Свойства электрического тока: виды и применение электротока, основные понятия, движение носителей заряда, формулы

виды и применение электротока, основные понятия, движение носителей заряда, формулы

Применение электрического тока разнообразно, поскольку невозможно представить без него жизнь человечества. Следует понимать его природу возникновения, чтобы направить энергию во благо, а не во вред. Электрический ток подчиняется законам физики, которые используются для изготовления различных устройств. Для его грамотного использования нужно знать основные электрические величины.

Основные понятия

Электрическим током называется упорядоченное движение заряженных частиц, благодаря которым может порождаться электромагнитное поле. К заряженным частицам можно отнести следующие: электроны, протоны, нейтроны, дырки и ионы. В научной литературе нейтрон не имеет заряда, однако участвует в образовании электромагнитного поля.

Кроме того, некоторые не знают, почему электроток является векторной величиной. Это утверждение следует из его определения, поскольку он имеет направление. В некоторых источниках можно встретить такое определение: электроток — скорость, с которой происходит изменение зарядов элементарных частиц в определенный момент времени. Ток характеризуется силой и напряжением (разность потенциалов). Свойства, которыми обладает электроток: тепловое, механическое, химическое и создание электромагнитного поля.

Сила и тип тока

Сила тока — количество заряженных частиц, проходящих через проводник за единицу времени, равную одной секунде. Материалы по проводимости делятся на три группы: проводники, полупроводники и диэлектрики. Проводники — вещества, которые способны проводить ток, поскольку в них есть свободные электроны. Их наличие можно выяснить по таблице Д. И. Менделеева, воспользовавшись электронной конфигурацией химического элемента.

Полупроводники могут проводить поток заряженных частиц при определенных условиях. Простым примером является полупроводниковый диод, проводящий ток только в одном направлении. Носителями заряда являются электроны и дырки.

(-7) Н.

Упрощенный вариант формулировки следующий: сила электротока, при которой через площадь поперечного сечения проводника за единицу времени t проходит количество электричества Q, называется ампером. Определение записывается в виде формулы и имеет следующий вид: I = Q / t.

Бывают вспомогательные единицы измерения, к которым относят мА (0,001 А), кА (1000 А) и т. д.

Значение силы тока измеряется при помощи амперметра, который подключается в цепь последовательно. Видов электрического тока всего два: постоянный и переменный. Если ток остается постоянным или изменяется по величине, не меняя направления, то он называется постоянным.

Переменный ток изменяется по амплитудному значению и направлению протекания по какому-либо закону. Его основной характеристикой является частота. По закону изменения амплитуды их можно разделить на следующие виды: синусоидальные и несинусоидальные. Первые изменяются по гармоническому закону и его графиком является синусоида.

Формула синусоидального тока включает в себя максимальное значение силовой характеристики Iм, время t и угловую частоту w = 2 * 3,1416 * f (частота тока источника питания): i = Iм * sin (w * t). Еще одной величиной, характеризующей электроток, является напряжение или разность потенциалов.

Разность потенциалов

Любое вещество состоит из атомов, состоящих из элементарных частиц. Ядро обладает положительным зарядом, а вокруг него по своим орбитам вращаются электроны, имеющие отрицательный заряд. Атомы являются нейтральными, поскольку число электронов равно количеству протонов в ядре.

При потерях электронов атомами образуется электромагнитное поле, создаваемое протонами, поскольку они стремятся вернуть недостающие отрицательно заряженные частицы. Если по какой-то причине произошел избыток электронов, то формируется электромагнитное поле с отрицательной составляющей. В первом и во втором случаях формируются положительные и отрицательные потенциалы соответственно. Различие между ними называется напряжением или разностью потенциалов.

Величина различия прямо пропорциональна значению напряжения: при увеличении разницы возрастает значение напряжения. При соединении потенциалов с различными знаками возникает электроток, который стремится устранить причину разности и вернуть атом в исходное состояние.

Электрическое напряжение — работа, совершаемая электромагнитным полем по перемещению точечного заряда. Единица измерения напряжения является вольт (В), а его значение можно измерять с помощью вольтметра. Он подключается параллельно участку или электроприбору, на котором необходимо измерить разность потенциалов. 1 В является разностью потенциалов между двумя точками с зарядом 1 Кл, при котором сила электромагнитного поля совершает работу, равную 1 Дж.

Условия получения и законы

Электроток возникает при воздействии электромагнитного поля на проводник. Но также справедливо и обратное утверждение, доказывающее возникновение электрического поля в результате протекания тока. Важными условиями его получения являются такие факторы: наличие свободных электронов и источника напряжения. Наличие носителей заряда влияет на проводимость, а напряжение является внешней силой, которая способствует «вырыванию» из кристаллической решетки этих частиц.

Проводимость веществ

Носителями заряда в металлах являются электроны. При высокой температуре проводника возникает движение атомов, некоторые из них распадаются и образуются новые свободные электроны. Заряженные частицы взаимодействует с атомами и узлами кристаллической решетки, и часть энергии превращается в тепловую. Этот процесс называется электрическим сопротивлением проводника.

Оно зависит от следующих составляющих:

• Температуры.
• Типа вещества.
• Длины проводника.
• Площади поперечного сечения.

При уменьшении температуры вещества происходит снижение его сопротивления. Зависимость от типа вещества объясняется тем, что каждое вещество состоит из атомов. Они образуют между собой кристаллическую решетку, причем у каждого вещества она разная. Каждый атом имеет определенную электронную конфигурацию, а следовательно, отличается от других наличием носителей заряда.

Кроме того, потоку заряженных частиц сложнее пройти через длинный проводник с маленьким значением его площади поперечного сечения.

Проводником является и электролит или жидкость, проводящая электрический ток. Носителями заряда в жидкостях являются ионы, которые бывают положительно (анионы) и отрицательно (катионы) заряжены. Электрод с положительным потенциалом называется анодом, а с отрицательным — катодом. Перемещение происходит при подаче напряжения на электроды. Катионы перемещаются к аноду, а анионы — к катоду.

При протекании тока через электролит происходит его нагревание, в результате которого увеличивается сопротивление жидкости. Некоторые газы способны проводить электроток тоже. Носителями заряда в них являются ионы и электроны, а сам «заряженный газ» называется плазмой.

Электричество в полупроводниках подчиняется тем же законам, что и в проводниках, но есть некоторые отличия. Представлять носители заряда в них могут электроны и дырки. При уменьшении температуры сопротивление его возрастает. При внешнем воздействии на полупроводник связи в кристаллической решетке ослабевают и появляются свободные электроны, а в месте, где они были, происходит образование дырки. Однако она притягивает другой электрон, который находится рядом. Так и происходит движение дырок. Следовательно, сумма дырочного и электронного электромагнитных полей образует электроток.

Основные соотношения

Все явления подчиняются физическим законам, и электричество не является исключением. Основные соотношения зависимости одной величины от других описаны в законах, которые применяются для расчета различных схем для простых и сложных устройств. Кроме того, правила помогают избежать различных аварийных ситуаций, поскольку электричество может служить и во вред человечеству, вызывая пожары, травмы и даже смерть.

Основным законом, используемым в электротехнике, является закон Ома для участка и полной цепи. Для участка цепи он показывает зависимость силы тока I от напряжения U и электрического сопротивления R и его формулировка следующая: ток, протекающий на участке цепи, прямо пропорционален значению напряжения и обратно пропорционален сопротивлению этого участка (I = U / R).

Для полной цепи, в которой существует электродвижущая сила (e) и внутреннее сопротивление источника питания: формулировка выглядит следующим образом: ток, протекающий в полной цепи, прямо пропорционален электродвижущей силе (ЭДС) и обратно пропорционален полному сопротивлению цепи с учетом внутреннего сопротивления источника питания (i = e / (R + Rвн)).

Из этих законов можно получить следствия, которые нужны для нахождения величин напряжения, ЭДС и сопротивлений.

Следствия из законов Ома:

• R = U / I.
• U = I * R.
• e = i * (R + Rвн).
• R = (e / i) — Rвн.
• Rвн = (e / i) — R.

Электроток, при прохождении через проводник или полупроводник, совершает работу, при которой выделяется тепловая энергия. Это одно из его свойств. Ее численное значение определяется с помощью закона Джоуля-Ленца.

Закон показывает зависимость количества теплоты от величин напряжения и силы тока, а также времени протекания электротока.

Его формулировка следующая: количество теплоты Q, выделяемое током при протекании через проводник за единицу времени, прямо пропорционально зависит от напряжения и силы тока (Q = U * I * t). Следствия из этого закона следующие:

• • Q = sqr (I) * R * t.
  • Q = (sqr (U) * t) / R.
  • I = Q / (U * t).
  • I = sqrt ((Q / (R * t)).
  • U = Q / (I * t).
  • U = sqrt (Q * R * t).
  • t = Q / (U * I).
  • t = Q / (sqr (I) * R).

• Q = P * t.
• P = Q / t.
• t = Q / P.

Величина Р является мощностью и вычисляется по формуле: Р = U * I. Если электрический ток в цепи не совершает механическую работу и не производит никакого действия, то все электрическая энергия преобразуется в тепловую, т. е. A = Q.

Опытным путем было установлено, что при пересечении линий электромагнитной индукции проводником замкнутого типа в нем появляется электроток. Закон о влиянии электромагнитного поля на возникновение тока называется законом Фарадея. Он гласит: отрицательное значение ЭДС электромагнитной индукции в контуре, который является замкнутым, равно изменению магнитного потока с течением времени. Из закона Фарадея следует, что при движении проводника в постоянном магнитном поле на концах первого возникает разность потенциалов. Этот принцип используется для изготовления генераторов, трансформаторов и т. д.

Таким образом, электрический ток, как все явления и процессы, подчиняется определенным законам, которые позволяют не только контролировать, но и избегать негативных последствий, связанных с его работой. Производить расчеты нужно и для экономии времени, поскольку подбор номинала какого-либо элемента схемы может привести к выходу из строя устройства.

Воздействие электрического тока на человека

Когда человек вступает в контакт с источником напряжения, происходит поражение электрическим током. Касаясь проводника, находящегося под напряжением, человек становится частью электросети, по которому протекает электрический ток.

Как известно, человеческий организм состоит из множества жидкостей и минералов, что является хорошим проводником электричества. Это говорит о том, что действие электрического тока на организм человека оказывает летальный исход.

Виды воздействия электрического тока

Существует много факторов, влияющих на результат действия электрического тока на организм человека:

• пути протекания — самую большую опасность представляет ток, протекающий через головной и спинной мозг;
• продолжительность воздействия — чем больше время действия тока на человека, тем тяжелее последствия;
• от величины и рода протекания — переменный ток является наиболее опасным, чем постоянный;
• от физического и психологического состояния человека — человек обладает неким сопротивлением, это сопротивление варьируется в зависимости от состояния человека.

