Закрыть

Понятие об электрическом токе: Общие понятия об электрическом токе

Содержание

Понятие электрического тока электрический ток понятие определение

Электричество стало постоянным и незаменимым спутником человечества. Несмотря на то что в окружении любого обывателя постоянно находятся различные устройства, само понятие электрического тока остается чем-то загадочным и недоступным по сути. И это неудивительно. Электрический ток невидим, не обладает запахом, а все попытки потрогать его руками, как правило, приводят к неприятным ощущениям и грозят серьезными травмами, а в отдельных случаях даже несовместимыми с жизнью.

Если задать большинству людей вопрос: «Так что же такое электричество?» То в лучшем случае ответом будет: «Упорядоченное движение электронов». И в принципе это правильно. Однако электрический ток обладает рядом параметров, которые имеют количественные и качественные определения, с чем и попробуем разобраться.

Общие понятия об электрическом токе

Так что же представляет собой электрический ток? Совершенно верно – это упорядоченное перемещение (движение) заряженных частиц, в качестве которых выступают электроны, что характерно для металлов, или ионы, что свойственно для электролитов.

Рассмотрим сущность электрического тока на примере металлов. В солевых растворах (электролитах) механизм образования электричества будет аналогичен и нет смысла описывать его дополнительно. Кристаллическая решетка металлов состоит из атомов, вокруг ядер которых вращаются электроны. Но они не обладают степенью свободы. Для того чтобы электрон стал свободным носителем заряда необходимы определенные процессы. Например, химическая реакция. Т.к. сами по себе заряды не могут перемещаться, необходимым условием для существования тока является наличие электрического тока, которое возникает, когда катод и анод будет замкнут проводником.

Первый является отрицательным полюсом источника, а второй соответственно положительным. В итоге образуется электрическая цепь, в которую могут быть включены различные элементы влияющие качественные характеристики электротока.

Качественные и количественные характеристики электрического тока

Основными понятиями, которые характеризуют электрический ток являются его сила, напряжение и сопротивление.

Это наиболее распространенные параметры, о которых можно услышать. Имеет место и ряд других характеристик. Например, мощность тока, его плотность и т.д. Но о них по своей специфике, не часто можно услышать в быту.

Что такое сила тока? Все просто, это количество носителей заряда которое пересекло сечение проводящего элемента за единицу времени. Сила тока имеет обозначение с системы СИ – «I», а единицей измерения установлен ампер. Формула для силы тока, из определения, будет следующей:

I=∆Q/∆t, где ∆Q – количество заряда, а ∆t – промежуток времени за который оно пересекает сечение проводника.

Следующим понятием, которое характеризует электрический ток является напряжение. Оно по своей сути является работой электрического поля по перемещению заряда от одного электрода к другому. Поскольку потенциалы контактов источника электрического тока разные, то напряжение можно считать разностью этих потенциалов. Таким образом, напряжение является отношением работы к заряду.

Формула выглядит следующим образом: U=Axq. Единицей измерения разности потенциалов в системе Си принят вольт. С работой непосредственно связано понятие мощности электрического тока, которая является производной от нее. Через напряжение и силу, мощность (Р) можно выразить следующим образом – Р=UxI.

Взаимосвязь напряжения и силы тока была определена опытным путем Г. Омом. Правда для этого пришлось ввести такое понятие как сопротивление проводника. Эта величина не относиться к количественным характеристикам электрического тока, но позволяет определить необходимые параметры. По закону Ома взаимосвязь силы тока, напряжения и сопротивления видна из выражения I=U/R.

Понятие постоянного и переменного тока

Перемещение носителей заряда, которое по своему направлению неизменно называется постоянным электрическим током. Необходимо пояснить, что при невозможности изменения своего направления, данный вид тока может менять свои количественные характеристики. Например, в зависимости от электрической схемы подключения проводников (элементов) может изменятся сила, напряжение на участке и т.

д. Постоянный ток характерен, например, для гальванических элементов.

А вот переменный ток, на протяжении конкретного промежутка времени, меняет свое направление в определенной закономерности. Регулярность или периодичность изменения называется частотой и измеряется в герцах (Гц). Распространенность электрического тока переменного типа в первую очередь обусловлена низкими потерями при передаче на большие расстояния.


Что такое электрический ток — определение. Верно ли оно? | Электроинформация

Похоже, что первые обозначения электротехническим понятиям давали люди, занимающиеся гидравликой. Другими словами, наукой, название которой образовано из двух греческих слов — вода и труба. Само название "электрический ток" (течение) говорит об этом. Неудивительно, что некоторые понятия и определения взяты именно из этой науки. Например, напряжение (разность потенциалов) — разность давлений в сообщающихся сосудах.  А также, сопротивление проводника электрическому току — сопротивление трубы течению жидкости. 

Обычная картинка, объясняющая параметры электрического тока

И даже существует специальный метод сравнения воды с электрическим током.

"Метод электрогидравлических аналогий — метод анализа гидравлических схем, гидромашин и гидрооборудования, основанный на систематическом перенесении теории электрических схем в гидродинамику."
Википедия

Потому так удобно приводить "водяные" ассоциации в отношении электрического тока. Ведь они к нему применялись изначально, еще на этапе открытия. Однако это вовсе не значит что такие параллели верны. Они всего лишь помогают понять явление, которое не воспринимается нашими органами чувств напрямую.  В итоге же еще больше запутывают человека. Это касается не только сравнений электрической проводки с водопроводом. Это касается и определения электрического тока как понятия. 

Как правило, электрическому току дают следующее определение:

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

Причем частицы могут быть самыми различными. К примеру, в металлах  — это электроны. А вот в газах — ионы и электроны. В растворе кислот и солей (электролитах) — положительные ионы (катионы) и отрицательные ионы (анионы). Для полупроводников — это электроны и дырки.

Более того, иногда определение формулируется несколько иначе. Например, не движение заряженных частиц, а перенос электрического заряда от одной частице к другой. Существует и другое мнение. Электроны движутся в сторону, противоположную направлению тока. Так что электрический ток — это не движение частиц. Электрический ток — это электромагнитная волна, колебания. Некоторые люди считают что электроток создаётся направленным потоком эфира, а движения электронов — лишь следствие этого. Но все-таки обычно преобладает первое определение.

Безусловно, чрезвычайно интересен тот факт, что у этого определения электрического тока нет автора. Другими словами, определение берется просто ниоткуда. И существует само по себе. Причем, дается вышеуказанное определение обычно школьникам. В высших учебных заведениях такого определения уже не встречается. Там электрический ток скорее назовут скоростью изменения электрического заряда во времени.

А вот, к примеру, у определения электричества существует автор. Это Уильям Гильберт (1544 - 1603) — английский физик, придворный врач Елизаветы I и Якова I. Он дал следующее определение этому явлению: "Электричество — совокупность явлений, обусловленных существованием, взаимодействием и движением электрических зарядов." Это вероятно потому, что здесь чистое определение. Без всякого поползновения на объяснение. 

Уильям Гильберт - английский физик

Определение же электрического тока претендует на пояснение того, что это такое. В результате, создается ложное ощущение того, что наука объяснила суть явления. Более того, объяснила окончательно и бесповоротно! Все вопросы разрешены! Однако, появляется лишь множество дополнительных вопросов. Почему электроны и ионы частицы? Частицы чего? Атома? Почему заряженные? Чем? Почему их движение направленное? А что такое "заряд"? Откуда он берется? 

Самое смешное, что ничего ведь не изменится, если дать электрическому току даже сказочное определение. Мол, электрический ток — это целенаправленное движение маленьких человечков. В одном случае, они бегут всегда в одном направлении. В другом случае, бегают то туда, то сюда. Причем у них при этом изменяются эмоции. Никто не видел маленьких человечков. Но никто не видел и электронов. И самое главное - сказочное определение никак не помешает совершать правильные электротехнические расчеты!  Даже если мы будем проводить их в человечках и их эмоциях!

Примером этому может служить широко известный факт про направление движения электрического тока. Изначально направление движения считали от плюса к минусу. Однако, позднее это утверждение пересмотрели. Потому как стали считать электроны отрицательно заряженными частицами. Считается, что одноименные заряды отталкиваются друг от друга. С другой стороны, разноименные заряды притягиваются друг к другу. Разумеется, отрицательно заряженные электроны будут двигаться к плюсу. Значит, течение электрического тока происходит от минуса к плюсу.

Но в электротехнике ничего изменять не стали. На схемах движение тока происходит по-старому. И это никак не мешает никаким расчетам. Когда надо подсчитать что-то конкретное, то тогда и стоит учитывать характеристики носителей. То есть, их заряд, концентрацию, а также направление дрейфа. Тем более, что движение может происходить не только в металлах. Но, например, и в электролитах. Где движение будет считаться от положительных ионов к отрицательным. Иначе говоря, направление движения электрического тока, а также его определение — искусственное соглашение. Принятое для удобства. Но никак не объяснение самого явления.  

В качестве определения можно даже рассказать анекдот. Он о том, как преподаватель объясняет студентам сущность электрического тока.

