Что называется электрическим током: Электрический ток — это… Что такое Электрический ток?

Определение электрического тока

Электрический ток (эл ток, или просто ток) – движущая сила современной человеческой цивилизации. Без него остановятся заводы и фабрики, погрузятся во мрак города, пропадут тепло и горячая вода в домах, многие другие блага и достижения технического прогресса станут недоступными. Однако, несмотря на такую огромную роль данного явления в человеческой жизни, многие не знают, в чем его суть, благодаря чему он возникает и протекает. В этой статье будет рассмотрено, что такое ток, как он возникает, где применяется, какие частицы являются его носителями в различных веществах, какие физические законы являются основными для данного явления.

Электрический ток

Основные определения

Существует 2 основных определения данного явления: классическое и приводимое в академических учебниках. Суть каждого из них следующая:

• Классическое определение электрического тока гласит, что он представляет собой направленное строго упорядоченное движение частиц, обладающих зарядом;
• В академических учебных пособиях указывается, что электрический ток – это скорость, с которой заряд изменяется с течением определенного времени.

Из двух данных определений первое наиболее часто применяемое, второе – используется реже, так как не описывает сути природы электротока.

Электрическая энергия

Понятие «электрическая энергия» означает высвобождаемую при движении потока заряженных частиц энергию, источником которой служит аккумуляторная батарея или генератор, потребителем – подключенные к электрической сети приборы и оборудование. Применяется оно, как правило, в быту и технике в таком сокращенном варианте как «электроэнергия». Единицей измерения электроэнергии является киловатт-час (кВт/ч).

Где применяется электрический ток

Данное явление нашло широкое применение в таких областях человеческой цивилизации, как:

• Промышленность;
• Сельское хозяйство;
• Коммунальное хозяйство;
• Банковская сфера;
• Транспорт;
• Информационные технологии.

Кроме данных областей, электричество является основой быта любого современного человека – без него невозможно функционирование бытовых приборов, аудио,- и видеотехники, внутреннего и наружного освещения, отопительных котлов, охранного оборудования и других потребителей электроэнергии.

Условия, необходимые для получения электротока

Основными условиями образования электрического тока являются следующие:

• Наличия источника – соединенного с турбиной генератора, аккумуляторной или солнечной батареей.
• Достаточное количество свободных заряженных частиц в проводнике;
• Электрическое поле, создаваемое источником питания и являющееся той сторонней силой, которая упорядочивает движение зарядов в проводнике и цепи;
• Замкнутая цепь, концы которой подключены к полюсам источника питания.

Только наличие всех данных условий гарантирует, что такое явление, как электрический ток, будет длительно протекать в той или иной цепи, запитывая различных потребителей.

Электрический ток в разных средах

В металлах

В металлах протекание тока происходит, благодаря движению таких отрицательно заряженных частиц, как электроны. При подключении к проводнику из меди, алюминия источника питания данные частицы движутся от его отрицательного полюса к положительному или от фазы к нулю.

Медные проводники

В полупроводниках

В полупроводниках (кремний, германий) основными носителями зарядов являются отрицательно заряженные электроны и обладающие положительным зарядом «дырки». Избыток электронов образуется при введении в материал донорной примеси n-типа с большим, по сравнению с исходным веществом, количеством электронов на внешнем электронном уровне. Образование «дырок» происходит при введении в исходный полупроводник вещества с меньшим количеством электронов на внешнем электронном уровне – акцепторной примеси p-типа.

Протекание тока осуществимо в материалах на примере самой простой полупроводниковой радиодетали (диода), состоящей из двух пластинок кремния с введенными в них примесями n и p-типа. При этом пластинка с примесью n-типа называется катод, p-типа – анод.

Диод

При подключении к катоду отрицательного полюса источника питания, а к аноду – положительного, вследствие притяжения электронов из области n-типа плюсом батареи в цепи начнет протекать ток. При подключении питания к диоду в обратной полярности ток протекать не будет – электроны катода будут притягиваться к положительному полюсу батареи, «дырки» анода – к отрицательному.

В вакууме и газе

В обычном состоянии газы являются типичными диэлектриками. Однако при воздействии на газ высокой температуры, ультрафиолетового или рентгеновского излучения он подвергается ионизации – находящиеся в нем атомы теряют свои электроны или притягивают (захватывают) их из соседних атомов. Вследствие данного эндотермического процесса атомы газа теряют свою электронейтральность, и из них образуются такие носители зарядов, как ионы (анионы – отрицательно заряженные и катионы – положительно заряженные).Сам газ в таком состоянии называется плазмой.

Плазма

В жидкости

В жидкостях, обладающих электрической проводимостью (электролитах), основными носителями зарядов являются ионы, образующиеся при электролитической диссоциации солей.

Законы электрического тока

Основными законами электротехники являются такие всем известные из курса школьной физики постулаты, как:

• Закон Ома;
• Закон Фарадея;
• Закон Джоуля-Ленца.

Опасность электрического тока

Помимо полезных свойств, ток – это также достаточно опасное для человеческого здоровья и жизни явление. Так, при соприкосновении с оголенным проводником, в котором величина силы тока свыше 0,1 Аи напряжения – 100 В, возможны серьезные электротравмы, повреждения внутренних органов и даже остановка сердца. Поэтому перед началом работ на не обесточенном по каким-либо причинам участке цепи характеристики протекающего по нему электротока должны в обязательном порядке измеряться, чтобы разумно оценивать последствия поражения током при контакте с токопроводящей поверхностью.

На заметку. При работе на электроустановках необходимо знать, как называются предупреждающие знаки электрической безопасности. Это нужно для того, чтобы ориентироваться в том, насколько опасна работа на том или ином участке цепи в случае его вынужденного или случайного нахождения под напряжением.

Таким образом, знание природы и сути такого явления, как электрический ток (сокращенно эл ток это), позволяет не только понять, как он протекает по тем или иным веществам, но и осознать опасность данного явления для человеческого здоровья при неаккуратном обращении с находящимися под напряжением проводниками, вышедшими из строя электроприборами.

Видео

Электрический ток. Теория

Электрический ток — направленное движение заряженных частиц в электрическом поле.

Заряженными частицами могут являться электроны или ионы (заряженные атомы).

Атом, потерявший один или несколько электронов, приобретает положительный заряд. — Анион (положительный ион).
Атом, присоединивший один или несколько электронов, приобретает отрицательный заряд. — Катион (отрицательный ион).
Ионы в качестве подвижных заряженных частиц рассматриваются в жидкостях и газах.

В металлах носителями заряда являются свободные электроны, как отрицательно заряженные частицы.

В полупроводниках рассматривают движение (перемещение) отрицательно заряженных электронов от одного атома к другому и, как результат, перемещение между атомами образовавшихся положительно заряженных вакантных мест — дырок.

За направление электрического тока условно принято направление движения положительных зарядов. Это правило было установлено задолго до изучения электрона и сохраняется до сих пор. Так же и напряжённость электрического поля определена для положительного пробного заряда.

На любой единичный заряд q в электрическом поле напряженностью E действует сила F = qE, которая перемещает заряд в направлении вектора этой силы.