Минимум, который способен прочувствовать человек составляет 1 мА. Если действие электрического тока более 25 мА, то это приводит параличу мышц органов дыхания.

Электрический ток проходя через организм человека может оказывать на него 3 вида воздействий:

• термическое — подразумевает появление ожогов, а так же перегревание кровеносных сосудов;
• электролическое — проявляется в расщеплении крови, вызывает существенные изменения физико-химического состава;
• биологическое — нарушение нормальной работы мышечной системы, вызывает судорожные сокращения мышц.

Существует множество повреждений, которые возникают в результате действия электрического тока: металлизация кожи, электрические знаки, электроофтальмия, механические повреждения. Наиболее опасным являются электрические удары. Электрический удар сопровождается возбуждением живых тканей организма током, который через него проходит.

В зависимости от того, какие последствия возникают после электрического удара, их разделяют на 4 степени воздействия:

I — судорожные сокращения мышц, человек в сознании;

II — судорожные сокращения мышц, человек без сознания, дыхание и работа сердца присутствуют;

III – отсутствие дыхания с нарушением работы сердца;

IV – клиническая смерть, отсутствие дыхания, остановка сердца.

Соблюдайте правила безопасности и берегите себя! Для защиты работы с электрическим током Вы можете посмотреть в нашем каталоге.

Поделиться записью

Электрический ток: польза и опасность

Что такое электрический ток знает каждый старшеклассник. Более того, современную жизнь просто невозможно представить без использования электрической энергии. Электрический ток дарит нам и свет (электрические лампы), и тепло (электронагревательные приборы). В своей жизни мы используем самые разные электротехнические устройства, которые делают ее комфортнее (телевизор, радиоприёмник, телефон, стиральная машина, пылесос и так далее). Промышленность просто перестала бы существовать, если бы не было электричества. Однако, при всей той пользе, которую несет в себе использование электрического тока, он вместе с тем содержит в себе и опасность. Давайте попробуем разобраться, что нужно учитывать, чтобы это использование было безопасным.

Сначала следует отметить, что электрический ток может оказать на человеческий организм негативное воздействие:

1. Механическое: электрический ток приводит к сильному и резкому сокращению мышц вплоть до их разрыва.

2. Термическое: температурный нагрев тканей организма (ожог) вызывает функциональное расстройство органов.

3. Электролитическое: физико-химические процессы электролиза, происходящие под действием электрического тока в живых тканях, приводят к нарушению баланса.

4. Световое: вспышки света и ультрафиолетовое излучение, созданное электрическим током приводят к негативному воздействию на глаза.

5. Биологическое: действие электрического тока может привести к раздражению и перевозбуждению нервной системы человека.

Электрический ток в проводнике описывается законом Ома для участка цепи:

где I – сила тока в проводнике, измеряемая в амперах (А), U – электрическое напряжение на концах проводника, измеряемое в вольтах (В), R – электрическое сопротивление проводника, измеряемое в омах (Ом).

Действие электрического тока на организм человека в первую очередь определяется силой тока. Переменный электрический ток частоты 50 Гц, используемый для работы бытовой техники, является смертельно опасным, если сила тока равна или больше, чем 0,1А. К потере сознания приводят токи силой 0,05–0,1 А. Токи силой менее 0,05 А считаются сравнительно неопасными и приводят лишь покалыванию и к неприятным ощущениям в организме. Однако, даже при небольших токах силой 0,005–0,02 А мышцы теряют способность самопроизвольно сокращаться, и человек может оказаться долгое время под воздействием электрического тока, что не безопасно.

Согласно закону Ома сила тока обратно пропорциональна электрическому сопротивлению, которое может быть различным. Если кожа человека сухая и огрубевшая сопротивление равно примерно 100000–200000 Ом. Если кожа влажная и тонкая, то – 30000–50000 Ом. Самая неблагоприятная ситуация будет, если человек стоит на хорошо проводящей поверхности, в этом случае сопротивление уменьшается до 10000–20000 Ом. В условиях повышенной влажности сопротивление может быть очень небольшим: 1000–2000 Ом.

Таким образом, если человеческий организм оказался под воздействием бытового напряжения 220 В, то в самом неблагоприятном случае при сопротивлении в 1000 Ом, согласно закону Ома, сила тока будет 0,22 А. Такая сила тока может привести к параличу дыхания. В самом лучшем случае при сопротивлении в 200000 Ом сила тока будет 0,0011 А. Действие такого тока приведет лишь к неприятным ощущениям.

Поэтому никогда не нужно касаться оголенных проводов или неисправных электроприборов, если нет абсолютной уверенности в том, что они не находятся под напряжением. Особенно опасно прикосновение двумя руками, так как в этом случае электрический ток пройдет через область сердца.

По предложенному методу мы предлагаем вам решить задачу:

Определите, силу тока через резиновые перчатки толщиной 1мм, если площадь соприкосновения с электрическим проводом, находящимся под напряжением 220В, равна 1мм².Удельное сопротивление резины 10¹³Омм.

