряда могут быть как электроны, так и «дырки» — вакантные места в кристаллической решетке. Проводимость полупроводников сильно зависит от температуры и наличия примесей.

Ток в электролитах

В растворах и расплавах электролитов ток переносится положительно и отрицательно заряженными ионами. При этом происходит электролиз — выделение веществ на электродах.

Ток в газах

В обычных условиях газы являются диэлектриками. Но при сильном нагреве или воздействии излучения в газах могут образовываться ионы и электроны, способные проводить электрический ток.

Законы постоянного тока

Для описания электрического тока в цепях используются следующие основные законы:

Закон Ома

Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению:

I = U / R

Где I — сила тока, U — напряжение, R — сопротивление.

Закон Джоуля-Ленца

Количество теплоты, выделяемое проводником с током, прямо пропорционально квадрату силы тока, сопротивлению проводника и времени прохождения тока:

Q = I²Rt

Где Q — количество теплоты, I — сила тока, R — сопротивление, t — время.

Заключение

Электрический ток — это фундаментальное явление, лежащее в основе работы большинства современных технологий. Понимание природы электрического тока, условий его возникновения и законов протекания необходимо для дальнейшего изучения электричества и магнетизма. Электрический ток находит широчайшее применение в технике, промышленности и быту, но при этом требует осторожного обращения из-за потенциальной опасности для человека.

ТОК

PlayPause showreel

Мы делаем видео, которые вызывают эмоции. От коротких роликов в соцсетях, до фестивальных документальных фильмов. Наши проекты ТОК и КОТ — ведущие мультиплатформенные СМИ в России с более чем 5 млн подписчиков. Для нас главный приоритет — качество. А ещё мы можем делать видео на заказ под ваши задачи.

В нашей команде больше 50 крутых профессионалов плюс стрингерская сеть по всему СНГ.

• 3,2 млн подписчиков

  2,7 млрд просмотров

  2 млн подписчиков

  1,3 млрд просмотров

  650 тыс. подписчиков

  70 млн просмотров

  Старт
  в 2021  

     

• > 5 млн подписчиков

  > 4 млрд просмотров

«TOK DOC» — авторское направление, посвященное острым социальным проблемам и изучению самых разных сторон жизни. Нас волнует ПТСР у ветеранов войны и депрессия у жертв изнасилования, причины подростковой беременности и скрытая жизнь внутри еврейской общины, подпольная империя банковских мошенников и секреты работы судмедэксперта.

Мы не сглаживаем углы, говорим прямо и честно и пытаемся нащупать выходы из сложных ситуаций.

ТОК — это онлайн-СМИ нового формата, задача которого — сделать мир добрее. Мы не отворачиваемся от проблем и помогаем людям, попавшим в беду. Мы помогли 15-летнему пианисту-виртуозу с тяжелыми генетическими заболеваниями попасть на престижный конкурс в США, мы рассказали о первом в России кафе с бесплатными обедами для пенсионеров и сделали ещё больше 3500 интересных сюжетов.

А ещё мы всегда следим за самыми важными новостями, чтобы вы ничего не пропустили.

КОТ — это ведущее онлайн-СМИ в России, полностью посвященное животным и зоозащите.

У нас можно найти и смешные видео с попугаями, и большие расследования о плохом обращении с животными, а ещё узнать, как правильно общаться с вашими питомцами.

Мы сотрудничаем с крупнейшими зоозащитными организациями, приютами и ветеринарами.

КТОЧТО — проект для тех, кто подсел на научпоп и всегда ищет что-то новое. Наша задача — рассказать о сложных явлениях, понятиях и событиях простым языком. Что такое 5G и прокси-войны, почему растет биткоин и как природа защищает некоторые виды животных от рака — это вообще не скучно, мы докажем.

• Креатив

• Продакшн

• Постпродакшн

• Мы создадим креативную концепцию и напишем сценарий, который лучше всего подойдёт для решения вашей задачи

• Мы выполним постановочную или репортажную съёмку любой сложности в любой точке мира, даже в воздухе и под водой

• Мы смонтируем видео, добавим графику и motion design

От 10-секундного ролика до полнометражного документального фильма

Дистрибуция

Во всех популярных социальных сетях:

• Лучший короткометражный фильм 2019

• Лучший короткометражный фильм 2019

• Участник программы «На сцене»

• Участник внеконкурсной программы «Среда»

• Лучшее оформление интернет-проекта 2019

• Лучшая операторская работа 2019

• Лучшие титры кино и сериалов (II место) 2019

• Лучший проморолик российского фильма или сериала (2021)

Лучше всего написать на почту hey@tok. media

или в личные сообщения в любой из соцсетей

Электрический ток 8 класс онлайн-подготовка на Ростелеком Лицей

Введение

 

Мы рассмотрели понятие заряда, поговорили о носителях положительных и отрицательных зарядов, а также об их взаимодействии. Эти знания помогают объяснить некоторые электрические явления, например притяжение кусочков бумаги к наэлектризованной стеклянной палочке или отталкивание струи воды от наэлектризованной расчески.

 

Если воздействовать на заряженные частицы электрическим полем и заставить их двигаться, то можно использовать энергию этого движения. Лампа накаливания, электрочайник, аккумулятор и все другие устройства и приборы, работа которых связана с электричеством, используют энергию движения заряженных частиц или, говоря, по-другому, энергию электрического тока.

 

Действие тока

 

 

Заряд – это свойство частиц. То есть сам по себе он не может существовать, обязательно есть носители заряда, которые называют заряженными частицами или заряженными телами. Движение – это изменение положения тел в пространстве. Так вот, направленное движение заряженных частиц называют электрическим током. А сами движущиеся частицы называют носителями тока.

 

---

 

Почему движение «направленное»?

Ток – это направленное движение заряженных частиц. Почему мы говорим именно о направленном движении и почему это важно? Движение – это изменение положения тела, тело движется из одной точки в другую, оно не может быть не направленным. Здесь мы говорим о направленном движении в том смысле, что оно не должно быть хаотичным. Посмотрим на один электрон – он движется, причем в каждый момент времени в определенном направлении, пусть даже оно постоянно меняется. И вместе с ним переносится заряд. Но если рядом движется еще один электрон навстречу первому, он переносит заряд в противоположную сторону.

В зависимости от задачи, которую мы решаем, можно рассматривать на микроуровне токи, создаваемые каждым из электронов. Но, если говорить о переносе зарядов в системе из двух электронов, то его нет. Поэтому говорить о токе при хаотичном движении мы не будем – переноса заряда не происходит.

Молекулы воздуха тоже все время движутся, но это движение не обязательно означает наличие ветра. Ветер – это поток воздуха, то есть направленное движение его молекул.

Лампа накаливания светит потому, что нагревается ее нить, здесь нагревание должно быть. Но часто нагревание проводника с током – это лишние потери энергии, которые приходится учитывать. Часто такое нагревание происходит из-за вихревого движения электронов внутри проводника, тогда нужно рассматривать не только движение потока электронов, но и движение отдельных электронов.

---

 

Термин «электрический ток»

На самом деле, фразы «электрический ток» и «движение заряженных частиц» имеют один и тот же смысл, просто сформулированный разными словами.

«Электрический» – это прилагательное, описывающее все, что связано с одним из видов взаимодействия частиц: электрическое взаимодействие, электрический заряд, электрические явления. Слово «ток» означает течение, то есть движение чего-либо. То есть по смыслу электрический ток – это электрическое движение, движение электрических зарядов.

---

Мы привыкли к тому, что может двигаться масса. Сейчас говорим о движении зарядов, а заряд – это свойство частиц. И неясно, как может двигаться свойство. Конечно, движутся носители положительных и отрицательных зарядов (электроны и протоны), и это сопровождается переносом заряда и изменением свойства системы – именно это нас и будет интересовать.

Пример движения заряженных частиц мы можем увидеть в природе – это молния. Молния возникает, когда на облаках накапливается электрический заряд из-за трения слоев воздуха. Тогда избыточный заряд может перейти на Землю или на другое облако, заряженное противоположно. Это движение зарядов происходит очень быстро, а мы называем его молнией. Молния яркая, она излучает свет, а если она попадет в дерево, которое является плохим проводником, то оно загорится. Источником света и тепловой энергии здесь является энергия движения заряженных частиц. Эту энергию мы научились использовать, например в электрических приборах.

Какую еще выгоду мы можем извлечь из электрического тока, кроме теплового и светового действия? Еще есть химическое действие тока. Некоторые вещества при растворении в воде распадаются на атомы или группы атомов, в которых электронов больше или меньше, чем протонов, то есть такие частицы не будут электронейтральными. Их назвали ионами, а процесс разложения на ионы – электрической диссоциацией. Например, поваренная соль (NaCl) делится на два типа ионов: положительно заряженный Na и отрицательно заряженный Cl. Эти заряженные атомы и группы атомов в растворе – это свободные носители заряда, и их движение будет электрическим током.

При этом переносится вещество, и можно получать чистые вещества из растворов их соединений. В случае с раствором поваренной соли ионы натрия движутся к одному электроду, а ионы хлора – ко второму. Там ионы теряют заряд и образуются чистые вещества – натрий и хлор (см. рис. 1).

Рис. 1. Электрическая диссоциация

Чтобы выделить железные предметы или детали из кучи других, можно использовать магнит. Но обычный магнит не подходит – хорошо бы, чтобы его можно было «выключать» и не «отрывать» железо силой. На заводах используют специальные магниты – они работают только тогда, когда по ним течет электрический ток.

До сих пор мы говорили только об электрическом взаимодействии неподвижных зарядов. Кстати, синоним к слову «неподвижный» – «статичный», поэтому раздел физики, изучающий неподвижные заряды, называют еще электростатикой. Электрическое поле – это, на самом деле, проявление электромагнитного поля. Заряд создает вокруг себя электромагнитное поле, и у него есть две составляющие, два проявления. В системах отсчета, в которых заряд не движется, проявляется электрическая составляющая поля. В системах отсчета, в которых заряд движется, добавляется еще одна составляющая, которую назвали магнитной (см. рис. 2).

Рис. 2. Электрическая и магнитная составляющие заряда

Возьмем цилиндр и посмотрим на него сверху – увидим круг. Посмотрим сбоку – увидим прямоугольник. В разных проекциях получатся разные фигуры. И это не мешает нам изучать их отдельно. Так же и с электромагнитным полем. То, что есть электромагнитное поле, не отменяет всего, что мы выучили об электрических явлениях и что выучим о магнитных на следующих уроках. Магнитная составляющая электромагнитного поля проявляется в системах отсчета, в которых заряд движется. А как раз электрический ток – это движение заряда. Так что вокруг проводника с током возникает магнитное поле, посредством которого он взаимодействует с другими такими проводниками, с постоянными магнитами и тоже притягивает железо. На этом основан принцип действия электромагнитов на заводах, о которых мы сказали раньше.

 

Условия возникновения электрического тока

 

 

1. Наличие свободных носителей заряда. Чтобы заряженные частицы двигались по веществу, они должны вообще там быть. В любом атоме есть протоны и электроны, но не все они могут свободно перемещаться, а для возникновения тока нужны именно свободные носители заряда. В металлах – это свободные электроны, которые в достаточном количестве покидают атомы, в то время как протоны прочно сцеплены с атомным ядром (см. рис. 3).