На рисунке показано, что вектор силы F_— = -qE, действующей на отрицательный заряд -q, направлен в сторону противоположную вектору напряжённости поля, как произведение вектора E на отрицательную величину. Следовательно, отрицательно заряженные электроны, которые являются носителями зарядов в металлических проводниках, в реальности имеют направление движения, противоположное вектору напряжённости поля и общепринятому направлению электрического тока.

Количество заряда Q = 1 Кулон, перемещённое через поперечное сечение проводника за время t = 1 секунда, определится величиной тока I = 1 Ампер из соотношения:

I = Q/t.

Отношение величины тока I = 1 Aмпер в проводнике к площади его поперечного сечения S = 1 m ² определит плотность тока j = 1 A/m²:

j = I/S

Работа A = 1 Джоуль, затраченная на транспортировку заряда Q = 1 Кулон из точки 1 в точку 2 определит значение электрического напряжения U = 1 Вольт, как разность потенциалов φ₁ и φ₂ между этими точками из расчёта:

U = A/Q = φ₁ — φ₂

Электрический ток может быть постоянным или переменным.

Постоянный ток — электрический ток, направление и величина которого не меняются во времени.

Переменный ток — электрический ток, величина и направление которого меняются с течением времени.

Ещё в 1826 году немецкий физик Георг Ом открыл важный закон электричества, определяющий количественную зависимость между электрическим током и свойствами проводника, характеризующими их способность противостоять электрическому току.
Эти свойства впоследствии стали называть электрическим сопротивлением, обозначать буквой R и измерять в Омах в честь первооткрывателя.
Закон Ома в современной интерпретации классическим соотношением U/R определяет величину электрического тока в проводнике исходя из напряжения U на концах этого проводника и его сопротивления R:

I = U/R

Электрический ток в проводниках

В проводниках имеются свободные носители зарядов, которые под действием силы электрического поля приходят в движение и создают электрический ток.

В металлических проводниках носителями зарядов являются свободные электроны.
С повышением температуры хаотичное тепловое движение атомов препятствует направленному движению электронов и сопротивление проводника увеличивается.
При охлаждении и стремлении температуры к абсолютному нулю, когда прекращается тепловое движение, сопротивление металла стремится к нулю.

Электрический ток в жидкостях (электролитах) существует как направленное движение заряженных атомов (ионов), которые образуются в процессе электролитической диссоциации.
Ионы перемещаются в сторону электродов, противоположных им по знаку и нейтрализуются, оседая на них. — Электролиз.
Анионы — положительные ионы. Перемещаются к отрицательному электроду — катоду.
Катионы — отрицательные ионы. Перемещаются к положительному электроду — аноду.
Законы электролиза Фарадея определяют массу вещества, выделившегося на электродах.
При нагревании сопротивление электролита уменьшается из-за увеличения числа молекул, разложившихся на ионы.

Электрический ток в газах — плазма. Электрический заряд переносится положительными или отрицательными ионами и свободными электронами, которые образуются под действием излучения.

Существует электрический ток в вакууме, как поток электронов от катода к аноду. Используется в электронно-лучевых приборах — лампах.

Электрический ток в полупроводниках

Полупроводники занимают промежуточное положение между проводниками и диэлектриками по своему удельному сопротивлению.
Знаковым отличием полупроводников от металлов можно считать зависимость их удельного сопротивления от температуры.
С понижением температуры сопротивление металлов уменьшается, а у полупроводников, наоборот, возрастает.
При стремлении температуры к абсолютному нулю металлы стремятся стать сверхпроводниками, а полупроводники — изоляторами.
Дело в том, что при абсолютном нуле электроны в полупроводниках будут заняты созданием ковалентной связи между атомами кристаллической решётки и, в идеале, свободные электроны будут отсутствовать.
При повышении температуры, часть валентных электронов может получать энергию, достаточную для разрыва ковалентных связей и в кристалле появятся свободные электроны, а в местах разрыва образуются вакансии, которые получили название дырок.
Вакантное место может быть занято валентным электроном из соседней пары и дырка переместится на новое место в кристалле.
При встрече свободного электрона с дыркой, восстанавливается электронная связь между атомами полупроводника и происходит обратный процесс – рекомбинация.
Электронно-дырочные пары могут появляться и рекомбинировать при освещении полупроводника за счет энергии электромагнитного излучения.
В отсутствие электрического поля электроны и дырки участвуют в хаотическом тепловом движении.
В электрическое поле в упорядоченном движении участвуют не только образовавшиеся свободные электроны, но и дырки, которые рассматриваются как положительно заряженные частицы. Ток I в полупроводнике складывается из электронного I_n и дырочного I_p токов.

К числу полупроводников относятся такие химические элементы, как германий, кремний, селен, теллур, мышьяк и др.
Самым распространенным в природе полупроводником является кремний.

Замечания и предложения принимаются и приветствуются!

2. Электрический ток. Электрическая цепь. Гальванические элементы. Аккумуляторы

Электрический ток — направленное, упорядоченное движение электрических зарядов.

Электрические заряды могут быть разными. Это могут быть электроны или ионы (положительно или отрицательно заряженные).
Чтобы получить электрический ток в проводнике, надо создать в нём электрическое поле. Под действием поля электрические заряды начнут перемещаться, возникнет электрический ток.

Обрати внимание!

Условия существования электрического тока:

• наличие свободных электрических зарядов;
• наличие электрического поля, которое обеспечивает движение зарядов;
• замкнутая электрическая цепь.
Электрическое поле создают источники электрического тока.

Источник тока — это устройство, в котором происходит преобразование какого-либо вида энергии в электрическую энергию.

В любом источнике тока совершается работа по разделению положительно и отрицательно заряженных частиц, которые накапливаются на полюсах источника.

Существуют различные виды источников тока:

• Механический источник тока — механическая энергия преобразуется в электрическую энергию. Сюда относятся: электрофорная машина, динамо-машина, генераторы.

Диски электрофорной машины приводятся во вращение в противоположных направлениях. В результате трения щёток о диски на кондукторах машины накапливаются заряды противоположного знака.

• Тепловой источник тока — внутренняя энергия преобразуется в электрическую энергию.

К нему относится термоэлемент. Две проволоки из разных металлов спаяны с одного края. Затем место спая нагревают, тогда между другими концами этих проволок появляется напряжение.

• Световой источник тока — энергия света преобразуется в электрическую энергию. Сюда относится фотоэлемент.

При освещении некоторых полупроводников световая энергия превращается в электрическую. Из фотоэлементов составлены солнечные батареи.

• Химический источник тока — в результате химических реакций внутренняя энергия преобразуется в электрическую.
К нему относится, например, гальванический элемент. 

В цинковый сосуд Ц вставлен угольный стержень У, у которого имеется металлическая крышка М. Стержень помещён в полотняный мешочек, наполненный смесью оксида марганца с углём С. Пространство между цинковым корпусом и смесью оксида марганца с углём заполнено желеобразным раствором соли Р. В результате химической реакции цинк приобретает отрицательный заряд, а угольный стержень — положительный заряд. Между заряженным стержнем и цинковым сосудом возникает электрическое поле. В таком источнике тока уголь является положительным электродом, а цинковый сосуд — отрицательным электродом.