"Представим себе длинный коридор - это провод. Теперь представьте, что вы стоите в одном конце коридора, и вас начинают гнать палками в другой конец. Вот вы – это ток. Кто вас бьёт - это напряжение. Чем сильнее вас бьют – тем сильнее напряжение, тем быстрее вы бежите в другой конец коридора – тем больше сила тока. Теперь представьте, что в коридоре расставили стулья – это сопротивление. Чем больше стульев – тем сильнее сопротивление, тем сложнее вам бежать, тем ниже сила тока."

Тем не менее, модификация определений ничего не изменяет. Но все меняется, когда мы подходим к практическим наблюдениям. Вот эти наблюдения действительно важны. Тот же закон Ома определяет взаимосвязь между напряжением, силой тока и сопротивлением проводника. Это чисто практические наблюдения. Такие наблюдения не претендуют на какие-то глобальные объяснения. Все просто. Если напряжение и сопротивление имеют определенные параметры, то сила тока будет иметь определенное этими параметрами значение. И смотрите какое дело. Эти наблюдения сразу становятся Законом! Причем Закон этот имеет имя ученого, его открывшего. И никакой таинственности!!!

Георг Симон Ом - немецкий физик

Все дело в том, что мы получаем конкретную пользу, когда проводим наблюдения и устанавливаем взаимосвязь. Например, мы замечаем, что если определенным образом сложить ветки и укрыть их листьями, то получится некое сооружение. И если в нем прятаться во время дождя, то останешься сухим. А значит не заболеешь. Будешь здоровым и счастливым. Налицо прямая выгода! Которую мы получаем практически.

Когда же мы начинаем рассуждать про движение электронов и бегающих человечков, то уходим в область мифотворчества. Начинаем заниматься отвлеченными теоретическими и философскими рассуждениями. В которых на каждом шагу нужно добавлять выражения: "возможно, вероятно, может быть". И делать это очень легко, так как практического применения у определения электротока по сути нет. Поэтому любое определение электрического тока ничего конкретного не означает.

Однако, если быть точными, такое определение все-таки может принести некоторую относительную пользу. В качестве притчи или аналогии. Оно позволяет человеческому мозгу легче осознать нечто невидимое и таинственное. Увидеть материальный аналог этого нечто. Иначе говоря, не понять, а просто принять непонятное. Другими словами, привыкнуть к нему.

"Из объяснений я ничего не понял, но постепенно привык и перестал удивляться. Я совершенно убежден, что через десять-пятнадцать лет любой школьник будет лучше разбираться в общей теории относительности, чем современный специалист. Для этого вовсе не нужно понимать, как происходит искривление пространства-времени, нужно только, чтобы такое представление с детства вошло в быт и стало привычным."
Аркадий и Борис Стругацкие
Теория Эйнштейна вошла в быт и стала привычной

Но, если копнуть глубже, то такая польза становится более похожей на вред. Причем по той же самой причине. Особенно для молодого поколения. А ведь это определение дается как раз школьникам. Оно позволяет молодым людям видеть систему такой, какой она сама хочет, чтобы ее видели. Для системы выгодно создать о себе образ всемогущей и всезнающей. "У нас все схвачено. Мы все про все на свете знаем. Не сомневайся, дорогой товарищ!"

Внушенные с детства, человеку подобные определения зашоревают глаза на всю оставшуюся жизнь. Хорошо, если человек понимает условность подобных утверждений и определений. Это позволяет ему и дальше свободно мыслить, не обращая внимания на ложные условности. Но чаще происходит обратное. Прочитав определение, человек успокаивается и принимает его как максиму. Другими словами, дает себе разрешение не размышлять далее в этом направлении. И это, к сожалению, относится далеко не только к определению электрического тока.

Что такое электрический ток - определение видео.

Игорь Петрович Копылов (1928 года — 2014) — доктор технических наук, профессор, почетный профессор кафедры «Электромеханика» Московского энергетического института, Заслуженный деятель науки и техники РФ, лауреат Государственной премии СССР. Почётный академик Инженерной Академии РФ, почётный академик Академии Электротехнических Наук РФ. Участник Великой Отечественной войны.

И. П. Копылов говорит об определении электричества

Для вашего удобства подборка публикаций

Почему нельзя разделять ноль в этажном щитке на N и PE

Где в розетке плюс, а где минус?

Исторические байки про электричество

Почему в Америке 110 вольт, а у нас 220?

Главная страница

Спасибо за посещение канала, чтение заметки, лайки, дизлайки и комментарии

Понятие об электрическом токе - Электричество - Комплексные работы

Когда говорят об использовании электричества в быту, на производстве или на транспорте, то имеют в виду работу электрического тока.

Электрический ток подводят к потребителю от электростанции по проводам. Поэтому, когда неожиданно гаснут электрические лампы или прекращается движение электропоездов, трамваев и троллейбусов, говорят, что в проводах нет тока.

Что же такое электрический ток? Слово «ток» означает движение или течение чего-то. В реках и водопроводных трубах, например, течет вода, в трубопроводах — нефть или газ.

В этих случаях говорят о токе или потоке воды, нефти или газа. А что может перемещаться — течь в проводах, соединяющих потребителей электричества с электростанцией?

Мы уже знаем, что в телах имеются электроны — частицы, обладающие отрицательным электрическим зарядом. Электрическими зарядами могут обладать и атомы, у которых имеется недостаток или избыток электронов. Атомы, несущие положительный или отрицательный заряд, называют ионами. Поэтому в проводниках перемещаются различные заряженные частицы, которые можно заставить двигаться в одном направлении.

Электрическим током называют направленное движение заряженных частиц.

Вопросы

  1. Что такое электрический ток?
  2. Где используют электрический ток?

Источники электрического тока

Для проведения различных опытов, работы электрических приборов необходим электрический ток. Его дают гальванические элементы, аккумуляторы, электрические генераторы. Все их называют источниками питания. Наиболее простыми источниками питания являются гальванические элементы.

Существует много типов гальванических элементов.

Каждый гальванический элемент имеет две пластины, называемые электродами или полюсами, помещенными в растворе химических веществ — электролите.

Положительный полюс обозначают знаком «плюс» (+), а отрицательный — знаком «минус» ( — ).

Положительным полюсом в гальванических элементах служит пластина, изготовленная из угля или пластика. Гальваническим элементом является также батарея для карманного фонаря.

 Батарея для карманного фонаря

Кроме гальванических элементов, для питания электрической цепи применяют аккумуляторы. Аккумуляторы отличаются от элементов тем, что их необходимо сначала зарядить от других источников питания (например, от генератора). Заряжать и разряжать можно много раз; поэтому аккумуляторы служат несколько лет.

Устроен аккумулятор довольно сложно, а работа с ними требует знаний основ электротехники и большой осторожности, так как в качестве химических веществ применяют кислоты и щелочи.

Обычно применяют аккумуляторные батареи, состоящие из нескольких аккумуляторов, соединенных последовательно.


Аккумуляторная батарея


Аккумуляторные батареи используют для пуска автомобильного двигателя, освещения железнодорожных вагонов.

Вопросы

  1. Назовите источники питания.
  2. Чем отличается аккумулятор от других источников питания?
  3. Где применяют аккумуляторы?

«Слесарное дело», И.Г.Спиридонов,
Г.П.Буфетов, В.Г.Копелевич

Электрический ток

Электрический ток образуется в веществе только при условии наличия свободных заряженных частиц. Заряд может находиться в среде изначально или же формироваться при условии содействия внешних факторов (температуры, электромагнитного поля, ионизаторов). Движение заряженных частиц хаотичны при условии отсутствия электромагнитного поля, а при подключении к двум точкам вещества, разности потенциалов превращаются в направленные - от одного вещества к другому.

Понятие, сущность и проявления электрического тока

Определение 1

Электрический ток – это упорядоченное и направленное движение заряженных частиц.

Такими частицами могут быть:

  • в газах – ионы и электроны,
  • в металлах – электроны,
  • в электролитах – анионы и катионы,
  • в вакууме – электроны (при определенных условиях),
  • в полупроводниках – дырки и электроны (электронно-дырочная проводимость).

Замечание 1

Часто используют такое определение. Электрический ток – это ток смещения, который возникает в результате изменения электрического поля во времени.

Электрический ток может выражаться в следующих проявлениях:

  1. Нагрев проводников. Выделение теплоты не происходит в сверхпроводниках.
  2. Изменение химического состава некоторых проводников. Данное проявление преимущественно можно наблюдать в электролитах.
  3. Формирование электрического поля. Проявляется у всех проводников без исключения.

Рисунок 1. Электрический ток - упорядоченное движение заряженных частиц. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Классификация электрического тока

Определение 2

Электрический ток проводимости – это явление, при котором заряженные частицы движутся внутри макроскопических элементов той или иной среды.

Конвекционный ток – явление, при котором движутся макроскопические заряженные тела (к примеру, заряженные капли осадков).