 

Рис. 3. Свободные заряды – электроны в металлах

Поэтому, когда речь идет о металлах, под электрическим током мы будем понимать именно движение электронов. Материалы, из которых сделаны провода во всех электрических приборах и линиях электропередач, – это металлы. Электрический ток в металлах получил широкое применение, и именно его мы и будем больше всего изучать.

Но свободные заряды есть не только в металлах: например, ионы в растворах некоторых веществ. Такие вещества, содержащие большое количество свободных зарядов, называют проводниками – они проводят ток.

---

 

Заряженные частицы в других средах

Итак, в металлах носителями тока являются свободные электроны. Есть вещества, в которых свободные электроны есть, но их не так много, как в металлах. Такие вещества называют полупроводниками. У таких веществ есть важные свойства, которые научились применять в технике: почти вся современная вычислительная техника состоит из полупроводников.

Есть вещества, которые называют электролитами. Если растворить их в воде или расплавить, то молекулы, из которых они состоят, распадаются на две заряженные части – ионы. Это такие атомы или группы атомов, в которых количество электронов больше или меньше количества протонов. Соответственно, они имеют отрицательный или положительный заряд. И, поскольку это жидкость, ионы могут свободно передвигаться по ее объему.

В газах также могут быть свободные заряженные частицы. Поскольку это газ, то все частицы будут «свободными», осталось только сделать их заряженными. Это возможно, если под каким-то внешним воздействием электроны покинут свои атомы или молекулы. Образуются свободные электроны и положительные ионы. Также свободный электрон может присоединиться к нейтральной молекуле, образуется отрицательный ион. Именно ионы являются свободными носителями для протекания тока в газах.

Кроме того, свободные заряженные частицы можно поместить в вакуум. Например, если поместить металлический провод в вакуум и нагреть его, то некоторые электроны покинут металл и будут находиться в вакууме.

---

 

 О количестве свободных носителей заряда

Понятно, что чем больше количество свободных носителей заряда в веществе, тем лучше оно проводит ток. Теоретически, если знать для каждого вещества количество свободных носителей на кубический сантиметр, то можно сравнивать проводящие свойства веществ.

Для металлов таких таблиц обычно не делают, потому что в них свободных электронов в любом случае больше, чем может проникнуть сквозь вещество проводника, там ведь тоже не свободное пространство. А вот для растворов электролитов или для ионизированного газа количество свободных носителей заряда важно, оно больше влияет на протекание тока.

Обычная вода – хороший проводник, потому что в ней растворены различные соли (дистиллированная вода плохо проводит ток). Человеческое тело на 80% состоит из воды, а также других растворов, поэтому сравнительно хорошо проводит электрический ток, из-за чего прямой контакт тела с включенным в сеть проводником опасен. Поэтому все вилки и шнуры электроприборов (а также, например, рукоятки отверток) выполнены из пластика или резины – веществ, которые практически не проводят ток, так как у них практически отсутствуют свободные носители заряда. Такие вещества, как мы уже знаем, называются диэлектриками.

Просто поднести вилку к розетке недостаточно, чтобы прибор заработал – нужен прямой контакт. Воздух – плохой проводник, в нем практически нет свободных носителей заряда. Но при определенных условиях (например, высокой влажности) может стать проводником. Тогда мы наблюдаем искрение или молнии.

Мы постоянно используем фразы: «практически не проводят ток» и «почти нет носителей заряда». Сколько это «почти»? Зависит от задачи, которую мы решаем. И в диэлектриках может быть какое-то количество свободных носителей. Но если наш прибор не способен регистрировать ток, создаваемый даже миллионом электронов в секунду, то нам все равно, будет их там 100 или 200 – для нас их «почти нет». Принято считать диэлектриками вещества, в которых свободных носителей зарядов не более 100 млн на .

---

2. Необходимо заставить свободные носители заряда направленно двигаться. Для этого нужно подействовать на них другими зарядами, или можно сказать по-другому: «подействовать на них электрическим полем», потому что заряды взаимодействуют посредством электрического поля. Это можно сделать, разместив с одной стороны проводника множество положительных зарядов, с другой – множество отрицательных.

---

 

Другие примеры того, как разделение создает движение

Если на одном конце проводника будет избыток положительного заряда, а на втором – отрицательного, то по проводнику потечет ток. Заряды будут двигаться так, чтобы уравняться. Когда мы говорим про избыток положительного заряда, то подразумеваем недостаток электронов. Итак, с одной стороны проводника возникает недостаток электронов, с другой – избыток. Под воздействием электрического поля движение электронов будет направлено так, чтобы выровнять этот дисбаланс.

Это общая идея: если возникает неравномерность системы по какому-либо из параметров, то, в отсутствии внешнего воздействия, система стремится к «выравниванию» этого параметра.

Например, если теплое тело соединить с холодным, то через некоторое время их температуры уравняются. Мы уже знаем, почему так произойдет: температура определяется кинетической энергией частиц. У более нагретого тела эта энергия выше, а, значит, частицы в среднем обладают более высокой скоростью движения. Они более активно двигаются, соударяются с менее подвижными частицами холодного тела и передают им часть своей энергии. В результате средняя скорость молекул обоих тел будет выравниваться, пока не достигнет некоторого равновесного значения.

---

Проверим, будет ли достаточно выполнения этих двух условий. Да, мы получим электрический ток. Но пользы от него будет немного, поскольку он практически сразу прекратится: электроны распределятся по проводнику (см. рис. 4).

Рис. 4. Распределение зарядов в проводнике под действием электрического поля

В итоге общий заряд как с одной, так и с другой стороны проводника станет равным нулю, электрическое поле исчезнет. Соответственно, прекратится электрический ток. Поэтому для длительного протекания электрического тока необходимо создать и поддерживать электрическое поле, для этого нужно постоянно разделять заряды. Выделяют третье условие существования электрического тока: замкнутая цепь.

Устройства, которые обеспечивают разделение зарядов, называются источниками электрического тока. Источники тока постоянно разделяют электрические заряды, поэтому электрическое поле не исчезает. Разделенные заряды накапливаются на полюсах источника: отрицательном и положительном. В зависимости от того, за счет какой энергии происходит разделение зарядов, выделяют разные виды источников тока:

— К механическим источникам тока относится электрофорная машина (см. рис. 5).

Рис. 5. Электрофорная машина

Используется принцип электризации влиянием, когда присутствие электрического заряда рядом с проводником разделяет заряд в этом проводнике. При вращении подвижной части этот наведенный заряд переходит на накопитель, и далее процесс повторяется. Эта машина сейчас используется в основном для демонстрации физических явлений.

— К тепловым источникам тока относится термоэлемент. Принцип их работы основан на том, что разность температур в разных областях проводника заставляет электроны двигаться так, что заряды распределяются. Чаще всего термоэлементы применяются в различных датчиках температуры.

— К световым источникам относятся фотоэлементы. В них заряды разделяются при поглощении фотоэлементом энергии светового излучения. Из множества фотоэлементов состоят солнечные батареи. Также фотоэлементы используются в датчиках освещения.

— К химическим источникам относятся гальванические элементы и аккумуляторы. В них накопление и перенос заряда сопровождается переносом вещества и химическими реакциями. Несколько гальванических элементов, составленных вместе, называются батареей гальванических элементов, или попросту батарейкой. Батарейки и аккумуляторы имеют широкое применение: от бытовых приборов до аппаратуры на спутниках.

Основной источник электроэнергии – это электростанции, к которым вы подключаетесь через сеть электропередач, когда пользуетесь розеткой. Конечно, электростанция – это не огромная батарейка. Там разделение зарядов происходит немного по-другому, используется взаимосвязь электрического и магнитного полей, но более подробно мы будем говорить об этом в старших классах.

Итак, можно выделить три основных условия существования тока: внешнее электрическое поле, наличие свободных зарядов и, естественно, замкнутый контур, по которому будут двигаться заряды.

Эти условия обеспечиваются наличием проводника и источника тока. Чаще всего электрический ток мы будем рассматривать в цепи из металлических проводников и гальванических элементов, но вы должны понимать, что на их месте может быть любой источник тока и любой вид проводника.

Действия электрического тока проявляются в различных электрических приборах, например в лампе или нагревателе. Чтобы они работали, их необходимо подключить с помощью проводников к источнику тока. Соединение источника тока с электрическими приборами (потребителями) называется электрической цепью (см. рис. 6).

Рис. 6. Электрическая цепь

Поскольку источник тока может быть любым, да и потребители могут различаться, то удобнее изображать электрическую цепь схематически. Это будет называться схемой электрической цепи, или просто электрической схемой (см. рис. 7).

Рис. 7. Схема электрической цепи

Для каждого элемента цепи есть свои обозначения (см. рис. 8).

Рис. 8. Условные обозначения некоторых элементов цепи

Мы говорили о замкнутой цепи как об условии существования тока, то есть если цепь разомкнуть, ток течь не будет. Процесс замыкания/размыкания цепи осуществляется с помощью ключа (см. рис. 9).

Рис. 9. Условное обозначение ключа

 

Сила тока

 

 

Необходимо как-то оценивать ток количественно: есть молния, от удара которой загораются деревья и разрушаются здания, а есть батарейка, ток от которой мы даже не ощущаем. Понятно, что это разные вещи и ток молнии больше, сильнее, чем от батарейки. Как это «больше, сильнее» выразить?

 

Чтобы описать напор воды в шланге (трубе), удобно использовать следующую характеристику: какой объем (масса) воды протекает через сечение шланга за единицу времени. А электрический ток – это «поток» заряда. Удобно считать, какой заряд q проходит через поперечное сечение проводника за единицу времени t. Эту величину назвали силой тока и договорились обозначать буквой I.

I= q/ t, [I] = А

В СИ сила тока измеряется в амперах.

Измеряют силу тока с помощью прибора, который называется амперметр. Принцип его действия основан на магнитном действии тока. Мы говорили, что вокруг проводника с током возникает магнитное поле – составляющая электромагнитного поля. Так проводник может вступать в магнитное взаимодействие, причем чем больше ток через проводник внутри амперметра, тем сильнее будет магнитное взаимодействие. Именно по силе взаимодействия и определяют величину тока (см. рис. 10).

Рис. 10. Амперметр и его обозначение в схеме электрической цепи

Мы считаем ток скалярной величиной, бессмысленно говорить о направлении тока, он может течь, только повторяя форму проводника. Единственное, где могут быть варианты, – это одно из двух направлений. Когда что-то перемещается, передается и есть только два возможных направления, удобно использовать инструмент отрицательных чисел. Мы так делали, когда обозначали количество теплоты Q. Мы приняли его положительным, когда тело получает теплоту, и отрицательным – когда теряет. Для силы тока приняли направление от плюса к минусу источника, то есть направление движения положительно заряженных частиц.