Из нескольких гальванических элементов можно составить батарею.

Источники тока на основе гальванических элементов применяются в бытовых автономных электроприборах, источниках бесперебойного питания. Они являются одноразовыми. В быту часто используют батарейки, которые можно подзаряжать многократно. Их называют аккумуляторами.

Простейший аккумулятор состоит из сосуда, наполненного слабым раствором серной кислоты в воде, в который опущены две свинцовые пластины (электроды). Чтобы аккумулятор стал источником тока, его надо зарядить. Если обе пластины соединить с полюсами какого-либо источника электрической энергии, то электрический ток, проходя через раствор, зарядит один электрод положительно, а другой — отрицательно. Такие аккумуляторы называют кислотными или свинцовыми. Кроме них ещё существуют щелочные или железоникелевые аккумуляторы. В них используется раствор щёлочи и пластины: одна — из спрессованного железного порошка, а вторая — из пероксида никеля.   
Аккумуляторы используют в автомобилях, электромобилях, сотовых телефонах, железнодорожных вагонах и даже на искусственных спутниках Земли.
Наряду с источниками тока существуют различные потребители электроэнергии: лампы, пылесосы, компьютеры и многие другие. Чтобы электроэнергию доставить от источника до потребителя, необходимы соединительные проводники, а чтобы её поступлением можно было управлять, нужны рубильники, выключатели, кнопки и т.д.

Обрати внимание!

Источник электроэнергии, потребители электроэнергии, замыкающие устройства, соединённые между собой проводами, называют электрической цепью.

Чтобы в цепи существовал электрический ток, она должна быть замкнутой, т.е. состоять из проводников электричества. Если в каком-либо месте провод разорвётся, то ток в цепи прекратится. На этом основано действие выключателей.  

Обрати внимание!

Чертежи, на которых изображаются способы соединения электрических приборов в цепь, называют схемами.

Приборы на схемах обозначают условными знаками. Вот некоторые из них:

Источники:

Пёрышкин А.В. Физика, 8 класс// ДРОФА, 2013.

http://www.fizika.ru/kniga/index.php?mode=paragraf&theme=09&id=9010
http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/669ba06a-e921-11dc-95ff-0800200c9a66/3_8.swf

Что называют электрическим током?

Физикка

1.постоянный
электрический ток, его характеристики

Электрический
ток — упорядоченное
движение заряженных частиц под действием
сил электрического поля или сторонних
сил.

За
направление тока выбрано направление
движения положительно заряженных
частиц.

Электрический
ток называют постоянным,
если сила тока и его направление не
меняются с течением времени.

Характеристики

Исторически
принято, что направление тока совпадает
с направлением движения положительных
зарядов в проводнике.
При этом, если единственными носителями
тока являются отрицательно заряженные
частицы (например, электроны вметалле),
то направление тока противоположно
направлению движения электронов.

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

Различают постоянный (англ. direct
current, DC —
постоянный ток) и переменный (англ. alternating
current, AC —
переменный ток) ток.

• Переменный
  ток —
  это ток, направление и величина которого
  меняется во времени. Среди переменных
  токов основным является ток, величина
  которого изменяется по синусоидальному закону.
  В этом случае потенциал каждого
  конца проводника изменяется по отношению
  к потенциалу другого конца проводника
  попеременно с положительного на
  отрицательный и наоборот, проходя при
  этом через все промежуточные потенциалы
  (включая и нулевой потенциал). В результате
  возникает ток, непрерывно изменяющий
  направление: при движении в одном
  направлении он возрастает, достигая
  максимума, именуемого амплитудным
  значением, затем спадает, на какой-то
  момент становится равным нулю, потом
  вновь возрастает, но уже в другом
  направлении и также достигает
  максимального значения, спадает, чтобы
  затем вновь пройти через ноль, после
  чего цикл всех изменений возобновляется.
  Время,
  за которое происходит один такой цикл
  (время, включающее изменение тока в обе
  стороны), называется периодом переменного
  тока. Количество периодов, совершаемое
  током за единицу времени, носит
  название частота.
  Частота измеряется в герцах,
  один герц соответствует одному периоду
  в секунду.

2.условия,
необходимые для существования тока

Для
возникновения и существования постоянного
электрического тока в веществе необходимо,
во-первых, наличие
свободных заряженных частиц.
Если положительные и отрицательные
заряды связаны друг с другом в атомах
или молекулах, то их перемещение не
приведет к появлению электрического
тока. Но наличия свободных зарядов еще
недостаточно для возникновения тока.
  
Для создания и поддержания упорядоченного
движения заряженных частиц необходима,
во-вторых, сила,
действующая на них в определенном
направлении. Если эта сила перестанет
действовать, то упорядоченное движение
заряженных частиц прекратится из-за
электрического сопротивления, оказываемого
их движению ионами кристаллической
решетки металлов или нейтральными
молекулами электролитов.
  
На заряженные частицы, как мы знаем,
действует электрическое поле с силой

   Обычно
именно электрическое поле внутри
проводника служит причиной, вызывающей
и поддерживающей упорядоченное движение
заряженных частиц. Только в статическом
случае, когда заряды покоятся, электрическое
поле внутри проводника равно нулю.
  
Если внутри проводника имеется
электрическое поле, то между концами
проводника, в соответствии с формулой
(14.21), существует разность потенциалов.
Когда разность потенциалов не меняется
во времени, в проводнике
устанавливается постоянный
электрический ток.
Вдоль проводника потенциал уменьшается
от максимального значения на одном
конце проводника до минимального на
другом, так как положительный заряд под
действием сил поля перемещается в
сторону убывания потенциала.
  
Электрический ток, как известно, может
быть получен только в таком веществе,
в котором имеются свободные заряженные
частицы. Чтобы эти частицы пришли в
упорядоченное движение, нужно создать
в проводнике электрическое поле.

3.ЭДС
источника

Источник ЭДС (идеальный
источник напряжения)
— двухполюсник, напряжение на
зажимах которого постоянно (не зависит
от тока в цепи). Напряжение может быть
задано как константа, как функция
времени, либо как внешнее управляющее
воздействие.

В
простейшем случае напряжение определено
как константа, то есть напряжение
источника ЭДС постоянно.

4.Закон
ома

Закон
Ома записывается формулой:

Где:
I — сила
тока (А),
U — напряжение (В),
R — сопротивление (Ом).

Следует
иметь в виду, что закон Ома является
фундаментальным (основным) и может быть
применён к любой физической системе, в
которой действуют потоки частиц или
полей, преодолевающие сопротивление.
Его можно применять для расчёта
гидравлических, пневматических,
магнитных, электрических, световых,
тепловых потоков .

6.Сопротивление
как электрическая характеристика
резистора

Электрическое
сопротивление

Electric
resistance

Электрическое
сопротивление — основная электрическая
характеристика проводника; величина,
характеризующая противодействие
электрической цепи или ее участка
электрическому току.

Электрическое
сопротивление: 
—
обусловлено преобразованием электрической
энергии в другие виды энергии; 
—
измеряется в омах.