Различают постоянный, переменный и пульсирующий электрические токи и их всевозможные комбинации. Однако в таких комбинациях часто опускают термин «электрический».

Существует несколько разновидностей электрического тока:

  1. Постоянный ток – это ток, величина и направление которого слабо изменяются во времени.
  2. Переменный ток – это ток, направление и величина которого прогрессивно меняются во времени. Под переменным током понимается ток, который не является постоянным. Среди всех разновидностей переменного тока основным является тот, величина которого может изменяться только по синусоидальному закону. Потенциал каждого конца проводника в данном случае изменяется по отношению к другому концу попеременно с отрицательного на положительный, и наоборот. При этом он проходит через все промежуточные потенциалы. В результате формируется ток, который непрерывно изменяет направление. Двигаясь в одном направлении, ток возрастает, достигая своего максимума, который именуется амплитудным значением. После чего он идет на спад, на какой-то период приравнивается к нулю, после чего цикл возобновляется.
  3. Квазистационарный ток – это переменный ток, который изменяется относительно медленно, для его мгновенных значений выполняются законы постоянных токов с достаточной точностью. Подобными законами являются правила Кирхгофа и закон Ома. Квазистационарный то во всех сечениях неразветвленной сети имеет одинаковую силу. При расчете цепей данного тока учитываются сосредоточенные параметры. Квазистационарные промышленные токи – это те, в которых условие квазистационарности вдоль линии не выполняется (кроме токов в линиях дальних передач).
  4. Переменный ток высокой частотности – это электрический ток, в котором уже не выполняется условие квазистационарности. Он проходит по поверхности проводника и обтекает его со всех сторон. Такой эффект получил название скин-эффект.
  5. Пульсирующий ток – это электрический ток, у которого направление остается постоянным, а изменяется только величина.
  6. Вихревые токи или токи Фуко – это замкнутые электрические токи, которые расположены в массивном проводнике и возникают при изменении магнитного потока. Исход из этого, вихревые токи являются индукционными. Чем скорее магнитный поток изменяется, тем сильнее становятся вихревые токи. По проводам они не текут по определенным путям, а замыкаются в проводнике и образуют вихреобразные контуры.

Благодаря существованию вихревых токов, осуществляется скин-эффект, когда магнитный поток и переменный электрический ток распространяются по поверхностному слою проводника. Из-за нагрева вихревыми токами происходит потеря энергии, особенно в сердечниках катушек переменного тока. Чтобы уменьшить потерю энергии для вихревых потоков применяется деление магнитных проводов переменного тока на отдельные пластины, которые изолированы друг от друга и располагаются перпендикулярно по направлению вихревых токов. Из-за этого ограничиваются возможные контуры их путей, и стремительно уменьшается величина этих токов.

Характеристики электрического тока

Исторически так сложилось, что направление движения положительных зарядов в проводнике совпадает с направлением тока. Если естественными носителями электрического тока являются отрицательно заряженные электроны, то направление тока будет противоположно по направлению положительно заряженных частиц.

Скорость заряженных частиц напрямую зависит от заряда и массы частиц, материала проводника, температуры внешней среды и приложенной разности потенциалов. Скорость целенаправленного движения составляет величину, которая значительно меньше скорости света. Электроны за одну секунду перемещаются в проводнике за счет упорядоченного движения меньше, чем на одну десятую миллиметра. Но, несмотря на это, скорость распространения тока приравнивается скорости света и скорости распространения фронта электромагнитных волн.

То место, где меняется скорость перемещения электронов после изменения напряжения, перемещается со скоростью распространение электромагнитного колебания.

Основные типы проводников

В проводниках в отличие от диэлектриков есть свободные носители некомпенсированных зарядов. Они под воздействием силы электрических потенциалов приходят в движение и формируют электрический ток.

Вольтамперная характеристика или, иными словами, зависимость силы тока от напряжения является главной характеристикой проводника. Для электролитов и металлических проводников она принимает простейший вид: сила тока прямо пропорциональна напряжения. Это закон Ома.

В металлах носителями тока являются электроны проводимости, которые рассматриваются как электронный газ. В них отчетливо проявляются квантовые свойства вырожденного газа.

Плазма – это ионизированный газ. В данном случае при помощи ионов и свободных электронов переносится электрический заряд. Свободные электроны образуются под воздействием ультрафиолетового и рентгеновского излучения или нагревания.

Электролиты – это твердые или жидкие системы и вещества, в которых присутствует заметная концентрация ионов, что обуславливает прохождение электрического тока. В процессе электролитической диссоциации образуются ионы. Сопротивление электролитов при нагревании падает из-за роста числа молекул, которые разложились на ионы. В результате прохождения электрического тока сквозь электролит, ионы приближаются к электродам и нейтрализуются, оседая на них.

Физические законы электролиза Фарадея определяют массу вещества, который выделился на электродах. Также существует электрический ток электронов в вакууме, применяемый в электронно-лучевых приборах.

Ток, напряжение, сопротивление

Электрический ток ( I ) - это упорядоченное движение заряженных частиц. Первая мысль, которая приходит в голову из школьного курса физики - движение электронов. Безусловно.

Однако электрический заряд могут переносить не только они, а, например, еще ионы, определяющие возникновение электрического тока в жидкостях и газах.

Хочу предостеречь также от сравнения тока с протеканием воды по шлангу. (Хотя при рассмотрении Закона Кирхгофа такая аналогия будет уместна). Если каждая конкретная частица воды проделывает путь от начала до конца, то носитель электрического тока так не поступает.

Если уж нужна наглядность, то я бы привел пример переполненного автобуса, когда на остановке некто, втискиваясь в заднюю дверь, становится причиной выпадения из передней менее удачливого пассажира.

Условиями возникновения и существования электрического тока являются:

  • Наличие свободных носителей заряда
  • Наличие электрического поля, создающего и поддерживающего ток.

Будем считать, что теперь про электрический ток Вы знаете все. Это, конечно, шутка. Тем более что еще ничего не сказано про электрическое поле, которое у многих ассоциируется с напряжением, что не верно.

Электрическое поле - это вид материи, существующей вокруг электрически заряженных тел и оказывающее на них силовое воздействие. Опять же, обращаясь к знакомому со школы "одноименные заряды отталкиваются, а разноименные притягиваются" можно представить электрическое поле как нечто это воздействие передающее.

Это поле, равно как любое другое непосредственно ощутить нельзя, но существует его количественная характеристика - напряженность электрического поля.

Существует множество формул, описывающих взаимосвязь электрического поля с другими электрическими величинами и параметрами. Я ограничусь одной, сведенной к примитиву: E=Δφ.

Здесь:

  • E - напряженность электрического поля. Вообще это величина векторная, но я упростил все до скаляра.
  • Δφ=φ1-φ2 - разность потенциалов (рисунок 1).

Поскольку условием существования тока является наличие электрического поля, то его (поле) надо каким либо образом создать. Хорошо знакомые опыты электризации расчески, натирания тканью эбонитовой палочки, верчения ручки электростатической машины по вполне очевидным причинам на практике неприемлимы.

Поэтому были изобретены устройства, способные обеспечивать разность потенциалов за счет сил неэлектростатического происхождения (одно из них - хорошо всем известная батарейка), получившие название источник электродвижущей силы (ЭДС), которая обозначается так: ε.

Физический смысл ЭДС определяется работой, которую совершают сторонние силы, перемещая единичный заряд, но для того, чтобы получить первоначальное понятие что такое электрический ток, напряжение и сопротивление нам не нужно подробное рассмотрение этих процессов в интегральной и иных не менее сложных формах.

Напряжение ( U ).

Наотрез отказываюсь продолжать заморачивать Вам голову сугубо теоретическими выкладками и даю определение напряжения как разности потенциалов на участке цепи: U=Δφ=φ1-φ2, а для замкнутой цепи будем считать напряжение равным ЭДС источника тока: U=ε.

Это не совсем корректно, но на практике вполне достаточно.

Сопротивление ( R ) - название говорит само за себя - физическая величина, характеризующая противодействие проводника электрическому току. Формула, определяющая зависимость напряжения, тока и сопротивления называется закон Ома. Этот закон рассматривется на отдельной странице этого раздела.

Кроме того, сопротивление зависит от ряда факторов, например, материала проводника. Данные эти справочные, приводятся в виде значения удельного сопротивления ρ, определяемого как сопротивление 1 метра проводника/сечение. Чем меньше удельное сопротивление, тем меньше потери тока в проводнике.

Соответственно сопротивление проводника длиной L и площадью сечения S, будет составлять R=ρ*L/S.

Непосредственно из приведенной формулы видно, что сопротивление проводника также зависит от его длины и сечения. Температура тоже оказывает влияние на сопротивление.

Несколько слов про единицы измерения тока, напряжения, сопротивления. Основные единицы измерения этих величин следующие:

Ток - Ампер (А)
Напряжение - Вольт (В)
Сопротивление - Ом (Ом).

