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

Что такое электрический ток?
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

Назовите источники питания.
Чем отличается аккумулятор от других источников питания?
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:

Нагрев проводников. Выделение теплоты не происходит в сверхпроводниках.
Изменение химического состава некоторых проводников. Данное проявление преимущественно можно наблюдать в электролитах.
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:

Постоянный ток – это ток, величина и направление которого слабо изменяются во времени.
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.

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).
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.

Пульсирующий ток – это электрический ток, у которого направление остается постоянным, а изменяется только величина.
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.

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!

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.