7.Зависимость
сопротивления резистора от температуры

Электричество. Основные понятия

2013-05-13 Теория  

В этой статье предлагаю вам вспомнить базовые понятия в электрике, без которых любая работа, связанная с электричеством становится проблематичной.

Итак, любая электрическая цепь представляет собой совокупность различных устройств, образующих путь для прохождения электрического тока. Простейшая электрическая цепь может состоять из источника энергии, нагрузки и проводников.

Проводники — вещества, проводящие электрический ток. Они обладают малым удельным сопротивлением( т.е оказывают наименьшее сопротивление прохождению тока) и способны проводить электрический ток практически без потерь. Лучшими проводниками являются золото, серебро, медь и алюминий. Наибольшее распространение, вследствии дороговизны золота и серебра, получили медь и алюминий. Медь наиболее часто встречающийся проводник, в отличии от алюминия, обладающий большей устойчивостью к окислению и физическим воздействиям: изгибу, скручеванию. Недостатком меди, по сравнению с алюминием, является более высокая стоимость.

Помимо проводников существуют также диэлектрики — вещества которые обладают большим удельным сопротивлением электрическому току (т.е являются непроводящими электрический ток). К ним относятся пластмассы, дерево, текстолит и т.д

Также надо отметить и еще один тип — полупроводники. По своему удельному сопротивлению они занимают промежуточное положение между проводниками и диэлектриками. Проводимость этих материалов существенно меняется под влиянием внешних факторов. К числу полупроводников относятся многие химические элементы, но наибольшее распространение получили кремний и германий.

Источник энергии — это устройство, преобразующее механическую, химическую, тепловую и другие виды энергии в электрическую.

Нагрузка — потребитель электрической энергии, т.е любой электроприбор, который преобразовывает электрическую энергию в механическую, тепловую, химическую и т.д

Прохождение электрического тока возможно только при замкнутой цепи.

Электрическим током в электротехнике называют направленное движение заряженных частиц под действием электрического поля, создаваемого источником питания. Величина, характеризующая ток называется сила тока. Сила тока измеряется в Амперах и обозначается буквой А. Различают постоянный и переменный токи.

Постоянный ток ( DC, по-английски Direct Current) — это ток, свойства которого  и направление не меняются с течением времени. Обозначается постоянный ток и напряжение в виде короткой горизонтальной черточки или двух параллельных, одна из которых штриховая.

Переменный ток (AC по-английски Alternating Current) — это ток, который изменяется по величине и направлению с течением времени. На электроприборах обозначается отрезком синусоиды « ~ ». Основными параметрами переменного тока являются период, амплитуда и частота.

Период — промежуток времени, в течение которого ток совершает одно полное колебание.

Частота — величина, обратная периоду, число периодов в секунду, измеряется в герцах (Гц).

Ток и напряжение в нагрузке увеличиваются и уменьшаются, а разница между минимальным и максимальным их значением называется амплитудой.

Измерение тока проводится амперметром, который подключается последовательно нагрузке.

Любой проводник в цепи, в зависимости от сечения, длины, материала, оказывает сопротивление прохождению электрического тока. Свойство проводника препятствовать прохождению электрического тока называют сопротивлением. Сопротивление измеряется в Омах (Ом).

Разность потенциалов на концах источника питания называется напряжением. Напряжение измеряют в Вольтах и обозначают буквой В (V). В трехфазной электрической сети различают такие понятия, как линейное и фазное напряжения. Линейное напряжение ( или иначе межфазное) — это напряжение между двумя фазными проводами (380V). Фазное напряжение — это напряжение между нулевым проводом и одним из фазных (220V). Измеряется напряжение вольтметром, который подключается параллельно нагрузке.

Еще одним важным понятием в электротехнике является понятие мощности. Мощность источника характеризует скорость передачи или преобразования электроэнергии. Мощность измеряется в Ваттах (Вт, W).

Суммарная мощность всех подключенных потребителей равна сумме потребляемых мощностей каждым потребителем. Робщ = Р1+Р2+…Рn

Различают понятия активной и реактивной мощности. P – активная мощность (эффективная), связана с той электрической энергией, которая может быть преобразована в другие виды энергии – тепловую, световую, механическую и др., измеряется в ваттах (Вт), представляет собой полезную мощность, которую можно использовать для выполнения работы.

P = IUcosф – для однофазной цепи, P = √3IUcosф – для трехфазной цепи, P = U*I — в цепи, где есть только активное сопротивление.

Q – реактивная мощность, связана с обменом электрической энергией между источником и потребителем, измеряется в вольт-амперах реактивных (вар), когда среднее значение мощности за период равно нулю, активная мощность равна нулю, энергия накопленная магнитным полем индуктивности, возвращается назад к источнику, ток в цепи не совершает работы, реактивный ток бесполезно загружает источники энергии и провода линии передач. Источниками реактивной энергии могут являться элементы, обладающие индуктивностью — электродвигатели, трансформаторы. Для того, чтобы уменьшить реактивную мощность на зажимах потребителей подключают конденсаторы (последовательно или параллельно).

Q = IUsinф – для однофазной цепи, Q = √3IUsinф – для трехфазной цепи

Сдвиг по фазе между током и напряжением обозначается углом φ. Коэффициент мощности — это соотношение активной мощности к полной, величина cosф равная углу сдвига фаз между напряжением и током. Чем выше cos φ, тем меньше тока требуется для преобразования электроэнергии в другие виды энергии. Это приводит к уменьшению потерь электроэнергии, ее экономии.

На этом пока все, а в следующей части познакомимся с основными законами электротехники, которые необходимо знать любому человеку, связанному с электричеством.

Что такое электричество и как оно возникает ⋆ diodov.net

Электроника – это замечательная прикладная и теоретическая наука, которая с каждым днем набирает обороты, распространяется и внедряется во все отрасли. Изучение ее следует начинать с самых общих понятий и физических процессов. Знание которых, в дальнейшем упростит понимание принципов работы различных электронных приборов и устройств. И первое понятие, которое нам нужно усвоить – это, что такое электричество?

Открытие электричества

Впервые свойства электричества были обнаружены более 2,5 тысяч лет назад древним философом Фалесом Милетским, когда он протирал шерстью янтарь.

Внимательный философ заметил, что к уже натертому драгоценному камню притягиваются мелкие предметы. Хотя по логике, сформированной на уровне знаний того времени, все предметы должны были притягиваться к земле, т.е. падать на землю под действием сил притяжения. Однако натертый шерстью янтарь приобретал некоторое загадочное свойство, впоследствии названое зарядом, который создавал силу по величине превосходящую силу земного притяжения. И эта сила получила название «электричество». Так как слово «электрон» с греческого переводится «янтарь», то электричество дословно можно перевести янтаричество.

В те давние времена считалось, что только янтарь обладает неким загадочным свойством, способным после натирания шерстью притягивать легкие предметы, преодолевая силу земного притяжения. Однако сейчас подобный опыт довольно просто повторить, если вместо этого камня взять пластмассовую палочку и потереть ее об одежду, содержащую в своем составе шерсть. Затем, при поднесении натертой палочки к мелким кусочкам бумаги под действием электрических сил кусочки бумаги притянутся к палочке.