А что делать, если в проводнике нет свободных положительно заряженных частиц? Например, в металле носителями тока являются электроны – отрицательно заряженные частицы. В этом случае направление тока противоположно направлению движения отрицательных частиц. Отрицательно заряженные электроны движутся от минуса к плюсу, это все равно, что такой же положительный заряд движется от плюса к минусу, и в математическом выражении это одно и то же. И если нам не важно, какие именно частицы движутся, а важна величина силы тока, то можем использовать эту модель: ток течет от плюса к минусу.

---

 

Движение положительных и отрицательных зарядов

Рассмотрим подробнее утверждение, что перемещение отрицательного заряда в одном направлении эквивалентно перемещению положительного заряда в противоположном.

Пусть в точке А был заряд 10 Кл, в точке Б был заряд 20 Кл. Из точки А переместился заряд 5 Кл в точку Б (см. рис. 11).

Рис. 11. Перемещение заряда от А к В

Итого, в точке А заряд уменьшился на 5 Кл, стал 10 – 5 = 5 Кл; в точке Б заряд увеличился на 5 Кл, стал 20 + 5 = 25 Кл.

Рассмотрим другую ситуацию. Пусть заряд –5 Кл переместился из точки Б в точку А (см. рис. 12).

Рис. 12. Перемещение заряда от В к А

Тогда в точке Б заряд уменьшился на –5 Кл, то есть стал: 20 – (–5) = 25 Кл. А в точке А заряд увеличился на –5 Кл и стал: 10 + (–5) = 5 Кл.

Видим, что итог одинаковый: что в первом, что во втором случае. То есть перенос положительного заряда из точки А в точку Б эквивалентен переносу отрицательного заряда из точки Б в точку А.

---

 

Список литературы

1. Генденштейн Л.Э, Кайдалов А.Б., Кожевников В.Б. Физика 8. / Под ред. Орлова В.А., Ройзена И.И. – М.: Мнемозина.
2. Перышкин А. В. Физика 8. – М.: Дрофа, 2010.
3. Фадеева А.А., Засов А.В., Киселев Д.Ф. Физика 8. – М.: Просвещение.

 

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

1. Интернет-портад «class-fizika.narod.ru» (Источник)
2. Интернет-портад «class-fizika.narod.ru» (Источник)
3. Интернет-портад «class-fizika.narod.ru» (Источник)
4. Интернет-портад «class-fizika.narod.ru» (Источник)
5. Интернет-портад «class-fizika.narod.ru» (Источник)

 

Домашнее задание

1. На каком действии электрического тока основано получение химически чистых металлов?
2. Нарисуйте схему, в которой будет: источник тока, лампочка, амперметр, звонок и выключатель.
3. В коробке перемешаны медные винты и железные шурупы. Каким образом можно быстро рассортировать их, имея аккумулятор, достаточно длинный медный изолированный провод и железный стержень?

 

 

 

что это, определение, работа в различных средах, единица измерения, формула

Электрический ток — что это такое простыми словами

Электрический ток используется во множестве современных технологий. Чтобы понять, что это такое, можно представить ток воды, бегущий по трубам с определенной скоростью. В этом случае роль воды исполняет электрический заряд, под скоростью понимается его сила, а функцию трубы выполняет проводник — среда, вещество или материал, способные проводить электрический ток.

Примечание

Самым простым проявлением электрического тока являются:

• способность янтаря притягивать мелкие предметы после натирания шелком;
• искрящаяся под воздействием расчески кошачья шерсть.

Определение, откуда берется, основные источники

Определение

Электрический ток — это упорядоченное передвижение частиц, являющихся носителями электрического заряда.

В металлах и полупроводниках такими частицами выступают электроны, в газах — электроны и ионы, в электролитах — анионы и катионы.

Источники электрического тока бывают:

1. Механическими. Это генераторы, которые при помощи падающей воды, газового или парового потока преобразуют механическую энергию в электрическую.
2. Тепловыми. В этом случае ток возникает из-за разности температур двух контактирующих термопар — чем больше разность, тем сильнее ток.
3. Световыми. Здесь речь идет о превращении энергии света в электричество при помощи солнечных батарей.
4. Химическими, основанными на особенностях взаимодействия разных элементов.

Во всех случаях для существования постоянного тока необходимо наличие свободных зарядов, электрического поля, обеспечивающего их движение, замкнутой электрической цепи. В каждом источнике происходит работа по разделению отрицательно и положительно заряженных частиц, скапливающихся на его полюсах.

Виды тока, классификация

В физике различают следующие виды тока:

• постоянный — не меняющий величину, направление во времени;
• переменный — меняющий свои параметры;
• периодический — повторяющий свои мгновенные значения через определенные временные промежутки в одинаковой последовательности;
• синусоидальный — изменяющий свою величину по синусоидальному закону;
• высокой частоты;
• пульсирующий.

Если речь идет о движении макроскопических заряженных тел (к примеру, дождевых капель), то ток принято называть конвекционным. Если же имеется в виду движение заряженных частиц внутри макроскопических тел, то говорят о токе проводимости.

Примечание

У электриков существуют такие понятия, как однофазный, двухфазный и трехфазный ток, а также двухфазная сеть или трехфазная система электроснабжения. Фазой называют провод, находящийся под напряжением переменного тока относительно заземленного или общего провода. От количества фаз зависит название.

Параметры и характеристики электрического тока

Электрическому току свойственны такие характеристики, как сила, плотность, мощность, частота.

Определение

Сила — это физическая величина, отображающая отношение прошедшего за некоторое время количества заряда к величине этого временного промежутка.

Определение

Плотность — это физическая величина. Отображает отношение силы тока, проходящего через перпендикулярно расположенное сечение, к площади этого сечения.

Определение

Мощность — характеристика, показывающая, какая работа была выполнена током за конкретный промежуток времени.

Определение

Частота — это свойство переменного тока, скорость, с которой он меняет свое направление.

Также существует понятие напряжения. Обозначение применяется для определения работы, совершаемой единичным положительным зарядом в момент перемещения вдоль цепи.

Важный параметр — сопротивление. Оно отображает способность проводника препятствовать прохождению через него заряженных частиц.

Примечание

Исторически сложилось представление о том, что направление тока всегда совпадает с направлением передвижения положительных зарядов. Если носителями в проводнике являются только отрицательные заряды, как, к примеру, происходит в металле, то за направление тока принимают направление, противоположное движению отрицательных зарядов.

Поведение электрического тока в различных средах

Ток может проходить через разные вещества: металлы, сплавы, газы. Условием для его возникновения является присутствие заряженных частиц, которые могут быть ионами или электронами.

В металлах

Строение металлов напоминает кристаллическую решетку. В ее «узлах» находятся положительные ионы, в пространстве между ними — свободные электроны. Электрическое поле, созданное в металле, заставляет упорядоченно двигаться свободные электроны. Поэтому принято говорить о том, что ток в металлах являет собой упорядоченное движение свободных электронов.

Примечание

Траекторию движения электронов нельзя назвать прямолинейной. Она сложна, зависит от их взаимодействия с другими частицами.

В электролитах

Определение

Электролиты — это растворы щелочей, кислот или солей, способные проводить электрический ток.

В процессе растворения в воде молекулы этих веществ разделяются на отрицательные и положительные ионы.  Явление распада нейтральных молекул на отрицательные и положительные ионы называется электролитической диссоциацией.

При отсутствии электрического поля все ионы передвигаются хаотично. При его наличии положительные будут тяготеть к отрицательному полюсу источника тока. Отрицательные — к положительному. Поэтому физики говорят о том, что ток в электролитах представляет собой движение разнозаряженных ионов в противоположных направлениях.

В газах

В обычных условиях газ не способен проводить электричество. Он является диэлектриком или изолятором. Но при изменении условий окружающей среды — под воздействием радиоактивного излучения или при нагреве — газ может стать проводником. 

Определение

Ток, возникающий в газах в результате ионизации, называют газовым разрядом.

Газовый разряд может быть:

• несамостоятельным — существующим только при условии воздействия внешних сил;
• самостоятельным — продолжающим существование даже после нейтрализации внешних воздействий.

Самостоятельные разряды делятся на:

• тлеющие, формирующие свечение;
• тихие, не образующие света и звука;
• искровой, генерирующий большое количество электричества за краткий временной промежуток;
• дуговой, подразумевающий колебания силы тока от 10 до 100 А;
• коронный.

Коронный разряд возникает при резком изменении напряженности поля.

Измерения силы электрического тока, формулы

В международной системе единицей измерения силы тока является ампер, который обозначается буквой А. Для определения точного значения применяют специальный прибор амперметр. Его подключают к разрыву цепи на том участке, где необходимо произвести замер.

Формула нахождения силы тока выглядит так:

Источник: graficart.ru

Уравнения для определения остальных физических величин:

Источник: oooevna.ru

Единицами измерения напряжения являются вольты (В). Сопротивление измеряется в омах (Ом), работа — в Джоулях (Дж), мощность — в Ваттах (Вт).

ТОК — значение слова ТОК

значение, определение слова

ТОК1, -а (-у), мн. токи, токов, м. 1. см. течь1. 2. (-а). Поток, движущаяся масса жидкости, воздуха (устар. высок.). Водный т. Воздушный т. Слезы льются током (перен.). 3. Направленное движение электрических зарядов в проводнике. Г. проводимости (электрический ток). Сильные токи. 4. мн. О нервной энергии человека, воспринимаемой другими людьми. От него шли какие-то токи, заражающие других энергией и упорством. II прил. тиковый, -ая, -ое (ко 2 знач.; спец.).

Морфология

• Существительное, неодушевленное, мужской род

Книги

Грузовые автомобили. Электрооборудование

… тока. В книге изложены основные требования по электротехнике, дана подробная информация о потребителях, электрическом, переменном и постоянном токе, проводниках, изоляторах и диэлектриках, силе тока …

Производство стали в электропечах. Дуговая печь постоянного тока

Рассмотрена конструкция лабораторной дуговой печи постоянного тока, технология плавки стали и применение указанной печи в качестве руднотермической для выплавки ферросплавов.

Электропривод переменного тока. Учебное пособие для академического бакалавриата

… систем управления электроприводами переменного тока. Описана работа по функциональным схемам, даны особенности настройки. Рассмотрены вопросы расчета статических и динамических механических и электро…

Электрический ток в различных средах создаётся только электронами (теория абсолютности)

…и в электролитах электрический ток образован не ионами, как утверждает современная физика, а электронами, так же как в металлических проводниках и в вакууме. Поток ионов является вторичным процессом, …

Электротехника

…ом и магнитном полях, методы расчета цепей постоянного тока, переменного однофазного и трехфазного тока, синусоидального и несинусоидального тока, а также методы измерения параметров электрических цеп…

Слова близкие по значению

• ТОК (2) , -а, о токе, на току, мн. тока, токов, м. Место, где токуют птицы. Глухариный т.
• ТОК (3) , -а, о токе, на току, мн. токи и тока, токов, м. 1. Расчищенная или специально оборудованная площадка для …
• СЛЁТОК , -тка, м. Птенец, выпорхнувший из гнезда и еще не умеющий летать.
• БИОТОКИ , -ов, ед. -ток, -а, м. (спец.). Электрические токи в живых организмах.
• ТОКОВИШЕ , -а, ср. То же, что ток2.
• ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ , ж. Способность тела проводить электрический ток.
• АМПЕРМЕТР , -а, м. Прибор для измерения силы электрического тока.
• МАНАТКИ , -ток (прост.). Мелкие вещи, пожитки. Собирай свои м.
• ВОЛЬТАЖ , -а, м. Устарелое название напряжения электрического тока. II прил. вольтажный, -ая, -ое.
• ВЫПРЯМИТЕЛЬ , -я, м. (спец.). Преобразователь переменного электрического тока в постоянный. Полупроводниковый в. Ртутный в.