Это единицы измерения интернациональной системы (СИ) не всегда удобны. На практике применяются из производные (милиампер, килоом и пр.). При расчетах следует учитывать размерность всех величин, содержащихся в формуле. Так, если Вы, в законе Ома умножите ампер на килоом, то напряжение получите совсем не вольтах.

© 2012-2020 г. Все права защищены.

Представленные на сайте материалы имеют информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов


Законы постоянного тока. Понятие об электрическом токе. Сила и плотность тока

ЗАКОНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА.
ПОНЯТИЕ ОБ ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ТОКЕ.
СИЛА И ПЛОТНОСТЬ ТОКА.
Электрическим током называют любое упорядоченное
движение носителей электрического заряда.
Сила тока i – физ. величина, модуль
которой
равен
абсолютной
величине заряда, прошедшего через
данную поверхность S за единицу
времени.
dq
i
dt
q
I
t
[I] 1A
Плотность тока j - вектор, численно равный модулю тока,
протекающего через единичную площадку, расположенную
перпендикулярно к электрическому полю, вызвавшему этот
ток, и совпадающий по направлению с направлением тока (т. е.
направлением движения положительных зарядов).
dI
j
dS cos
A
[ j] 1 2
м
dI j dS cos j dS
dS dS n
I dI j dS
S
Сила тока, протекающего через данную поверхность S, есть
поток вектора плотности тока через эту поверхность.
ЗАКОН ОМА (1826 г.) ДЛЯ ОДНОРОДНОГО УЧАСТКА ЦЕПИ.
Однородный – участок цепи, в
котором на заряды действуют
только электростатические силы.
I G( 1 2 ) G 1
R
1 2 U
I
R
R
[R ] 1 Ом
Сила тока в однородном участке
цепи прямо пропорциональна
разности
потенциалов,
приложенной к его концам, и
обратно
пропорциональна
сопротивлению участка.
ЗАКОН ОМА (1826 г.) ДЛЯ ОДНОРОДНОГО УЧАСТКА ЦЕПИ.
L
R
S
[ ] 1 Ом м
0 (1 t 0C)
I G( 1 2 ) G 1
R
1 2 U
I
R
R
[R ] 1 Ом
R R 0 (1 t 0C)
.
d
dI
dR
dI j dS cos 0 j dS
j dS
E dL
dL
dS
dL
dR
dS
E
j
d E dL
E
j
j E
- закон Ома для однородного участка цепи в дифференциальной форме.
Величина, обратная удельному сопротивлению, называется удельной
проводимостью или электропроводимостью
Плотность тока в каждой точке однородного участка цепи
пропорциональна напряженности электрического поля в этой
же точке и совпадает по направлению с вектором .
ЗАКОН ДЖОУЛЯ - ЛЕНЦА.
Закон согласно, которому количество тепла, отдаваемого
проводником в окружающую среду, пропорционально сопротивлению
проводника, квадрату силы тока и времени прохождения тока.
I R 1 2
I t q
1 2 U
I
R
R
Q I 2 R t
Q I 2 R t q( 1 2 ) A эл.
2
U
Q I 2 R t
t I U t
R
Выделение тепла при прохождении тока по
проводнику происходит за счет работы тока.
dQ dI 2 dR dt
dL
dR
dS
dI j dS
dL
dQ dI dR dt ( j dS) dt
dS
2
dQ j2 dS dL dt
2
dS dL dV
dQ j2 dV dt
dQ j2 dV dt
плотностью тепловой мощности тока (или удельной
тепловой мощностью)
dQ
dV dt
j2
E
j
E2
– закон Джоуля-Ленца в дифференциальной форме.
Плотность тепловой мощности тока в данной точке
проводника пропорциональна квадрату напряженности
электрического поля в этой же точке.
Мощность тока:
2
Q
U
P I2 R
I U
t
R
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЕ ПРОВОДНИКОВ.
I I1 I 2 ...
U U1 U 2 ...
I R I1 R1 I 2 R 2 ...
R R1 R 2 ...
ПАРАЛЛЕЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЕ ПРОВОДНИКОВ.
U U1 U 2 ...
I I1 I 2 ...
1 1
1
...
R R1 R 2
U U1 U 2
...
R R1 R 2
ЭДС ИСТОЧНИКА ТОКА.
РАЗНОСТЬ ПОТЕНЦИАЛОВ. НАПРЯЖЕНИЕ.
Силы, разделяющие заряды в электрической цепи, создающие в ней
электростатическое поле, называются сторонними.
A стор.
q
[ ] 1В
Электродвижущей силой на данном участке цепи 1-2 называется
скалярная физическая величина, численно равная работе,
совершаемая сторонними силами при перемещении единичного,
положительного точечного заряда из точки 1 в точку 2
Электродвижущей силой на данном участке
цепи 1-2 называется
скалярная физическая величина, численно равная работе, совершаемая
сторонними силами при перемещении единичного, положительного
точечного заряда из точки 1 в точку 2
A эл.
1 2
q
U
A эл. А стор.
q
U ( 1 2 )
U12 на данном участке 1-2 называется физическая величина,
численно равная алгебраической сумме работ, совершаемых
электростатическими и сторонними силами при перемещении
единичного, положительного точечного заряда из точки 1 в
точку 2.
Для стационарного участка электрической цепи: A тока Q
A тока q [( 1 2 ) ] I t [( 1 2 ) ]
Q I 2 R t
( 1 2 ) I R U
( 1 2 )
I
R
закон Ома для неоднородного участка
в интегральной
форме: сила тока в неоднородном участке электрической цени
прямо пропорциональна алгебраической сумме разности
потенциалов на концах участка и ЭДС, действующих на
данном участке, и обратно пропорциональна полному
сопротивлению участка.
( 1 2 )
I
R
1:
( 1 2 )
I
R
2:
( 2 1 )
I
R
СЛЕДСТВИЯ ИЗ ЗАКОНА ОМА.
Для замкнутой цепи:
Fстор. q E стор.
A стор.
q
A стор.
Fстор.dl q E стор. dl
L
A стор.
q
L
E стор.dl
L
A эл. q ( ) 0
E dl 0
L
I
( )
R r
R r
МОЩНОСТЬ В ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ТОКА
Pполезн. I R
2
Pполезн.
I
R r
2
R
2
(R r )
Pполезн.
0
R
R r
Pполезн.
I2R
R
2
Pполн. I (R r ) R r
Полной называют мощность, которая выделяется на всей цепи, то есть
как на внешнем сопротивлении R так и r .
Pполезн.
2
R
2
(R r )
R
R r
ПРАВИЛА КИРХГОФА.
N
1 правило.
I
j 1
j
N
2 правило.
I
j 1
0
M
j
R j i
i 1
d:
I1 I 2 I3 0
I1R1 I1r1 I 2 R 2 I 2 r2 1 2
I 2 R 2 I 2 r2 I3R 3 I3r3 2 3

Понятие о переменном токе - Основы электроники

До сих пор мы рассматривали электрический ток, направ­ление и сила которого оставались постоянными, т. е. не изме­нялись с течением времени. Такой ток мы называли постоян­ным. При постоянном токе электроны движутся по проводнику все время в одном и том же направлении (если не считать хаотического теплового движения электронов), причем количе­ство движущихся электронов и скорость, их движения все время остаются постоянными.

Условное графическое изображение постоянного тока при­ведено на рисунке 1.

Рисунок 1. График переменного тока.

Переменный ток отличается от постоянного тем, что он периодически изменяет свое направление, т. е. течет по про­воднику то в одну, то в другую сторону.

Переменный ток можно получить при помощи очень про­стой схемы, изображенной на рисунке 2а. При каждом передви­жении переключателя изменяется лишь направление тока в цепи, сила же тока при этом остается все время неизменной.

Рисунок 2. Простейший способ получения переменного тока а) и его график б).

Графическое изображение переменного тока, полученного таким способом, приведено на рисунке 2б, где ток, протекающий по проводнику в одном направлении, отложен над горизонтальной осью времени, а ток обратного направления — под осью времени.

Рассмотрим другой, белее распространенный случай пере­менного тока, когда изменяется не только направление тока, но и его сила.

Представим себе проводник, согнутый в виде рамки и вра­щающийся в равномерном магнитном поле (рисунок 3).

Рисунок 3. Рамка вращающаяся в равномерном магнитном поле.

При вращении рамки магнитный поток, охватываемый ею, будет изменяться, следовательно, в рамке возникнет ЭДС индук­ции. В этом случае форма ЭДС индукции возникающей в рамке, а при подключению нагрузки к ней и форма переменного электрического тока текущего по цепи будет иметь вид показанный на рисунке 4, то есть изменение переменного тока будет осуществляться по закону синиуса.

Рисунок 4. График синусоидального переменного тока.

ПОНРАВИЛАСЬ СТАТЬЯ? ПОДЕЛИСЬ С ДРУЗЬЯМИ В СОЦИАЛЬНЫХ СЕТЯХ!

