Как появляется электрический ток. Электрический ток как образуется

Как появляется электрический ток.

Среди известных форм энергий наибольшее применение в нашем быту находит электрическая.Это связано с тем,что ее довольно просто превратить в другие формы энергий,например,в тепловую,механическую или оптическую.Такое превращение можно осуществить в различных установках и двигателях переменного или постоянного тока.Источниками электрической энергии могут быть электрические генераторы,гальванические элементы,солнечные батареи,термоэлементы,ядерные установки и др.Физические или химические процессы,происходящие в этих установках,приводят к возникновению электрического тока.Электрический ток,как известно,представляет собой упорядоченное (направленное)движение электрически заряженных частиц.За направление тока условно принимают направление движения положительно заряженных частиц,другими словами,ток во внешней цепи идет от положительного полюса источника к отрицательному,а во внутренней цепи-от отрицательного полюса к положительному. Для количественной оценки электрического тока используется понятие сила тока,а в просторечии обычно говорят,какой ток в этой цепи.Силой тока называется величина,которая характеризует скорость протекания заряда через сечение проводника.Сила тока I определяется количеством электричества q,протекающим через поперечное сечение проводника за единицу времени t:

I=q:t.

Дольные и кратные единицы тока

1 миллиампер(мА)=0,001 А 1 ампер(А)=1000 мА 1 микроампер(мкА)=0,000001 А 1 килоампер(кА)=1000 А

Для измерения силы тока в электрических цепях применяют приборы,называемые амперметрами.Формула I=q:t позволяет определить количество электронов,протекающих за 1 секунду через поперечное сечение проводника при силе тока в 1 А.Согласно справочным данным заряд одного электрона составляет е=1,602 Кл(Кл-кулон,единица измерения величины заряда тела).Тогда 1 А=ne/1 c,где n-неизвестное число электрлонов. Электрические заряды под действием электрического поля могут двигаться упорядоченно.Наличие электрического поля и свободных носителей электрического заряда-достаточное условие существования электрического тока.Электрическое поле может быть создано,например,двумя электрическими зарядами с противоположными знаками.Если эти заряды соединить проводником,то на мгновение по нему потечет электрический ток.Для длительного протекания тока в проводнике требуется специальный источник,в качестве которого может быть взят,например,гальванический элемент(обычная батарейка),термоэлемент или генератор.Для этих источников характерно то,что на одном их зажиме имеется избыток электронов,а на другом-недостаток.Иначе говоря,существует разность электрических уровней на зажимах источника тока,которую называют разностью потенциалов или напряжением(обозначается латинской буквой U).Таким образом,разность потенциалов и является причиной возникновения электрического тока.Электроны,в зависимости от типа источника,получают импульс движения различной величины.Силы,вызывающие перемещение электрических зарядов внутри источника постоянного тока пртив направления действия сил электрического поля,называются сторонними силами.В гальваническом элементе сторонние силы возникают в результате электрохимических прцессов,происходящих на границе раздела "электрод-электролит".Действие сторонних сил характеризуется электродвижущей силой(ЭДС).В замкнутом контуре ЭДС представляет собой отношение работы сторонних сил при перемещении заряда вдоль контура к заряду.В замкнутой цепи будет существовать постоянный электрический ток только тогда,когда в ней действуют сторонние силы,т.е. есть ЭДС.Например,электродвижущая сила гальванического элемента-это работа сторонних сил при перемещении единичного положительного заряда внутри элемента от одного полюса к другому.Если на батарейке написано "4,5 В",значит,сторонние силы(в данном случае химические)совершают работу 4,5 Дж при перемещении заряда 1 Кл от одного полюса батарейки к другому. ЭДС определяет силу тока в цепи при заданном ее сопротивлении и численно равна разности потенциалов на полюсах разомкнутого источника тока.Единицей измерения ЭДС и напряжения является вольт (В),названный в честь итальянского физика Алессандро Вольта (1745-1827).

