Дайте определение электрического тока – Электрический ток — Википедия

Содержание

Дайте определение электрического тока.




Стр 1 из 2Следующая ⇒

Дайте определение электрического тока.

Электрическим током называется всякое упорядоченное движение заряженных частиц или заряженных макроскопических тел. В металлах ток создаётся свободными электронами. В проводящих растворах — ионы.

В газах ток создаётся как электронами, так и ионами.

 

Дайте определение тока проводимости.

Ток в металлах, проводящих растворах и газах, обусловленный движением заряженных частиц относительно той или иной среды под действием электрического поля, называется током проводимости.

 

Дайте определение проводников первого рода.

Проводники, в которых отсутствует химическое действие тока или потерями энергии в химических реакциях в проводнике можно пренебречь (все металлы, уголь и многие химические соединения).

 

4. Дайте определение проводников второго рода.

Проводники, в которых происходит электролиз, называются проводниками второго класса (рода) или электролита (водные растворы кислот и солей и некоторые химические соединения, как в жидком, так и в твердом состоянии).

 

Дайте определение сторонних сил.

Силы, которые переносят положительные заряды с отрицательной обкладки на положительную, имеют неэлектростатическое происхождение, наз-ся сторонними.

6. Дайте определение температурного коэффициента сопротивления.

Температурный коэффициент сопротивления дает относительное приращение удельного сопротивления (или просто сопротивления) при увеличении температуры на один градус. Температурный коэффициент сопротивления для данного вещества различен при разных температурах.

Дайте определение и укажите единицу измерения силы тока.

Сила тока – это скалярная физическая величина, равная электрическому заряду, проходящему через некоторую поверхность за единицу времени.

.

В СИ единица силы тока — ампер (А) является основной.

 

Дайте определение и укажите единицу измерения плотности тока.

Плотность тока – это векторная физ величина, направленная в сторону движения положительных зарядов и численно равная заряду, проходящему за единицу времени через малую поверхность, перпендикулярную направлению движений зарядов, отнесенному к площади этой поверхности.


В СИ единица плотности тока — А/(М.^2)

9. Дайте определение и укажите единицу измерения ЭДС.

Работа, которую совершают сторонние силы по перемещению единичного положительного заряда. СИ:вольт

 

10. Дайте определение и укажите единицу измерения напряжения.

Напряжение- это работа электростатического поля по перемещению един, полож заряда проводника

си- вольт

 

Дайте определение и укажите единицу измерения проводимости.

ПРОВОДИМОСТЬ— это коэффициент пропорциональности между напряжением и силой тока

Си:см(сименс)

Дайте определение и укажите единицу измерения сопротивления участка цепи.

Это величина обратная проводимости

СИ: Ом

 

Дайте определение и укажите единицу измерения удельной проводимости.

Удельная проводимость) – мера способности вещества проводить электрический ток.

си: сим/м

Величина, обратная удельному сопротивлению

14. Дайте определение и укажите единицу измерения удельного сопротивления.

Если проводники состоят из однородного вещества, имеют форму цилиндров постоянного поперечного сечения, то в этом случае

(5)

где l — длина проводника, S — поперечное сечение проводника, а коэффициент пропорциональности зависит от рода вещества и от его состояния и называется удельным сопротивлением данного вещества.

Сформулируйте необходимые и достаточные условия для прохождения электрического тока в проводнике.

1.Наличие свободных зарядов

2. Наличие электростатич поля, создающего упорядоченное движение заряженных частиц

 

Сформулируйте (дайте определение и запишите формулу) закон Ома для однородного участка цепи в дифференциальной форме.



Согласно закону Ома плотность тока в среде пропорциональна напряжённости электрического поля и проводимости среды

или в общепринятом виде: (12)

 

Запишите выражение для зависимости сопротивления цилиндрического проводника от его размеров.

 

Дайте определение электрического тока.