Похожие материалы:

Добавить комментарий

Понятие электрического тока электрический ток определение

Электричество стало постоянным и незаменимым спутником человечества. Несмотря на то, что в окружении любого обывателя находятся различные устройства, само электрическое понятие тока остается чем-то загадочным и недоступным по сути. И это неудивительно. Электрический ток невидим, не обладает запахом, а все попытки потрогать его руками, как правило, приводят к неприятным ощущениям и грозят серьезными травмами, в отдельных случаях даже несовместимыми с жизнью.

Если установить большинство людей вопрос: «Так что же такое электричество?» То в лучшем случае будет: «Упорядоченное ответное движение электронов». И в принципе это правильно. Однако электрические токственные возможности имеют параметры, которые количественно определяют, с чем и попробуем разобраться.

Общие понятия об электрическом токе

Так что же представляет собой электрический ток? Совершенно верно - это упорядоченное перемещение (движение) заряженных частиц, в качестве которых выступают электроны, что характерно для металлов, или ионы, что свойственно для электролитов.

Рассмотрим сущность электрического тока на примере металлов. В солевых описрах (электролитах) механизм образования электричества будет аналогичен и нет смысла его дополнительно. Кристаллическая решетка металлов из атомов, вокруг ядер которых вращаются электроны. Но они не обладают степенью свободы. Для того, чтобы электронным свободным носителем энергии стал источник энергии. Например, химическая реакция. Т.к. сами по себе заряды не могут перемещаться, условием для существования тока является наличие электрического тока, возникает, когда катод и анод будет замкнут проводником.

Первый отрицательным полюсом источника, а второй соответственно положительным. В результате образует электрическая цепь, которую могут быть включены элементы, влияющие на качественные характеристики электротока.

Качественные и количественные характеристики электрического тока

Основными понятиями, характеризующими электрический ток, являются его сила, напряжение и сопротивление. Это наиболее распространенные параметры, о которых можно услышать.Имеет место и ряд других характеристик. Например, мощность тока, его плотность и т.д. Но о них по своей специфике, не часто можно услышать в быту.

Что такое сила тока? Все просто, это количество носителей заряда которое которое пересекло сечение проводящего элемента за единицу времени. Сила тока имеет обозначение с системы СИ - «I». Формула для силы тока, из определений, будет следующая:

I = ∆Q / ∆t, где ∆Q - количество заряда, а ∆t - промежуток времени за который оно пересекает сечение проводника.

Следующим понятием, который показывает электрический ток является напряжением. Оно по своей сути является работой электрического поля по перемещению заряда от одного электрода к другому. Назначение контактов электрического тока разными, то напряжение можно считать разностью этих потенциалов. Таким образом, напряжение является отношением работы к заряду. Формула выглядит следующим образом: U = Axq. Единицей измерения разности потенциалов в системе Си принятой вольт.С работой является само понятие мощности электрического тока. Через напряжение и силу, мощность (Р) можно выразить следующим образом - Р = UxI.

Взаимосвязь напряжения и силы тока была определена опытным путем Г. Омом. Правда для этого пришлось такое понятие как сопротивление проводника. Эта величина не относиться к количественному электрическому току, но позволяет определить параметры. По Ома взаимосвязь силы тока, напряжения и сопротивления видна из закон выражения I = U / R.

Понятие постоянного и переменного тока

Перемещение носителей заряда неизменно называется постоянным электрическим током. Необходимо пояснить, что при невозможности изменения своего направления, данный вид тока может менять свои количественные характеристики. Например, в электрической схеме подключения проводников (элементов) могут изменяться сила, напряжение на участке и т.д. Постоянный ток характерен, например, для гальванических элементов.

А вот переменный ток, на протяжении определенного промежутка времени, меняет свое направление в определенном порядке. Регулярность или периодичность изменения называется и измеряется в герцах (Гц). Распространенность электрического тока переменного тока в первую очередь обусловлена ​​низкими потерями при передаче на большие расстояния.


Понятие об электрическом токе, силе тока, напряжении.

Электричество

Электричество - это движущийся в определенном направлении потока частиц.Они обладают неким зарядом. По-другому, электричество - это энергия, которая получается при движении, а также освещение, появляющееся после энергии.

электричеству, вокруг проводников тока или тел, обладающих зарядом, создаётся электрическое поле. Через него появляется возможность воздействовать на другие тела, у которых также есть некий заряд.

Суть электричества заключается не только в создании электрического поля. Возникает и магнитное поле. Поэтому между ними имеется родство.В 1729 году Стивен Грей установил, что есть тела, обладающие очень большим сопротивлением. Они способны проводить электрический ток. В настоящее время больше всего электричеством занимается термодинамика.

Учёные и открытия

Считается, что первым, кто заинтересовался электричеством, был философ Фалес, живший в Древней Греции. Это он тёр янтарь о шерсть и наблюдал, как начинали притягиваться тела.

Затем Аристотель изучал угрей, поражающих использованием электричеством.

Позже Плиний писал об электрических свойствах смолы.

Ряд интересных открытий закрепили за врачом английской королевы, Вильямом Жильбером.

В середине семнадцатого века, после того как стал известен термин «электричество», бургомистр Отто фон Герике изобрёл электростатическую машину.

Учёные, которые сделали открытие в электротехнике

Эдисон Томас Алва

Андре-Мари Ампер

Майкл Фарадей

Луиджи Гальвани

Александр Николаевич Лодгин

Клерк Максвелл

000 Клерк Максвелл

0003

В 1826 году немецкий физик Георг Ом имеет важный закон электричества, определяющий количественную зависимость между электрическим током и способностью проводника, определяющую способность их противостоять электрическому току.

Эти свойства стали вызывать электрическое сопротивление, обозначать буквой R и измерять в Омах в первооткрывателя. Сопротивление измеряется в (Ом) - по имени немецкого учёного Георга Ома.

Учёному Николаю Тесла изобретения и научные работы о: переменном токе; эфире; резонансе; теории полей; радио и еще многом другом.

Мощность электрического тока - равна работе электрического тока за единицу времени. Мощность измеряется в ваттах (Вт) - по имени английского изобретателя Джеймса Уатта, обозначается (P).

Применение подключение электричества происходит за счёт работы генераторов.

На электростанциях создаётся энергия, передаваемая по специальным линиям. Ток образуется за счёт преобразования внутренней или механической энергии в электрическую. Станции, которые её вырабатывают, где происходит подключение или отключение электричества, бывают различных видов. Среди них выделяют: ветровые; солнечные; приливные; гидроэлектростанции; тепловые атомные и другие.

Электрический ток

Электрический ток - это упорядоченное (направленное) движение заряженных частиц под электрическим поля.Частицами могут быть: электроны, протоны, ион

Сила тока - это количество тех самых заряженных частиц, протекающих через поперечное сечение проводника.

Во время химических электроны одного вещества переходят от одних атомов к другим, поэтому атомы вещества испытывают недостаток в электронах, а атомы другого вещества имеют их избыток. Это означает, что вещества имеют разноимённые заряды. В случае их контакта, электроны будут стремиться перейти из одного вещества в другое.Именно это перемещение электронов и есть электрический ток.

Напряжение - электрическое электрическое поле и представляет собой разность потенциалов двух точек внутри электрического поля.

Проводник - это в простейшем случае проволока, сделанная из металла (чаще используется медь).

Электрическое сопротивление - это свойство противодействия электрической цепи или отдельных её участков прохождения электрического тока.

Сопротивление проводника напрямую зависит от диаметра проводника.Если к тонкому проводнику приложить большой электрический ток, то он будет не способен его пропустить, из-за чего будет сильно греться и, в конце концов, может расплавиться.

Электрическое напряжение - это отношение работы электрического поля по перемещению единичного заряда из одной точки поля в другую к этому заряду. Измеряется в вольтах (В) - в честь итальянского физика Алессандро Вольт, обозначается (U).

Резистор - это проводник, обладающий электрическим сопротивлением, на принципиальных схемах изображается в виде прямоугольника и обозначается латинской буквой R.

При параллельном включении нового потребителя общего сопротивления нагрузки (всех потребителей) уменьшается, а сила тока, потребляемого от источника, увеличивается. При этом вырастает опасность проводов, что может привести к пожару.

Техника безопасности

Электрический ток нагревает проводник, по которому течёт, поэтому:

1. Если бытовая электрическая сеть испытывает перегрузку, изоляция постепенно обугливается и осыпается. Возникает возможность короткого замыкания, которое очень опасно.

2. Если происходит короткое замыкание, сила тока резко возрастает, при этом выделяется большое количество тепла, способное расплавить металл.

3. Короткое замыкание может произойти и из-за влаги. Если в случае с коротким замыканием происходит пожар, то в случае воздействия сием влаги на электроприборы в первую очередь страдает человек.

4. Удар электричеством очень опасен, вероятен смертельный исход. При протекании электрического тока через организм человека сопротивление резко уменьшается.В организме происходят процессы нагревания тканей, разрушения клеток, отмирания нервных окончаний.

5. Чтобы обезопасить себя от воздействия электрического тока, использовать средства защиты от электрического тока: работают в резиновых перчатках, используют резиновый коврик, разрядные штанги, устройства заземления, рабочие мест.