Автор: Матвеев К.В., методист ГМЦ ДО г.Москвы

Основные законы электродинамики.Свойства электрического тока

»         Тема:  «Основные законы электродинамики.                                Свойства электрического тока.»                                                                                     Тараз, 2016 г Оглавление Введение_______________________________________________________5 1. Теоретическая часть.  Понятие « электрический ток»__________________________________8 2.Практическая часть. Сбор схемы на конструкторе____________________________________10 Заключение_____________________________________________________13 Список литературы______________________________________________15 Приложение_____________________________________________________16 Аннотация Зерттеудің тақырыбы:              Электродинамикалыканың негізгі заңы. Бағыты:                    Физика пәні Зерттеу объектісі:   Электр тоғы. Гипотеза:                  Электр тоғы кестеге, материалға, жағдайларға байланысты,                                         өзін әртүрлі бағытта көрсетеді. Міндеті:                     Электр тоғының жеңіл жолының заңдылық қозғалысын                                        тәжірибе жолмен дәлелдеу (тоқ күші  қуаты /қарсыласуы) Зерттеудің әдіс­тәсілдері:            Ақпарат жинақтау, «Электроник» электрондық арқылы                                        тәжірибе өткізу. Жобамның өзектілігі электр тоғының                                         қасиеттерін және оның түрлі жағдай мен ортадағы тәртібін                                         біле отырып, альтернативті электр қуатын алу жолдарын                                        анықтай аламыз. ═ 2 Аннотация Тема исследования:      Основные законы электродинамики.                                Свойства электрического тока. Направление:       Физика Объект исследования:      Электрический ток. Гипотеза:              В зависимости от условий, схемы, материала,                                 электрический  ток  ведет себя по­разному. Задача:                  Опытным путем подтвердить закономерность                                   движения  электрического тока по наиболее                                  легкому      пути (сила тока =  напряжение / сопротивление) Методы исследования:      Сбор информации, проведение экспериментов при                                   помощи  электронного конструктора «Электроник» Annotation Research issue:                The basic laws of electrodynamics.                           Properties of electric current. 3 Direction:         Physics. Subject of inquiry:        The electric current. Hypothesis:      Depending on the conditions, the circuit material, the                            electric current behaves differently. Objective:         To experimentally confirm the pattern of movement                            of electric current to the easiest way                            (current = voltage / resistance) Methods of research:       To gather information, conducting experiments using                             electronic construction set «Electronics» Введение К выбору темы  проекта был длинный путь. С  детства меня интересовали очень многие вопросы.  Я пытался найти и объяснить закономерности  окружавшего меня мира дома, на даче, на природе. 4 Я пытался понять, как работает насос и как он поднимает воду к поверхности. Мне были интересны свойства воды. Особенно меня поразила интересная конструкция в Киеве, где потоком воды в  воздухе удерживался кран, который держался исключительно данным потоком воды. Мне были интересны различные  инструменты, помогавшие людям в их  трудовой деятельности. Эти инструменты  также были созданы с учетом свойств  различных жидкостей и воды. С детства родители старались развивать  замеченные у меня склонности к  объяснению различных закономерностей и покупали различные конструкторы.   Одним из таких развивающих наборов был конструктор   5 Я расту в семье, где профессии всех мужчин связаны с электричеством. Если  говорить точнее мой папа, дедушка и дядя являются инженерами­электриками.  Потому с детства они обращали моё внимание на пользу и опасность электрического  тока. Даже когда мы с семьёй выезжали на отдых, папа обращал внимание на линии  электропередач и объяснял принцип их работы.  Я думаю именно в связи с рассказами моих близких связан мой интерес к технике.  И к моменту выбора темы проекта я знал, что мне интересно и что мне знакомо  достаточно хорошо. Этими знаниями я хотел поделиться со своими друзьями. Я считаю что,  актуальность  моего проекта заключается в том, что зная свойства электрического   тока   и   его   поведения   в   разных   условиях   и   средах,   мы   сможем выяснить новые способы получения альтернативной электроэнергии.  Так например, в начале ноября 2014 года в Нидерландах  было уложено 70 метров  велосипедной дорожки, способной накапливать электроэнергию и заряжать  6 электровелосипеды при движении.  (https://www.youtube.com/watch? v=LVdd2kC_9Og).  Мне кажется, что начиная  с моего возраста нужно знать основные законы, чтобы в  дальнейшем наше поколение могло разработать что­то новое, позволяющее защитить  окружающую среду от вредных воздействий. 1.Теоретическая часть. Понятие « электрический ток» Во­первых, почему «ток»? Ток – это то, что течет. Река – это тоже ток. Ток воды. Электрический ток, это количество электрического заряда перенесенное за единицу времени.   Чем   больший   заряд   протекает   (переносится)   за   единицу   времени,   тем больший ток. Точно так же как в реке – чем большее количество воды переносится за единицу времени – тем мощнее река. Очевидно, что все мощные реки – довольно широкие  Амазонка, Ганг, Волга, Миссисипи. Поэтому если ток большой – то провод нужен   толстый!   Через   тонкий,   конечно,   тоже   можно,   но   он   будет   нагреваться   и может даже расплавиться, на этом принципе построены плавкие предохранители. То есть   при   превышении   некоего   расчётного   тока,   перегорает   проволочка   в предохранителе.   С рекой  — то  же  самое:  запустите  в неё  воды  в несколько   раз больше, чем может пропустить русло («провод») и она выйдет из берегов и разрушит всё вокруг. То есть ток – это течение электрических зарядов за время. Теперь про напряжение. Река течет, потому что ее исток и устье находятся в разных уровнях, разных высотках H(igh). Течет сверху вниз, под действием силы тяжести. Например, болото находится в одном уровне и никуда не течет, там нет «тока». Иными словами, для того чтобы река потекла, нужна разность высот.  7 Точно также и в электричестве. Чтобы возник ток, нужна разность потенциалов (разность высот напряжения). Нужен «верх» и «низ». Посмотрите на батарейку. На ней — плюс и минус и написано 1,5 вольта. То есть разность потенциала между плюсом   и   минусом   –   1,5   вольта.   По   мере   износа   эта   разность   падает   до   нуля. Соответственно   возникновение   тока   становится   невозможным.   Таким   образом,   в физике электрическое напряжение – это разность электрических потенциалов.    Ток связан с напряжением через сопротивление согласно первому закону Ома. Сопротивление это препятствие, которое нужно преодолеть току на пути от плюса к минусу.   Чем   больше   вы   подключите   электроприборов,   тем   больше   препятствий нужно преодолеть току, чтобы достичь своей цели и тем больше будет потребляться ток. В аналогиях с рекой – чем больше от этой реки будет отводов, тем больше нужно воды, чтобы достичь нижнего уровня (устья).    Чтобы отвести от русла реки воду для полива полей, нужно построить плотину («сопротивление»). Плотина должна быть из прочных материалов, так как вода будет стремиться прорвать плотину, чтобы бежать по пути наименьшего сопротивления.      Таким   же   свойством   обладает   и   электрический   ток,   он   всегда   стремится пройти по пути наименьшего сопротивления. Краткую   историю   открытия   электрического   тока   и   его   свойств   см.   в Приложении. 2.Практическая часть. Сбор схемы на конструкторе   В ходе нашего проекта мы на примере электрических схем покажем данное свойство электрического тока. 8 Соберем схему №1. Нам понадобятся следующие детали Блок  источника электропитания; Рычажный выключатель; Блок сирена; Динамик Одинарный кнопочный разъем; Проводники с двумя кнопочными разъемами; Проводники с тремя кнопочными разъемами; Светодиод. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. Источником   тока   в   блоке   электропитания   будут   служить   две   батарейки постоянного тока напряжением 1,5 Вольта (напряжение измеряется в Вольтах в честь ученого   с   фамилией   Вольт),   соединенные   последовательно,   то   есть   плюс   одной батарейки соединяется с минусом другой. При последовательном соединении общее напряжение блока электропитания будет равно суммарному напряжению батареек, то есть 3 Вольта. В электрических схемах ток всегда течет по замкнутой цепи от плюса   к   минусу.   Если   цепь   разомкнуть   ток   течь   не   будет.   Для   размыкания   и замыкания электрической цепи мы используем рычажный выключатель. Блок сирена необходим для звучания динамика. Светодиод используем, как сигнализатор течения тока по электрической цепи, так как когда через светодиод проходит электрический ток, он светится.  Проводники с разъемами будут служить для соединения элементов электрической схемы между собой и создания электрической цепи. Итак собранную схему №1 мы видим на рисунке 1.        9 Рис.1                                                              Рис. 2 Замыкая электрическую цепь рычажным выключателем, мы видим, что зажигается светодиод (значит по электрической цепи течет ток), но динамик звучит тихо. Из этого следует, что динамику не хватает тока. Преобразуем схему №1. Создадим дополнительный путь току в обход светодиода при помощи дополнительных проводников с разъемами. Преобразованную схему мы можем видеть на рисунке 2.                                            Теперь замыкая рычажный выключатель, наблюдаем, что динамик звучит громко, ему хватает тока. Но светодиод не горит, значит, ток течет в обход светодиода по более легкому пути ­ дополнительным проводникам с разъемами.     Проведенный опыт доказывает, что ток всегда выбирает более легкий путь.     Подтвердим сделанные выводы при помощи Схемы №2     Для схемы №2 будем использовать следующие детали: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Блок  источника электропитания; Рычажный выключатель; Лампочку; Одинарный кнопочный разъем; Проводники с двумя кнопочными разъемами; Проводники с тремя кнопочными разъемами; Светодиод. Лампочка,   как   и   светодиод,   будет   служить   для   сигнализации   течения   тока   по замкнутой цепи. Соберем схему №2 Рис 3.                                                                 Рис 3 Рис.4 Запуская   схему   рычажным   выключателем,   видим,   что   зажигается   и   светодиод   и лампочка, но лампочка горит слабо, значит, ей не хватает тока. Преобразуем   схему,   укоротив   путь   для   тока   при   помощи   дополнительного проводника в обход светодиода Рис 4.                                                    10 Включая рычажный выключатель, что лампочка горит хорошо, а светодиод не горит. Таким   образом,   ток   побежал   по   более   легкому   пути   в   обход   светодиода,   что подтверждает вывод, сделанный при первом опыте. Вывод Данные опыты демонстрируют основное свойство электрического тока. Ток бежит по пути наименьшего сопротивления.                                                  Заключение.       В   классе   было   проведено   анкетирование,   результаты   которого   приведены   в нижеследующих диаграммах. 1. Что такое электричество? 2. Какие свойство тока Вам знакомы? 11 3. Какие электроприборы вы можете перечислить? Ответы на данные вопросы демонстрируют общую осведомленность одноклассников о токе и приборах, работа которых связана с током. Но эти знания общие и на более конкретные вопросы учащиеся ответить затрудняются. Поэтому моя работа очень актуальная,   так   как   доступным   языком   объясняет   основной   закон   и   свойства электрического тока, а также демонстрируют необходимость в обучении учеников основным законам электродинамики, так как сегодня каждый использует различные электрические приборы. В   проекте   доступным   языком   описывается   сложнейший   физический   процесс основного   закона   электродинамики.   Это   поможет   юным   физикам   и   ребятам, 12 интересующимся   различными   закономерностями   понять,   как   ведет   себя электрический   ток   в   зависимости   от   расположения   в   тех   или   иных   условиях.   А детский   конструктор   поможет   развить   логические   мышление   и   моторику   рук ребенка. Поэтому  данный проект полезен и познавателен. Используемая литература. 1. 2. Интернет ресурсы Чудо­книга. Универсальная энциклопедия для детей. Том 3. М.,1997. 3         «Физика и астрономия» 9 класс, Алматы, Издательство «Мектеп», 2009 г., 2­е издание, авторы: Р.Башарулы, У.Токбергенова, Д.Казахбаева, Н.Бекбасар. Глава VIII «Атомное   ядро»,   «Ядерная   энергия»,   «Сведения   об   элементарных   частицах   и развития Вселенной» §55­§63. 4         «Физика»   10   класс,   Алматы,   Издательство   «Мектеп»,   2006   г.,   авторы: Р.Башарулы, У.Токбергенова, Г.З.Байжасарова. Глава VII «Основы термодинамики» §с33­§39. 5    «Физика» 11 класс, Алматы, Издательство «Мектеп», 2007 г., авторы: Башарулы, У.Токбергенова, Г.Байжасарова. Глава I «Электростатика», Глава II «Электрический ток»,   Глава  III  «Электромагнетизм»,   Глава  IV  «Электромагнитные   колебания   и волны».   6.     Издательство «Большая Советская Энциклопедия» И. Е.Тамм «Основы теории электричества» 10 издание Москва, 1989 г., Раздел «Электричество».  13 ПРИЛОЖЕНИЕ  КРАТКАЯ ИСТОРИЯ ОТКРЫТИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА И ЕГО  СВОЙСТВ. Кто открыл? Что открыл? Где? Когда? Почему это  происходит? Обнаружил, что  потёртый о  Древняя  Греция VII век  до н. э. Благодаря  электромаг­ шерсть  янтарь (др.­ греч.  ἤλεκτρον : Философ Фалес  электрон) приобретает свойства притягивать  легкие предметы нитному полю 14 Создает  Магдебург 1663 г. Электростати­ Германия ческие  свойства  предметов электростатическую  машину, которая  позволила наблюдать не только эффект  притягивания, но и  эффект отталкивания Отто фон  Герике Провел опыты по  передаче электричества на расстояние,  обнаружив, что не все  материалы одинаково  передают  электричество Стивен Грей Англия 1729 г. Благодаря  движению  заряженных  частиц Создает  первый электрический  конденсатор — Лейден ская банка. Голландия 1745 Электричес­ кий ток  способен  накапливаться 15 Питер ван  Мушенбрук Америка 1747 г. Создает первую теорию  электричества, изобре­ тает молниеотвод и  доказывает электри­ ческую природу молний Бенджамин  Франклин Ток движется  от  + к ­ Молниеотвод  +, а земля –  Публикует «Трактат о  Италия 1791 г Движение  силах электричества  при мышечном  движении», в котором  описывает наличие  электрического тока в  мышцах животных. Луиджи  Гальвани мышц  осуществляет­ ся благодаря  электричес­ ким  импульсам. 16 Изобретает первый  Италия 1800 источник постоянного  тока — гальванический  элемент,  представляющий собой  столб из цинковых и  серебряных кружочков,  разделенных смоченной  в подсоленной воде  бумагой. Алессандро  Вольта Майкл Фарадей Открывает  явление электромагнит­ ной индукции и создает  на его основе первый в  мире генератор  электроэнергии,  вдвигая в катушку  намагниченный  сердечник и фиксируя  возникновение тока в  витках катушки. Вводит понятие электрического  и магнитного полей.  1831 г. Носителем  электрических сил являются  не какие­либо  электрические жидкости, а  атомы —  частицы  материи. 17 Создает первый в  мире электродвигатель  — проволочка с током,  вращающаяся вокруг  магнита.  18

Источники электрического тока и его действие | RuAut

Электричество так прочно вошло сегодня в нашу жизнь, что без него не мыслимы ни быт, ни производство. Прогресс науки и техники во многом стал возможен, благодаря широкому использованию электрического тока. Развитие сети атомных электростанций, дальнейшее совершенствование электронной техники, создание сложнейших генераторов — таков на сегодняшний день Российской электроэнергетики.

В источниках электрического тока происходит превращение других видов энергии в электрическую. Механическая энергия превращается в электрическую как в лабораторных машинах, так и в промышленных генераторах при получении электрического тока различной мощности. Превращение химической энергии в электрическую происходит в гальванических элементах. Они имеют различные размеры и применяются для питания портативной и другой аппаратуры. Для электропитания движущихся устройств применяются химические источники тока — аккумуляторы. В зависимости от материала электродов, аккумуляторы бывают щелочные, железоникелевые, серебряно-цинковые и свинцовые. Аккумулятор для работы необходимо заряжать. В термоэлементе, состоящем из двух спаянных между собой проводников из различных материалов, при нагревании места спая, возникает электрический ток. Термоэлемент превращает внутреннюю энергию нагревателя в электрическую. Термоэлектрические генераторы применяются на навигационных буях, автоматических маяках и удаленных метеостанциях. Световая энергия, также может превращаться в электрическую. Например, при освещении селена, оксида меди или кремния. Это явление лежит в основе работы устройства фотоэлемента. Фотоэлементы применяются в автоматике, телевидении, фототехнике и кино. Солнечные батареи, установленные на космических кораблях и гелиоустановках, также являются источниками электроэнергии. Солнечные батареи непосредственно преобразуют световую энергию в электрическую. Гелиоустановки не требуют топлива и не загрязняют окружающую среду. Они используются в районах с наибольшим количеством солнечных дней в году.