Электрическим током называется всякое упорядоченное движение заряженных частиц или заряженных макроскопических тел. В металлах ток создаётся свободными электронами. В проводящих растворах — ионы.

В газах ток создаётся как электронами, так и ионами.

 



Рекомендуемые страницы:

lektsia.com

Электрический ток: определение, единицы измерения, разновидности

Электрическим током называют направленное перемещение заряженных частиц, которое происходит под влиянием электрического поля.

Как образуется ток?

Электрический ток появляется в веществе при условии наличия свободных (несвязанных) заряженных частиц. Носители заряда могут присутствовать в среде изначально, либо образовываться при содействии внешних факторов (ионизаторов, электромагнитного поля, температуры).

В отсутствие электрического поля их передвижения хаотичны, а при подключении к двум точкам вещества разности потенциалов становятся направленными – от одного потенциала к другому.

 Количество таких частиц влияет на проводимость материала – различают проводники, полупроводники, диэлектрики, изоляторы.

Где возникает ток?

Процессы образования электрического тока в различных средах имеют свои особенности:

  1. В металлах заряд перемещают свободные отрицательно заряженные частицы – электроны. Переноса самого вещества не происходит – ионы металла остаются в своих узлах кристаллической решетки. При нагревании хаотичные колебания ионов близ положения равновесия усиливаются, что мешает упорядоченному движению электронов, — проводимость металла уменьшается.
  2. В жидкостях (электролитах) носителями заряда являются ионы – заряженные атомы и распавшиеся молекулы, образование которых вызвано электролитической диссоциацией. Упорядоченное движение в этом случае представляет собой их перемещение к противоположно заряженным электродам, на которых они нейтрализуются и оседают.

    Катионы (положительные ионы) движутся к катоду (минусовому электроду), анионы (отрицательные ионы) – к аноду (плюсовому электроду). При повышении температуры проводимость электролита возрастает, так как растет число разложившихся на ионы молекул.

  3. В газах под действием разности потенциалов образуется плазма. Заряженными частицами являются ионы, плюсовые и минусовые, и свободные электроны, образующиеся под воздействием ионизатора.
  4. В вакууме электрический ток существует в виде потока электронов, которые движутся от катода к аноду.
  5. В полупроводниках в направленном движении участвуют электроны, перемещающиеся от одного атома к другому, и образующиеся при этом вакантные места – дырки, которые условно считают плюсовыми.

    При низких температурах полупроводники приближаются по свойствам к изоляторам, так как электроны заняты ковалентными связями атомов кристаллической решетки.

    При увеличении температуры валентные электроны получают достаточную для разрыва связей энергию, и становятся свободными. Соответственно, чем выше температура – тем лучше проводимость полупроводника.

Посмотрите видео ниже с подробным рассказом об электрическом токе:

От чего зависит ток?

На количество свободных заряженных частиц и на скорость их упорядоченного передвижения влияют следующие факторы:

  1. Материал проводящего вещества;
  2. Заряд и масса частиц;
  3. Величина разности потенциалов;
  4. Окружающая температура;
  5. Наличие дополнительных внешних факторов – магнитного поля, ионизирующего излучения.

В чем измеряется ток?

Для измерения электрического тока пользуются понятиями силы тока и его плотности. Измеряется сила тока специальным приборам —амперметром.

Сила тока измеряется в Амперах (А) и представляет собой величину заряда, который проходит через поперечное сечение проводящего материала за единицу времени. Единица измерения силы тока называется Ампер (А). Один ампер приравнивают к отношению одного Кулона (Кл) к одной секунде.

Плотностью тока называют отношение силы тока к площади этого сечения. Единицей измерения измеряют в Амперах на квадратный метр (А/м2).

Ниже представлено видео о силе электрического тока в рамках школьной программы:

 

Постоянный и переменный — в чём различие?

Сети с переменным током используют для передачи энергии по проводам на значительные расстояния.