Каждый человек должен иметь базовые знания о технике безопасности (ТБ) при работе в электроустановках. При контакте с электротоком наш организм реагирует как на обычный, но в тысячи раз более сильный, нервный импульс.Мышечные ткани начинают хаотично сокращаться с большой скоростью.

Если где-то заискрит,

Или что-нибудь дымит,

Время попросту не трать

Нужно взрослого позвать.

Ведь из искры, знаем сами,

Возгореться может пламя.

Пожаробезопасность

Причиной возникновения таких инцидентов считается неисправность проводки и длительная эксплуатация старых алюминиевых проводов.Изоляция их не может выдать требуемый уровень безопасности для новых устройств (кондиционеров, обогревателей, электропечей и др.). Повышение мощности отрицательно влияет на старые проводки - вызывает чрезмерный нагрев, возможность возникновения пожара. В таких случаях в радиусе поражения выходит из строя электроаппаратура. Причиной возникновения пожаров может стать короткое замыкание. К КЗ приводят: неисправность проводки, изоляции, электроприборов, слабый контакт на присоединениях.

закрывать лампы накаливания тканями и материалами из пластика;

оставлять включенными в сеть электроприборы, выходя из дома;

защемлять кабели и провода дверями и оконными рамами во избежание пробоя изоляции и перелома токоведущих;

разрешать детям играть во влажных помещениях, вблизи розеток, вставлять в них булавки, дергать провода и т. д .;

отключать приборы двумя руками;

отключать приборы, при этом держаться за влажные или металлические трубы, заземляющие предметы;

тушить пожар, возникший неисправности электрики водой.В этом случае можно получить электроудар через струю.

Бытовая электросеть

Необходимо установить плавкие вставки предохранителей в соответствии с установленной нагрузкой (завышение показателя может привести к пожару). Включать приборы по схеме (шнур к прибору, а затем в сеть). Нельзя мыть и чистить от пыли оборудование под напряжением. Заполнять кухонные устройства (чайники, кофеварки) водой во включенном состоянии. Необходимо следить за нагрузкой электросети квартиры и показаний электросчетчика.Если показатель отклоняется от нормы, следует выяснить причину и устранить ее.

Вывод:

Когда по проводнику протекает электрический ток, он его нагревает, по этой причине необходимо ввести меры безопасности, произведенными электрическими приборами и устройствами. Нельзя допускать перегрузки линии передачи энергии, она может нагреться, возник инет пожар. Электроток всегда движется по пути наименьшего сопротивления.

В момент появления КЗ (короткого замыкания) ток в разы возрастает, происходит моментальное выделение огромного теплового значения, которое плавит металл.Электрический ток может вызвать ожоги на теле человека или животного, но использовать в реанимационных установках, для депрессивных решений и лечения заболеваний.

По правилам электробезопасности ощутимый человеком ток наступает с величиной один миллиампер, опасным для здоровья считается ток с 0,01 ампера, смертельной величиной определена сила тока в 0,1 ампера. Безопасное напряжение для человека - 12-24-32-42 вольта.

Что такое электрический ток - определение.Верно ли оно? | Электроинформация

Похоже, что первые обозначения электротехническим понятиям давали люди, занимающие гидравликой. Другими словами, наукой, название образовано из двух греческих слов - вода и труба. Само название "электрический ток" (течение) говорит об этом. Неудивительно, что некоторые понятия и определения взяты из этой книги. Например, напряжение (разность потенциалов) - разность давлений в сообщающихся сосудах. А также сопротивление проводника электрическому току - сопротивление трубы течению жидкости.

Обычная картинка, объясняющая электрическое током

И специальный метод сравнения воды с электрическим током.

"Метод электрогидравлических аналогий - метод анализа гидравлических схем, гидромашин и гидрооборудования, основанный на систематическом применении теории электрических схем в гидродинамику."
Википедия

Потому что так удобно приводить «водяные» ассоциации в отношении электрического тока. Ведь они к нему применяются изначально, еще на этапе открытия.Однако это вовсе не значит что такие параллели верны. Они всего лишь через воспринимают явление, которое не воспринимается нами посредством чувств напрямую. В итоге же еще больше запутывают человека. Это касается не только сравнений электрической проводки с водопроводом. Это касается и электрического тока как понятие.

Как правило, электрическому току дает следующее определение:

Электрический ток - это упорядоченное (управляемое) движение заряженных частиц под электрическим полем.

Причем частицы могут быть самыми различными. К примеру, в металлах - это электроны. А вот в газах - ионы и электроны. В растворе кислот и солей (электролитах) - положительные ионы (катионы) и отрицательные ионы (анионы). Для полупроводников - это электроны и дырки.

Более того, иногда определение формулируется несколько иначе. Например, не движение заряженных частиц, перенос электрического заряда от одной частице к другой. Существует и другое мнение. Электроны движутся в сторону, противоположную направление тока.Так что электрический ток - это не движение частиц. Электрический ток - это электромагнитная волна, колебания. Некоторые люди считают, что электроток создает направленным потоком эфира, а движения электронов - лишь следствие этого. Но все-таки обычно преобладает первое определение.

Безусловно, очень интересен тот факт, что у этого определения электрического тока нет. Другими словами, определение берется просто ниоткуда. И существует само по себе. Причем, дается вышеуказанное определение обычно школьникам.В высших учебных заведениях такого определения уже не встречается. Там электрический ток скорее назовут скорость изменения электрического заряда во времени.

А вот, к примеру, у определения электричества существует автор. Это Уильям Гильберт (1544 - 1603) - английский физик, придворный врач Елизаветы I и этому Якова I. Он дал следующее определение явлению: "Электричество - совокупность явлений, обусловленных существованием, признанием и движением электрических зарядов". Это вероятно потому, что здесь чистое определение.Без всякого поползновения на объяснение.

Уильям Гильберт - английский физик

Определение же электрического тока претендует на пояснение того, что это такое. В результате создается ложное ощущение того, что наука объяснение сунила явления. Более того, объяснила окончательно и бесповоротно! Все вопросы разрешены! Однако появляется несколько дополнительных вопросов. Почему электроны и ионы частицы? Частицы чего? Атома? Почему заряженные? Чем? Почему движение их направленное? А что такое "заряд"? Откуда он берется?

Самое смешное, что ничего не изменится, если датьому току даже сказочное электрическое определение.Мол, электрический ток - это целевое движение маленьких человечков. В одном случае они бегут всегда в одном направлении. В другом случае, бегают то туда, то сюда. Причем у них при этом изменяются эмоции. Никто не видел маленьких человечков. Но никто не видел и электронов. И самое главное - сказочное определение никак не помешает совершать правильные электротехнические расчеты! Даже если мы будем проводить их в человечках и их эмоциях!

Примером этому может быть широко известный факт про движение электрического тока.Изначально направление движения считали от плюса к минусу. Однако, это позднее утверждение пересмотрели. Потому как стали считать электроны отрицательно заряженными частицами. Считается, что одноименные заряды отталкиваются друг от друга. С другой стороны, разноименные заряды притягиваются друг к другу. Разумеется, отрицательно заряженные электроны будут двигаться к плюсу. Значит, течение электрического тока происходит от минуса к плюсу.

Но в электротехнике ничего не стали.На движение тока происходит по-схемому. И это никак не мешает никаким расчетам. Когда надо подсчитать что-то конкретное, то тогда и стоит учитывать характеристики носителей. То есть, их заряд, концентрацию, а также направление дрейфа. Тем более, что движение может происходить не только в металлах. Но, например, и в электролитах. Где движение будет считаться от положительных к отрицательным. Иначе говоря, направление движения электрического тока.Принятое для удобства. Но никак не объяснение самого явления.

В качестве определения можно даже рассказать анекдот. Он о том, как преподаватель объясняет студентам сущность электрического тока.

"Представьте себе длинный коридор - это провод. Теперь представьте, что вы стоите в одном конце коридора, и вас начинают гнать палками в другой конец. Кто бьёт - это напряжение. напряжение, тем быстрее вы бежите в другой конец коридора - тем больше сила тока.Теперь представьте, что в коридоре расставили стулья - это сопротивление.

Тем не менее, модификация определений ничего не изменяет, чем больше меняется, когда мы подходим к практическим наблюдениям. же закон Ома определяет взаимосвязь между напряжением, силой тока и сопротивлением.Все просто. Если напряжение и сопротивление будет иметь параметры, то сила тока будет иметь определенное значение. И смотрите какое дело. Эти наблюдения сразу становятся Законом! Причем Закон этот имеет имя ученого, его открывшего. И никакой таинственности !!!

Георг Симон Ом - немецкий физик

Все дело в том, что мы получаем конкретную пользу, когда проводим наблюдения и устанавливаем взаимосвязь. Например, мы замечаем, что если определенным образом сложить ветки и укрыть их листья, то получится некое сооружение. И если в нем прятаться во время дождя, то останешься сухим. А значит не заболеешь. Будешь здоровым и счастливым. Налицо прямая выгода! Которую мы получаем практически.