Сегодня используется тепловое, химическое и магнитное действие электрического тока. При возникновении электрического тока в проводнике, проводник нагревается. На этом основано действие электрических нагревательных приборов. С увеличением силы тока повышается температура проводника. В лампах накаливания тонкая проволочка наливается электрическим током до яркого свечения. Тепловое действие тока используется также в плавких предохранителях и автоматических выключателях, защищающих от короткого замыкания. А способность электрического тока нагревать металлы до температуры их плавления позволяет надежно соединить их с помощью сварки. Химическое действие тока наблюдается при прохождении его через раствор электролита. В результате на электродах осаждаются нейтральные частицы вещества. Это явление используется для получения чистых металлов, при никелировании или хромировании металлических предметов для защиты их от коррозии. Свойство электрического тока создавать магнитное поле используется в самых различных технических устройствах. Например, в телефонах и громкоговорителях. В миниатюрных записывающих и воспроизводящих головках видеомагнитофонов и в гигантских промышленных подъемных кранах. В результате взаимодействия проводника с током с магнитным полем проявляется магнитное действие тока. Это явление лежит в основе работы электроизмерительных приборов и в электродвигателях.

У истоков применения электричества в технике стояли многие русские ученые. Имена Петрова, Шилинга, Якоби, Лодыгина, Попова навеки вписаны в историю науки и техники. Пример патриотизма ученого проявил Павел Николаевич Яблочков. Все деньги, полученные за свое изобретение электрической свечи, он употребил на выкуп патента, который преподнес в дар России.

Мы уже научились превращать в электрическую энергию, энергию приливов, внутреннего тепла земли и ветров. Развитие сети мощных электростанций и высоковольтных линий электропередач, дальнейшее совершенствование электротехнических устройств существенно влияет на темпы научно-технического прогресса. Наука об электричестве ждет новых открытий.

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:

Электрическое поле и электрический ток: напряженность и сила

Взаимодействие электрических зарядов объясняется тем, что вокруг каждого заряда существует электрическое поле.

Электрическое поле

Электрическое поле заряда – это материальный объект, оно непрерывно в пространстве и способно действовать на другие электрические заряды. Электрическое поле неподвижных зарядов называется электростатическим. Электростатическое поле создается только электрическими зарядами, существует в пространстве, окружающем эти заряды и неразрывно с ними связано.

Если к электроскопу, не касаясь его оси, поднести на некотором расстоянии заряженную палочку, то стрелка все равно будет откланяться. Это и есть действие электрического поля.

Напряженность электрического поля

Заряды, находясь на некотором расстоянии один от другого, взаимодействуют. Это взаимодействие осуществляется посредством электрического поля. Наличие электрического поля можно обнаружить, помещая в различные точки пространства электрические заряды. Если на заряд в данной точке действует электрическая сила, то это означает, что в данной точке пространства существует электрическое поле. Графически силовые поля изображают силовыми линиями.

Силовая линия – это линия, касательная в каждой точке которой совпадает с вектором напряженности электрического поля в этой точке.

Напряженность электрического поля – это физическая величина, численно равная силе, действующей на единичный заряд, помещенный в данную точку поля. За направление вектора напряженности принимают направление силы, действующей на точечный положительный заряд.

Однородное электрическое поле – это такое поле, во всех точках которого напряженность имеет одно и то же абсолютное значение и направление. Приблизительно однородным является электрическое поле между двумя разноименно заряженными металлическими пластинами. Силовые линии такого поля являются прямыми одинаковой густоты.

Потенциал. Разность потенциалов. Кроме напряженности, важной характеристикой электрического поля является потенциал j. Потенциал j – это энергетическая характеристика электрического поля, тогда как напряженность E – это его силовая характеристика, потому что потенциал равен потенциальной энергии, которой обладает единичный заряд в данной точке поля, а напряженность равна силе, с которой поле действует на этот единичный заряд.

Диэлектрики в электрическом поле

Диэлектриками или изоляторами называются тела, которые не могут проводить через себя электрические заряды. Это объясняется отсутствием в них свободных зарядов.

Если одни конец диэлектрика внести в электрическое поле, то перераспределения зарядов не произойдет, т. к. в диэлектрике нет свободных носителей заряда. Оба конца диэлектрика будут нейтральны. Притяжение незаряженного тела из диэлектрика к заряженному телу объясняется тем, что в электрическом поле происходит поляризация диэлектрика, т. е. смещение в противоположные стороны разноименных связанных зарядов, входящих в состав атомов и молекул вещества.

Полярные и неполярные диэлектрики

Виды диэлектриков

К неполярным относятся диэлектрики, в атомах или молекулах которых центр отрицательно заряженного электронного облака совпадает с центром положительного атомного ядра. Например, инертные газы, кислород, водород, бензол.

Полярные диэлектрики состоят из молекул, у которых центры распределения положительных и отрицательных зарядов не совпадают. Например, спирты, вода. Их молекулы можно рассматривать как совокупность двух точечных зарядов, равных по модулю и противоположных по знаку, находящихся на некотором расстоянии друг от друга. Такую в целом нейтральную систему называют электрическим диполем.

Проводники в электрическом поле

Проводниками называются тела, способные пропускать через себя электрические заряды. Это свойство проводников объясняется наличием в них свободных носителей заряда. Примерами проводников могут быть металлы и растворы электролитов.

Если взять металлический проводник и один его конец поместить в электрическое поле, то на данном конце появится электрический заряд. Согласно закону сохранения электрического заряда, на другом конце проводника появится равный ему по модулю и противоположный по знаку заряд. Явление разделения разноименных зарядов в проводнике, помещенном в электрическое поле, называется электростатической индукцией.

При внесении в электрическое поле проводника свободные заряды в нем приходят в движение. Перераспределение зарядов вызывает изменение электрического поля. Движение зарядов прекращается только тогда, когда напряженность электрического поля внутри проводника становится равной нулю. Свободные заряды перестают перемещаться вдоль поверхности проводящего тела при достижении такого распределения, при котором вектор напряженности электрического поля в любой точке перпендикулярен поверхности тела. Электростатическое поле внутри проводника равно нулю, весь статический заряд проводника сосредоточен на его поверхности.

Электроемкость и конденсатор

Электроемкость – количественная мера способности проводника удерживать заряд.

Простейшие способы разделение разноименных электрических зарядов – электризация и электростатическая индукция – позволяют получить на поверхности тел не большое количество свободных электрических зарядов. Для накопления значительных количеств разноименных электрических зарядов применяются конденсаторы.

Конденсатор – это система из двух проводников (обкладок), разделенных слоем диэлектрика, толщина которого мала по сравнению с размерами проводников. Так, например, две плоские металлические пластины, расположенные параллельно и разделенные слоем диэлектрика, образуют плоский конденсатор.

Если пластинам плоского конденсатора сообщить равные по модулю заряды противоположного знака, то напряженность электрического поля между пластинами будет в два раза больше, чем напряженность поля у одной пластины. Вне пластин напряженность электрического поля равна нулю, т. к. равные заряды разного знака на двух пластинах создают вне пластин электрические поля, напряженности которых равны по модулю, но противоположны по направлению.

Электрический ток

Это направленное движение заряженных частиц. В металлах носителями тока являются свободные электроны, в электролитах – отрицательные и положительные ионы, в полупроводниках – электроны и дырки, в газах – ионы и электроны. Количественной характеристикой тока является сила тока.

Источниками могут служить – гальванический элемент(происходят хим. реакции и внутренняя энергия, превращается в электрическую) и аккумулятор(для зарядки через него пропускают постоянный ток, в результате химической реакции один электрод становиться положительно заряженным, другой – отрицательно.

Действия электрического тока: тепловое, химическое, магнитное.

Направление электрического тока: от + к –

Направленное движение заряженных частиц

Поэтому достаточным условием для существования тока является наличие электрического поля и свободных носителей заряда. О наличии тока можно судить по явлениям, которые его сопровождают: Проводник, по которому течет ток, нагревается. Электрический ток может изменять химический состав проводника.

Силовое воздействие на соседние точки и намагниченные тела.

При существовании электрического поля внутри проводника, на концах его существует разность потенциалов. Если она не меняется, то в проводнике устанавливается постоянный электрический ток.

Сила тока

Сила тока – отношение заряда, пронесенного через поперечное сечение проводника за интервал времени, к этому интервалу времени.

Сила тока, как и заряд, величина скалярная. Она может быть как положительной, так и отрицательной. За положительное направление силы тока принято движение положительных зарядов. Если с течением времени сила тока не меняется, то ток называется постоянным.

Электродвижущая сила

Для того, чтобы в проводнике существовал электрический ток длительное время, необходимо поддерживать неизменными условия, при которых возникает электрический ток.

Во внешней цепи электрические заряды движутся под действием сил электрического поля. Но, чтобы поддерживать разность потенциалов на концах внешней цепи, необходимо перемещать электрические заряды внутри источника тока против сил электрического поля. Такое перемещение может осуществляться только под действием сил неэлектростатической природы.

Силы, вызывающие перемещение электрических зарядов внутри источника постоянного тока против направления действия сил электростатического поля, называются сторонними силами. Сторонние силы в гальваническом элементе или аккумуляторе возникают в результате электрохимических процессов, происходящих на границе раздела электрод – электролит. В машине постоянного тока сторонней силой является сила Лоренца.

Последовательное и параллельное соединение проводников

Проводники в электрических цепях постоянного тока могут соединяться последовательно и параллельно.

При последовательном соединении электрическая цепь не имеет разветвлений, все проводники включают в цепь поочередно друг за другом.

Сила тока во всех проводниках одинакова, так как в проводниках электрический заряд не накапливается и через поперечное сечение проводника за определенное время проходит один и тот же заряд.

При последовательном соединении проводников их общее электрическое сопротивление равно сумме электрических сопротивлений всех проводников.

При параллельном соединении электрическая цепь имеет разветвления (точку разветвления называют узлом). Начала и концы проводников имеют общие точки подключения к источнику тока.

При этом напряжение на всех проводниках одинаково. Сила тока равна сумме сил токов во всех параллельно включенных проводниках, так как в узле электрический заряд не накапливается, поступающий за единицу времени в узел заряд равен заряду, уходящему из узла за то же время.

Соединение источников тока

Соединение источников тока

Химические источники э. д. с. (аккумуляторы, элементы) включаются между собой последовательно, параллельно и смешанно.

Последовательное соединение источников э. д. с. На рисунке представлены три соединенных между собой аккумулятора. Такое соединение аккумуляторов, когда минус каждого предыдущего источника соединен с плюсом последующего источника, называется последовательным соединением. Группа соединенных между собой аккумуляторов или элементов называется батареей.