Генерация такого тока основана на явлении электромагнитной индукции. Происходит она за счет вращения магнита вокруг катушки с замкнутым проводящим контуром. Поэтому сила переменного тока при разворачивании ее по времени представляет собой синусоиду.

pue8.ru

Вопрос 2. Электрический ток (определение, сила тока, единицы измерения, направление тока, плотность тока), работа и мощность тока.

Электрический ток— направленное
движение электрических зарядов под
действием электрического поля. Для
того чтобы шёл ток, нужна замкнутая
цепь, которая состоит из источников
электрической энергии, приёмников
электроэнергии и соединительных
проводов.

За направление тока принимают направление
движения положительного заряда. Поэтому
во внешней цепи ток направлен от зажима
“+” к зажиму “–”, внутри источника —
наоборот.

Сила тока— количество электричества,
прошедшее через поперечное сечение
проводника за 1 секунду.

— для постоянного тока

— для переменного тока (ток равен
скорости изменения заряда)

Плотность тока:

Работа и мощность тока

При прохождении тока проводник
нагревается и совершается работа:

работатока

мощностьтока

  1. Вопрос 3. Источники напряжения и тока (определение, условно графическое обозначение, взаимное преобразование). Примеры источников напряжения и тока.

Электрическую энергию получают путём
преобразования химической, механической
и других видов энергии.

Устройство, которое даёт в цепь энергию,
называется источником.

Источник тока— источник, ток
которого не зависит от сопротивления
нагрузки.

Источниками тока являются электронные
лампы, транзисторы.

Схемное изображение
источника тока:

На практике источник тока можно получить,
если к источнику напряжения подключить
очень большое внутренне сопротивление.

Можно при расчётах преобразовать
источник напряжения в эквивалентный
источник тока
, если ток источника
тока рассчитать по формуле

и внутренне сопротивление источника
напряжения, включенное последовательно,
включить к источнику тока параллельно.

Схема с источником
напряжения:

Схема с эквивалентным
источником тока:

  1. Вопрос 4.
    Классификация электрических сигналов
    (простые и сложные, периодические и
    непериодические, детерминированные
    и случайные). Способы представления
    сигналов (математическая модель,
    временная, спектральная и векторная
    диаграммы).

Классификация электрических сигналов:

  1. Периодические и непериодические

Периодические сигналыповторяются
через определённый промежуток времени.

Непериодические сигналыпоявляются
один раз и больше не повторяются.

  1. Детерминированные и случайные

Детерминированные сигналы
сигналы, которые можно описать с помощью
функции времени.

Случайные сигналы— сигналы,
мгновенные значения которых заранее
не может быть предсказано.

  1. Простые и сложные

Простые сигналы— сигналы, токи и
напряжения которых имеют одну частоту
(синусоида).

Сложные сигналы— сигналы, которые
состоят из суммы токов и напряжений
нескольких частот.

  1. Вопрос 5. Основные
    параметры детерминированных периодических
    сигналов (период, угловая и циклическая
    частота, амплитуда, размах, мгновенное
    и действующее значения, скважность).
    Примеры периодических сигналов
    различной формы.

Основные параметры детерминированных
периодических сигналов:

  1. Мгновенное
    значение
    — значение переменной в
    любой момент времени:

  1. Максимальное
    (амплитудное) значение
    — наибольшее
    из мгновенных значений:

  1. Размах
    сигнала
    — разность между максимальным
    и минимальным значениями сигнала:

  1. Действующее
    значение переменного тока
    — такой
    постоянный ток, который за время равное
    периоду, выделяет сопротивлението же количество тепла, что и переменный
    ток:

Все приборы показывают действующие
значения. Для гармонического сигнала
максимальные и действующие значения
связаны формулой:

  1. Период— наименьший промежуток времени, через
    который значения переменной повторяются:

  1. Циклическая
    частота
    — количество колебаний
    переменной за 1 с:

  1. Угловая
    частота

Примеры периодических сигналов разной
формы:

  1. Сигнал,
    не изменяющийся во времени (постоянное
    напряжение или ток)

  1. Гармонический
    сигнал

Изменяется по закону косинуса или
синуса

  1. Сигнал
    треугольной формы

  1. Сигнал
    пилообразной формы

  1. Сигнал
    прямоугольной формы

    1. Биполярный
      импульс

    1. Однополярный
      импульс

— длительность импульса

Скважность:

(безразмерная величина)

Скважность— отношение периода
к длительности импульса.