Из выше сказанного давайте выделим два важнейших момента:

1. Только после натирания о шерсть пластмассовая палочка приобретает некие свойства.
2. Приобретенные свойства порождают некую силу, под действие которой к палочке притягиваются кусочки бумаги.

Теперь мы четко знаем, на какие вопросы на нужно найти ответ, чтобы понять, что такое электричество.

Давайте рассмотрим физику происходящего процесса. И первым делом, чтобы анализировать, что происходит с веществом (в данном случае с пластмассой и шерстью) нам понадобятся знания о строении любого вещества. Заранее скажем, что в дальнейшем рассказе будем принимать обобщения и упрощения, однако они не исказят суть данной темы.

Строение атома

И так, начнем. Любое вещество, будь то дерево, камень, стекло или вода, состоит из более мелких элементов, которые называются молекулами. Например, капля воды состоит из множества отдельных молекул, имеющих знакомую нам химическую формулу H₂O. Далее молекулу вещества можно разделить еще на более мелкие частицы – атомы.

Одно время считалось, что атом является наименьшей частичкой, существующей в природе и на более мелкие элементы разделить его уже невозможно. Поэтому слово «атом» переводится з древнегреческого «неделимый».

Сейчас известны всего лишь более ста различных атомов, однако они могут образовать миллионы разных молекул и соответственно столько же разных веществ. Например, молекулу воды H₂O образуют два атома водорода H и один кислорода O.

Со временем, проделав множество кропотливых опытов, ученые пришли к выводу о существовании еще гораздо меньших частичек.

Планетарная модель атома

Центральный и наиболее тяжелым элементом атома считается ядро. Вокруг него на некотором расстоянии по разным орбитам перемещаются электроны. Ядро не является цельным элементом, его составляют протоны и нейтроны.

Электроны обладает отрицательным зарядом, а протоны – положительным. Нейтрон не проявляет свойств ни тех, ни других зарядов, т.е. он нейтрален, отсюда и получил свое название.

Для упрощения некоторых процессов применяется планетарная модель атома. По аналогии с Солнцем, вокруг которого по орбитам движутся планеты, в атоме вокруг ядра движутся электроны. Но электрон – это не какая-то плотная частичка, а размазанный в пространстве сгусток энергии, наподобие расплюснутой шаровой молнии.

Масса протона приблизительно в 2000 раз превышает массу электрона. Но суммарный положительный электрический заряд всех протонов равен суммарному отрицательному заряду всех электронов. Поэтому при нормальных условиях (по умолчанию) атом электрически нейтрален и за его пределами не ощущаются никакие силы. Положительные и отрицательные заряды как бы нейтрализуют друг друга.

В периодической системе химических элементов, известной нам, как таблица Менделеева, все атомы расположены в строгой последовательности: от наиболее легкого до наиболее тяжелого – по величине относительной атомной массе, основную долю которой составляют протоны. Нейтроны также имею массу, но о них мы говорить не будем, поскольку они не обладают выраженным электрическим зарядом.

Наиболее легким химическим элементом является водород, поэтому он первый размещен в таблице Менделеева. Атом водород имеет один протон и один электрон. Другие химические элементы содержат несколько протонов в ядре. А вокруг ядра по нескольким орбитам перемещаются электроны. Чем ближе электрон находится к ядру, тем сильнее, с большей силой он притянут к протону. Электроны, расположенные на наиболее отдаленных орбитах, имеют самую слабую электрическую связь с протонами. И если атому придать некоторой энергии из вне, например нагреть его, то под действием избыточной энергии электрон может покинуть свою орбиту, и соответственно свой атом.

Однако он может не только покинуть совой атом, но и занять место на орбите другого атома. Именно те электроны, которые расположены на самых удаленных от ядра орбитах, в электронике имеют практическое применение, поскольку при наличии дополнительной энергии они легко покидают свои орбиты и становятся свободными. А свободный электрон при перемещении уже может выполнять некоторую полезную работу.

Положительный и отрицательный ионы

Как мы уже ранее заметили, по умолчанию атом электрически нейтрален: положительный и отрицательный заряды равны и компенсируют другу друга. Но как только хотя-бы один электрон покинет сове место в атоме, то суммарный положительный электрический заряд протонов преобладает отрицательный заряд всех оставшихся электронов, поэтому такой атом вцелом имеет свойства положительного заряда и называется положительный ион.

Если атом получил дополнительный электрон, то в нем будет преобладать отрицательный заряд. В этом случае атом называется отрицательный ион.

Следует заметить, что не только атом будет иметь положительный или отрицательный заряд, но и молекула, а соответственно и вещество, которое содержит данный атом.

Электризация

Процесс получения дополнительного электрона или, наоборот потеря электрона, называется электризация. Если какое-либо тело имеет избыток или нехватку электронов, т.е. явно выраженный заряд какого либо знака, то говорят, что тело наэлектризовано.

Опытным путем установлено, что заряды одного знака отталкиваются, а разных знаков притягиваются. Подобный опыт можно повторить следующим очень известным образом: подвесить на нити два металлических шарика, которые изначально имеют нейтральный заряд. Далее придать одному шарику положительный заряд, а второму отрицательный. В результате шарики притянутся друг к другу. Если двум шарикам сообщить заряд одного знака, то они будут отталкиваться.

Теперь настало время вернуться к нашему опыту с натиранием шерстью пластмассовой палочки. При натирании пластмассы за счет сил трения, электронам, находящимся в атомах шерсти сообщается некоторая энергия, под действие которой они покидают свои атомы и занимают место на орбитах атомов пластмассы. В результате этого пластмассовая палочка приобретает отрицательный заряд за счет избытка электронов, поступивших из шерсти.

При натирании стеклянной палочки шелком, все происходит наоборот. Электроны поверхностного слоя стекла покидают палочку. В этом случае стеклянная палочка приобретает положительный заряд за счет перевеса суммарного заряда протонов.

Таким образом, изменение количества электронов в верхних слоях рассматриваемых материалов во время их трения, называют электризация трением.

Здесь следует заметить, что вследствие трения лишь очень мизерная часть атомов отдает свои электроны. Даже если сказать, что одна миллиардная часть атомов остается без электронов на внешней орбите, то это все еще будет слишком большим преувеличением, поэтому массы наэлектризованных тел остаются практически неизменными.

Также нужно заметить, что в результате электризации электроны ни откуда не возникают и никуда не деваются, а лишь переходят с атомов одного тела к атомам другого тела.

В нашем опыте мы использовали стекло, пластмассу, шерсть, шелк. По этим материалам очень плохо перемещаются электроны, поэтому они относятся к хорошим диэлектрикам – материалам, которые в отличие от проводников, имеют очень плохую проводимость.

В диэлектриках заряд остается на месте его возникновения и не может перейти по поверхности через все тело на другие, соприкасающиеся с ним предметы. Поэтому, когда мы натираем шерстью пластмассовую палочку, то образовавшиеся свободные заряды остаются на своих местах: электроны, покинув шерсть находят новые места на поверхности пластмассовой палочки.