Физические свойства электричества — PubMed

. май-июнь 2013 г.; 20(3):269-70. doi: 10.1016/j.jmig.2013.02.006.

Принадлежности Расширять

принадлежность

• ¹ Отделение акушерства и гинекологии, Вустерширская больница неотложной помощи NHS Trust, Вустер, Великобритания. [email protected]

Элемент в буфере обмена

Ангус Дж. М. Томсон. J Миним инвазивный гинекол. май-июнь 2013.

Показать детали Показать варианты

Показать варианты

Формат АннотацияPubMedPMID

.май-июнь 2013 г.; 20(3):269-70. doi: 10.1016/j.jmig.2013.02.006.

принадлежность

• ¹ Отделение акушерства и гинекологии, Вустерширская больница неотложной помощи NHS Trust, Вустер, Великобритания. [email protected]

Элемент в буфере обмена

Полнотекстовые ссылки Параметры отображения цитирования

Показать варианты

Формат АннотацияPubMedPMID

Абстрактный

Электричество — это поток электронов через проводник.Величина тока (амперы) связана с напряжением (вольты), толкающим электроны, и степенью сопротивления потоку (омы). Во время своего движения по цепи электроны могут использоваться для создания ряда полезных побочных продуктов, таких как тепло и свет. Когда электроны движутся, они изменяют заряд материи, через которую они проходят, что также может вызывать электромагнитные эффекты.

Авторские права © 2013 AAGL. Опубликовано Elsevier Inc. Все права защищены.

Похожие статьи

• Физические свойства и количественная оценка стимула ЭСТ: I. Основные принципы.

  Сакем Х.А., Лонг Дж., Любер Б., Меллер Дж.Р., Проховник И., Девананд Д.П., Ноблер М.С. Сакейм Х.А. и др. Судороги Тер. 1994 июнь; 10 (2): 93-123. Судороги Тер. 1994. PMID: 8069647 Обзор.

• Мониторинг в анестезии. Сигнал, который нужно контролировать.

  Дорнетт В.С. Дорнетт В.С. Клин Анест. 1973;9(2):3-20. Клин Анест. 1973. PMID: 4745708 Аннотация недоступна.

• Электрический ток и поток электронов.

  ФАРР РФ.ФАРР РФ. Рентгенография. 1963 март; 29:72-6. Рентгенография. 1963 год. PMID: 13944434 Аннотация недоступна.

• Фильтр высокочастотных токов в термоэлектрической цепи для измерения температуры.

  КОТТРЕЛЛ К.Л., ПОКУПКИ Д.Г., УИНТЕРТОН К. КОТТРЕЛЛ С.Л. и соавт. Природа. 1950 27 мая; 165 (4204): 857-58. дои: 10.1038/165857a0. Природа. 1950. PMID: 15423493 Аннотация недоступна.

• Импорт явлений излучения электронов и терапевтического лазера низкого уровня в митохондриальную передачу энергии.

  Уилден Л., Картейн Р. Уилден Л. и др. J Clin Laser Med Surg. 1998 г., июнь; 16 (3): 159–65. doi: 10.1089/clm.1998.16.159. J Clin Laser Med Surg. 1998. PMID: 9743654 Обзор.

LinkOut — больше ресурсов

• Полнотекстовые источники

• Прочие литературные источники

• Материалы исследований

[Икс]

Укажите

Копировать

Формат: ААД АПА МДА НЛМ

Электрический ток: эффекты, типы и свойства

Наши предки зависели от огня в качестве источника света, тепла и приготовления пищи. Сегодня по щелчку выключателя, повороту ручки или нажатию защелки мы получаем моментальную силу. Это возможно в результате электрического потока. Вы понимаете, что актуально? В этой статье мы изучим некоторые из основных законов, касающихся постоянных электрических токов, и то, как электрический поток преобразовал передовую жизнь. Это одно из значительных открытий, которые помогли нам изменить наш образ жизни. Помимо значительного влияния дома, власть также берет на себя значительную роль в бизнесе, транспорте и переписке.

Что такое электрический ток

Электрический ток — это поток заряженных частиц через проводящую среду, такую ​​как провод. Когда мы говорим об электричестве, заряженные частицы, на которые мы ссылаемся, довольно часто являются электронами. Молекулы в проводящем материале имеют множество свободных электронов, которые скользят от одной йоты к другой и где-то посередине. Движение этих электронов произвольно, поэтому нет потока каким-то случайным образом. Как бы то ни было, когда мы прикладываем к проводнику напряжение, все свободные электроны будут двигаться аналогичным образом, создавая ток.

Что-то любопытное в электрическом потоке заключается в том, что, хотя электрическая энергия движется по конвейеру почти со скоростью света, настоящие электроны движутся намного медленнее. По правде говоря, если бы вы каким-то образом случайно прошли рядом с токоведущим проводом, вы бы двигались во много раз быстрее, чем электроны.

В зависимости от способности материала проводить электричество, они подразделяются на две категории:

Проводники

Материалы, которые позволяют электрическому току легко проходить через них.Носителями заряда внутри металлических проводников являются свободные электроны. При приложении электрического поля свободные электроны испытывают силу, и внутри проводника возникает электрический ток. Сила, необходимая для протекания тока по проводнику, называется напряжением.

Примеры проводников: серебро, золото, водные растворы солей и металлов, таких как железо и тело человека и т. д.

Примечание: Носители заряда в различных проводниках-

Электроны без металлов

Электролиты — +ve и -ve ионы

Полупроводники — свободные электроны и дырки.

Изоляторы

Материалы, ограничивающие свободный поток электронов от одной частицы к другой. Частицы изолятора не пропускают электронов; впоследствии заряд случайным образом равномерно распределяется по поверхности изолятора.

Примеры изоляторов: стекло, дерево, пластик и т. д.

Предпосылки для протекания тока в проводнике

Для создания электрического тока необходимы три вещи: запас электрических зарядов (электронов), которые могут поток, некоторый тип толчка для перемещения зарядов по цепи и путь для передачи зарядов.Путь передачи зарядов обычно представляет собой медный провод.

Поток электричества можно сравнить с потоком воды по линии. Вода поступает из плотины и удерживается по трубопроводу сифоном или самотеком. Подача воды — это плотина, напор — это сифон или сила тяжести, а труба — это путь.

Читайте также:

Что такое электродвижущая сила?

Электродвижущая сила (ЭДС) — это оценка энергии, которая заставляет ток течь по цепи. Точно так же его можно охарактеризовать как возможный контраст в управлении между двумя точками цепи. Электродвижущая сила на самом деле не является силой; скорее, это оценка энергии для каждой единицы заряда. Единицей СИ является вольт.

Источник ЭДС с разомкнутой цепью, консервативное электростатическое поле, создаваемое снятием заряда, точно снижает силу, создающую ЭДС. Следовательно, ЭДС имеет такое же значение, но обратный знак, как необходимое для электрического поля, направленного внутрь между двумя клеммами А и В источника ЭДС в разомкнутом состоянии (путь проходит от отрицательной клеммы к положительный вывод, чтобы получить положительную ЭДС, показывающую работу, проделанную электронами, движущимися в цепи.

• Единица электрического тока
• Единица электрического тока = Единица заряда / Единица времени.
• Единицей заряда в системе СИ является кулон, а единицей измерения времени является секунда.
• Тогда Единица электрического тока = Кулон/секунда, известная как Ампер.

Таким образом, единицей электрического тока является ампер, известный как кулон в секунду.

1 единица электрического тока определяется как количество заряда, протекающего через площадь поперечного сечения (площадь сечения не имеет значения, поскольку речь идет о количестве заряда) проводника в единицу времени.

Визуализация электрического тока

Чтобы получить более глубокое представление о том, что такое электрический ток и как он действует в проводнике, мы можем использовать подобие электричества водопроводной трубы. Несомненно, есть несколько ограничений, однако они являются чрезвычайно важным представлением текущего и текущего потока.

Мы можем противопоставить электрический ток воде, движущейся по трубе. В момент, когда к одному концу трубы приложено давление, вода вынуждена двигаться по трубе в одном направлении.Измерение расхода воды зависит от давления, установленного на конце. Это давление может достигать электродвижущей силы.

Свойства электрического тока

Электрический ток является важной величиной в электронных схемах. Мы настолько приспособили электричество в нашей повседневной жизни, что уже невозможно представить жизнь без него. Поэтому важно понимать, что такое ток и различные свойства электрического тока.

• В момент, когда на металлическую проволоку подается разность электрических потенциалов, приблизительно присоединенные свободные электроны начинают двигаться к положительному выводу ячейки, показанной на рисунке ниже.Эта последовательная последовательность электронов составляет электрический поток. Прохождение потоков в проводе происходит от отрицательного вывода ячейки к положительному полюсу через внешнюю цепь.

• В соответствии с электронной гипотезой, когда к передатчику прикладывается контраст потенциалов, некоторая материя движется по цепи, которая устанавливает электрический поток. Считалось, что эта материя течет от более высокого потенциала к пониженному потенциалу, например, от положительного полюса к отрицательному полюсу клетки через внешнюю цепь.

Эффекты электрического тока

Когда по проводнику протекает ток, существует ряд явлений, которые определяют, течет ток или нет. Ниже приведены наиболее известные явления:

Нагревающий эффект электрического тока

Когда наша одежда сложена, мы используем железный ящик, чтобы сделать нашу одежду свежей и опрятной. Железный ящик работает по принципу нагревательного эффекта тока. Таких устройств, работающих на нагревательном эффекте, множество.

Фундаментальная физика говорит, что у нас не может быть полного преобразования энергии из одной энергии в другую. Постоянно что-то теряется, чтобы согреться. Например, преобразование энергии пара в электричество тратится в виде энергии в небольшом количестве.

Теперь, если бы нам преднамеренно нужно было производить тепловую энергию, мы бы просто добавили огромную оппозицию в контур с пропорциональными границами, как указано в уравнении:-

H=I ² ∗R∗T

Здесь H нагревается в джоулях, I — ток в амперах, R — сопротивление нагревательного элемента в омах, а T — время в секундах.

Читайте также:

Магнитный эффект электрического тока

Электрический ток создает магнитную силу, которую также можно назвать магнитным эффектом. Магнитное воздействие электрического тока известно как электромагнитное воздействие.

• Магнитные поля создаются магнитным воздействием электрического тока и магнитного материала.

Химическое действие электрического тока

Химическое действие электрического тока обычно выясняется с помощью электролиза.При электролизе химическое разделение ионных соединений может осуществляться пропусканием через них постоянного электрического тока.

• Например, при электролизе подкисленной воды электролит остается простым химическим соединением в вольтметре до тех пор, пока не возникнет электрическое поле при введении постоянного тока через разные полюса. Заряженные стержни в настоящее время захватывают электролит и образующиеся частицы и плавают к полюсу обратного заряда. Эта направленная универсальность частиц составляет то, что составляет проводимость тока через жидкости.