  1. Ток
    на выходе однополупериодного выпрямителя

  1. Ток
    на выходе двухполупериодного выпрямителя

  1. Вопрос 6.
    Двухполюсники и четырехполюсники,
    коэффициент передачи четырехполюсника
    по напряжению, току, мощности.
    Логарифмические единицы измерения
    коэффициента передачи. Понятие о
    воздействие и отклике.

Двухполюсник— участок цепи, который
имеет 2 зажима:

Четырёхполюсник— участок цепи,
который имеет 2 входных и 2 выходных
зажима:

Коэффициент передачи по напряжению— отношение напряжения на выходе к
напряжению на входе четырёхполюсника:

Коэффициент передачи по току
отношение тока на выходе к току на входе
четырёхполюсника:

Коэффициент передачи по мощности— отношение мощности на выходе к
мощности на входе четырёхполюсника:

studfiles.net

Определение электрического тока

Электрический ток это заряженные частицы, способные упорядоченно передвигаться в каком-либо проводнике. Это движение происходит под воздействием электрического поля. Возникновение электрических зарядов происходит, практически, постоянно. Особенно ярко это проявляется, когда различные вещества контактируют между собой.

Если возможно полное свободное перемещение зарядов относительно друг друга, то эти вещества являются проводниками. Когда такое передвижение невозможно, данная категория веществ считается изоляторами. К проводникам относятся все металлы с различной степенью проводимости, а также соляные и кислотные растворы. Изоляторами могут быть природные вещества в виде эбонита, янтаря, различных газов и кварцев. Они могут иметь искусственное происхождение, например, ПВХ, полиэтилен и прочие.

Величины электрического тока

Как физическая величина, ток может измеряться по своим основным параметрам. По результатам измерений, определяется возможность использования электричества в той или иной области.

  1. Сила тока является физической величиной, представляющей собой отношение количества заряда, который проходит через проводник за определенное время, к величине этого времени. Для измерения этой величины используется ампер.
  2. Напряжение тока есть величина, при которой работа тока относится к заряду на каком-либо участке цепи. Полученное значение измеряется в вольтах.
  3. Сопротивление проводника влияет на величину силы тока в электрических цепях. Его значение вычисляется отношением длины проводника к площади его поперечного сечения. Основной единицей измерения является Ом.
  4. Мощностью электрического тока считается работа, которую выполняют заряженные частицы в соответствии с сопротивлением. Конечным результатом является выделение тепла за определенную единицу времени. Измерение величины производится в ваттах.

Существует два вида электрического тока – постоянный и переменный. Первый, всегда остается неизменным во времени и направлении, а во втором случае, происходят изменения по этим параметрам за определенный промежуток времени.

electric-220.ru

1. Что такое электрический ток? Дайте определение силы тока, напряжению и мощности. Какими приборами, в каких единицах они измеряются?

Электри́ческий
ток — направленное (упорядоченное)
движение заряженных частиц. Такими
частицами могут являться: в металлах —
электроны, в газах — ионы и электроны,
в вакууме при определенных условиях —
электроны, в полупро-водниках — электроны
и дырки (электронно-дырочная проводимость).
Иногда электрич. током называют также
ток смещения, возникающий в результате
изменения во времени электрического
поля. Электрический ток имеет количественные
характеристики: скалярную — силу тока,
и векторную — плотность тока.