Электризация металла

Если мы возьмем хорошо проводящий материал, например кусок металла, то при натирании его о диэлектрик, образовавшийся на поверхности металла заряд, мгновенно уйдет в землю через наше тело и другие предметы. Поскольку в отличии от рассматриваемых диэлектриков наше тело обладает относительно хорошей проводимостью и по нему сравнительно легко перемещаются заряды.

Опыт электризации трением не получится оценить и в том случае, когда мы возьмём два металлических предмета даже с хорошо изолированными рукоятками. При взаимном трении металл об металл, как и в предыдущих опытах возникнут свободные электроны. Однако вследствие наличия неизбежной шероховатости поверхностей не получится одновременно по всей поверхности отделить оба металлические предмета, и в последней точке соприкосновения двух поверхностей электроны перетекут через так называемый «мостик» пока их количество снова не станет таким же, как и до натирания.

Статическое электричество

И так, с первым пунктом мы разобрались и теперь знаем, что при натирании рассмотренных предметов, некоторые электроны получают избыточную энергию и покидают атомы одного тело, которое становится положительно заряженным и занимают места на орбитах атомов другого вещества, которое приобретает свойства отрицательного заряда. При этом заряды одного знака отталкиваются друг от друга, а разных знаков – притягиваются. Силы, порождаемые зарядами, называются электрическими. А сам факт наличия электрических зарядов и их взаимодействие называют электричество.

В рассмотренных примерах получают так называемое статическое электричество.

Электрическая сила

Теперь рассмотрим второй пункт нашего опыта. Что же происходит с кусочком бумаги? Почему она притягивается к заряженной пластмассовой палочке?

Сущность физического процесса здесь заключается в следующем. При поднесении заряженного тела к незаряженному телу под действием электрических сил происходит перемещение электронов к одному из краев тела. И этот край тела ввиду избытка электронов становится отрицательно заряженным, а противоположный край соответственно положительно заряженным. Средняя часть тела будет нейтрально заряженной. Таким образом, заряды смещаются по краям данного тела.

Ближе к поднесенному заряженному телу будут стремиться заряды противоположного знака. Например, если палочка заряжена положительно, то к ней притянется бумага, той поверхностью, на которой скопились отрицательные заряды. И наоборот.

Такое воздействие заряженным телом на другие тела, находящиеся на расстоянии, называют индуцированным воздействием.

Перемещение зарядов в проводниках при воздействии на него заряженным телом, происходит под воздействием силы электрического поля, свойства которого мы рассмотрим отдельно.

Здесь же мы еще заметим, что сила, с которой притягиваются либо отталкиваются тела, определяется величиной заряда, расстоянием между телами и средой, в которой находятся заряженные тела. Эта зависимость была установлена известным ученым Кулоном, и получила название закон Кулона.

Подытожим выше сказанное. Что такое электричество? Электричество – это наличие и взаимодействие зарядов разного знака. В дальнейшем вы увидим, что заряды образуются не только путем электризации трением, но и другими способами, например под действием протекания химических реакций. Именно так появляются электричество в батарейке, которую правильно называть гальванический элемент.

Еще статьи по данной теме

Что такое электрический ток?

Когда вы подсоединяете провода к клеммам аккумулятора, заряд может течь, и образуется полный путь, называемый цепью. Этот поток заряда называется током . Символом тока является буква I, а единицей измерения является ампер. Чем выше ток, протекающий по проводу, тем больше заряда проходит.

Как заряд проходит через контур?

Когда к клеммам аккумуляторной батареи прикреплен медный провод, идет заряд.Если надеть на клеммы резинку, заряд не сдвинется. Почему это? Причина кроется в свойствах меди, которая является хорошим проводником заряда. Материал, который является хорошими проводниками, имеет слабо удерживаемые электроны. Движение электронов происходит очень быстро, переходя от атома к атому по проводу. Для перемещения заряда между двумя точками должна быть разности потенциалов .

Есть связь между электрическим потенциалом и электрическим током.Эта связь была впервые экспериментально продемонстрирована ученым по имени Джордж Саймон Ом.

В чем разница между электрическим током и потоком электронов? Почему они разнятся?

По этому поводу до сих пор существует большая путаница. Это происходит из-за того, что Бенджамин Франклин впервые открыл электричество, он думал, что по проводу движутся положительные заряды. Таким образом, Current был определен как поток положительного заряда, который двигался в металлических проводах, с которыми он играл (это часто называют током Convention). Теперь мы знаем, что Франклин ошибался — отрицательные (электроны) заряды двигались в направлении , противоположном направлению его положительного заряда в проводе. Важно отметить, что положительные заряды не перемещаются в медной проволоке, но в других случаях, например, в растворах, перемещаются как отрицательные, так и положительные заряды.

Что такое закон Ома?

Закон

Ома гласит, что в электрической цепи ток, проходящий через резистор между двумя точками, связан с разностью напряжений между двумя точками и обратно пропорционален электрическому сопротивлению между двумя точками.Эта связь показана в следующем письме

.

Где I — сила тока в амперах, V — разность потенциалов в вольтах, а R — постоянная величина, измеряемая в омах, называемая сопротивлением.

Ток прямо пропорционален потере напряжения через резистор. То есть, если ток удваивается, то увеличивается и напряжение. Чтобы ток протекал через сопротивление, на этом сопротивлении должно быть напряжение. Закон Ома показывает взаимосвязь между напряжением (V), током (I) и сопротивлением (R).Его можно записать тремя способами:

Направление тока

Электроны, движущиеся по проволоке, могут непрерывно перемещаться по ней в одном и том же направлении. Это называется постоянным током. Электричество от сухих элементов или батарей является примером постоянного тока. Электроны также могут регулярно менять или менять свое направление. Это называется переменным током. Электричество в вашем доме — переменный ток. В Соединенных Штатах ток меняет направление 120 раз в секунду.

В чем разница между преимуществами и недостатками постоянного и переменного тока?

Постоянный ток

Постоянный ток вырабатывается такими источниками, как батареи, термопары, солнечные элементы и электрические машины коммутаторного типа. Постоянный ток может течь не только по проводам, но и по полупроводникам. Постоянный ток можно получить из переменного тока с помощью выпрямителя .

В первой коммерческой передаче электроэнергии, разработанной Томасом Эдисоном, использовался постоянный ток.

DC обычно используется во многих низковольтных устройствах, особенно там, где они питаются от батарей. В большинстве автомобильных приложений используется постоянный ток, хотя генератор переменного тока представляет собой устройство переменного тока, которое используется для выработки постоянного тока. Большинству электронных устройств требуется постоянный ток.

Переменный ток

Переменный ток — это способ подачи электроэнергии в дома и на предприятия.Первое зарегистрированное применение переменного тока было сделано Гийомом Дюшенном, который изобрел электротерапию. Он пришел к выводу, что переменный ток превосходит постоянный ток при электротепловом запуске мышечных сокращений. Силовой трансформатор был впервые продемонстрирован в Лондоне в 1881 году Люсьен Гауляром и вызвал интерес Вестингауза. Хотя они подали заявку на патенты на свои технологии, они были отменены, потому что Никола Тесла смог продемонстрировать предыдущие работы в этой области. Никола Тесла наиболее известен разработкой современной системы электроснабжения переменного тока.