• В настоящее время электролиз может привести к разделению химического вещества на другой стабильный сегмент, например, при электролизе подкисленной воды, когда 2 объема газообразного водорода подается на объем газообразного кислорода, что представляет собой полностью сложный цикл. Следовательно, мы можем сказать, что ток, связанный с химическими эффектами, и электролиз является основным методом его описания.

Ключевые моменты, о которых следует помнить

• Постоянные электрические токи и то, как электрический поток изменил современный образ жизни — одно из важных открытий, которые помогли нам изменить наш образ жизни.
• Электрический ток — это поток заряженных частиц через проводящую среду, такую ​​как провод.
• Материалы, которые позволяют электрическому току легко проходить через них. Носителями заряда внутри металлических проводников являются свободные электроны.
• Материалы, ограничивающие свободный поток электронов от одной частицы к другой, являются изолятором.
• Электродвижущая сила (ЭДС) — это оценка энергии, которая заставляет ток течь по цепи.
• В соответствии с электронной гипотезой, когда контраст потенциалов прикладывается к передатчику, некоторая материя движется по цепи, которая устанавливает электрический поток.
• Электрический ток создает магнитную силу, которую также можно назвать магнитным эффектом.
• Химическое действие электрического тока обычно выясняется с помощью электролиза.

Примеры вопросов по электрическому току

Вопросы. Что такое электрический ток и его формула?

Ответ. Электрический ток — это поток заряда в единицу времени. Этот ток отождествляется с напряжением и сопротивлением цепи.Это очень хорошо представлено I, а единицей СИ является Ампер. Электрический поток связывает электрический заряд и время.

Согласно закону Ома уравнение электрического потока будет иметь вид

 I=V/R

Ques. Каково направление электрического тока?

Ответ. Направление электрического тока — это направление, в котором будет двигаться положительный заряд. В проводах настоящие переносчики заряда — это отрицательно заряженные электроны. В любом случае показатель, используемый для направления тока, зависит от направления, в котором будут двигаться положительные заряды.

Вопросы. Какова текущая формула?

Ответ. Зависимость между током и сопротивлением в электрической цепи. Ток обычно обозначается символом I. Закон Ома относится к току, протекающему через проводник, к напряжению V и сопротивлению R; то есть V = IR. Альтернативой закону Ома является I = V/R.

Вопросы. Определить 1 единицу электрического тока?

Ответ. 1 единица электрического тока определяется как количество заряда, протекающего через площадь поперечного сечения (площадь сечения не имеет значения, поскольку речь идет о количестве заряда) проводника в единицу времени.

Вопросы за предыдущий год

Вопросы. Как изменится подвижность электронов в проводнике, если разность потенциалов, приложенных к проводнику, удвоится, а длина и температура проводника останутся постоянными? (2019)

Отв.  Подвижность можно определить по формуле:  = v _d / E

Vd можно назвать скоростью дрейфа, а E — электрическим полем.

Скорость дрейфа: v _d = (-Ee/m)r

Когда мы подставляем это конкретное значение в уравнение подвижности 

= (-e/m)r

Если длина и температура проводника остаются неизменными без изменений время релаксации r не изменилось бы.Подвижность возможной разности также будет независимой. Следовательно, не было бы никакой разницы в подвижности электронов, если бы возможная разница изменялась при сохранении постоянной температуры и длины.

Вопросы. Нихромовая и медная проволоки одинаковой длины и одинакового радиуса соединены последовательно. Через них проходит ток I. Какой провод сильнее греется? Обосновать ответ. (2017)

Ответ . Нихромовая проволока будет нагреваться сильнее. Как мы знаем:

r = ρ (i / a)

RC _U / RN _I = ρ _{Cu / ρ Ni}

ρ C _U < ρ N _i

RC _u < RN _i

H = I ² Rt

H  R

Запрос. Сопротивление R потребляет ток от потенциометра. Провод потенциометра AB имеет общее сопротивление R0. На потенциометр подается напряжение V. Получите выражение для напряжения на R, когда скользящий контакт находится в середине провода потенциометра. (2017)

Ответ.

Аналогичное сопротивление между A и C: /2) = RR ₀ / 2R + R ₀ …(i)

Аналогичное сопротивление между A и B,

R _eq = (RR ₀ /2R+R ₀ (R ₀ /2)

R _eq = R ₀ (4R + R ₀ ) / 2(2R + R ₀ ) …(ii)

9000,3 0 Ток присутствует в цепи

I = V/R _eq = V..2(2R + R ₀ ) / R ₀ (4R + R ₀ )

Напряжение на R:

В _R = I.R’

R _{2 2(2R + R 0 ) / R 0 (4R + R 0 )] * RR 0 / (2R + R 0 )}

V

R 92824 = 8R + R R 92824 = 8R + _{R 92824 0}

Вопросы. Две ячейки ЭДС 1,5 В и 2,0 В, имеющие внутренние сопротивления 0,2 Ом и 0,3 Ом соответственно, соединены параллельно. Рассчитайте ЭДС и внутреннее сопротивление эквивалентной ячейки.(2016)

Ответ. Предоставлено:

E ₁ = 1,5 В, R ₁ = 0,2 Ом

E ₂ = 2V, R ₂ = 0.3ω

Эквивалентные EMF E = [(E ₁ /r ₁ )+(E ₂ /r ₂ )] / (1/r ₁ )+(1/r ₂ )

= [(1,5 * 0,3) + (2 * 0.2)] / (0,2 + 0,3)

= (0,45 + 0,4) / 0.5

= 0,85 / 0.5

= 1.7 Volt

Эквивалентное внутреннее сопротивление:

= R ₁ R ₂ / R ₁ +r ₂

= (0.2*0,3) / (0,2+0,3)

=0,06/0,5

треб = 0,12 Ом

Запросы. (a) Дайте определение термину «скорость дрейфа».

(b) На основе дрейфа электронов выведите выражение для удельного сопротивления проводника через плотность свободных электронов и время релаксации. От каких факторов зависит удельное сопротивление проводника?

(c) Почему сплавы константана и манганина используются для изготовления стандартных резисторов? (2016)

Ответ.  (a) Средняя скорость, с которой независимые электроны притягиваются к положительному полюсу под действием приложенного электрического поля, называется дрейфовой скоростью.

u _{1→ +}  u _{2→ + …….}  u _N→ / _{N  = 0}

Ie, В _d  = eE/m        

(b) Мы знаем, что ток, протекающий по проводнику, равен:

I = neA[-(eE/m)]

Если применить E = -(V/l)

I = neA(eV/мл)

= (ne ² ат/мл) V = (1/R)V

I α V _→ по закону Ома

проводник.

R = (м/нэ ² )1/А = ρ л/А 

ρ  = (м/нэ²)

ρ – удельное сопротивление материала, присутствующего в проводе. Он зависит от количества независимых электронов в единице объема и температуры.

(c) Сплавы типа константана и манганина используются для изготовления стандартных резисторов по следующим причинам:

• Они обладают большим значением сопротивления.
• На них очень мало влияет температура
• Температурный коэффициент удельного сопротивления в таких сплавах, как константан и манганин, низкий.

Что такое электрический ток? Определение, блок, свойства, типы

Определение : Электрический ток определяется как скорость потока электронов в проводнике . Единицей электрического тока в системе СИ является Ампер. Другими словами, непрерывный поток электронов в электрической цепи называется электрическим током. Проводящий материал состоит из большого количества свободных электронов, которые случайным образом перемещаются от одного атома к другому.

Пример.проводников: Человеческое тело, сталь, железо, медь, алюминий, серебро и золото.

Знаете ли вы?

Серебро — лучший проводник электричества.

Изоляторы: Изоляторы — это материалы, ограничивающие свободный поток электронов от одной частицы к другой. Частицы изолятора не допускают свободного потока электронов; впоследствии заряд редко распределяется равномерно по поверхности изолятора.

Пример.изолятора:  пластик, резина, дерево и стекло

Единица тока

Поскольку заряд измеряется в кулонах, а время в секундах, единицей измерения электрического тока является кулон/сек ( Кл/с ) или ампер ( А ). ампер — это единица СИ для проводника. I — это символическое представление тока.

Таким образом, говорят, что по проводу течет ток в один ампер, когда по нему течет заряд со скоростью один кулон в секунду.

Когда к металлическому проводу прикладывается разность электрических потенциалов, свободно присоединенные свободные электроны начинают двигаться к положительному выводу ячейки, как показано на рисунке ниже. Этот непрерывный поток электронов составляет электрический ток. Поток токов в проводе идет от отрицательного вывода ячейки к положительному полюсу через внешнюю цепь.

Условное направление тока

В соответствии с электронной теорией, когда к проводнику прикладывается разность потенциалов, некоторая материя течет по цепи, образующей электрический ток.Считалось, что это вещество течет от более высокого потенциала к более низкому потенциалу, т. е. от положительного вывода к отрицательному выводу клетки по внешней цепи.

Это соглашение о протекании тока настолько прочно укоренилось, что используется до сих пор. Таким образом, обычное направление протекания тока — от положительного вывода элемента к отрицательному полюсу элемента через внешнюю цепь. Величина протекания тока в любом сечении проводника равна скорости протекания электронов i.е. расход заряда в секунду.

Математически это представлено числом

.

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

Свойства электрического тока

Электрический ток является важной величиной в электронных схемах.Мы настолько приспособили электричество в своей жизни, что представить жизнь без него становится невозможно. Поэтому важно знать что такое ток и свойства электрического тока.

• Мы знаем, что электрический ток является результатом потока электронов. Работа, совершаемая при перемещении потока электронов, известна как электрическая энергия. Электрическая энергия может быть преобразована в другие формы энергии, такие как тепловая энергия, световая энергия и т. д. Например, в железном ящике электрическая энергия преобразуется в тепловую энергию.Точно так же электрическая энергия в лампочке преобразуется в световую энергию.
• Существует два типа электрического тока, известные как переменный ток (AC) и постоянный ток (DC). Постоянный ток может течь только в одном направлении, тогда как переменный ток течет в двух направлениях. Постоянный ток редко используется в качестве основного источника энергии в промышленности. Он в основном используется в низковольтных приложениях, таких как зарядка аккумуляторов, авиационные приложения и т. Д. Переменный ток используется для работы приборов как для бытового, так и для промышленного и коммерческого использования.
• Электрический ток измеряется в амперах. Один ампер тока представляет собой один кулон электрического заряда, проходящего через определенную точку за одну секунду.