Сила
тока — физическая величина, равная
отношению количества заряда, прошедшего
за некоторое время через поперечное
сечение проводника, к величине этого
промежутка времени.Сила тока в
Международной системе единиц (СИ)
измеряется в амперах (русское обозначение:
А).По закону Ома сила тока на участке
цепи прямо пропорциональна напряжению
, приложенному к этому участку цепи, и
обратно пропорциональна егосопротивлению
:

Мощность
электрического тока — это отношение
произведенной им работы ко времени в
течение которого совершена работа.
Мощность измеряется в ваттах.
Ваттме́тр-измерительный прибор,
предназначенный для определения мощности
электрич. тока или электромагнитного
сигнала.

Электрическое
напряжение — это величина, численно
равная работе по перемещению единицы
электрического заряда между двумя
произвольными точками электрической
цепи.

2. Постоянный электрический ток. Характеристики электрического поля. Закон Ома для участка цепи. Сформулируйте и запишите закон Джоуля-Ленца.

Электрический
ток называют постоянным, если сила тока
и его направление не меняются с течением
времени. Основные характеристики
электрического поля: потенциал, напряжение
и напряженность. Энергия электрического
поля, отнесенная к единице положительного
заряда, помещенного в данную точку поля,
и называется потенциалом поля в данной
его точке. потенциал электрического
поля в данной его точке численно равен
работе, совершаемой сторонней силой
при перемещении единицы положительного
заряда из-за пределов поля в данную
точку. Потенциал поля измеряется в
вольтах. Если потенциал обозначить
буквой φ, заряд — буквой q и затраченную
на перемещение заряда работу — W, то
потенциал поля в данной точке выразится
формулой φ = W/q

Напряжение
между двумя точками электрического
поля численно равно работе, которую
совершает поле для переноса единицы
положительного заряда из одной точки
поля в другую.

Как
видно, напряжение между двумя точками
поля и разность потенциалов между этими
же точками представляют собой одну и
ту же физическую сущность. Напряжение
измеряется в вольтах (В)

Величина
Е, численно равная силе, которую испытывает
единичный положительный заряд в данной
точке поля, называется напряженностью
электрического поля. F = Q х Е, где F —
сила, действующая со стороны электрического
поля на заряд Q, помещенный в данную
точку поля, Е — сила, действующая на
единичный положительный заряд, помещенный
в эту же точку поля.

Закон
Ома для участка цепи

Сила
тока прямо пропорциональна разности
потенциалов (напряжению) на концах
участка цепи и обратно пропорциональна
сопротивлению этого участка:

I
= U/R где U – напряжение на данном участке
цепи

R
– сопротивление данного участка цепи

Сформулируйте
и запишите Джоуля-Ленца

При
прохождении электрического тока по
проводнику количество теплоты, выделяемое
в проводнике, прямо пропорционально
квадрату тока, сопротивлению проводника
и времени, в течение которого электрический
ток протекал по проводнику.

Это
положение называется законом Ленца —
Джоуля.

Если
обозначить количество теплоты, создаваемое
током, буквой Q (Дж), ток, протекающий по
проводнику — I, сопротивление проводника
— R и время, в течение которого ток протекал
по проводнику — t, то закону Ленца — Джоуля
можно придать следующее выражение:

Q
= I2Rt.

Так
как I = U/R и R = U/I, то Q = (U2/R) t = UIt.

3. Чем
обусловлено получение фигур Лиссажу?
Нарисуйте фигуры, если частота по каналу
Х = 50 Гц – соnst, а частота по каналу Y =
25,50,100,150 Гц.

Фигуры
Лиссажу — замкнутые траектории,
прочерчиваемые точкой, совершающей
одновременно два гармонических колебания
в двух взаимно перпендикулярных
направлениях.

Вид
фигур зависит от соотношения между
периодами (частотами), фазами и амплитудами
обоих колебаний

Х=50Гц,у=50Гц
Х=50Гц,у=100Гц Х=50Гц, у=150 Гц
х=50Гц у=25Гц

studfiles.net

№1. Дайте определение электрического тока.№2. Пр… -reshimne.ru

№2. При каких условиях возникает электрический ток?