Напряжение переменного тока может быть увеличено или уменьшено с помощью трансформатора. Использование высокого напряжения приводит к значительно более высокой эффективности передачи энергии. Недостатком высокого напряжения является необходимость большей изоляции.

Как измерить электрический ток?

Амперметр — это инструмент, используемый для измерения тока. (IMGE NEEDED (. Амперметр

Амперметр измеряет количество электронов, проходящих через измеритель каждую секунду.Ток измеряется в единицах, называемых амперами. Чтобы использовать амперметр, вы подключаете его последовательно к нагрузке, которую вы используете. (См. Изображение выше.)

Для измерения напряжения или электрического потенциала вы включаете вольтметр в цепь параллельно. Вольтметр должен быть подключен параллельно, чтобы измерить напряжение устройства, потому что параллельные объекты испытывают одинаковую разность потенциалов. См. Изображение ниже.

Связь между электрическим током и магнитными полями

Связь между электрическим током, магнитными полями и физическими силами была впервые обнаружена Гансом Кристианом Орстедом в 1820 году.Он заметил, что стрелка компаса отклонилась от направления на север, когда по соседнему проводу протекал ток. Это было известно как касательный гальванометр. С помощью этого эффекта для измерения токов использовался тангенциальный гальванометр. Возвращающей силой к обнулению счетчика в этой системе была сила магнитного поля Земли. Таким образом, измеритель можно было использовать только тогда, когда он был настроен на магнитное поле Земли. Чувствительность прибора стала возможной за счет увеличения числа витков используемого провода.

Проверьте свой
Понимание:

.

Что такое электрический ток? (с иллюстрациями)

Электрический ток — это название потока электронов, который составляет движение электрического заряда. Ток протекает, когда напряжение на одном конце проводника отличается от напряжения на другом конце проводника. Сила, с которой большинство людей сталкивается почти каждый день, протекающий ток включает в себя освещение, электрические шнуры и удивительный шок, который возникает от шарканья обуви по ковру в сухую погоду. Эта сила измеряется в единицах, называемых амперами, также называемыми амперами.

Жилой электросчетчик.

Ток, протекающий через проводники, присутствует повсеместно в современной жизни. Проводники включают в себя такие металлы, как алюминий, медь и сталь, но вода также может проводить ток. Электрический ток оказался весьма полезным для людей, но он также может представлять опасность для жизни и имущества.Поскольку люди состоят в основном из воды, это означает, что они также могут проводить ток, что подвергает их риску поражения электрическим током при контакте с проводником с электрическим зарядом. Они также могут получить травмы, если соприкоснутся с водоемом, когда он заряжен, даже если вода имеет форму небольшого ручья или лужи.

Молния — это форма электрического тока.

Говоря об электрическом токе, уместно сказать, что ток течет через проводящий объект, такой как провод или прибор, а не внутри него. Изоляция, такая как резина или керамика, обычно используется для предотвращения протекания тока в соседние проводники. В то время как воздух действует как изоляция для проводов, которые не контактируют с проводниками, открытые провода часто необходимо изолировать в точках соединения, таких как трансформаторы или точки входа и выхода из здания.

Ампер или ампер — это стандартная единица измерения электрического тока. На бумаге амперы можно рассчитать по кулонам, разделив кулоны на одну секунду. Амперы в электрическом токе измеряются с помощью инструмента, называемого амперметром.В уравнениях электрический ток часто обозначается как I, что означает силу тока до того, как термин был сокращен до электрического тока.

Электрический ток может вызвать пожар. Когда речь идет о молнии, эта сила может поджечь листву и повредить здания.Чтобы предотвратить повреждение зданий молнией в районах, подверженных грозам, владельцы зданий часто устанавливают устройства, называемые громоотводами, которые притягивают заряд молнии к высокому металлическому стержню, который перенаправляет и рассеивает ток под землей. Электрические бури в пустыне, которые производят молнии без дождя, могут поджечь сухие кусты, которые могут разрастаться и повредить многие дома и акры земли.

Напряжение измеряет энергию, переносимую электрическим зарядом.Напряжение измеряется в вольтах. Поток электричества часто сравнивают с потоком воды, а напряжение — это электрический эквивалент давления воды. Чем выше напряжение, тем быстрее электроны будут течь по проводнику.

Электрический ток измеряется амперметром..

Простая английская Википедия, бесплатная энциклопедия

Электричество — это наличие и поток электрического заряда. Используя электричество, мы можем передавать энергию способами, которые позволяют нам выполнять простые домашние дела. ^[1] Его самая известная форма — это поток электронов через проводники, такие как медные провода.

Слово «электричество» иногда используется для обозначения «электрической энергии». Это не одно и то же: электричество — это среда передачи электроэнергии, как морская вода — среда передачи энергии волн.Предмет, через который проходит электричество, называется проводником. Медные провода и другие металлические предметы являются хорошими проводниками, позволяя электричеству проходить через них и передавать электрическую энергию. Пластик — плохой проводник (также называемый изолятором) и не пропускает много электричества через него, поэтому он остановит передачу электрической энергии.

Передача электроэнергии может происходить естественным путем (например, молния) или производиться людьми (например, в генераторе).Его можно использовать для питания машин и электрических устройств. Когда электрические заряды неподвижны, электричество называется статическим электричеством. Когда заряды движутся, они представляют собой электрический ток, иногда называемый «динамическим электричеством». Молния — самый известный и опасный вид электрического тока в природе, но иногда статическое электричество заставляет вещи слипаться и в природе.

Электричество может быть опасным, особенно рядом с водой, потому что вода является хорошим проводником, поскольку в ней есть примеси, такие как соль.Соль может способствовать протеканию электричества. С девятнадцатого века электричество использовалось во всех сферах нашей жизни. До тех пор это было просто любопытство, увиденное в молнии грозы.

Электрическая энергия может быть создана, если магнит проходит близко к металлической проволоке. Это метод, используемый генератором. Самые большие генераторы находятся на электростанциях. Электроэнергия также может быть высвобождена путем объединения химикатов в банке с двумя разными видами металлических стержней. Это метод, используемый в батарее.Статическое электричество может быть создано за счет трения между двумя материалами — например, шерстяной шапочкой и пластиковой линейкой. Это может вызвать искру. Электроэнергия также может быть создана с использованием энергии солнца, как в фотоэлектрических элементах.

Электроэнергия поступает в дома по проводам от мест, где она производится. Он используется в электрических лампах, электрических обогревателях и т. Д. Многие приборы, такие как стиральные машины и электрические плиты, используют электричество. На фабриках машины работают от электроэнергии.Людей, которые имеют дело с электричеством и электрическими устройствами в наших домах и на фабриках, называют «электриками».

Есть два типа электрических зарядов, которые толкают и притягивают друг друга: положительные заряды и отрицательные заряды. Электрические заряды толкают или тянут друг друга, если они не соприкасаются. Это возможно, потому что каждый заряд создает вокруг себя электрическое поле . Электрическое поле — это область, окружающая заряд. В каждой точке около заряда электрическое поле указывает в определенном направлении.Если в эту точку поместить положительный заряд, он будет толкаться в этом направлении. Если в эту точку поместить отрицательный заряд, он будет выталкиваться в противоположном направлении.