1 ампер = 1 кулон в 1 секунду Отныне ток, протекающий во внешней цепи, направлен от положительного полюса к отрицательному полюсу батареи. Воздействие электрического тока Когда ток течет по проводнику, есть ряд признаков, которые говорят, течет ток или нет. Ниже приведены наиболее заметные знаки: . Тепловой эффект электрического тока Когда наша одежда сминается, мы используем железный ящик, чтобы сделать нашу одежду свежей и аккуратной. Железный ящик работает по принципу нагревательного воздействия тока. Таких устройств, работающих на эффекте обогрева, множество. Когда электрический ток протекает по проводнику, в проводнике выделяется тепло. Эффект нагрева определяется следующим уравнением H=I 2 RT Эффект нагрева зависит от следующего фактора: Время «t», в течение которого протекает ток. Чем дольше ток течет по проводнику, тем больше тепла выделяется. Электрическое сопротивление проводника. Чем выше сопротивление, тем выше выделяемое тепло. Сумма тока. Чем больше сила тока, тем выше тепловыделение. Если сила тока мала, то количество выделяемого тепла, вероятно, будет очень небольшим и может быть незаметно. Однако, если ток больше, возможно выделение заметного количества тепла. Магнитный эффект электрического тока Другим важным эффектом, который заметен при протекании электрического тока по проводнику, является нарастание магнитного поля. Мы можем наблюдать это, когда помещаем компас близко к проводу, по которому течет достаточно большой постоянный ток, стрелка компаса отклоняется.Магнитное поле, создаваемое током, находит хорошее применение в ряде областей. Намотав проволоку на катушку, можно усилить эффект и сделать электромагнит. Химическое действие электрического тока Когда через раствор проходит электрический ток, раствор ионизируется и распадается на ионы. Это связано с тем, что при пропускании через раствор электрического тока происходит химическая реакция. В зависимости от природы раствора и используемых электродов в растворе можно наблюдать следующие эффекты: изменение цвета раствора металлические отложения на электродах выделение газа или образование пузырьков в растворе Электрический ток — Как генерируется электрический ток | Определение Как правило, Текущий означает перетекание чего-либо из одного места в другое. За например, вода, падающая с холма, речная вода, текущая с одного места в другое место, и океанская вода, движущаяся из одного места в другое место известны как водные потоки. В реке и океан, молекулы воды движутся из одного места в другое место будет проводить ток. В а аналогичным образом, носители электрического заряда, движущиеся от одного точка на другую точку в проводнике или полупроводнике будет проводит электрический ток. Электрический Текущий определение течение носителей электрического заряда в проводнике или полупроводнике называется электрический ток. В дирижеры или полупроводники, электрический ток проводится крошечными частицы. Эти крошечные частицы известны как электрический заряд. перевозчики. носителями электрического заряда могут быть электроны, дырки, протоны, ионы и т.Однако электрический ток часто проводится электронами и дырками. В проводники, отверстия незначительны. Итак, электроны проводят электрический ток. В полупроводниках присутствуют как электроны, так и дырки. Так и электроны, и дырки проводят электрический ток. Электрический ток является важной величиной в электронных схемах.Когда напряжение применяется через проводник или полупроводник, начинает течь электрический ток. Электрический ток часто называется «текущим» для простоты. Электрический Текущий символ Электрический ток представлен символом ɪ. То символ ɪ был использовал французский физик Андре-Мари Ампер.То единица электрического тока (ампер) названа в его честь. Что представляет собой электрический заряд? Электрический заряд является фундаментальным свойством частиц, таких как электроны и протоны. Электрический заряд не может быть создан ни уничтожены. Это означает, что если есть электрон или протон потом идет зарядка. электронов имеют отрицательный заряд, а протоны — положительный.Протоны намного тяжелее электронов. Тем не менее, обвинение протона равен заряду электрона. Мы известно, что если два противоположных заряда поместить рядом друг с другом другие их привлекают. С другой стороны, если два одинаковых или заряды, расположенные близко друг к другу, отталкиваются. Когда протон находится ближе к электрону, они притягиваются.С другой стороны, когда два протона или два электрона расположенные близко друг к другу, они отталкиваются. Электрический обвинение измеряется в кулонах (С). Один кулон – это количество заряд, переносимый током 1 ампер за 1 секунду. За Например, если заряд 4 Кл проходит за 2 секунды, то ток = 4 ÷ 2 = 2 ампера (А). Как возникает электрический ток? атома являются основными строительными блоками материи. Каждый объект в вселенная состоит из атомов. Атомы самые крошечные частицы. Их размер в нанометрах. Каждый атом состоит из субатомных частицы, такие как электроны, протоны и нейтроны. Эти субатомные частицы меньше атома. Электроны отрицательно заряжены частицы, протоны — положительно заряженные частицы, а нейтроны — нейтральные частицы (без заряда). Протоны и нейтроны намного тяжелее чем электроны. Таким образом, протоны и нейтроны всегда находятся на центр атома. То сильный ядерная сила между протонами и нейтронами заставляет их всегда держаться вместе. Протоны имеют положительный заряд и нейтроны не имеют заряда. Таким образом, общий заряд ядра положительный. Электроны всегда вращаются вокруг ядра из-за электростатической силы притяжения между ними. Электроны вращаются вокруг ядра на разных орбитах. Каждая орбита имеет энергетический уровень связанные с ним. Электроны вращаются на близком расстоянии расстоянии от ядра имеют очень низкую энергию. С другой стороны, электроны вращаются на большем расстоянии от ядра обладают очень высокой энергией. Электроны на самой внешней орбите атом называется валентным электроны. Эти электроны очень слабо связаны с родительский атом.Таким образом, применяя небольшое количество энергии достаточно, чтобы освободить их от родительского атома. При небольшом количестве энергии в форме тепла, света или электричества поле прикладывается к валентным электронам, они приобретают достаточную энергию, а затем отделяется от родительского атома. Электроны, отделенные от родительский атом называется свободным электроны.Эти электроны свободно перемещаются из одного места в другое место. Мы знаем, что электроны имеют отрицательную обвинение. Таким образом, свободные электроны несут отрицательный заряд с одного место в другое место. Мы знаем, что электрический ток означает поток заряда. Так что электроны свободно перемещаются из одного места в другое место будет проводить электрический ток. В полупроводниках оба свободных электрона и дырки есть. Свободные электроны отрицательно заряженные частицы. Поэтому они несут отрицательный заряд (электрический Текущий). Дырки — это положительно заряженные частицы. Поэтому они несут положительный заряд (электрический ток). Таким образом, и свободные электроны, и дырки проводят электрический ток в полупроводниках. В проводниках отверстия незначительны. Так свободные электроны проводят электрический ток. Протоны также обладают способностью проводить электрический ток. Однако протоны не могут свободно двигаться из одного места в другое место, как электроны. Они всегда удерживается в фиксированном положении. Значит, протоны не проводят электрический ток. СИ единица электрического тока Единицей электрического тока в СИ является ампер, названный в честь французского физика Андре-Мари Ампер. Электрический ток, протекающий в проводнике или полупроводник измеряется в амперах. Ампер тоже иногда именуемые усилителями или А. Ток, протекающий через электронный компонент (например, диод) в цепи измеряется с помощью прибора под названием амперметр. Текущий направление При подаче напряжения на проводник или полупроводник, начинает течь электрический ток. В проводниках положительно заряженных протоны удерживаются в фиксированном положении и отрицательно заряженные электроны перемещаются из одного места в другое несущий заряд. Таким образом, электроны проводят электрический ток в проводниках. В полупроводниках оба свободных электрона а дырки переносят заряд из одного места в другое. Таким образом, электроны и дырки проводят электрический ток в полупроводники. При подаче напряжения электроны (отрицательные заряды) перемещаются от отрицательного полюса батареи к положительный конец батареи. Итак, электроны (отрицательные заряды) направление тока от отрицательного к положительному. С другой стороны, отверстия (поз. заряды) перемещаются от положительного конца батареи к отрицательному конец батареи. Так что дырки (положительные заряды) тока направление от положительного к отрицательному. Обычный текущее направление от положительного к отрицательному (так же, как текущее направление положительных зарядов). Заряд положительно заряженного частица (дырка) равна заряду отрицательно заряженного частица (свободный электрон), но противоположная по полярности. Поток отрицательных зарядов в цепи будет производить ток такой же, как поток положительных зарядов производить. Так что не имеет значения, течет ли ток от положительного к отрицательному или от отрицательного к положительному, генерируемый ток будет таким же. Электрический ток | Энциклопедия.com Электрический ток обычно рассматривается как поток электронов. Когда два конца батареи соединены друг с другом с помощью металлической проволоки, электроны вытекают из одного конца (электрода или полюса) батареи, через провод и в противоположный конец батареи. Электрический ток также можно рассматривать как поток положительных «дырок». «Дыра» в этом смысле — это область пространства, где электрон мог бы обычно находиться, но не существует. Отсутствие отрицательного заряда электрона можно рассматривать как создание положительно заряженной дырки. В некоторых случаях электрический ток может также состоять из потока положительно заряженных частиц, известных как катионы. Катион — это просто атом или группа атомов, несущих положительный заряд. Измерение тока Ампер (ампер) используется для измерения силы тока. Единица была названа в честь французского математика и физика Андре Мари Ампера (1775–1836), основавшего современные исследования электрических токов. Ампер определяется количеством электронов, которые проходят любую данную точку за некоторую единицу времени.Поскольку электрический заряд измеряется в кулонах, точное определение ампера — это количество кулонов, которые каждую секунду проходят через данную точку. Характеристики электрического тока Разность потенциалов. Чтобы протекал электрический ток, необходимо выполнить ряд условий. Во-первых, между двумя точками должна существовать разность потенциалов. Термин разность потенциалов (или напряжение) означает, что сила, создаваемая группой электронов в одном месте, больше, чем сила электронов в каком-то другом месте.Большая сила отталкивает электроны от первого места ко второму месту. Потенциальные различия обычно не встречаются в природе. В большинстве случаев распределение электронов в окружающем нас мире довольно равномерно. Однако ученые изобрели определенные виды устройств, в которых электроны могут накапливаться, создавая разность потенциалов. Батарея, например, есть не что иное, как устройство для производства больших масс электронов на одном электроде (точке, из которой посылается или принимается электрический ток) и дефицита электронов на другом электроде.Эта разница объясняет способность батареи генерировать разность потенциалов или напряжение. Электрическое сопротивление. Вторым условием, необходимым для протекания тока, является путь, по которому могут двигаться электроны. Одни материалы способны обеспечить такой путь, а другие нет. Материалы, пропускающие электрический ток, называются проводниками. Те, которые блокируют поток электрического тока, называются диэлектриками или изоляторами. Металлическая проволока, соединяющая два полюса батареи в приведенном ранее примере, обеспечивает путь для движения электронов от одного полюса батареи к другому. Проводимость материалов — это внутреннее (или естественное) свойство, основанное на их сопротивлении движению электронов. Электроны в некоторых материалах связаны химическими связями и не могут проводить электрический ток. В других материалах большое количество электронов может свободно двигаться, и они легко передают поток электронов. Электрическое сопротивление (или удельное сопротивление) измеряется в единицах, известных как омы (Ом). Единица была названа в честь немецкого физика Георга Симона Ома (1789–1854), первого человека, сформулировавшего законы электропроводности.