Дольные и кратные единицы ЭДС и напряжения

1 милливольт (мВ)=0,001 В

1 вольт (В)=1000 мВ

1 микровольт (мкВ)=0,000001 В

1 киловольт (кВ)=1000 В

Прибор для измерения ЭДС и напряжения называется вольтметром.Он всегда включается в цепь параллельно тому элементу,на котором хотят измерить напряжение. Отметим разницу в понятиях "ЭДС" и "напряжение".ЭДС-характеристика источника тока,и ее величину показывает вольтметр,подсоединенный к клеммам источника при разомкнутой цепи.При замкнутой цепи,тот же вольтметр показывает величину напряжения источника тока.Только при разомкнутой электрической цепи напряжение источника тока численно равно его ЭДС.

shop1000w.ru

Суть электрического тока. Что такое ток, какова его природа и принцип действия.

Тема: что собой представляет электроток, как он работает, как течет ток.

Под током мы подразумеваем какую-то электрическую энергию, которая совершает некую работу, в результате которой различные электротехнические устройства работают. Само слово ток нам говорит о каком-то потоке. Верно, это именно поток электричества. А вот что он собой представляем и похож ли он, к примеру, на поток жидкости или воздуха? В этой теме мы постараемся узнать это и понять основную суть электрического тока, его природу, работу и принцип действия. После чего у вас будет уже верное понимание, когда вы услышите слова «электрический ток».

Итак, начать стоит с того, что вспомним (из уроков школьной физики) какова модель атома вещества. Она похожа на нашу солнечную систему. Это ядро, состоящее из более мелких элементарных частиц, а именно протонов и нейтронов. Вокруг этого ядра с очень большой скоростью, на определенном расстоянии, вращаются на своих орбитах (которых может быть несколько, и располагаются они одна выше другой) электроны. В зависимости от конкретного вещества количество электронов и их орбит вращения может быть разное количество.

Между элементарными частицами находится пустота (даже в ядре атома протоны и нейтроны не прижаты друг к другу вплотную). Что же позволяет им взаимодействовать друг с другом не имея прямого соприкосновения? Это электромагнитные поля, что окружают эти частицы. Существуют два вида электрического заряда — положительный (он же +) и отрицательный (он же -). Так вот, протоны имеют заряд «+», нейтроны (нейтральные), электроны имеют заряд «-». В итоге получается. Ядро атома имеет положительный заряд (+), так как в его состав входят протоны, а все электроны, что вращаются вокруг ядра, имеют отрицательный заряд (-).

Важным моментом является специфика взаимодействия положительного и отрицательного заряда. Тела, которые имеют разноименный электрический заряд (+ и -) будут взаимно притягиваться друг к другу, а вот если заряды одноименные (+ и + либо - и -), то они всегда будут стремится отталкиваться.

Теперь мы уже ближе подошли к вопросу — какова суть электрического тока. У твердых тел все атомы между собой соединены жесткими связями, в итоге образуя кристаллическую решетку. Какой и чего именно поток может существовать в подобных условиях (внутри кристаллической решетки)? А дело в том, что те электроны, которые вращаются на самой верхней орбите атома (те, что наиболее удалены от центра атома) имеют меньшую силу притяжения к ядру. Они легко могут отрываться и переходить на соседний атом (на его внешнюю орбиту). В целом же внутри вещества подобные перемещения электронов имеют хаотичный характер и не создают одного целенаправленного общего потока.