№3. Как выбирается направление электрического тока? В каком направлении движутся элек-троны в металлическом проводнике, по которому протекает электрический ток?

№4. Дайте определение силы тока.

№5. В каких единицах измеряется сила тока?

№6. Для измерения какой физической величины используется амперметр? Почему сопротивле-ние амперметра должно быть малым? Как подсоединяется амперметр в цепь?

№7. Для измерения какой физической величины используется вольтметр? Почему сопротивле-ние вольтметра должно быть большим? Как подсоединяется вольтметр в сеть?

№8. От чего зависит сопротивление проводника? В чем оно измеряется?

№9. Какая физическая величина характеризует электрические свойства материала проводника? Дайте определение этой величины и укажите, в каких единицах она измеряется

№10. При каких значениях удельного сопротивления вещество можно считать проводником, по-лупроводником, диэлектриком?

№11. Как зависит удельное сопротивление проводника от его температуры? В каких единицах измеряется температурный коэффициент сопротивления?

№12. Какое физическое явление называют сверхпроводимостью? Дайте определение сверхпро-водника

№13. Какую температуру называют критической?

№14. Сформулируйте закон Ома для участка цепи.

№15. На что расходуется энергия направленного движения заряженных частиц в проводнике?

№16. Сформулируйте закон Джоуля—Ленца. Запишите его математическое выражение.

№17. Что называют работой тока?

№18. Дайте определение мощности электрического тока. Приведите формулу для расчета этой мощности.

№19. Каковы единицы мощности и работы тока?

№20. Почему уменьшение потерь мощности в линиях электропередачи достигается за счет по-вышения напряжения в передающей электростанции?

№21. Какие вы знаете виды соединения проводников.

№22. Сформулируйте законы последовательного соединения проводников.

№23. Сформулируйте законы параллельного соединения проводников.

№24. Какие силы называют сторонними? Почему накопление зарядов на полюсах источника мо-жет происходить лишь под действием сторонних сил?

№25. Опишите особенности движения заряженной частицы в источнике тока.

№26. Дайте определение ЭДС. В каких единицах она измеряется?

№27. Может ли напряжение источника равняться его ЭДС? При каком условии?

№28. Сформулируйте и запишите закон Ома для замкнутой цепи.

reshimne.ru

что это такое и как он возникает

Без электричества невозможно представить жизнь современного человека. Вольты, Амперы, Ватты – эти слова звучат в разговоре об устройствах, которые работают от электричества. Но что это такое электрический ток и каковы условия его существования? Об этом мы расскажем далее, предоставив краткое объяснение для начинающих электриков.

Определение

Электрическим током является направленное движение носителей зарядов – это стандартная формулировка из учебника физики. В свою очередь носителями заряда называются определенные частицы вещества. Ими могут быть:

  • Электроны – отрицательные носители заряда.
  • Ионы – положительные носители заряда.

Но откуда берутся носители заряда? Для ответа на этот вопрос нужно вспомнить базовые знания о строении вещества. Всё что нас окружает – вещество, оно состоит из молекул, мельчайших его частиц. Молекулы состоят из атомов. Атом состоит из ядра, вокруг которого движутся электроны на заданных орбитах. Молекулы также хаотично движутся. Движение и структура каждой из этих частиц зависят от самого вещества и влияния на него окружающей среды, например температуры, напряжения и прочего.

Ионом называют атом, у которого изменилось соотношение электронов и протонов. Если изначально атом нейтрален, то ионы в свою очередь делят на:

  • Анионы – положительный ион атома, потерявшего электроны.
  • Катионы – это атом с «лишними» электронами, присоединившиеся к атому.

Единица измерения тока – Ампер, согласно закону Ома он вычисляется по формуле:

I=U/R,

где U – напряжение, [В], а R – сопротивление, [Ом].