Он работает как магнит, и на самом деле электричество создает магнитное поле, в котором одинаковые заряды отталкиваются друг от друга, а противоположные — притягиваются. Это означает, что если вы поместите два негатива близко друг к другу и отпустите их, они разойдутся. То же верно и для двух положительных зарядов. Но если вы поместите положительный заряд и отрицательный заряд близко друг к другу, они потянутся друг к другу.Краткий способ запомнить это фраза: противоположностей привлекают лайки отталкивают.

Вся материя во Вселенной состоит из крошечных частиц с положительным, отрицательным или нейтральным зарядом. Положительные заряды называются протонами, а отрицательные — электронами. Протоны намного тяжелее электронов, но оба они имеют одинаковое количество электрического заряда, за исключением того, что протоны положительны, а электроны отрицательны. Поскольку «противоположности притягиваются», протоны и электроны слипаются.Несколько протонов и электронов могут образовывать более крупные частицы, называемые атомами и молекулами. Атомы и молекулы все еще очень крошечные. Они слишком малы, чтобы их можно было увидеть. В любом большом объекте, таком как ваш палец, больше атомов и молекул, чем можно сосчитать. Мы можем только оценить, сколько их.

Поскольку отрицательные электроны и положительные протоны слипаются, образуя большие объекты, все большие объекты, которые мы можем видеть и чувствовать, электрически нейтральны. Электрически — слово, означающее «описывающее электричество», а нейтральный — слово, означающее «сбалансированный».«Вот почему мы не чувствуем, как объекты толкают и тянут нас на расстоянии, как если бы все было электрически заряжено. Все большие объекты электрически нейтральны, потому что в мире есть одинаковое количество положительного и отрицательного заряда. Мы могли бы говорят, что мир в точности сбалансирован, или нейтрален. Ученые до сих пор не знают, почему это так.

Чертеж электрической цепи: ток (I) течет от + вокруг цепи обратно к —
Электричество передается по проводам.

Электроны могут перемещаться по всему материалу. Протоны никогда не движутся вокруг твердого объекта, потому что они такие тяжелые, по крайней мере, по сравнению с электронами. Материал, который позволяет электронам перемещаться, называется проводником . Материал, который плотно удерживает каждый электрон на месте, называется изолятором . Примеры проводников: медь, алюминий, серебро и золото. Примеры изоляторов: резина, пластик и дерево. Медь очень часто используется в качестве проводника, потому что это очень хороший проводник, а ее очень много в мире.Медь содержится в электрических проводах. Но иногда используются и другие материалы.

Внутри проводника электроны подпрыгивают, но не могут долго двигаться в одном направлении. Если внутри проводника создается электрическое поле, все электроны начнут двигаться в направлении, противоположном направлению, на которое указывает поле (поскольку электроны заряжены отрицательно). Батарея может создавать электрическое поле внутри проводника. Если оба конца куска провода подключены к двум концам батареи (называемые электродами , ), образованная петля называется электрической цепью . Электроны будут течь по цепи и вокруг нее, пока батарея создает электрическое поле внутри провода. Этот поток электронов по цепи называется электрическим током .

Проводящий провод, используемый для передачи электрического тока, часто оборачивают изолятором, например резиной. Это потому, что провода, по которым проходит ток, очень опасны. Если человек или животное коснутся оголенного провода, по которому проходит ток, они могут получить травму или даже умереть в зависимости от того, насколько сильным был ток и сколько электроэнергии он передает.Будьте осторожны с электрическими розетками и оголенными проводами, по которым может проходить ток.

Можно подключить электрическое устройство к цепи, чтобы электрический ток проходил через устройство. Этот ток будет передавать электрическую энергию, заставляя устройство делать то, что мы хотим от него. Электрические устройства могут быть очень простыми. Например, в лампочке ток переносит энергию через специальный провод, называемый нитью накала, который заставляет ее светиться. Электрические устройства тоже могут быть очень сложными.Электрическая энергия может использоваться для привода электродвигателя внутри такого инструмента, как дрель или точилка для карандашей. Электроэнергия также используется для питания современных электронных устройств, включая телефоны, компьютеры и телевизоры.

Некоторые термины, связанные с электричеством [изменить | изменить источник]

Вот несколько терминов, с которыми может столкнуться человек, изучая, как работает электричество. Изучение электричества и того, как оно делает электрические цепи возможными, называется электроникой. Есть область инженерии, называемая электротехникой, где люди придумывают новые вещи, используя электричество.Им важно знать все эти термины.

• Ток — это количество протекающего электрического заряда. Когда 1 кулон электричества проходит где-то за 1 секунду, ток составляет 1 ампер. Чтобы измерить ток в одной точке, мы используем амперметр.

• Напряжение, также называемое «разностью потенциалов», — это «толчок» за током. Это количество работы, которую может выполнить электрический заряд на один электрический заряд. Когда 1 кулон электричества имеет 1 джоуль энергии, он будет иметь электрический потенциал 1 вольт.Для измерения напряжения между двумя точками воспользуемся вольтметром.

• Сопротивление — это способность вещества «замедлять» течение тока, то есть уменьшать скорость, с которой заряд проходит через вещество. Если электрическое напряжение в 1 вольт поддерживает ток в 1 ампер через провод, сопротивление провода составляет 1 Ом — это называется законом Ома. Когда течению тока противостоит, энергия «расходуется», что означает, что она преобразуется в другие формы (например, свет, тепло, звук или движение).

• Электрическая энергия — это способность выполнять работу с помощью электрических устройств. .Электрическая энергия является «сохраняемым» свойством, что означает, что она ведет себя как вещество и может перемещаться с места на место (например, по передающей среде или в батарее). Электрическая энергия измеряется в джоулях или киловатт-часах (кВтч).

• Электроэнергия — это скорость, с которой электроэнергия используется, хранится или передается. Расход электроэнергии по линиям электропередачи измеряется в ваттах. Если электрическая энергия преобразуется в другую форму энергии, она измеряется в ваттах.Если часть его преобразована, а часть хранится, она измеряется в вольт-амперах, а если она хранится (например, в электрических или магнитных полях), она измеряется в реактивном вольт-амперном режиме.

Электроэнергия вырабатывается на электростанциях.

Электроэнергия в основном вырабатывается на электростанциях. Большинство электростанций используют тепло для превращения воды в пар, который превращает паровой двигатель. Турбина парового двигателя вращает машину, называемую «генератором». Спиральные провода внутри генератора вращаются в магнитном поле.Это заставляет электричество течь по проводам, неся электрическую энергию. Этот процесс называется электромагнитной индукцией. Майкл Фарадей открыл, как это сделать.

Существует множество источников тепла, которые можно использовать для выработки электроэнергии. Источники тепла можно разделить на два типа: возобновляемые источники энергии, в которых поставки тепловой энергии никогда не заканчиваются, и невозобновляемые источники энергии, запасы которых в конечном итоге будут израсходованы.

Иногда естественный поток, такой как энергия ветра или воды, может использоваться непосредственно для вращения генератора, поэтому нагрев не требуется.

.