Если же взять одно тело, которое имеет в себе переизбыток таких свободных электронов, и второе тело, что имеет их недостаток, то после их соединения образуется перетекание от большего к меньшему до состояния уравновешивания. Относительно друг друга одно тело будет являться плюсом (то, где электронов недостаток), а второе (где их переизбыток) будет минусом. Если взять кусок провода (это электрический проводник, у которого имеется множество свободных электронов, и имеющие возможность легко перетекать) и им соединить два тела с положительный зарядом и отрицательным, то мы получим наш электрический ток. Вот именно в этом и заключается его суть. Электрический ток — это упорядоченное движение заряженных частиц. В нашей цепи излишек электронов из одного тела потоком перетекают через проводник в другое тело, где их недостаток (движение происходит внутри кристаллических решеток веществ, проводников тока). А само это течение электрических заряженных частиц (электронов) и называется током.

Другим же важным понятием в электричестве является напряжение. Это сила стремления заряженных частиц переместится в более подходящее для себя место (выражаясь образно и простым языком). То есть, если до момента соединения двух разноименных тел мы имеем между ними само стремление переместится (это напряжение, разность потенциалов), то когда появляется возможность — проводник (мостик), соединяющий эти два тела уже возникает электрический ток, перетекание зарядов (при этом напряжение уменьшается, так как нет препятствия).

Это мы говорили о самих условиях, при которых возникает электрический ток. С одного тела электроны перетекли на другое и все, ток закончился. А как же получается так, что в электросетях, электротехнике этот ток бежит постоянно? А происходит это по причине постоянного создания переизбытка заряженных частиц на одном полюсе, и недостатка на другом. Взять обычную батарейку. В ней за счет химических реакций происходит преобразование веществ в процессе чего на одном ее полюсе постоянно имеется переизбыток электронов, а на другом недостаток. Подсоединяем провода, идущие к лампочке и получаем движение тока по цепи. Это ток нагревает нить накала лампы, что и заставляет ее светится.

В электрогенераторах происходит такие же перераспределения заряженных частиц, но по другому принципу. Но суть электрического тока остается все таже. Простое перетекание электрически заряженных частиц с одного места в другое. А пока эти частицы текут по электрическим цепям они успевают делать много полезной работы (движение, свет, звук, радиоволны и т.д.).

P.S. Если разобраться в основах того или иного процесса, то многие загадочные явления приобретают чисто технический и научный смысл. Никаких чудес, просто природные явления. Те, кто понял их суть, по другому воспринимают их действия. Так что пытайтесь понять саму идею, работу, устройство, принцип действия, это сильно упростит ваше понимание многих вещей, происходящий в обычной жизни.

electrohobby.ru

Электрический ток - это... Что такое Электрический ток?

упорядоченное (направленное) движение электрически заряженных частиц или заряженных макроскопических тел. За направление тока принимают направление движения положительно заряженных частиц; если ток создаётся отрицательно заряженными частицами (например, электронами), то направление тока считают противоположным направлению движения частиц.