Или прямопропорционален количеству заряда, перенесенному за единицу времени:

I=Q/t,

где Q – заряд, [Кл], t – время, [с].

Условия существования электрического тока

Что такое электрический ток мы разобрались, теперь давайте поговорим о том, как обеспечить его протекание. Для протекания электрического тока необходимо выполнение двух условий:

  1. Наличие свободных носителей заряда.
  2. Электрическое поле.

Первое условие существования и протекания электричества зависит от вещества, в котором протекает (или не протекает) ток, а также его состояния. Второе условие также выполнимо: для существования электрического поля обязательно наличие разных потенциалов, между которыми находится среда, в которой будут протекать носители заряда.

Напомним: Напряжение, ЭДС – это разность потенциалов. Отсюда следует, что для выполнения условий существования тока – наличия электрического поля и электрического тока, нужно напряжение. Это могут быть обкладки заряженного конденсатора, гальванический элемент, ЭДС возникшее под действием магнитного поля (генератор).

Как он возникает, мы разобрались, давайте поговорим о том, куда он направлен. Ток, в основном, в привычном для нас использовании, движется в проводниках (электропроводка в квартире, лампочки накаливания) или в полупроводниках (светодиоды, процессор вашего смартфона и другая электроника), реже в газах (люминесцентные лампы).

Так вот основными носителями заряда в большинстве случаев являются электроны, они движутся от минуса (точки с отрицательным потенциалом) к плюсу (точке с положительным потенциалом, подробнее об этом вы узнаете ниже).

Но интересен тот факт, что за направление движения тока было принято движение положительных зарядов – от плюса к минусу. Хотя фактически всё происходит наоборот. Дело в том, что решение о направлении тока было принято до изучения его природы, а также до того, как было определено за счет чего протекает и существует ток.

Электрический ток в разных средах

Мы уже упоминали о том, что в различных средах электрический ток может различаться по типу носителей заряда. Среды можно разделить по характеру проводимости (по убыванию проводимости):

  1. Проводник (металлы).
  2. Полупроводник (кремний, германий, арсенид галия и пр).
  3. Диэлектрик (вакуум, воздух, дистиллированная вода).

В металлах

В металлах есть свободные носители зарядов, их иногда называют «электрическим газом». Откуда берутся свободные носители зарядов? Дело в том, что металл, как и любое вещество, состоит из атомов. Атомы, так или иначе движутся или колеблются. Чем выше температура металла, тем сильнее это движение. При этом сами атомы в общем виде остаются на своих местах, собственно и формируя структуру металла.

В электронных оболочках атома обычно есть несколько электронов, у которых связь с ядром достаточно слабая. Под воздействием температур, химических реакций и взаимодействия примесей, которые в любом случае находятся в металле, электроны отрываются от своих атомов, образуются положительно заряженные ионы. Оторвавшиеся электроны называются свободными и двигаются хаотично.

Если на них будет воздействовать электрическое поле, например, если подключить к куску металла батарейку – хаотичное движение электронов станет упорядоченным. Электроны от точки, в которую подключен отрицательный потенциал (катод гальванического элемента, например), начнут двигаться к точке с положительным потенциалом.

В полупроводниках

Полупроводниками являются такие материалы, в которых в нормальном состоянии нет свободных носителей заряда. Они находятся в так называемой запрещенной зоне. Но если приложить внешние силы, такие как электрическое поле, тепло, различные излучения (световое, радиационное и пр.), они преодолевают запрещенную зону и переходят в свободную зону или зону проводимости. Электроны отрываются от своих атомов и становятся свободными, образуя ионы – положительные носители зарядов.

Положительные носители в полупроводниках называются дырками.

Если просто передать энергию полупроводнику, к примеру нагреть, начнется хаотичное движение носителей заряда. Но если речь идет о полупроводниковых элементах, типа диода или транзистора, то на противоположных концах кристалла (на них нанесен металлизированный слой и припаяны выводы) возникнет ЭДС, но это не относится к теме сегодняшней статьи.