Противоположностью сопротивления является проводимость, свойство, которое измеряется в единицах, называемых мхо (Ом, написанный наоборот). Сопротивление отрезка провода, используемого в электрической цепи, зависит от трех факторов: длины провода, площади его поперечного сечения и удельного сопротивления материала, из которого изготовлен провод. Чтобы понять влияние электрического сопротивления, представьте себе воду, текущую по шлангу. Количество воды, протекающей по шлангу, аналогично силе тока в проводе.Точно так же, как через толстый пожарный шланг может пройти больше воды, чем через тонкий садовый шланг, толстый металлический провод может пропускать больший ток, чем тонкий металлический провод. Для провода чем больше площадь поперечного сечения, тем меньше его сопротивление; чем меньше площадь поперечного сечения, тем больше его сопротивление. Аналогичное сравнение можно провести и по длине. Воде труднее течь по длинному шлангу просто потому, что она должна проходить дальше. Аналогично, току труднее проходить по длинному проводу, чем по короткому. Удельное сопротивление — это свойство материала, из которого изготовлена ​​сама проволока, и оно отличается от материала к материалу. Представьте, что вы наполняете пожарный шланг патокой, а не водой. Патока будет течь медленнее просто из-за своей вязкости (липкости или сопротивления течению). Точно так же электрический ток протекает через некоторые металлы (например, свинец) с большим трудом, чем через другие металлы (например, серебро). Электрические цепи В большинстве случаев путь, по которому проходит электрический ток, известен как электрическая цепь.Как минимум, цепь состоит из (1) источника электронов (например, батареи), который обеспечивает разность потенциалов, и (2) пути, по которому могут двигаться электроны (например, металлической проволоки). Напомним, что разность потенциалов (или напряжение) относится к большей силе электронов в одном месте, чем в другом; эта большая сила толкает электроны к месту с меньшей силой. Для любого практического (или полезного) применения тока также требуется (3) прибор, работа которого зависит от потока электрического тока.К таким приборам относятся электрические часы, тостеры, радиоприемники, телевизоры и различные типы электродвигателей. Во многих случаях электрические цепи также содержат (4) какой-либо измеритель, который показывает количество электрического тока или разность потенциалов в цепи. Наконец, цепь может включать (5) различные устройства для управления потоком электрического тока, такие как выпрямители, трансформаторы, конденсаторы и автоматические выключатели. Приборы могут быть включены в электрическую цепь одним из двух способов.В последовательной цепи ток протекает через приборы один за другим. В параллельной цепи входящий ток разделяется и проходит через каждую отдельную цепь независимо. Важным преимуществом параллельных цепей является их устойчивость к повреждениям. Предположим, что какой-либо из приборов в последовательной цепи поврежден так, что через него не может течь ток. Эта поломка предотвращает протекание тока в любом из приборов. При параллельной схеме такой проблемы не возникает.Если какой-либо из приборов в параллельной цепи выходит из строя, ток все равно продолжает течь через другие приборы в цепи. Принципиальная математическая зависимость, управляющая потоком электрического тока в цепи, была открыта Омом в 1827 году. Закон Ома гласит, что величина тока (i) в цепи прямо пропорциональна разности потенциалов (V) и обратно пропорциональна разности потенциалов (V). сопротивление (r) в цепи. Другими словами, i = V/r. Закон Ома говорит о том, что увеличение разности потенциалов или уменьшение сопротивления приводит к увеличению тока.И наоборот, уменьшение разности потенциалов или увеличение сопротивления приводит к уменьшению протекающего тока. Чем сложнее становится электрическая цепь, тем сложнее становится применить закон Ома. Поток тока и поток электронов Область электротехники обременена странной проблемой, возникшей более 200 лет назад. Когда ученые впервые изучали поток электрического тока из одного места в другое, они полагали, что этот поток создается движением мельчайших частиц.Поскольку электрон еще не был открыт, они предположили, что эти частицы несут положительный заряд. Сегодня мы знаем иное. Электрический ток представляет собой поток отрицательно заряженных частиц: электронов. Но обычай показывать электрический ток как положительный существует уже давно и до сих пор широко используется. По этой причине нередко можно увидеть электрический ток, представленный в виде потока положительных зарядов, хотя мы уже давно знаем лучше. Тип электрического тока, описанный выше, представляет собой постоянный ток (постоянный ток).Постоянный ток всегда включает движение электронов из области с высоким отрицательным зарядом в область с меньшим отрицательным зарядом. Электрический ток, производимый батареями, является постоянным током. Интересно, что подавляющее большинство электрического тока, используемого для практических целей, представляет собой переменный ток (переменный ток). Переменный ток — это ток, который очень быстро меняет направление своего течения. В Северной Америке, например, коммерческие линии электропередач работают на частоте 60 герц.(Герц — это единица измерения частоты.) В линии с частотой 60 герц ток меняет свое направление 60 раз в секунду. Другие виды переменного тока также широко используются. За пределами Северной Америки более распространена линия электропередач с частотой 50 герц. А в самолетах переменный ток обычно рассчитан на 400 герц. [ См. также Электричество; Электродвигатель ] электричество: свойства зарядов в движении Электродинамика изучает заряды в движении.Поток электрического заряда представляет собой электрический ток. Исторически направление тока описывалось в терминах движения воображаемых положительных зарядов; это соглашение до сих пор используется многими учеными, хотя оно прямо противоположно направлению потока электронов, которое, как теперь известно, лежит в основе электрического тока в твердых телах. Ток, который считается состоящим из воображаемых положительных зарядов, часто называют обычным током. Чтобы в проводнике существовал ток, между концами проводника должна существовать электродвижущая сила (ЭДС) или разность потенциалов.Электрическая ячейка, батарея ячеек и генератор — все это источники электродвижущей силы; любой такой источник с внешним проводником, соединенным от одного из двух выводов источника к другому, образует электрическую цепь. Если источником является батарея, ток течет только в одном направлении и называется постоянным током (DC). Если источником является генератор без коммутатора, то при каждом обороте якоря направление тока дважды меняется на противоположное, проходя сначала в одну, а затем в другую сторону; такой ток называется переменным током (AC).Количество раз, когда переменный ток дважды меняет направление на противоположное за каждую секунду, называется частотой тока; частота обычного бытового тока в США составляет 60 циклов в секунду (60 Гц), и электрические устройства должны быть рассчитаны на работу на этой частоте. В твердом теле ток состоит не из нескольких быстро движущихся электронов, а из множества электронов, движущихся медленно; хотя этот дрейф электронов происходит медленно, импульс, вызывающий его, когда цепь замыкается, движется по цепи почти со скоростью света.Движение электронов в токе не стационарно; каждый электрон движется в серии остановок и стартов. В постоянном токе электроны равномерно распределяются по проводнику; в переменном токе электроны стремятся собраться вдоль поверхности проводника. В жидкостях и газах носителями тока являются не только электроны, но и положительные и отрицательные ионы. Электронная энциклопедия Колумбии, , 6-е изд. Авторское право © 2012, издательство Колумбийского университета.Все права защищены. См. больше статей энциклопедии по: Электротехника Электрический заряд и ток — краткая история Плата Электричество и магнетизм Электрический заряд и ток — краткая история Учебное руководство за 14-16 Электрические явления являются результатом фундаментального свойства материи: электрического заряда. Атомы, составляющие большую часть материи, с которой мы сталкиваемся, содержат заряженные частицы. Протоны и электроны имеют единичный заряд, но противоположного знака. Атомы обычно нейтральны, потому что количество электронов и протонов одинаково. Электрические заряды в состоянии покоя известны намного раньше, чем электрические токи. Эффект янтаря Свойство, называемое теперь статическим электричеством , было известно философам Древней Греции. На самом деле слово «электричество» происходит от слова «электрон», греческого названия янтаря.Янтарь — это смолистый минерал, используемый для изготовления украшений. Вероятно, мелкие волокна одежды прилипали к янтарным драгоценностям и их было довольно трудно снять. Попытка стереть волокна ухудшила ситуацию, заставив первых философов задаться вопросом, почему. Уильям Гилберт упомянул янтарный эффект в своей новаторской книге О магнетизме , опубликованной в 1600 году. Он заметил, что притяжение между электриками и было намного слабее, чем магнетизм, и ошибочно сказал, что электрики никогда не отталкиваются. Бенджамин Франклин Потребовался гигантский скачок понимания, чтобы объяснить подобные наблюдения с точки зрения положительного и отрицательного электрического заряда. В 18 веке Бенджамин Франклин в Америке пробовал эксперименты с зарядами. Именно Франклин назвал два вида электричества «положительным» и «отрицательным». Он даже собирал электрические заряды из грозовых облаков через мокрую нить от воздушного змея. Франклин был сторонником «одножидкостной» модели электрического заряда.Объект с избытком жидкости будет иметь один заряд; объект с дефицитом жидкости будет иметь противоположный заряд. Другие ученые отстаивали теорию «двух жидкостей», в которой движутся отдельные положительные и отрицательные жидкости. Потребовалось более века, чтобы дебаты перешли на сторону Франклина. Интересно отметить, что Франклин ввел несколько электрических терминов, которые мы используем до сих пор: батарея, заряд, проводник, плюс, минус, положительно, отрицательно, конденсатор (= конденсатор) и другие. Электрические токи Электрические токи не были полностью исследованы до тех пор, пока примерно в 1800 году не были изобретены батареи. Прохождение тока через солевые растворы свидетельствует о том, что существуют два типа носителей заряда: положительные и отрицательные. Носителями заряда, выкипающими из раскаленных добела металлов, являются отрицательные электроны, а движение электронов создает ток в холодном металлическом проводе. Какое-то время электрические токи казались настолько отличными от электрических зарядов в состоянии покоя, что их изучали отдельно.Казалось, что существует четыре вида электричества: положительные и отрицательные электростатические заряды, а также положительные и отрицательные движущиеся заряды в токах. Теперь ученые знают лучше. Есть только два вида, положительные и отрицательные, оказывающие одинаковые силы, будь то «электростатические заряды от трения» или «движущиеся заряды от источников питания». Современный вид Электрические силы — это то, что удерживает вместе атомы и молекулы, твердые тела и жидкости. При столкновении объектов электрические силы раздвигают их. Сегодня мы понимаем, что электроны могут передаваться, когда два разных материала контактируют друг с другом, а затем разделяются. Вы можете перечислить материалы по порядку, от тех, «которые, скорее всего, потеряют электроны» (получив положительный заряд), до «те, которые, скорее всего, приобретут электроны» (получат отрицательный заряд). Это называется трибоэлектрическим рядом . . Author: alexxlab Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт 2019 © Все права защищены. Карта сайта