Статьи и публикации

Электрический ток — Википедия

Электри́ческий ток — упорядоченное нескомпенсированное движение свободных электрически заряженных частиц, например, под воздействием …ru.wikipedia.org/wiki/Электрический_ток

Что такое ТОК ?

I. Ток это упорядоченное движение заряженных частиц итак ? что же такое ТОК ? вот неплохая теория да ещё и проявление антигравитации .realstrannik.ru/forum/19…/18791-chto-takoe-tok-.html

Что такое переменный ток и чем он отличается от тока …

Переменный ток,в отличие от тока постоянного, непрерывно изменяется как по величине,так и по направлению, причем изменения эти происходят …electricalschool.info/…/424-chto-takoe-peremennyjj-tok-i-chem-on.html

Что такое ТОК ? : Генератор Капанадзе — CyberEnergy. ru …

26 сен 2011 … попробую объяснить что такое электрический ток согласно физики ток это упорядоченное движение заряженных частиц сразу вопрос а …cyberenergy.ru/generator…/chto-takoe-tok-t346.html

Что такое ток

26 сен 2011 … попробую объяснить что такое электрический ток согласно физики ток это упорядоченное движение заряженных частиц сразу вопрос а …next-energy.2x2forum.ru/t61-topic

Урок 16. Электрический ток -1

Сегодня трудно представить себе жизнь без электричества. Мы знаем, что лампочка горит или электроплита греется, когда через нее течет …

ток (ток это, что такое ток) « С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова …

ток: ТОК, -а (-у), мн. ч. ~и, ~ов, м. 1. см. течь 1. 2. (-а). По~, движущаяся масса жидкости, воздуха (устар. высок.). Водный т. Воздушный т. Слёзы льются …

Что такое напряжение и ток — Радиолюбитель

Напряжение и ток — это количественные понятия, о которых следует помнить всегда, когда дело касается электронной схемы. Обычно они изменяются …

Что такое ток | KakProsto.ru: как просто сделать всё

2 ноя 2011 … Что такое ток — читайте подробнее на нашем сайте.

Классный журнал: Что такое ток?

Что такое ток? Спрашивает Шапошникова Марина. Пантукль вырезал из пледа маленький кусочек. – Сошью току одеяло, – подумал он. – Ему …

Ближайшие слова

• ТОГОЛ
• ТОДИЛЬ
• ТОДОНИТЬ
• ТОЕСТЬ
• ТОЖДЕ
• ТОЖДЕСТВЕННЫЙ
• ТОЖДЕСТВО
• ТОЖЕ
• ТОЙ
• ТОЙОН
• ТОК
• ТОК (2)
• ТОК (3)
• ТОКАРНЫЙ
• ТОКАРЬ
• ТОКАТЬ
• ТОКМАРЬ
• ТОКМО
• ТОКО
• ТОКОВАТЬ
• ТОКОВИШЕ
• ТОКОПРИЁМНИК
• ТОКСИКО
• ТОКСИКОЛОГИЯ
• ТОКСИКОМАНИЯ
• ТОКСИНЫ
• ТОКСИЧНЫЙ
• ТОЛ
• ТОЛДОНИТЬ
• ТОЛДЫ
• ТОЛЕВЫЙ

переменный или постоянный? Мощность и сила в домашней электрике 220 вольт

Каждый с детства знает о том, что пальцам в розетке точно не место, ведь там электрический ток. Или напряжение. Но не все знают о том, какое напряжение в розетках может быть: постоянное или переменное. Ниже вы узнаете какой ток в розетках переменный или постоянный.

Все современные электроприборы бытового назначения работают с переменным троком. Постоянный электрический ток розетки вырабатывается , работающими на солнечной энергии или специальными генераторами. Поэтому ответ на вопрос о том, какой ток в домашней розетке, звучит просто: исключительно переменный. В более чем 98 процентах розеток в квартирах и частных домовладениях.

Напряжение переменного типа отличается от постоянного тем, что оно постоянно меняет показатели своей величины и полярности. Измерение частоты перемен меряется в герцах (Гц). Оборудование, генерирующее переменный ток, как показала история, выгоднее и лаконичнее по конструкции, чем агрегаты с постоянным током. Видоизменять величину переменного напряжения можно посредством трансформатора.

Существует зависимость: чем выше становится напряжение, тем ниже будут потери. Следовательно, ниже сечение проводов. Перед тем как ток доберется до розеток конечного потребителя, то напряжение по пути будет снижено до показателя в 220 Вольт. На территории Соединённых Штатов действует другая норма: это 230 Вольт. При этом, большая часть приборов быту производятся под определенный диапазон показателей по напряжению. Ведь в противном случае любой, даже не самый серьезный скачок может закончиться выгоранием техники. Техника, которая нуждается в схеме питания посредством подачи постоянного тока, обычно комплектуется специальным блоком питания. Он преобразует ток переменного напряжения в постоянный, после чего питает электронное устройство, бытовую технику или агрегат.

Ниже станет понятно какой ток в розетке и почему на предприятиях и в жилищно-коммунальном хозяйстве используется преимущественно переменный ток, а не постоянный.

В школьных учебниках обычно написано, что током называют определенное движение частиц, направленное в одну сторону. Частицы при этом еще несут на себе заряд. Как раз те материалы изготовления, которые применяются для создания проводки, несут в себе электроны. Это и есть те самые частицы с зарядом.

Электрические станции вырабатывают энергию посредством генератора. В генераторе электромашина, с вращающимся валом. Вал этот может вращаться по разным причинам:

• Ветряные комплексы используют силу ветра.
• ГЭС это энергия течения или падения воды.
• АЭС это нагрев воды теплоносителем, который в свою очередь превращается в пар.
• ТЭС это более упрощенная схема АЭС, где используется примерно та же самая схема, что и на АЭС, но в качестве основного источника применяется мазут, уголь и много чего еще.

Генераторы с валами имеют электромагнитный элемент. В корпусе статора находится обмотка. Когда вращается ротор, то магнит будет вращаться одновременно. Поле будет пересекать катушки и видоизменяться по вектору и величинам, как раз за счет того, что на него влияет напряжение. Это напряжение будет меняться с 0 до 100 процентов, а также от обратной полярности к прямой. Именно это и есть переменный ток.

Частот, с которыми может меняться напряжение в электросетях, не так уж и много. На территории ЕС, СНГ и России этот показатель составляет 50 Герц. Независимо от того, какое напряжение будет зафиксировано на клеммах выхода с генераторного механизма, потребитель получает всё те же 220 Вольт.

В отличие от переменного напряжение: постоянное не претерпевает столь серьезных изменений. Ни полярность, ни величины не меняются. Поначалу постоянный ток добывался посредством батарейных комплексов с элементами из меди и цинка. Но позже появятся точно такие же механизированные генераторы тока. Принцип работы точно такой же. Сегодня же времена генераторов постоянного тока уже давно прошли, он будет вырабатываться исключительно солнечными батареями.

О разнообразии электроэнергии в бытовых условиях

Если вы хотите узнать какая сила тока в розетке 220 или понять, что за напряжение, проходить всю программу обучения Вуза не придётся. Есть всего 2 вида тока: с переменным напряжением и с постоянным.

Мир мог сильно поменяться, если бы Т. Эдисон, вступивший в спор с Н. Тесла оказался прав. Ведь именно Эдисон выступал в защиту постоянного тока, когда инфраструктура еще не разрасталась, а лампочки были чем-то не самым привычным. Но победила идея Тесла, и теперь мы видим современный мир в его нынешнем отражении.

Интересный факт: в США в современности сохранялось электрооборудование, работающее через сеть постоянного тока. Например, это лифты в Сан-Франциско. Сегодня это уже не актуально.

Ток постоянный

На каждом адаптере можно заметить странное обозначение DC +|-. Как раз DC это ток постоянный. Сила тока постоянного и напряжение, будут меняться только из-за нагрузки. Показатели полярности и другие величины практически не меняются, и остаются постоянными.

С такими токами работает в основном электротранспорт: троллейбус, трамваи. Аналогичным образом работает практически вся современная бытовая (и не только) техника. Она (микрокомпоненты, платы) работает исключительно с постоянным током, но поступает оно из сетей переменного напряжения.

Ток переменный

Обозначается напряжение посредством маркировки AC. На территории США частота составляет 60 Герц. На территории Европы это 50 Герц. Промышленные и бытовые приборы, в большинстве, рассчитаны на работу в сетях переменного напряжения.

Все бытовые и промышленные электросети (за редким исключением) работают как раз с переменным напряжением. Когда ток нужно отправить на дальнюю дистанцию, напряжение будет повышаться посредством трансформаторной сети. А уже конечный потребитель получит пониженный до нормы электрический ток. Невозможность использования тока постоянном связана с тем, что пришлось бы использовать линии крупного сечения даже для конечного потребителя, а уж о передаче на серьезные дистанции можно даже и не мечтать. Поэтому Т. Эдисон проиграл Тесле.

В современных домашних розетках есть несколько контактов. Один из них называется нулевым, а второй фазным. Это старые советские розетки. В новых есть еще и заземление. Система таким образом, оказывается трёхфазной. Потому что напряжение сдвигается по отношению.

К слову сказать, поначалу система состояла из 6 фаз. Тесла, во времена своей активной работы, изобрёл ее именно в такой форме. Но позже она будет доработана.

Ключевые параметры бытовых электросетей

Теперь, после того как вы узнали, что в современных сетях используется преимущественно переменное напряжение, нужно разобраться со всеми ключевыми параметрами каждой общедомовой, да и производственной сети. А именно:

• Отсутствие или наличие заземлений.
• Частоты.
• Рабочее напряжение.

Особенность электросетей, оставшихся после развала СССР, состоит в том, что заземления там нет по определению. Поэтому советские розетки спешно меняются на современные. Однако современный регламент ПУЭ требует все-таки установки заземления. Помимо контактов N и L, в современных розетках есть еще и PE. Это как раз заземление.

С частотами всё куда проще. В США 60 Герц, в большинстве остальных стран этот показатель составляет 50 Герц. Напряжение же в обычной розетке является однофазным (220 Вольт). Впрочем, есть немало сетей, где вместо 220 обычно наблюдается 210 или 230. Назвать это нормой удастся с натяжкой: до первого сгоревшего электроприбора. Для исключения сценария сгорания техники, рекомендуется устанавливать стабилизатор на уровне ввода в квартиру или дом. Это оборудование позволяет стабилизировать домашнюю электросеть, частично изолировав ее от общедомовой.

Что может выдержать розетка?

К вопросу о том, какая мощность электрического тока в розетке. Есть несколько параметров: мощность и допустимый ток. На данный момент действует общее правило: оборудование, с показателем мощности выше 16 Ампер или 3.5 Киловатт, подключать к бытовой сети нельзя. Это пороговое ограничение для всей бытовой техники.

Подобное оборудование уместно включать или на производственных площадках. Или через специализированные розетки.

Электрический ток

Что такое электрический ток

Электрический ток — направленное движение электрически заряженных частиц под воздействием электрического поля. Такими частицами могут являться: в проводниках –электроны, в электролитах – ионы (катионы и анионы), в полупроводниках – электроныи, так называемые, «дырки» («электронно-дырочная проводимость»). Также существует»ток смещения», протекание которого обусловлено процессом заряда емкости, т.е. изменением разности потенциалов между обкладками. Между обкладками никакого движения частиц не происходит, но ток через конденсатор протекает. 

В теории электрических цепей за ток принято считать направленное движение носителей заряда в проводящей среде под действием электрического поля.

Током проводимости (просто током) в теории электрических цепей называют количество электричества, протекающего за единицу времени через поперечное сечение проводника: i=q/t, где i — ток. А; q = 1,6·10⁹ — заряд электрона, Кл; t — время, с.

Это выражение справедливо для цепей постоянного тока. Для цепей переменного тока применяют так называемое мгновенное значение тока, равное скорости изменения заряда во времени: i(t)= dq/dt.

Электрический ток возникает тогда, когда на участке электрической цепи появляется электрическое поле, или разность потенциалов между двумя точками проводника. Разность потенциалов между двумя точками электрической цепи называют напряжением или падением напряжения на этом участке цепи.

 

Вместо термина «ток» («величина тока») часто применяется термин «сила тока». Однако последний нельзя назвать удачным, так как сила тока не есть какая-либо сила в буквальном смысле этого слова, а только интенсивность движения электрических зарядов в проводнике, количество электричества, проходящего за единицу времени через площадь поперечного сечения проводника. 
Ток характеризуется силой тока, которая в системе СИ измеряется в амперах (А), и плотностью тока, которая в системе СИ измеряется в амперах на квадратный метр. 
Один ампер соответствует перемещению через поперечное сечение проводника в течение одной секунды (с) заряда электричества величиной в один кулон (Кл):

1А = 1Кл / с.

В общем случае, обозначив ток буквой i, а заряд q, получим:

i = dq / dt. 

Единица тока называется ампер (А). Ток в проводнике равен 1 А, если через поперечное сечение проводника за 1 сек проходит электрический заряд, равный 1 кулон. 

Рис. 1. Направленное движение электронов в проводнике 

Если вдоль проводника действует напряжение, то внутри проводника возникает электрическое поле. При напряженности поля Е на электроны с зарядом е действует сила f = Ее. Величины f и Е векторные. В течение времени свободного пробега электроны приобретают направленное движение наряду с хаотическим. Каждый электрон имеет отрицательный заряд и получает составляющую скорости, направленную противоположно вектору Е (рис. 1). Упорядоченное движение, характеризуемое некоторой средней скоростью электронов vcp, определяет протекание электрического тока.

Электроны могут иметь направленное движение и в разреженных газах. В электролитах и ионизированных газах протекание тока в основном обусловлено движением ионов. В соответствии с тем, что в электролитах положительно заряженные ионы движутся от положительного полюса к отрицательному, исторически направление тока было принято обратным направлению движения электронов.

За направление тока принимается направление, в котором перемещаются положительно заряженные частицы, т.е. направление, противоположное перемещению электронов. 
В теории электрических цепей за направление тока в пассивной цепи (вне источников энергии) взято направление движения положительно заряженных частиц от более высокого потенциала к более низкому. Такое направление было принято в самом начале развития электротехники и противоречит истинному направлению движения носителей заряда — электронов, движущихся в проводящих средах от минуса к плюсу.

 

Направление электрического тока в электролите и свободных электронов в проводнике

Величина, равная отношению тока к площади поперечного сечения S, называются плотностью тока (обозначается δ): δ= I / S

При этом предполагается, что ток равномерно распределен по сечению проводника. Плотность тока в проводах обычно измеряется в А/мм2.

По типу носителей электрических зарядов и среды их перемещения различают токи проводимости итоки смещения. Проводимость делят на электронную и ионную. Для установившихся режимов различают два вида токов: постоянный и переменный.

Электрическим током переноса называют явление переноса электрических зарядов заряженными частицами или телами, движущимися в свободном пространстве. Основным видом электрического тока переноса является движение в пустоте элементарных частиц, обладающих зарядом (движение свободных электронов в электронных лампах), движение свободных ионов в газоразрядных приборах.

Электрическим током смещения (током поляризации) называют упорядоченное движение связанных носителей электрических зарядов. Этот вид тока можно наблюдать в диэлектриках. 
Полный электрический ток — скалярная величина, равная сумме электрического тока проводимости, электрического тока переноса и электрического тока смещения сквозь рассматриваемую поверхность.

Постоянным называют ток, который может изменяться по величине, но не изменяет своего знака сколь угодно долгое время. Подробнее об этом читайте здесь: Постоянный ток

Переменным называют ток, который периодически изменяется как по величине, так и по знаку.Величиной, характеризующей переменный ток, является частота (в системе СИ измеряется в герцах), в том случае, когда его сила изменяется периодически. Переменный ток высокой частоты вытесняется на поверхность проводника. Токи высокой частоты применяется в машиностроении для термообработки поверхностей деталей и сварки, в металлургии для плавки металлов. Переменные токи подразделяют насинусоидальные и несинусоидальные. Синусоидальным называют ток, изменяющийся по гармоническому закону:

i = Im sin ωt,

где Im, — амплитудное (наибольшее) значение тока, А,

Скорость изменения переменного тока характеризуется его частотой, определяемой как число полных повторяющихся колебаний в единицу времени. Частота обозначается буквой f и измеряется в герцах (Гц). Так, частота тока в сети 50 Гц соответствует 50 полным колебаниям в секунду. Угловая частота ω — скорость изменения тока в радианах в секунду и связана с частотой простым соотношением:

ω = 2πf

Установившиеся (фиксированные) значения постоянного и переменного токов обозначают прописной буквой I неустановившиеся (мгновенные) значения — буквой i. Условно положительным направлением тока считают направление движения положительных зарядов.

Переменный ток — это ток, который изменяется по закону синуса с течением времени.

Под переменным током также подразумевают ток в обычных одно- и трёхфазных сетях. В этом случае параметры переменного тока изменяются по гармоническому закону.

Поскольку переменный ток изменяется во времени, простые способы решения задач, пригодные для цепей постоянного тока, здесь непосредственно неприменимы. При очень высоких частотах заряды могут совершать колебательное движение — перетекать из одних мест цепи в другие и обратно. При этом, в отличие от цепей постоянного тока, токи в последовательно соединённых проводниках могут оказаться неодинаковыми. Ёмкости, присутствующие в цепях переменного тока, усиливают этот эффект. Кроме того, при изменении тока сказываются эффекты самоиндукции, которые становятся существенными даже при низких частотах, если используются катушки с большой индуктивностью. При сравнительно низких частотах цепи переменного тока можно по-прежнему рассчитывать с помощью правил Кирхгофа, которые, однако, необходимо соответствующим образом модифицировать.

Цепь, в которую входят разные резисторы, катушки индуктивности и конденсаторы, можно рассматривать, как если бы она состояла из обобщённых резистора, конденсатора и катушки индуктивности, соединённых последовательно. 

Рассмотрим свойства такой цепи, подключённой к генератору синусоидального переменного тока. Чтобы сформулировать правила, позволяющие рассчитывать цепи переменного тока, нужно найти соотношение между падением напряжения и током для каждого из компонентов такой цепи.

Конденсатор играет совершенно разные роли в цепях переменного и постоянного токов. Если, например, к цепи подключить электрохимический элемент, то конденсатор начнёт заряжаться, пока напряжение на нём не станет равным ЭДС элемента. Затем зарядка прекратится и ток упадёт до нуля. Если же цепь подключена к генератору переменного тока, то в один полупериод электроны будут вытекать из левой обкладки конденсатора и накапливаться на правой, а в другой — наоборот. Эти перемещающиеся электроны и представляют собой переменный ток, сила которого одинакова по обе стороны конденсатора. Пока частота переменного тока не очень велика, ток через резистор и катушку индуктивности также одинаков.

В устройствах-потребителях переменного тока переменный ток часто выпрямляется выпрямителями для получения постоянного тока.

Проводники электрического тока

Материал, в котором течёт ток, называется проводником. Некоторые материалы при низких температурах переходят в состояние сверхпроводимости. В таком состоянии они не оказывают почти никакого сопротивления току, их сопротивление стремится к нулю. Во всех остальных случаях проводник оказывает сопротивление течению тока и в результате часть энергии электрических частиц превращается в тепло. Силу тока можно рассчитать по закону Ома для участка цепи и закону Ома для полной цепи.

Скорость движения частиц в проводниках зависит от материала проводника, массы и заряда частицы, окружающей температуры, приложенной разности потенциалов и составляет величину, намного меньшую скорости света. Несмотря на это, скорость распространения собственно электрического тока равна скорости света в данной среде, то есть скорости распространения фронта электромагнитной волны.

Как ток влияет на организм человека

Ток, пропущенный через организм человека или животного, может вызвать электрические ожоги, фибрилляцию или смерть. С другой стороны, электрический ток используют в реанимации, для лечения психических заболеваний, особенно депрессии, электростимуляцию определённых областей головного мозга применяют для лечения таких заболеваний, как болезнь Паркинсона и эпилепсия, водитель ритма, стимулирующий сердечную мышцу импульсным током, используют при брадикардии. В организме человека и животных ток используется для передачи нервных импульсов.

 

По технике безопасности, минимально ощутимый человеком ток составляет 1 мА. Опасным для жизни человека ток становится начиная с силы примерно 0,01 А. Смертельным для человека ток становится начиная с силы примерно 0,1 А. Безопасным считается напряжение менее 42 В.

Что такое ток?

Ранее мы узнали о напряжении, сопротивлении и их значении в электронике. Теперь пришло время взглянуть на ток; одно из самых фундаментальных понятий в схемах. Ток — это поток электричества, будь то движение электронов (в цепях) или движение ионов (в электролитах), но для простоты мы будем рассматривать только поток электронов в цепях.

Электроны невероятно медленно движутся по электрическим цепям со средней скоростью потока электронов 0,25 мм в секунду. Что делает электричество «быстрым», так это скорость, с которой электрические поля взаимодействуют с электронами, и скорость, с которой эти поля распространяются по проводам. Например, как только замыкается электрическая цепь, сила, притягивающая электроны в цепи, становится почти мгновенной, и все электроны перемещаются примерно за одно и то же время. Когда один электрон покидает батарею с отрицательной клеммы, другой входит в положительную клемму на другой стороне цепи; таким образом, текущий поток можно считать мгновенным.

При рассмотрении цепей можно выделить два типа потока, которые демонстрируют поток электричества; обычный ток и поток электронов. Они движутся в противоположных направлениях, при этом обычный поток движется от положительного к отрицательному, в то время как поток электронов, являющийся отрицательным зарядом, движется от отрицательного к положительному. Хотя поток электронов можно считать более «научным», он может сильно сбивать с толку при использовании сложных компонентов, таких как логические элементы и транзисторы.

Аналогия с текущим потоком в терминах сантехники может быть количеством воды, протекающей через трубу в секунду. Через маленькую трубу может протекать только определенное количество воды по сравнению с большой трубой, поэтому ток в большой трубе больше, чем в маленькой трубе.

Текущая информация

Ток назван в честь Андре-Мари Ампера, который считается отцом электродинамики, продемонстрировавшим эффекты параллельных проводов и сил, действующих на каждый из них, в зависимости от тока, который они несут. Ток измеряется в амперах, и, хотя существует несколько определений, ампер определяется как когда один кулон заряда течет за одну секунду. Старое определение усилителя относилось к силе, действующей на два провода, разнесенных на определенное расстояние.

Измерение силы тока осуществляется с помощью амперметра, и существует много типов, но все они относятся к одной из двух категорий; аналоговые и цифровые. В аналоговых счетчиках используется катушка, которая отклоняется при протекании через нее тока, и величина отклонения пропорциональна протекающему через нее току. Вместо этого в цифровой версии используется резистор для преобразования тока в небольшое напряжение, которое затем преобразуется в цифровое число.

Закон Ома — V = IR

Из всех уравнений в электронике наиболее часто используемым и, пожалуй, важным является V = IR. Эта формула показывает, как связаны друг с другом напряжение, ток и сопротивление. Однако, хотя эта формула верна, она записана неправильно, поскольку исходное уравнение утверждает

Это очень важно понять, так как это говорит нам о токе, что отличает его от напряжения и сопротивления; ток является результатом напряжения и сопротивления. Напряжение и сопротивление являются характеристиками, свойствами объекта, а ток создается.

Свойства тока

Ток подчиняется набору правил, точно так же, как напряжение и сопротивление, в зависимости от параллельных и последовательных цепей. Поскольку ток протекает через компоненты, ток в последовательной цепи всегда везде одинаков. Таким образом, если ток 1 А уходит с положительной клеммы батареи, то ток 1 А должен течь обратно к отрицательной клемме.

При параллельном подключении ток распределяется пропорционально в зависимости от сопротивления каждого пути. Это распространенный миф, что ток всегда идет по пути наименьшего сопротивления. Вместо этого ток проходит по ВСЕХ путям, но величина тока на каждом пути будет определяться общим сопротивлением. Это приводит нас к правилу параллельных токов, которое гласит, что сумма токов, входящих в узел, равна сумме токов, выходящих из этого же узла. Например, если ток 3 А поступает в сеть с тремя резисторами, то сумма токов каждой сети резисторов будет 3 А.

Источник постоянного тока

Хотя источники питания можно рассматривать как источники постоянного напряжения, источник постоянного тока всегда обеспечивает один и тот же выходной ток. Они особенно полезны в ситуациях, связанных с цепями зарядки аккумуляторов, которые требуют контролируемого тока. Они также полезны в приложениях, требующих постоянного тока для управления выходной энергией, таких как лазерный драйвер. Но как источник постоянного тока производит постоянный ток? Если ток является результатом напряжения и сопротивления, а не свойством, то как устройство может выполнять такую ​​задачу?

Ответ регулируемое напряжение! Специальная схема, состоящая из операционного усилителя, выходного транзистора и чувствительного резистора, может активно регулировать выходное напряжение до тех пор, пока ток, вытекающий из источника тока, не достигнет значения, на которое он был направлен. Ток, вытекающий из источника постоянного тока, возвращается и проходит через измерительный резистор. Напряжение на резисторе датчика будет пропорционально току, протекающему через него, и это напряжение сравнивается с опорным напряжением. Усилитель регулирует свой выход, который, в свою очередь, регулирует величину тока, который будет проводить выходной транзистор, до тех пор, пока напряжение, создаваемое на чувствительном резисторе, не станет таким же, как сравниваемое напряжение.

Что такое ток — Объяснение тока

Ток — это не свойство, а результат физических свойств, таких как напряжение и сопротивление. Ток всегда будет одинаковым вдоль куска провода и разделится на ВСЕ пути. Величина тока, проходящего через каждый путь, будет зависеть от сопротивления пути, и помните, что источник постоянного тока — это не что иное, как динамический источник напряжения, который пытается регулировать напряжение до тех пор, пока ток, вытекающий из него, не станет таким же, как и источник постоянного тока. желаемая текущая настройка.

Робин Митчелл — инженер-электронщик, который занимается электроникой с 13 лет. После получения степени бакалавра технических наук в Уорикском университете Робин перешел в область создания онлайн-контента, разрабатывая статьи, новости и проекты, предназначенные для профессионалов и производители одинаково. В настоящее время Робин управляет небольшим бизнесом по производству электроники MitchElectronics, который производит учебные комплекты и ресурсы.

Следовать

Оставить отзыв.

..

Предыдущий Далее

Статьи по теме

Главная | Better MRO

Личное защитное оборудование

Innovate

Innovate

Соединение вакансии

Обработка

Видео: 3 клавиши к успеху производства с Mitch Free, ZYCI CNC Machining

Mitch Free, Founder of Zyci CNCININ рассказывает, почему точность, качество и своевременная доставка деталей являются ожидаемыми, а не отличительными чертами.

Modern Machine Shop

IMTS Insights: Using Technology to Counter the Machinist Shortage

Metalworking

IMTS 2022 VIDEO: Breakthroughs from Master Fluid Solutions and Mitutoyo Turbocharge Machine Shops

Technology

Digitizing Lockout/Tagout : Препятствия и возможности

IMTS Insights: использование ИИ для вашего производства

IMTS 2022 RECAP

УЗНАЙТЕ О ПОСЛЕДНИХ ИННОВАЦИОННЫХ ИНСТРУМЕНТАХ И РЕШЕНИЯХ. ..

 

Независимо от того, посещали ли вы IMTS 2022 лично или нет, вы можете ознакомиться с последними и лучшими инновациями в области металлообработки и механической обработки.

 

Взгляните на то, что произошло на выставке:

* Демонстрация отмеченного наградами MSC MillMax

* Специалисты по металлообработке продемонстрировали свои последние инновации * *

3

Partner Insights

Innovate

Снижение дольше с Kennametal KCK20B ™ и KCKP10 ™ Индексируемые фрезельи

Подробнее kennametal

9002

Инновации

9003 9003 9003 9003

0201202012010101010123 гг. : Какой лучший вариант для вашей работы?

Производители электроники говорят, что когда-то революционная 3D-печать дополняет обработку на станках с ЧПУ и другие более традиционные производственные процессы, что делает ее еще одним (хотя и очень мощным) инструментом в их наборах инструментов.

Фрезерование

Алюминиевые фрезерные инструменты OSG нового поколения удваивают их конкурентоспособность

Контент для поставщиков

Инструментальный производитель премиум-класса OSG предлагает компромисс между сроком службы инструмента и производительностью, что является трудным препятствием для механических мастерских, с помощью бренда AE-N концевые фрезы, которые улучшают оба.

Обработка

Механическое удаление заусенцев: Osborn повышает эффективность благодаря инновациям

Ваши рабочие могут быть заняты удалением заусенцев вручную, но ваш бизнес может стать более прибыльным, если вы перейдете на механический процесс с использованием правильной щетки с правильными параметрами . Объясняют эксперты Osborn.

Робототехника

Это решение Norton Abrasives доказывает ценность автоматизации

Контент для поставщиков

Команда разработчиков абразивных материалов Norton | Saint-Gobain Abrasives предоставляет производителям возможность использовать автоматизацию для работы с абразивами.

СОВЕТЫ ПО МЕТАЛЛООБРАБОТКЕ

Технология

Обработка жаропрочных сплавов: советы экспертов для труднообрабатываемых материалов

Узнайте об интеллектуальных подходах к обработке жаропрочных сплавов.

Механическая обработка

5 причин поддерживать чистоту охлаждающей жидкости при механической обработке

От дерматита до сокращения срока службы инструмента чистая охлаждающая жидкость просто лучше и делает станочников более счастливыми, а производственный цех более продуктивным.

Технология

Почему вам нужно перестать покупать дешевые режущие инструменты

Вот почему покупка самых дешевых режущих инструментов иногда может привести к неудаче.

СТРАТЕГИЯ ЦЕПИ ПОСТАВОК

Цепочка поставок

Управление кризисом в цепочке поставок: как производителям справиться с дефицитом

Что производители могут сделать, чтобы справиться с кризисом в цепочке поставок.

Бережливое производство

Изучение стратегий цепочки поставок: «точно вовремя» или «точно в случае необходимости»

Управление запасами «точно вовремя» в целом полезно для бизнеса, но является ли оно лучшей практикой во время глобальных пандемий, стихийных бедствий и торговли войны? Взгляните на варианты.

Цепочка поставок

Лучшее управление цепочкой поставок: возьмите под контроль расходы на техобслуживание

Не позволяйте расходам на техобслуживание выйти из-под контроля. Обуздайте это, лучше понимая, где найти скрытые расходы и как преодолеть разрыв между закупками и цехом.

Навыки разрыва

Навыки разрывы

Видео: Инструменты — обращение к разрыву навыков производства США

Соединение рабочих мест

Навыки обработки CN0125

• DOL здесь, чтобы помочь
• Обязанность защищать
• Защита осведомителей

Производительность обработки

Инновации

Видео: Guhring RF100 Sharp Введение

Содержание поставщиков

Новые RF100 Sharp Milling Rutters от Guhring — это отличные материалы для Sharing Spearing Spearing Speaking Shipricing Speaking Speaking Speat Speatraters от Guhring — это отличные материалы для Sharing Spearing Speaking Speaking Speaking Speaking Speaking Speaking Speaking Speaking Speaking Sharing.

Обработка

Как концевая фреза Kennametal HARVI I TE повышает производительность и срок службы инструмента

Материалы для партнеров

Узнайте о новейшем дополнении Kennametal к линейке инструментов.

Фрезерование

ВИДЕО: НАСТРОЙКА ИНСТРУМЕНТА — высокоэффективные концевые фрезы SGS серии 77 H-Carb с 7 канавками

Контент для поставщиков

Крис Диксон, инженер по применению в Kyocera SGS Precision Tools, Inc., за обсуждение в режиме реального времени и демонстрацию высокоэффективных концевых фрез серии 77 H-Carb с 7 канавками.

соответствие требованиям

Безопасность на рабочем месте

Объяснение уровня безопасности OSHA DART и способы его расчета

Узнайте о коэффициенте DART, который разработан, чтобы помочь учреждениям измерить свои показатели безопасности.

Безопасность сотрудников

10 главных нарушений техники безопасности OSHA: сколько они стоят в 2021 году включая респираторы, лестницы, строительные леса и блокировку/маркировку.

Компании были оштрафованы на миллионы долларов.

Соблюдение нормативных требований

Управление по охране труда и промышленной гигиене США запрашивает дополнительные сведения о производственных травмах с высокой степенью риска

Управление по охране труда и здоровья США рассматривает вопрос о введении правила, требующего от предприятий с повышенным риском сообщать более подробную информацию о производственных травмах.

Технология

Что такое соответствие требованиям TAA? 5 вещей, которые вы должны знать

Узнайте о соответствии требованиям TAA и о том, как избежать проблем или справиться с ними.

Калькулятор производительности

Ищете способы экономии и повышения производительности? Смотрите не дальше, чем прямо здесь.

Начало работы

Калькулятор ставок TCR / DART

Сравните свои ставки TCR и DART и свой бизнес со средними показателями по отрасли.

Начало работы

Разница между электрическим током и электрическим зарядом

Электрический заряд и ток — связанные величины, но они отличаются друг от друга.

Основное различие между током и зарядом:

• Ток: Это скорость потока заряда (обычно электронов). Ток (I) — это физическая величина, измеряемая в амперах (А).
• Заряд: Недостаток или избыток электронов на поверхности тела. Заряд (Q) — это физическое свойство вещества, измеряемое в кулонах (Кл).

Похожие сообщения:

• Разница между током и напряжением
• Что такое электричество?

Что такое электрический заряд?

Дефицит или избыток электронов на материи известен как электрический заряд. Репрезентативная формула заряда выглядит следующим образом:

Q = It … или

Q = en

Где:

• Q = заряд 90 кулонов.
• I = ток в амперах
• t = время в секундах
• e = количество электронов или протонов
• n = заряд одного избирательного протона или

Характерный символ заряда – «Q», а единица измерения – кулон, выраженный «Кл», где один кулон:

• Заряд 6,24 x 10 ¹⁸ электронов = 1 Кл = один кулон

или

Один кулон – это ток в один ампер в секунду, т.е. количество заряда, которое может переместиться током в ампер из одной точки в другую за одну секунду времени, равно одному кулону.

или

Один кулон — это количество заряда, если его поместить в электрическое поле в один вольт на метр (1 В/м), тогда на него будет действовать сила в один ньютон.

• Один электрон имеет заряд -1,602 x 10 ^-19 кулонов
• Один протон имеет 1,602 x 10 ^-19 кулонов заряда

Одинаковые заряды отталкивают друг друга, а разные заряды притягиваются, т.е.

• Выборы к выборам = отталкивание
• протонов в протоны = отталкивание
• Электроны к протонам = притяжение

Силу притяжения или отталкивания между двумя заряженными частицами, находящимися на расстоянии «r», можно рассчитать по закону Кулона: в ньютонах

K = константа = 8,99×10 ⁹ м F ^-1 .

Q1 = Первая заряженная частица

Q2 = Вторая заряженная частица

r = Расстояние между двумя заряженными частицами в метрах.

Существует три типа электрических зарядов.

• Отрицательный заряд: Избыток электронов на поверхности тела известен как отрицательно заряженная материя (избыток электронов, которые в основном находятся в нижних и внешних полосах или оболочке атома или молекулы).
• Положительный заряд: Дефицит электронов на поверхности тела называется положительно заряженной материей (избыток протонов, которые в основном находятся в ядрышках атомов).
• Нейтральный = Равное количество электронов и протонов на частице делает ее нейтральной (нейтроны находятся в ядрышке атома).

Похожие сообщения:

• Разница между EMF и MMF
• Разница между микропроцессором и микроконтроллером

Что такое электрический ток?

Электрический ток — это скорость потока заряда (обычно электронов), вызванная разностью потенциалов (напряжением). Ток представлен символом «I» и измерен в амперах, выраженных символом «А».

Когда к проводнику приложено напряжение или ЭДС, возникает разность потенциалов, которая перемещает через него огромное количество электронов.

Ток – это физическая величина, которую можно измерить по следующей формуле:

I = Q / t … (в амперах)

Где:

• I = ток в амперах
• Q = заряд в кулонах
• t = время в секундах

Существует два основных типа электрических токов, т.е.

• Переменный ток: Поток заряда или выборы с изменением направления и величины.
• Постоянный ток: Поток заряда или выборы в одном направлении с постоянной величиной.

Ниже приведена таблица сравнения тока и заряда с различными характеристиками.

• Связанная запись: Разница между соединениями по схеме «звезда» и «треугольник» — сравнение Y/Δ

Сравнение между электрическим зарядом и током

В следующей таблице показаны некоторые различия между зарядом и током.

Характеристики	Электрический ток	Электрический заряд
Определение	Ток — это скорость потока зарядов, обычно электронов, вызванная ЭДС или напряжением.	Заряд – это свойство вещества, свидетельствующее о недостатке или избытке электронов на его поверхности.
Символ	Ток представлен символом «I».	Заряд представлен символом «Q».
Блок	единицей силы тока в системе СИ является Ампер, выраженный буквой «А».	Единицей заряда в системе СИ является кулон, выраженный буквой «C».
Формула	I = Q/t I = dQ / dt	Q = Это … или Q = en
Сила в полях	Ток создает как электрическое поле, так и магнитное поле.	Только производит и поднимается в электрическом поле.
Движение	Ток — это движение и поток заряда, как правило, электронов.	Заряд – это движение электронов, т.е. дефицит или избыток электронов на теле.
Измерительный инструмент	Амперметр (амперметр)	Электрометр или баллистический гальванометр

Похожие сообщения:

• Разница между активной и реактивной мощностью
• Разница между аналоговым и цифровым мультиметром
• Разница между конденсатором и суперконденсатором
• Основное различие между контактором и пускателем
• Разница между батареей и конденсатором
• Основное различие между предохранителем и автоматическим выключателем
• Интервью по основам разработки электроники Вопросы и ответы
• Основные вопросы и ответы на интервью по электротехнике

Показать полную статью

Связанные статьи

Кнопка «Вернуться к началу»

Что такое напряжение и ток?

Ключевые термины

o         Кулон

o         Напряжение

o Потенциальная энергия

o Кинетическая энергия

o Volt

o Ток

o ampere (amp)

Цели

o Узнайте, как количественно оценить электрический заряд

o define vitage and current в сфере электричества. плата

Вы, вероятно, слышали о напряжении, токе и мощности в контексте электричества, но вы можете знать или не знать их точное значение. Обычный разговор об электричестве также имеет тенденцию затемнять эти концепции. Таким образом, эта статья даст вам научно правильное понимание значения этих критических параметров, что облегчит наше дальнейшее обсуждение электронных схем и устройств.

Количественное определение заряда

Поскольку электрическая сила является результатом взаимодействия зарядов, мы должны сначала иметь возможность количественно определить заряд, прежде чем мы сможем точно обсуждать связанные величины, такие как ток и напряжение. Как мы обсуждали ранее, электроны и протоны — две субатомные частицы, встречающиеся в атомах, — заряжены: то есть они обладают определенным качеством, которое порождает электрическую силу. Оказывается, все электроны (протоны) имеют одинаковое количество отрицательного (положительного) заряда. Электрон и протон несут одинаковые величина (или «количество») заряда, но заряд электрона определяется как отрицательный, а заряд протона — как положительный. (Обратите внимание, что это произвольное определение — главное, что два типа зарядов противоположны.) Назовем величину заряда в протоне э.

Единицей заряда в СИ (Международной системе единиц) является кулон, который определяется как количество заряда, эквивалентное примерно 6 250 000 000 000 000 000 000 протонов (выраженное в научной записи как ) — огромное число, но это не так уж и важно, если учесть, насколько мал протон! Конечно, даже при таком определении кулон может показаться вам не таким значимым: давайте просто скажем, что это произвольное количество заряда, которое мы определяем как нашу единицу (так же, как мы могли бы произвольно определить стандарт длины, такой как фут или метр).

Хотите узнать больше? Почему бы не пройти онлайн-курс по электронике?

Точно так же 6 250 000 000 000 000 000 электронов эквивалентны отрицательному заряду в один кулон.

Помните, что кулон — это просто произвольно определенная величина, которую мы будем использовать в качестве «аршина» для измерения заряда.

Напряжение

Если вы посмотрите на батарею, вы заметите, что (в дополнение к ее размеру — AA, D, C и т. д.) она определяется своим напряжением: 1,5 вольта, например. Другие устройства указывают напряжения, которые им необходимы для работы. Типичные настенные розетки (в Америке) дают около 120 вольт. Но что такое напряжение ? Напряжение — это мера потенциальной энергии — количества энергии, «сохраненной» в объекте. Давайте попробуем понять это, проиллюстрировав потенциальную энергию, используя более знакомый контекст: гравитацию.

Считайте, что пол вашей комнаты находится на уровне земли, и положите на него какой-нибудь предмет (например, мяч). Относительно уровня земли этот шар не имеет гравитационной потенциальной энергии, потому что, когда вы его отпускаете, он не ускоряется. Теперь держите мяч на некотором расстоянии от пола. Теперь у мяча есть определенная потенциальная энергия, потому что, когда вы его отпускаете, он ускоряется до тех пор, пока не упадет на пол (в этот момент вся его потенциальная энергия преобразуется под действием силы тяжести в кинетическая энергия —энергия движения).

И, как вы, наверное, знаете, чем выше вы держите мяч над землей, тем быстрее он будет двигаться, когда наконец достигнет пола после того, как вы его отпустите (игнорируя сопротивление воздуха).

Напряжение очень похожее. Однако вместо масс (таких как мяч), испытывающих гравитацию, мы имеем дело с заряженными объектами, которые испытывают электрическую силу. Допустим, наш мяч имеет заряд 1 кулон (1 Кл) и на него действует электрическая сила, направленная вниз (аналогично гравитации). Мы выберем некоторую точку и назовем ее «уровень земли» (или просто «земля»). Затем у мяча нет (электрической) потенциальной энергии, когда он находится на уровне земли, но если его отодвинуть от уровня земли, он обладает (электрической) потенциальной энергией — так же, как и в случае с гравитацией.

Но откуда может взяться такая сила? Напомним, что заряды притягиваются или отталкиваются друг от друга. Допустим, у нас есть металлическая пластина, наполненная избыточными электронами (придающими ей общий отрицательный заряд). Поместите отрицательно заряженную пластину на «уровень земли». Поскольку положительные и отрицательные заряды притягиваются друг к другу, между шаром и пластиной возникает электрическая сила; при отпускании мяч, удерживаемый вдали от пластины, будет двигаться к пластине с ускорением, но мяч, соприкасающийся с пластиной, останется неподвижным.

Напряжение является мерой этой потенциальной энергии. В частности, напряжение — это количество потенциальной энергии, которую объект имеет в данном месте — относительно некоторого заранее определенного «уровня земли» — на кулон заряда в этом объекте. Итак, возвращаясь к приведенной выше иллюстрации, если пластина наполнена большим отрицательным зарядом, напряжение в определенной точке над пластиной увеличится. Точно так же, если в пластине присутствует меньше отрицательного заряда, напряжение в той же точке уменьшится.

Поскольку напряжение определяется уровнем земли и некоторой точкой, удаленной от земли, напряжение всегда и только является измерением между или между двумя точками. Например, в случае батареи напряжение является мерой потенциальной энергии между одним полюсом (концом) батареи и другим. Другими словами, напряжение в любой точке всегда зависит от заранее определенного уровня земли.

Единицей напряжения в СИ является (что неудивительно) вольт, , которое определяется как потенциальная энергия в один джоуль на кулон заряда (джоуль, как и кулон, является произвольно определенной единицей энергии). Для наших целей просто помните, что вольт — это всего лишь мера потенциальной энергии заряженного объекта в определенном месте относительно земли.

Ток

Другой важной единицей измерения является ток, который гораздо легче понять, чем напряжение. Проиллюстрируем ток на примере провода (который есть не что иное, как тонкий проводник). Предположим также, что существует разность потенциалов (то есть напряжение ) между двумя концами провода, что заставляет положительные заряды перемещаться с одного конца на другой. Мы определим один конец провода как «уровень земли» (или просто «земля»).

Ток — это не что иное, как количество заряда, проходящего через провод. В частности, мы определяем ток в определенной точке: ток — это количество кулонов заряда, проходящее через эту точку в секунду.

Во многих случаях более высокая электрическая сила (имеется в виду более высокое напряжение) создает более высокий ток, потому что заряды быстрее притягиваются к земле.

Единицей силы тока в системе СИ является ампер (иногда ее называют просто ампер ), который определяется как поток в 1 кулон в секунду, также обозначается как 1А.

Практическая задача : Ниже показана простая электрическая цепь с указанием напряжения в различных точках. В какой из этих точек кулон заряда будет иметь наибольшую потенциальную энергию?

Электрон (отрицательный заряд)

Решение: Напряжение является мерой потенциальной энергии. Кулон заряда, помещенный в точку А, имел бы 12 джоулей потенциальной энергии; если он находится в точке B, его потенциальная энергия равна 3 джоуля. В «электрическом смысле» эти точки находятся на разном расстоянии от земли, что приводит к разным электрическим потенциальным энергиям, точно так же, как мяч, удерживаемый на разной высоте, имеет разную гравитационную потенциальную энергию. Для простой схемы, показанной выше, кулон заряда будет иметь наибольшую потенциальную энергию в точке A.

P ractice Проблема: Провод в электрической цепи проводит ток 3 А (3 ампера). Сколько кулонов заряда проходит через любую точку провода каждую секунду?

Решение: Как мы обсуждали выше, ампер (ампер) — это ток, эквивалентный 1 кулону в секунду. Таким образом, 3 ампера равно 3 кулонам в секунду. Таким образом, в любой точке провода с током 3А каждую секунду проходит 3 кулона.

Электрический ток и протекание тока

Для понимания основ электричества необходимо понимать понятия электрического заряда и тока. Электрически заряженные частицы присутствуют в каждом веществе во Вселенной. Уникальное свойство этих заряженных частиц состоит в том, что они могут двигаться под действием внешней силы. Эта статья призвана помочь вам понять основы электрического тока и его свойства.

Определение тока

Электрический ток обычно называют потоком зарядов через проводник. можно определить как количество заряда , протекающего через площадь поперечного сечения проводника. Другими словами, термин «ток» можно определить как скорость протекания зарядов через проводник. Электроны являются наиболее распространенными носителями заряда. Предположим, что медный проводник подключен к батарее, как показано на рисунке ниже:

Электроны в валентной зоне медного проводника могут легко перемещаться от одного атома к другому, и эти электроны хаотично перемещаются во всех направлениях. Когда применяется разность потенциалов, движение этих электронов ограничивается и контролируется. Следовательно, когда проводник подключен к батарее, все электроны начинают двигаться к положительному выводу (поскольку электроны заряжены отрицательно, они притягиваются к положительному выводу). Это движение отрицательно заряженных электронов и составляет ток.

Единица тока

Поскольку ток представляет собой количество заряженных частиц, пересекающих поперечное сечение проводника в единицу времени, естественно, его единицей измерения является кулон в секунду. Он переименован в Ampere в честь французского ученого по имени Андре-Мари Ампер за его вклад в области электродинамики. Он известен как отец электродинамики.

Один ампер определяется как поток заряда в один кулон в секунду через проводник (т.е.) 6,28×10 ¹⁸ электронов в секунду.

Направление тока

Бенджамин Франклин предположил накопление заряда как скопление невидимой жидкости. Понятие об электроне и структуре атома в то время еще не было известно. Он считал накопление заряда положительным, а отсутствие заряда отрицательным. Следовательно, предполагается, что заряд течет от положительного к отрицательному. Эта концепция известна как обычный ток . Позднее открытие электронов Дж. Дж. Томсоном и открытие заряда электронов Робертом Милликеном привело к революционному изменению представлений о накоплении заряда и протекании тока. Эти открытия выявили истинное направление течения.

Как известно, электроны в валентной зоне проводников притягиваются положительным потенциалом и движутся к нему, образуя ток. Поскольку электроны заряжены отрицательно, фактический поток заряда происходит от отрицательного к положительному.

Плотность тока и скорость дрейфа

Чистая величина тока, протекающего через проводник на единицу площади поперечного сечения в единицу времени, известна как плотность тока. Обозначается буквой J. Скорость электронов в единицу времени известна как их дрейфовая скорость

Постоянный ток

Постоянный ток (DC) всегда постоянен и течет в одном направлении. Его можно назвать однонаправленным током. Источник питания постоянного тока состоит из двух клемм: положительной и отрицательной. Когда нагрузка подключена между этими клеммами, ток течет от одной клеммы к другой. Это может быть от отрицательной клеммы к положительной клемме в случае потока электронов или от отрицательной клеммы к положительной клемме в случае потока ионов. Типичным примером источника питания постоянного тока является обычная батарейка для настенных часов.

Переменный ток

Переменный ток по своей природе изменяется во времени. Направление тока постоянно меняется. Вся наша бытовая техника работает от переменного тока. Переменный ток имеет синусоидальный характер. Наиболее распространенным источником переменного тока является генератор переменного тока или генератор переменного тока. Величина и полярность переменного тока постоянно меняются. Обычно на источниках переменного тока полярность не указывается.

Проводники и изоляторы

Вся материя во Вселенной состоит из атомов. Атомы состоят из электронов. В некоторых материалах электроны очень слабо связаны со своим атомом. Эти материалы допускают свободное движение большого количества электронов, и их можно заставить течь за счет приложения внешней силы. Такие материалы называются проводниками. Медь, алюминий, серебро, золото и т. д. являются очень хорошими проводниками. Почти все металлы являются хорошими проводниками электричества.

Изоляторы плохо проводят электричество. Электроны в изоляторах очень прочно связаны с атомом, и для их освобождения требуется очень большое количество энергии. Дерево, пластик, стекло и т. д. являются хорошими изоляторами.

Как измерить электрический ток?

Электрический ток измеряется с помощью устройства, называемого амперметром. Существуют различные типы амперметров. Он включен последовательно в цепь так, что полный ток протекает через его катушку. Для измерения больших переменных токов используются трансформаторы тока, а амперметр подключается к его клеммам.

Подробнее:

https://www.electricalclassroom.com/electric-current-what-is-electric-current-direction-of-flow-of-electric-current/

Теги Основы, Текущие

Copyright © 2022 Electrical Classroom. Продолжая использовать этот веб-сайт, вы соглашаетесь с нашей политикой в ​​отношении файлов cookie. Политика конфиденциальности
Посмотреть карту сайта

Что такое электрический ток? Знайте интенсивность и ее виды – Окружные школы

Содержание

что такое электричество? Определение

Электрический ток — это поток электрического заряда, проходящий через проводящий материал в течение определенного периода времени . Она выражается в Кл/с, кулонах в секунду в Международной системе единиц, и эта единица известна как Ампер (А).

Чтобы появился электрический ток, электроны, наиболее удаленные от ядра атома материала, должны отделиться и свободно циркулировать между атомами указанного тела. Это явление также может иметь место с вариациями в природе, когда заряженные облака испускают струи электронов, которые циркулируют в воздухе и вызывают молнии.

Для измерения электрического тока , Закон Ома используется ,  , который использует электрический ток, напряжение и сопротивление.

Первые эксперименты с электричеством были проведены в 18 веке, и электрические заряды были получены только путем трения (статического) или индукции. Чтобы проверить постоянное движение электрического заряда, потребовалось до 1800 года, когда итальянский физик Алессандро Вольта изобрел электрическую батарею.

Сила электрического тока

Сила электрического тока — это заряд или электрический ток, который циркулирует через площадь в единицу времени, его обычно называют буквой I (интенсивность), а его единицей измерения обычно является Ампер (А). Все электрические проводники должны выдерживать разную величину нагрузок, и чем выше нагрузка, тем больше сопротивление материала, из которого они изготовлены.

Как производится электрический ток?

Ток возникает в результате движения свободных зарядов (обычно электронов), находящихся внутри конкретного проводящего материала в электрической цепи. В замкнутой электрической цепи заряд электронов всегда движется от отрицательного полюса к положительному полюсу.

Что означает этот ток?

   реальное направление электрического тока   всегда циркулирует электроны от отрицательного полюса (-) к положительному полюсу (+), однако обычное направление их циркуляции противоположно положительному полюсу к отрицательному полюсу.

Это потому, что в свое время существование электронов не было известно, и научное сообщество решило применить этот тип вождения.

Как измерить электрический ток?

Чтобы измерить ток электричества в цепи, мы будем использовать закон Ома, который мы обсуждали ранее, формула выглядит следующим образом:

Интенсивность = Напряжение / Сопротивление вольт, а сопротивление в омах.

Иногда мы находим источники переменного тока , которые постоянно меняют результат, в этом случае мы будем использовать такие инструменты, как мультиметр или амперметр  , который поможет нам правильно измерить силу тока.

Эти мультиметры имеют 2 наконечника, которые позволяют измерять ток в серии .

Виды электрического тока

В зависимости от своей природы электрический ток может быть нескольких видов:

• Постоянный ток (DC)

  Постоянный ток – вид электрического тока с непрерывным протеканием электрического заряда по проводнику между двумя точками разного потенциала и заряда, односторонней циркуляцией потока, не меняющейся от положительного полюса к отрицательному полюсу. Чтобы обозначить, что ток является непрерывным, необходимо, чтобы ток не менял направление, за истекшее время он всегда должен течь в одном и том же направлении. Интенсивность может варьироваться до тех пор, пока сохраняется одна и та же полярность.

• Переменный ток (AC)

  Переменный ток — вид электрического тока, характеризующийся изменениями во времени как величины, так и направления через равные промежутки времени. Напряжение переменного сигнала изменяется между его максимумами и минимумами циклически, половина цикла положительна, а другая половина — отрицательна. Это означает, что ток циркулирует в обоих направлениях, в зависимости от того, положительный он или отрицательный. Этот цикл постоянно повторяется. Это тип энергии, который мы используем в наших домах для питания всех электроприборов с постоянной частотой 50 Гц. Он был разработан и приведен в действие Николой Теслой.

• Однофазный ток

  Однофазный ток достигается, когда берутся фаза трехфазного тока и нейтральный кабель. Это система, которая использует распределение, производство и потребление электроэнергии в одной фазе, поэтому напряжение всегда изменяется вместе.

  Чаще всего используется для электродвигателей, отопления или освещения.