Если приложить источник ЭДС к полупроводнику, то носители заряда также перейдут в зону проводимости, а также начнется их направленное движение – дырки пойдут в сторону с меньшим электрическим потенциалом, а электроны – в сторону с большим.

В вакууме и газе

Вакуумом называют среду с полным (идеальный случай) отсутствием газов или минимизированным (в реальности) его количеством. Так как в вакууме нет никакого вещества, то и носителям заряда браться не откуда. Однако протекание тока в вакууме положило начало электронике и целой эпохе электронных элементов – электровакуумных ламп. Их использовали в первой половине прошлого века, а в 50-х годах они начали постепенно уступать месту транзисторам (в зависимости от конкретной сферы электроники).

Допустим, что у нас есть сосуд, из которого откачали весь газ, т.е. в нём полный вакуум. В сосуд помещено два электрода, назовем их анод и катод. Если мы подключим к катоду отрицательный потенциал источника ЭДС, а к аноду положительный – ничего не произойдет и ток протекать не будет. Но если мы начнем нагревать катод – ток начнет протекать. Этот процесс называется термоэлектронной эмиссией – испускание электронов с нагретой поверхности электрона.

На рисунке изображен процесс протекания тока в вакуумной лампе. В вакуумных лампах катод нагревают расположенной рядом нитью накала на рис (Н), типа такой, как в осветительной лампе.

При этом, если изменить полярность питания – на анод подать минус, а на катод подать плюс – ток протекать не будет. Это докажет, что ток в вакууме протекает за счет движения электронов от КАТОДА к АНОДУ.

Газ также как и любое вещество состоит из молекул и атомов, это значит, что если газ будет находиться под воздействием электрического поля, то при определенной его силе (напряжение ионизации) электроны оторвутся от атома, тогда будут выполнены оба условия протекания электрического тока – поле и свободные носители.

Как уже было сказано, этот процесс называется ионизацией. Она может происходить не только от приложенного напряжения, но и при нагреве газа, рентгеновском излучении, под воздействием ультрафиолета и прочего.

Ток через воздух потечет, даже если между электродами установить горелку.

Протекание тока в инертных газах сопровождается люминесценцией газа, это явление активно используется в люминесцентных лампах. Протекание электрического тока в газовой среде называется газовым разрядом.

В жидкости

Допустим, что у нас есть сосуд с водой в который помещены два электрода, к которым подключен источник питания. Если вода дистиллированная, то есть чистая и не содержит примесей, то она является диэлектриком. Но если мы добавим в воду немного соли, серной кислоты или любого другого вещества, образуется электролит и через него начнет протекать ток.

Электролит – вещество, которое проводит электрический ток вследствие диссоциации на ионы.

Если в воду добавить медный купорос, то на одном из электродов (катоде) осядет слой меди – это называется электролиз, что доказывает что электрический ток в жидкости осуществляется за счет движения ионов – положительных и отрицательных носителей заряда.

Электролиз – физико-химический процесс, который заключается в выделении на электродах компонентов составляющих электролит.

Таким образом происходит омеднение, золочения и покрытие другими металлами.

Заключение

Подведем итоги, для протекания электрического тока нужны свободные носители зарядов:

  • электроны в проводниках (металлы) и вакууме;
  • электроны и дырки в полупроводниках;
  • ионы (анионы и катионы) в жидкости и газах.

Для того, чтобы движение этих носителей стало упорядоченны, нужно электрическое поле. Простыми словами — приложить напряжение на концах тела или установить два электрода в среде, где предполагается протекание электрического тока.

Также стоит отметить, что ток определенным образом воздействует на вещество, различают три типа воздействия:

  • тепловое;
  • химическое;
  • физическое.

Напоследок рекомендуем просмотреть полезно видео, в котором более подробно рассматриваются условия существования и протекания электрического тока:

Полезное по теме:

samelectrik.ru

Author: alexxlab

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о