Когда же мы начинаем рассуждать про движение электронов и бегающих человечков, то уходим в область мифотворчества. Начинаем заниматься отвлеченными теоретическими и философскими рассуждениями. В каждом шагу нужно добавить добавление: «возможно, может быть». И делать это очень легко, так как практического применения у определения электротока по сути нет.Поэтому любое электрическое тока ничего конкретного не означает.

Однако, если быть точными, такое определение все-таки может принести некоторую относительную пользующую. В качестве притчи или аналогии. Оно позволяет человеческому мозгу легче осознать невидимое и таинственное. Увидеть материальный аналог этого нечто. Иначе говоря, не понять, а просто принять непонятное. Другими словами, привыкнуть к нему.

"Из объяснений я ничего не понял, но постепенно привык и перестал постепенно. Я совершенно убежден, что через десять пятнадцать лет любой школьник будет лучше разбираться в общей теории относительности, чем современный специалист.
Аркадий и Борис Стругацкие
Теория Эйнштейна вошла в быт и стала привычной

Но, если копнуть глубже, нужно только, чтобы это представление с детства стало привычным. , то такая польза становится более похожей на вред.Особенно для молодого поколения. А ведь это определение дается как раз школьникам. Оно позволяет молодым людям видеть систему такой, какой она сама хочет, чтобы ее видели. Для системы выгодно создать себе образ всемогущей и всезнающей. "У нас все схвачено. Мы все про все на свете знаем. Не сомневайся, дорогой товарищ!"

Внушенные с детства, людям нравственным зашоревают глаза на всю оставшуюся жизнь. Хорошо, если человек понимает условность подобных утверждений и определений.Это позволяет ему и дальше свободно мыслить, не обращая внимания на ложные условности. Но чаще происходит обратное. Прочитав определение, человек успокаивается и принимает его как максиму. Другими словами, дает себе разрешение не размышлять далее в этом направлении. И это, к сожалению, относится далеко не только к определению электрического тока.

Что такое электрический ток - определение видео.

Игорь Петрович Копылов (1928 года - 2014) - доктор технических наук, профессор, почетный профессор кафедры «Электромеханика» Московского энергетического института, Заслуженный деятель науки и техники РФ, лауреат Государственной премии СССР.Почётный академик Инженерной Академии РФ, почётный академик Академии Электротехнических Наук РФ. Участник Великой Отечественной войны.

И. П. Копылов говорит об оценке электричества

Для вашего удобства подборка публикаций

Почему нельзя разделять ноль в этажном щитке на N и PE

Где в розетке плюс, а где минус?

Исторические байки про электричество

Почему в Америке 110 вольт, а у нас 220?

Главная страница

Спасибо за посещение канала, чтение заметки, лайки, дизлайки и комментарии

Понятие об электрическом токе. Закон Ома

Подробности
Категория: Общая электроника и электротехника

Движение электронов по проводнику называется электрическим током. В электротехнике условно движения считается направление тока противоположным видом электронов в проводнике.

Иначе говоря, направление движения принято считать положительным направлением положительных зарядов.Электроны не проходят в своем движении по длине проводника. Наоборот, они пробегают очень небольшие расстояния до столкновения с другими электронами, атомами или молекулами. Это называется расстояние длиной свободного пробега электронов. Электрический ток непосредственно наблюдать нельзя. О прохождении тока можно только судить по тем действиям, которые он производит. Признаки, по которому легко судить о наличии тока:

1) ток, проходя через растворы солей, щелочей, кислот, а также через расплавленные соли, разлагает их на составные части;

2) проводник, по которому проходит электрический ток, нагревается;

3) электрический ток, проходя по проводнику, вокруг него магнитное поле.

Простейшая электрическая установка состоит из (гальванического элемента, аккумулятора, генератора и т. П.), Потребителей или приемников электрической энергии (ламп накаливания, электронагревательных приборов, электродвигателей и т. П.) И соединительных проводов, соединяющих зажимы источника напряжения с зажимами. потребителя.

, не изменяющийся по величине и по направлению, называется постоянным током. Постоянный электрический ток может протекать только по замкнутой электрической цепи.Разрыв цепи в любом месте вызова электрического тока. Постоянный ток дают гальванические элементы, аккумуляторы, генераторы постоянного тока, если условия работы электрической цепи не меняются.

Через поперечное сечение проводника проходит заряд за определенное время. Сила тока, прошедшего через поперечное сечение проводника в течение времени, равна: I = q / t. Отношение величины тока I к площади поперечного сечения проводника З называется плотностью тока и обозначается?. ? = I / S; плотность тока измеряется в А / м2.

При замыкании электрической цепи, на зажимах которой имеется разность потенциалов, возникает электрический ток. Свободные электроны под электрическими полюсами перемещаются вдоль проводника. В своем движении электроны наталкиваются на атомы проводника и отдают им запас своей кинетической энергии. Скорость движения электронов непрерывно изменяется: при новом столкновении электронов с атомами, молекулами и другими электронами она уменьшается, затем под действием электрического поля увеличивается и снова уменьшается при новом столкновении.В результате этого в проводнике устанавливается равномерное движение потока электронов со скоростью нескольких долей сантиметра в секунду. Следовательно, электроны, проходя по проводнику, всегда встречают с его стороны сопротивления движению. При прохождении электрического тока через проводник нагревается.

Электрическим сопротивлением R проводник называется свойством тела или среды превращает электрическую энергию в тепловую при прохождении по его электрическому току. R =? · l / S, где ? - удельное сопротивление проводника, l– длина проводника.

Ток на участке цепи пропорционален напряжению на этом участке и обратно пропорционален сопротивлению того же участка. Эта известная зависимость под названием закона Ома и выражается формулой: I = U / R. Ток проходит не только по внешней части цепи, но и по внутренней. ЭДС ( E ) источник идет на покрытие внутренних и потерь напряжения в цепи.Закон Ома для всей цепи: I = E / (R + r), где R– сопротивление внешней части цепи, r - сопротивление внутренней части цепи.

Понятие об электрическом токе - Электричество - Комплексные работы

Когда говорят об использовании электричества в быту, на производстве или на транспорте, то имеют в виду работу электрического тока.

Электрический ток подводят к потребителю от электростанции по проводам. Поэтому, когда неожиданно гаснут электрические лампы или прекращается движение, электропоездов, трамваев и троллейбусов, говорят, что в проводах нет тока.

Что же такое электрический ток? Слово «ток» означает движение или чего-то. В реках и водопроводных трубах, например, течет вода, в трубопроводах - нефть или газ.

В этих случаях говорят о токе или потоке воды, нефти или газа. А что может перемещаться - течь в проводах, соединяющих потребителей электричества с электростанцией?

Мы уже знаем, что в телах имеются электроны - частицы, обладающие отрицательным электрическим зарядом. Электрические заряддами могут обладать и недостатком атомы, у которых имеется или избыток электронов.Атомы, несущие положительный или отрицательный заряд, называют ионами. Поэтому в проводниках перемещаются заряженные частицы, которые можно перемещать в одном направлении.

Электрическим током называют направленное движение заряженных частиц.

Вопросы

  1. Что такое электрический ток?
  2. Где использовать электрический ток?

Источники электрического тока

Для проведения различных опытов, работы электрических приборов необходим электрический ток. Его дают гальванические элементы, аккумуляторы, электрические генераторы. Все их называют источниками питания. Наиболее простыми источниками питания являются гальванические элементы.

Существует много типов гальванических элементов.

Каждый гальванический элемент имеет две пластины, называемые электродами или полюсами, помещенными в растворе химических веществ - электролите.

Положительный полюс обозначают знаком «плюс» (+), а отрицательный - знаком «минус» (-).

Положительным полюсом гальванических элементов служит пластина, изготовленная из угля или пластика. Гальваническая батарея для карманного фонаря.

Батарея для карманного фонаря

Кроме гальванических элементов, для питания электрических цепей применяют аккумуляторы. Аккумуляторы отличаются от элементов тем, что их сначала зарядить от других источников питания (например, от генератора). Заряжать и разряжать можно много раз; поэтому аккумуляторы несколько лет.

Устроен аккумулятор довольно сложно, а работа с ними требует знаний, электротехники и большая осторожность, как в качестве химических веществ применяют кислоты и щелочи.

Обычно применяют аккумуляторные батареи, состоящие из нескольких аккумуляторов, соединенных последовательно.


Аккумуляторная батарея


Аккумуляторные батареи используют для пуска автомобильного двигателя, освещения железнодорожных вагонов.

Вопросы

  1. Назовите источники питания.
  2. Чем отличается аккумулятор от других источников питания?
  3. Где применяют аккумуляторы?

«Слесарное дело», И.Г.Спиридонов,
Г.П.Буфетов, В.Г.Копелевич

Электрический ток

Электрический ток образует в веществе только при условии наличия свободных заряженных частиц. Заряд может находиться в среде изначально или формироваться при условии существования внешних факторов (температуры, электромагнитного поля, ионизаторов). Движение заряженных частиц хаотичны при подключении к двум точкам вещества, разности потенциалов превращаются в виб - от одного вещества к другому.