Различают Э. т. проводимости, связанный с движением заряженных частиц относительно той или иной среды (т. е. внутри макроскопических тел), и Конвекционный ток — движение макроскопических заряженных тел как целого (например, заряженных капель дождя). О наличии Э. т. в проводниках можно судить по тем действиям, которые он производит: нагреванию проводников, изменению их химического состава, созданию магнитного поля. Магнитное действие тока проявляется у всех без исключения проводников; в сверхпроводниках (См. Сверхпроводники) не происходит выделения теплоты, а химическое действие тока наблюдается преимущественно в электролитах (См. Электролиты). Магнитное поле порождается не только током проводимости или конвекционным током, но и переменным электрическим полем в диэлектриках и вакууме. Величину, пропорциональную скорости изменения электрического поля во времени, Дж. К. Максвелл назвал током смещения (См. Ток смещения). Ток смещения входит в Максвелла уравнения на равных правах с током, обусловленным движением зарядов. Поэтому полный Э. т., равный сумме тока проводимости и тока смещения, может быть определён как величина, от которой зависит интенсивность магнитного поля. Количественно Э. т. характеризуется скалярной величиной — силой тока (См. Сила тока)1 и векторной величиной — плотностью электрического тока (См. Плотность электрического тока) j. При равномерном распределении плотности тока по сечению проводника сила тока где qo — заряд частицы, n — концентрация частиц (число частиц в единице объёма), — средняя скорость направленного движения частиц, S — площадь поперечного сечения проводника. Для возникновения и существования Э. т. необходимо наличие свободных заряженных частиц (т. е. положительно или отрицательно заряженных частиц, не связанных в единую электрически нейтральную систему) и силы, создающей и поддерживающей их упорядоченное движение. Обычно силой, вызывающей такое движение, является сила со стороны электрического поля внутри проводника, которое определяется электрическим напряжением (См. Электрическое напряжение) на концах проводника. Если напряжение не меняется во времени, то в проводнике устанавливается Постоянный ток, если меняется, — Переменный ток. Важнейшей характеристикой проводника является зависимость силы тока от напряжения — Вольтамперная характеристика. Она имеет простейший вид для металлических проводников и электролитов: сила тока прямо пропорциональна напряжению (Ома закон). В зависимости от способности веществ проводить Э. т. они делятся на Проводники, Диэлектрики и Полупроводники. В проводниках имеется очень много свободных заряженных частиц, а в диэлектриках — очень мало. Поэтому сила тока в диэлектриках крайне мала даже при больших напряжениях, и они служат хорошими Изоляторами. Промежуточную группу составляют полупроводники. В металлах свободными заряженными частицами — носителями тока являются электроны проводимости, концентрация которых практически не зависит от температуры и составляет 1022—1023см-3. Их совокупность можно рассматривать как «электронный газ». Электронный газ в металлах находится в состоянии вырождения (см. Вырожденный газ), т. е. в нём отчётливо проявляются квантовые свойства. Квантовая теория металлов (см. Твёрдое тело) объясняет зависимость электрического сопротивления металлов от температуры (линейное увеличение с ростом температуры) и прямую пропорциональность между силой тока и напряжением (см. Металлы). В электролитах Э. т. обусловлен направленным движением положительных и отрицательных ионов. Ионы образуются в электролитах в результате электролитической диссоциации (См. Электролитическая диссоциация). С ростом температуры число молекул растворённого вещества, распадающихся на ионы, увеличивается и сопротивление электролитов падает. При прохождении тока через электролит ионы подходят к электродам и нейтрализуются. Масса выделившегося на электродах вещества определяется законами электролиза Фарадея. Газы из нейтральных молекул являются диэлектриками. Э. т. проводят лишь ионизованные газы — Плазма. Носителями тока в плазме служат положительные и отрицательные ионы (как в электролитах) и свободные электроны (как в металлах). Ионы и свободные электроны образуются в газе в результате сильного нагревания или внешних воздействий (ультрафиолетового излучения (См. Ультрафиолетовое излучение), рентгеновских лучей (См. Рентгеновские лучи), при соударениях быстрых электронов с нейтральными атомами или молекулами и т. д.; см. Ионизация). Э. т. в электровакуумных приборах (электронных лампах, электроннолучевых трубках и т. д.) создаётся потоками электронов, испускаемых нагретым электродом — катодом (см. Термоэлектронная эмиссия). Электроны ускоряются электрическим полем и достигают другого электрода — анода. В полупроводниках носителями тока являются электроны и дырки (См. Дырка).

Лит.: Тамм И. Е., Основы теории электричества, 9 изд., М., 1976, гл. 3, 6; Калашников С. Г., Электричество, 4 изд., М., 1977 (Общий курс физики), гл. 6, 14—16, 18.

Г. Я. Мякишев.

dic.academic.ru

<<	<	Ноябрь 2013			>	>>
Пн	Вт	Ср	Чт	Пт	Сб	Вс
				1	2	3
4	5	6	7	8	9	10
11	12	13	14	15	16	17
18	19	20	21	22	23	24
25	26	27	28	29	30

Как появляется электрический ток. Электрический ток как образуется