Понятие, сущность и проявление электрического тока

Определение 1

Электрический ток - это упорядоченное и направленное движение заряженных частиц.

Такими частями могут быть:

  • в газах - ионы и электроны,
  • в металлах - электроны,
  • в электролитах - анионы и катионы,
  • в вакууме - электроны (при определенных условиях),
  • в полупроводниках - дырки и электроны (электронно-дырочная проводимость).

Замечание 1

Часто использовать такое определение. Электрический ток - это ток с ущерба, который возникает в результате электрического поля во времени.

Электрический ток может выражаться в следующих проявлениях:

  1. Нагрев проводников. Выделение теплоты не происходит в сверхпроводниках.
  2. Изменение химического состава некоторых проводников. Предполагаемое проявление преимущественно можно наблюдать в электролитах.
  3. Формирование электрического поля. Проявляется у всех проводников без исключения.

Рисунок 1. Электрический - упорядоченное движение заряженных частиц. Автор24 - интернет-биржа студенческих работ

Классификация электрического тока

Определение 2

Электрический ток проводимости - это явление, при котором заряженные частицы движутся внутри макроскопических элементов той или иной среды.

Конвекционный ток - явление, при котором движутся заряженные заряженные тела (к примеру, заряженные капли осадков).

Различают постоянный, переменный и пульсирующий электрические токи и их всевозможные комбинации. Однако в таких комбинациях часто опускают термин «электрический».

Существует несколько разновидностей электрического тока:

  1. Постоянный ток - это, величина и направление которого слабо изменяются во времени.
  2. Переменный ток - это ток, направление и величина которого прогрессивно меняются во времени. Под переменным током понимается ток, который не является постоянным.Среди всех вариантов переменного тока является тот, величина которого может изменяться по синусоидальному закону. Потенциал каждого конца проводника в случае изменяется по отношению к другому попеременно с отрицательного положительного, и наоборот. При этом он проходит через все промежуточные потенциалы. В результате формируется ток, который непрерывно изменяет направление. Двигаясь в одном направлении, ток возрастает, достигая своего максимума, который именуется амплитудным значением.После чего он идет на спад, на какой-то период приравнивается к нулю, после чего возобновляется.
  3. Квазистационарный ток - это переменный ток, который меняется относительно медленно, для его мгновенных значений выполняются постоянные токов с достаточной точностью. Подобными законами являются правила Кирхгофа и закон Ома. Квазистационарный то во всех сечениях неразветвленной сети имеет одинаковую силу. При расчете данного тока учитываются цепенные параметры.Квазистационарные промышленные токи - это те условия, в которых условие квазистационарности проходит линии не выполняется (кроме токов в линиях дальних передач).
  4. Переменный ток высокой частотности - это электрический ток, в котором уже не выполнено условие квазистационарности. Он проходит по поверхности проводника и обтекает его со всех сторон. Такой эффект получил название скин-эффект.
  5. Пульсирующий ток - это электрический ток, у которого направление остается постоянным, а изменяется только величина.
  6. Вихревые токи или токи Фуко - это замкнутые электрические токи, которые расположены в массивном проводнике и возникают при изменении магнитного потока. Исход из этого, вихревые токи являются индукционными. Чем скорее магнитный поток изменяется, тем сильнее становится вихревые токи. По проводам они не текут по определенным путям, а замыкаются в проводнике и образуют вихреобразные контуры.

Благодаря существованию вихревых токов, осуществляется скин-эффект, когда магнитный поток и переменный электрический ток распространяются по поверхностному слою проводника. Из-за системы вихревыми токами происходит потеря энергии, особенно в сердечниках катушек переменного тока. Чтобы уменьшить потерю энергии для вихревых потоковых делений магнитных проводов с переменным током на отдельные пластины, которые изолированы друг от друга, располагаются перпендикулярно по направлению вихревых токов. Из-за этого ограничиваются возможные контуры их путей.

Характеристики электрического тока

Исторически так сложилось, что направление движения положительных зарядов в проводнике совпадает с направлением тока.Если естественными носителями электрического тока являются отрицательные заряженные электроны, то направление тока будет противоположно по направлению положительно заряженных частиц.

Скорость заряженных частиц напрямую зависит от заряда и массы частиц, материала проводника, внешней среды и приложенной разности потенциалов. Скорость целенаправленного движения имеет значение, которое значительно меньше скорости света. Электроны за одну секунду перемещаются в проводнике за счет упорядоченного движения меньше, чем на одну десятую миллиметра. Но, несмотря на это, скорость распространения тока приравнивается скорости света и скорости распространения фронта электромагнитных волн.

То место, где меняется скорость перемещения электронов после изменения напряжения, перемещается со скоростью распространения электромагнитного колебания.

Основные типы проводников

В проводниках в отличие от диэлектриков есть свободные носители некомпенсированных зарядов. Они под воздействием силы электрические потенциалы приходят в движение и формируют электрический ток.

Вольтамперная характеристика или иными словами, зависимость силы тока от напряжения главной характеристикой проводника. Для электролитов и металлических проводников она принимает простейший вид: сила тока прямо пропорциональна напряжения. Это закон Ома.

В металлах носителями тока электроны проводимости, обозначают как электронный газ. В них отчетливо проявляются квантовые свойства вырожденного газа.

Плазма - это ионизированный газ. В данном случае при помощи и свободного электронов переносится электрический заряд. Свободные электроны образуются под воздействием ультрафиолетового и рентгеновского излучения или нагревания.

Электролиты - это твердые или жидкие системы и вещества, в которых присутствует заметная система, которая обуславливает прохождение электрического тока. В процессе электролитической диссоциации образуются ионы. Сопротивление электролитов при нагревании падает из-за роста числа молекул, которые разложились на ионы.В результате прохождения электрического тока сквозь электролит, ионы приближаются к электродам и нейтрализуются, оседая на них.

Физические законы электролиза Фарадея массы вещества, который выделился на электродах. Также существует электрический ток электронов в вакууме, применяемый в электронно-лучевых приборах.

Элементарные понятия об электрическом токе


Элементарные понятия об электрическом токе

К атегория:

Пайка



Элементарные понятия об электрическом токе

В природе электричество существует в виде положительных и отрицательных зарядов. Чтобы понять это, необходимо иметь хотя бы элементарное представление о молекулярной теории.

Все окружающие нас вещества состоят из мельчайших частиц, называемых молекулами. Однако молекула является самой маленькой частицей, так как она состоит из более мелких частиц, называемых ат’омами.

Атом - слово греческое, оно означает «неделимый». Долгое время считали, что атом разделить на отдельные составляющие невозможно. Однако теперь доказано, что атом имеет сложное устройство из ядра и вращающегося вокруг него электронов.Атомы разных химических элементов содержат различное число электронов. Ядро атома состоит из протонов и нейтронов. Расщепление ядра сопровождается выделением колоссального количества энергии. В атомных ядрах одного грамма какого-либо вещества имеется энергия, равная 25 млн. кет * ч.

Ядро атома имеет положительный электрический заряд, вращающийся вокруг электроны - отрицательный.

Существующие в природе вещества по их к электрическому току делятся на проводники и изоляторы (диэлектрики).

К проводникам все металлы, растворы солей, кислот, уголь и земля.

К изоляторам защиты пластмассы, лаки, смолы, фарфор, мрамор, стекло, резина и другие материалы.

Проводники делятся также на две группы: проводники первого рода и проводники второго. К проводникам первого класса, по системам второго рода, относятся растворы кислот, солей и щелочей. Такие растворы называются электролитами.

В атомных ядрах проводников первого рода электроны имеют слабую связь с ядрами и поэтому отрываются от них легко и оставляют атомы.Такие электроны называются свободными. Свободные электроны перемещаются и находятся в беспорядочном движении внутри проводника.

В проводниках второго рода молекулы состоят из положительных и отрицательных видов, обладающих противоположными и величинами зарядами. Силы притяжения между этими ионами обеспечивает целостность молекулы.

Когда же эти молекулы находятся в окружении молекул воды, образуются молекулы, сильно ослаблены. Происходит явление электролитической диссоциации, при котором часть растворенных молекул распадается на положительно и отрицательно заряженные ионы.

Ионы в электролите так же, как и электроны в проводниках первого рода, находятся в хаотическом движении.

Если на проводнике действует внешнее электрическое поле, то беспорядочное движение свободных зарядов превращается в направленное, упорядоченное движение.

Это упорядоченное движение электрического зарядов по проводнику под внешним электрическим поля называется электрическим током.

Носителями электрического тока в проводниках первого рода электроны, в проводниках второго рода - ионы. При этом отрицательные ионы и электроны движутся к положительному полюсу источника тока, а положительно заряженные ионы - к отрицательному полюсу. Электрический ток может быть постоянным и переменным.


Реклама:

Читать далее:
Понятие о трансформаторе

Статьи по теме:

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *