Какое действие электрического тока наблюдается для всех проводников: Какое(-ие) действие(-я) электрического тока наблюдается(-ются) для всех проводников с

Какое(-ие) действие(-я) электрического тока наблюдается(-ются) для всех проводников с

35 быллов срочно!!!!!!!

Помагите пожалуйста.Мальчик Боря сам собирает радиоуправляемые машинки. Чтобы понять, удачной лиПолучилась машинка, Боря определяет её скорость на тес
…

товой дистанции. После проверкиодной из машинок Боря потерял листок с расчётами и всё, что у него осталось, это графикзависимости пройденной машинкой дистанции от времени её движения. Помогите Боренайти скорость движения машинки.​

Помагите плиз. Для приготовлення домашнего майонеза Лизе нужно 270 г оливкового масла. К сожалению,у неё под рукой нет весов, но зато в кухонном шкаф
…

у есть мерный стаканчик для жидкостей.Лиза нашла в учебнике физики таблицу, в которой было указано, что плотность оливковогомасла равна 0,9 г/см. Какой объём масла нужно отмерить Лизе?​

Визначити сулу струму та опір електричного кола якщо відомо що R1=R2=R3=25 Oм, R4=R5=R6=31 Oм, R7=R8=R9=40 Oм. U=225В. *

Визначити сулу напругу та опір електричного кола якщо відомо що R1=R3=22 Oм, R2=R4=13 Oм, R5=R6=R7=19 Oм. І=100А. Якщо площа нікелевого провідника 2 с
…

м2, довжина 21 м. Питома теплоємність нікелю 460

постройте изображение данного предмета (рис.40.17,а,б) в линзе.Охарактеризуйте это изображение. ​

Человек вытащил из колодца глубиной 40 м цепь весом 1 кг на метр. Какую работу сделал человек? *
2 балла
нет правильного ответа
3600 Дж
0 Дж
16000 Дж
…

8000 Дж
под действием какой-либо силы коробка начинает двигаться со скоростью 6 м / с. Сколько трасс проходит коробка, когда скорость равна ее половине? *
2 балла
нет правильного ответа
1,1 м
1,8 м
0,11 м
1,35 м
0,18 м
В каком теле нет потенциальной энергии? *
1 балл
Трамвай останавливается на остановке
Лучник натягивает лук
Яблоко, висящее на дереве
нет правильного ответа
Автомобили No1, No2, No3 движутся со скоростью 72 км / ч, 10 м / с и 150 дм / С. При этом мощность автомобилей одинакова. Расположите силы притяжения транспортных средств в порядке убывания: *
2 балла
F1,F3,F2
F2,F1,F3
F2,F3,F1
F3,F1,F2
нет правильного ответа
С глубины озера 3,6 м электрическая лебедка поднимает груз плотностью 2 кг / л за 2 минуты.3
10000 л
Какую скорость будет иметь мяч, свободно падающий с высоты 3,2 м, в момент падения на землю? Ускорение свободного падения составляет 10 Н / кг. *
2 балла
4,5 м / с
64 м / с
0 м / с
8 м / с
нет правильного ответа
помогите пожалуйста

Как изменится потенциальная энергия упругой деформированной пружины, если коэффициент жесткости увеличится в 5 раз, а относительное удлинение — в 2 ра
…

за? помогите пожалуйста это сор

помогите с физикой пожалуйста ​

F1 = 30 НF2 = 90 Нl1 + l2 = 2мl1 — ?l2 — ?что за фигура должна получится ​

Физика 8 класс. Действия электрического тока :: Класс!ная физика

Физика 8 класс. ДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА

Действия электрического тока — это те явления, которые вызывает электрический ток.
По этим явлениям можно судить «есть» или «нет» в электрической цепи ток.

Тепловое действие тока.

— электрический ток вызывает разогревание металлических проводников (вплоть до свечения).

Химическое действие тока.

— при прохождении электрического тока через электролит возможно выделение веществ,
содержащихся в растворе, на электродах..
— наблюдается в жидких проводниках.

Магнитное действие тока.

— проводник с током приобретает магнитные свойства.
— наблюдается при наличии электрического тока в любых проводниках (твердых, жидких, газообразных).

А СМОЖЕШЬ ЛИ ТЫ СООБРАЗИТЬ ?

Открытие физика Араго в 1820 г. заключалось в следующем: когда тонкая медная проволока,
соединенная с источником тока, погружалась в железные опилки, то они приставали к ней.
Объясните это явление.

В коробке перемешаны медные винты и железные шурупы.
Каким образом можно быстро рассортировать их, имея аккумулятор, достаточно длинный
медный изолированный провод и железный стержень?

КНИЖНАЯ ПОЛКА

ДЕЙСТВИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА.

Физиологическое действие тока на ранней стадии развития науки об электричестве было единственным,
о котором было известно ученым, и было основано на собственных ощущениях экспериментаторов.

Одним из первых, кто ощутил на себе действие тока, был голландский физик П.Мушенбрук,
живший в 18 веке. Получив удар током он заявил, что «не согласился бы подвергнуться
ещё раз такому испытанию даже за королевский трон Франции.»

отрицательное действие :

Электрический ток вызывает изменения в нервной системе, выражающиеся в ее раздражении
или параличе. При воздействии электрического тока возникают судорожные спазмы мышц.
Принято говорить, что электрический ток человека «держит»: пострадавший не в состоянии
выпустить из рук предмет — источник электричества.
___

При поражении достаточно сильным электрическим током происходит
судорожный спазм диафрагмы — главной дыхательной мышцы в организме — и сердца.
Это вызывает моментальную остановку дыхания и сердечной деятельности. Действие электрического тока на мозг вызывает потерю сознания. Соприкасаясь с телом человека, электрический ток
оказывает также тепловое действие, причем в месте контакта возникают ожоги III степени.
___

Постоянный ток менее опасен, чем переменный в электросети, который даже под напряжением 220В может вызвать очень тяжелое поражение организма. Действие электрического тока на человека усиливается при наличии промокшей обуви, мокрых рук, которым свойственна
повышенная электропроводность.

Устали? — Отдыхаем!

Конспект урока на тему «Электризация тел»

Электризация тел.

1. Какое(-ие) дей­ствие(-я) элек­три­че­ско­го тока на­блю­да­ет­ся(-ются) для всех про­вод­ни­ков с током?

1) теп­ло­вое
2) хи­ми­че­ское
3) маг­нит­ное
4) теп­ло­вое и маг­нит­ное

Ре­ше­ние.

Рас­смот­рим все пред­ло­жен­ные ва­ри­ан­ты дей­ствия тока на про­вод­ник.

1) Теп­ло­вое дей­ствие тока — элек­три­че­ский ток вы­зы­ва­ет разо­гре­ва­ние про­вод­ни­ков. На­блю­да­ет­ся для всех про­вод­ни­ков, кроме сверх­про­во­дя­щих, в сверх­про­вод­ни­ках по­терь тепла не про­ис­хо­дит.

2) Хи­ми­че­ское дей­ствие тока — при про­хож­де­нии элек­три­че­ско­го тока через элек­тро­лит воз­мож­но вы­де­ле­ние ве­ществ, со­дер­жа­щих­ся в рас­тво­ре, на элек­тро­дах. На­блю­да­ет­ся в жид­ких про­вод­ни­ках.

3) Маг­нит­ное дей­ствие тока — про­вод­ник с током при­об­ре­та­ет маг­нит­ные свой­ства. На­блю­да­ет­ся при на­ли­чии элек­три­че­ско­го тока в любых про­вод­ни­ках (твер­дых, жид­ких, га­зо­об­раз­ных).

Пра­виль­ный ответ ука­зан под но­ме­ром 3.

2. Ме­тал­ли­че­ская пла­сти­на, имев­шая по­ло­жи­тель­ный заряд, по мо­ду­лю рав­ный 10е, при осве­ще­нии по­те­ря­ла че­ты­ре элек­тро­на. Каким стал заряд пла­сти­ны?

1) +14е
2) +6е
3) −14е
4) −6е

Ре­ше­ние.

По­ло­жи­тель­ный заряд озна­ча­ет не­до­ста­ток элек­тро­нов. По­сколь­ку пла­сти­на по­те­ря­ла че­ты­ре элек­тро­на, это озна­ча­ет, что заряд стал равен +14е.

Пра­виль­ный ответ ука­зан под но­ме­ром 1.

3. Из ка­ко­го ма­те­ри­а­ла может быть сде­лан стер­жень, со­еди­ня­ю­щий элек­тро­мет­ры, изоб­ражённые на ри­сун­ке?

А. Стек­ло

Б. Эбо­нит

1) толь­ко А
2) толь­ко Б
3) и А, и Б
4) ни А, ни Б

Ре­ше­ние.

Ма­те­ри­ал, из ко­то­ро­го из­го­тов­лен стер­жень, явно не яв­ля­ет­ся про­вод­ни­ком, по­сколь­ку в этом слу­чае стрел­ки элек­тро­мет­ров бы от­кло­ни­лись на оди­на­ко­вый угол. Так как стек­ло и эбо­нит яв­ля­ют­ся ди­элек­три­ка­ми, стер­жень может быть как эбо­ни­то­вым, так и стек­лян­ным.

Пра­виль­ный ответ ука­зан под но­ме­ром 3.

4. По­ло­жи­тель­но за­ря­жен­ная стек­лян­ная па­лоч­ка при­тя­ги­ва­ет под­ве­шен­ный на нити лёгкий шарик из алю­ми­ни­е­вой фоль­ги. Заряд ша­ри­ка может быть

А. От­ри­ца­те­лен.

Б. Равен нулю.

Вер­ным(-и) яв­ля­ет­ся(-ются) утвер­жде­ние(-я):

1) толь­ко А
2) толь­ко Б
3) и А, и Б
4) ни А, ни Б

Ре­ше­ние.

Заряд ша­ри­ка может быть как от­ри­ца­тель­ным, так и равен нулю. В по­след­нем слу­чае воз­ни­ка­ет ин­ду­ци­ро­ван­ный (наведённый) заряд, т. к. алю­ми­ний яв­ля­ет­ся про­вод­ни­ком.

Пра­виль­ный ответ ука­зан под но­ме­ром 3.

5. Уче­ник по­ло­жил ме­тал­ли­че­скую ли­ней­ку на вы­клю­чен­ную элек­три­че­скую лам­поч­ку, под­нес к её концу, не ка­са­ясь, по­ло­жи­тель­но за­ря­жен­ную па­лоч­ку и начал осто­рож­но пе­ре­ме­щать па­лоч­ку по дуге окруж­но­сти. Ли­ней­ка при этом по­во­ра­чи­ва­лась вслед за па­лоч­кой. Это про­ис­хо­дит по­то­му, что

1) между па­лоч­кой и ли­ней­кой дей­ству­ет сила тя­го­те­ния
2) на бли­жай­шем к па­лоч­ке конце ли­ней­ки об­ра­зу­ет­ся из­бы­точ­ный по­ло­жи­тель­ный заряд и она при­тя­ги­ва­ет­ся к ли­ней­ке
3) на бли­жай­шем к па­лоч­ке конце ли­ней­ки об­ра­зу­ет­ся из­бы­точ­ный от­ри­ца­тель­ный заряд и она при­тя­ги­ва­ет­ся к ли­ней­ке
4) вся ли­ней­ка при­об­ре­та­ет из­бы­точ­ный от­ри­ца­тель­ный заряд и при­тя­ги­ва­ет­ся к па­лоч­ке

Ре­ше­ние.

Про­ана­ли­зи­ру­ем каж­дое утвер­жде­ние.

1) Без­услов­но, сила тя­го­те­ния дей­ству­ет между па­лоч­кой и ли­ней­кой. Сила тя­го­те­ния прямо про­пор­ци­о­наль­на гра­ви­та­ци­он­ной по­сто­ян­ной и про­из­ве­де­нию масс.Гра­ви­та­ци­он­ная по­сто­ян­ная имеет по­ря­док 10^-11 кг, а массы ли­ней­ки и па­лоч­ки по­ря­док 10^-3 кг, сле­до­ва­тель­но, её явно не­до­ста­точ­но для того, чтобы по­вер­нуть ли­ней­ку.

2) Утвер­жде­ние не­вер­но, по­сколь­ку верно утвер­жде­ние 3.

3) По­сколь­ку па­лоч­ка за­ря­же­на по­ло­жи­тель­но, ча­сти­цы, име­ю­щие по­ло­жи­тель­ный заряд в ли­ней­ке стре­мят­ся уда­лить­ся от па­лоч­ки, таким об­ра­зом на бли­жай­шем к па­лоч­ке конце ли­ней­ки об­ра­зу­ет­ся из­бы­точ­ный от­ри­ца­тель­ный заряд и она при­тя­ги­ва­ет­ся к ли­ней­ке.

4) Если бы утвер­жде­ние было верно, то ли­ней­ка бы не вра­ща­лась, вся пе­ре­ме­ща­лась бы к па­лоч­ке.

Пра­виль­ный ответ ука­зан под но­ме­ром 3.

6. К двум за­ря­жен­ным ша­ри­кам, под­ве­шен­ным на изо­ли­ру­ю­щих нитях, под­но­сят по­ло­жи­тель­но за­ря­жен­ную стек­лян­ную па­лоч­ку. В ре­зуль­та­те по­ло­же­ние ша­ри­ков из­ме­ня­ет­ся так, как по­ка­за­но на ри­сун­ке (пунк­тир­ны­ми ли­ни­я­ми ука­за­но пер­во­на­чаль­ное по­ло­же­ние).

Это озна­ча­ет, что

1) оба ша­ри­ка за­ря­же­ны по­ло­жи­тель­но
2) оба ша­ри­ка за­ря­же­ны от­ри­ца­тель­но
3) пер­вый шарик за­ря­жен по­ло­жи­тель­но, а вто­рой — от­ри­ца­тель­но
4) пер­вый шарик за­ря­жен от­ри­ца­тель­но, а вто­рой — по­ло­жи­тель­но

Ре­ше­ние.

По­сколь­ку од­но­имённые за­ря­ды от­тал­ки­ва­ют­ся а па­лоч­ка за­ря­же­на по­ло­жи­тель­но, оба ша­ри­ка за­ря­же­ны от­ри­ца­тель­но.

Пра­виль­ный ответ ука­зан под но­ме­ром 2.

7. Ме­тал­ли­че­ский шарик 1, укреп­лен­ный на длин­ной изо­ли­ру­ю­щей ручке и име­ю­щий заряд , при­во­дят по­оче­ред­но в со­при­кос­но­ве­ние с двумя та­ки­ми же ша­ри­ка­ми 2 и 3, рас­по­ло­жен­ны­ми на изо­ли­ру­ю­щих под­став­ках и име­ю­щи­ми, со­от­вет­ствен­но, за­ря­ды −q и +q.

Какой заряд в ре­зуль­та­те оста­нет­ся на ша­ри­ке 3?

1) 
2) 
3) 
4) 

Ре­ше­ние.

По­сколь­ку ша­ри­ки оди­на­ко­вые, то после со­при­кос­но­ве­ния с пер­вым ша­ри­ком, ша­ри­ки ока­жут­ся не­за­ря­жен­ны­ми. После со­при­кос­но­ве­ния с по­след­ним ша­ри­ком, заряд пе­ре­рас­пре­де­лить­ся рав­но­мер­но.

Пра­виль­ный ответ ука­зан под но­ме­ром 2.

8.
В вер­ши­нах рав­но­сто­рон­не­го тре­уголь­ни­ка рас­по­ло­же­ны рав­ные по мо­ду­лю за­ря­ды q₁, q₂ и q₃ (см. ри­су­нок). Сум­мар­ная сила, дей­ству­ю­щая на заряд q₁ со сто­ро­ны за­ря­дов q₂ и q₃, со­на­прав­ле­на век­то­ру

1) 1
2) 2
3) 3
4) 4

Ре­ше­ние.

Сила элек­три­че­ско­го вза­и­мо­дей­ствия между пер­вым и вто­рым шаром на­прав­ле­на по на­прав­ле­нию 1, между пер­вым и тре­тьим — по на­прав­ле­нию 3. Рав­но­дей­ству­ю­щая этих сил, рав­ная их век­тор­ной сумме, будет на­прав­ле­на по на­прав­ле­нию 4.

Пра­виль­ный ответ ука­зан под но­ме­ром 4.

Какие действия электрического тока наблюдаются при пропускании — MOREREMONTA

Какие действия электрического тока наблюдаются при пропускании тока через металлический проводник?

Лучший ответ:

1. тепловое
2, силовое (или магнитное)

Другие вопросы:

Раздел 1. Оформления Блок-схемы в ExcelРаздел 2.Даны числа X , Y и А. ВычислитьZ= f(T,P) (Линейный алгоритм)T= x-y/2x-a; P=х у;Z=cos(T*P)cos(T*P).Даны два числа А и В. Если А-В>0, то значения А и В возвести в квадрат и вывести результаты (Разветвленный алгоритм)

Письменное сообщение на тему «искусство моего родного края «(о народных промыслах , песенном фольклоре , народном костюме , народных праздниках и т.д)

Вопрос по физике:

Какие действия эл тока наблюдаются при пропускании его через раствор электролита

Ответы и объяснения 1

При пропускании электрического тока через раствор электролита наблюдается химическое действие электрического тока

Знаете ответ? Поделитесь им!

Как написать хороший ответ?

Чтобы добавить хороший ответ необходимо:

• Отвечать достоверно на те вопросы, на которые знаете правильный ответ;
• Писать подробно, чтобы ответ был исчерпывающий и не побуждал на дополнительные вопросы к нему;
• Писать без грамматических, орфографических и пунктуационных ошибок.

Этого делать не стоит:

• Копировать ответы со сторонних ресурсов. Хорошо ценятся уникальные и личные объяснения;
• Отвечать не по сути: «Подумай сам(а)», «Легкотня», «Не знаю» и так далее;
• Использовать мат — это неуважительно по отношению к пользователям;
• Писать в ВЕРХНЕМ РЕГИСТРЕ.

Есть сомнения?

Не нашли подходящего ответа на вопрос или ответ отсутствует? Воспользуйтесь поиском по сайту, чтобы найти все ответы на похожие вопросы в разделе Физика.

Трудности с домашними заданиями? Не стесняйтесь попросить о помощи — смело задавайте вопросы!

Физика — область естествознания: естественная наука о простейших и вместе с тем наиболее общих законах природы, о материи, её структуре и движении.

Какое(-ие) действие(-я) элек­три­че­ско­го тока наблюдается(-ются) для всех про­вод­ни­ков с током?

4) тепловое и магнитное

Рассмотрим все пред­ло­жен­ные варианты дей­ствия тока на проводник.

1) Теп­ло­вое действие тока — элек­три­че­ский ток вы­зы­ва­ет разогревание проводников. На­блю­да­ет­ся для всех проводников, кроме сверхпроводящих, в сверхпроводниках потерь тепла не происходит.

2) Хи­ми­че­ское действие тока — при про­хож­де­нии электрического тока через элек­тро­лит возможно вы­де­ле­ние веществ, со­дер­жа­щих­ся в растворе, на электродах. На­блю­да­ет­ся в жид­ких проводниках.

3) Маг­нит­ное действие тока — про­вод­ник с током при­об­ре­та­ет магнитные свойства. На­блю­да­ет­ся при на­ли­чии электрического тока в любых про­вод­ни­ках (твердых, жидких, газообразных).

Правильный ответ указан под номером 3.

1 ответ — для сверхпроводников неверно. Нет потерь тепла. А магнитное — для всех

Сверхпроводник — материал, который при определенных условиях приобретает сверхпроводящие свойства. Ни о таких материалах, ни о соответствующих условиях в вопросе речи не было.

Какое(-ие) действие(-я) электрического тока наблюдается(-ются) для всех проводников с током?

/ /17

1. Задания 13. Магнитное поле. Электромагнитная индукция По лёгкой проводящей рамке, расположенной между полюсами подковообразного магнита, пропусти ли элек три че ский ток, на прав ле ние ко то ро го

Подробнее

Определение величины по графику

Определение величины по графику 1. На гра фи ке изображена за ви си мость атмосферного дав ле ния (в мил ли мет рах ртутного столба) от вы со ты над уров нем моря (в километрах). На какой вы со те (в км)

Подробнее

ПОДГОТОВКА к ОГЭ ЧАСТЬ 1

ПОДГОТОВКА к ОГЭ ЧАСТЬ 1 ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ 1.Два точечных заряда будут притягиваются друг к другу, если заряды 1.одинаковы по знаку и любые по модулю 2.одинаковы по знаку и обязательно одинаковы по

Подробнее

Арифметическая прогрессия

Арифметическая прогрессия 1. Дана ариф ме ти че ская прогрессия: Най ди те сумму пер вых де ся ти её членов. Определим раз ность ариф ме ти че ской прогрессии: Сумма пер вых k ых чле нов может быть най

Подробнее

Отметка «5» «4» «3» «5» «4» «3» Время, секунды 4,6 4,9 5,3 5,0 5,5 5,9

Таблицы нормативов 1. В таб ли це приведены нор ма ти вы по бегу на 30 мет ров для уча щих ся 9 х классов. Мальчики Девочки Отметка «5» «4» «3» «5» «4» «3» Время, секунды 4,6 4,9 5,3 5,0 5,5 5,9 Какую

Подробнее

Чтение графиков функций

Чтение графиков функций 1. Найдите зна че ние по гра фи ку функции, изоб ра жен но му на рисунке. 1) 2) 3) 4) Абсцисса вер ши ны параболы равна 1, по это му от ку да Па ра бо ла пересекает ось ор ди нат

Подробнее

Определение величины по графику

Определение величины по графику 1. На гра фи ке изображена за ви си мость атмосферного дав ле ния (в мил ли мет рах ртутного столба) от вы со ты над уров нем моря (в километрах). На какой вы со те (в км)

Подробнее

Инструкция по выполнению работы

Инструкция по выполнению работы На выполнение контрольной работы по физике отводится 1 урок (45 минут). Работа состоит из 2 частей и включает 11 заданий. Часть 1 содержит 7 заданий (1 7). К каждому заданию

Подробнее

Разные задачи. Решим её:

Разные задачи 1. Найдите все зна че ния, при ко то рых не ра вен ство не имеет решений. График функ ции парабола, ветви ко то рой на прав лен ны вверх. Значит, дан ное не ра вен ство не имеет ре ше ний

Подробнее

/13 1) АВ 2) ВС 3) CD 4) DE

Равномерное и равноускоренное движение 1. На рисунке представлен график зависимости модуля скорости v от времени t для тела, движущегося прямолинейно. Рав но мер но му дви же нию со от вет ству ет участок

Подробнее

Тест: «11 класс ДР г». Вариант: 1.

Вариант: 1. То-чеч-ный по-ло-жи-тель-ный заряд q по-ме-щен между раз-но-имен-но за-ря-жен-ны-ми ша-ри-ка-ми (см. ри-су-нок). Куда на-прав-ле-на рав-но-дей-ству-ю-щая ку-ло-нов-ских сил, дей-ству-ю-щих

Подробнее

Вписанная и описанная окружности

Вписанная и описанная окружности 1. Радиус окружности, впи сан ной в пра виль ный треугольник, равен 6. Най ди те вы со ту этого треугольника. значит, О тв е т: 18. Приведем дру гое решение. Высота пра

Подробнее

Столбчатые диаграммы, графики

Столбчатые диаграммы, графики 1. На диа грам ме пред став ле ны семь круп ней ших по пло ща ди тер ри то рии (в млн км 2 ) стран мира. Какое из сле ду ю щих утвер жде ний неверно? 1) Пло щадь тер ри то

Подробнее

Задачи на движение по воде

Задачи на движение по воде 1 Из пунк та А в пункт В, рас по ло жен ный ниже по те че нию реки, от пра вил ся плот Од но вре мен но нав стре чу ему из пунк та В вышел катер Встре тив плот, катер сразу по

Подробнее

Рас по ло жи те в по ряд ке убы ва ния:

Вариант 21212557 1. Рас по ло жи те в по ряд ке убы ва ния: 1) 2) 3) 4) 2. Бабушка, живущая в Краснодаре, отправила 1 сентября четыре посылки своим внукам, живущим в разных городах России. В таблице дано

Подробнее

Теорема Пифагора. О тв е т: 9.

Теорема Пифагора 1. От стол ба вы со той 9 м к дому на тя нут провод, ко то рый кре пит ся на вы со те 3 м от земли (см. рисунок). Рас сто я ние от дома до стол ба 8 м. Вы чис ли те длину провода. Проведём

Подробнее

. Ответ округ ли те до десятых.

Вариант 17045836 1. Найдите зна че ние вы ра же ния. Ответ округ ли те до десятых. 2. В таблице приведены расстояния от Солнца до четырёх планет Солнечной системы. Какая из этих пла нет даль ше всех от

Подробнее

Образовательный портал «РЕШУ ВПР» (

Вариант 43419 1. Внимательно рассмотри рисунок, на котором изображена комната. Внутренняя часть окна может быть изготовлена из стекла. Она отмечена на рисунке стрелкой с соответствующей надписью. Какие

Подробнее

Числовая ось, числовые промежутки

Числовая ось, числовые промежутки 1. На ко ор ди нат ной пря мой точ ка ми от ме че ны числа a, b, c, d и m. Уста но ви те со от вет ствие между ука зан ны ми точ ка ми и чис ла ми из пра во го столбца.

Подробнее

Образовательный портал «РЕШУ ВПР» (

Вариант 43419 1. Внимательно рассмотри рисунок, на котором изображена комната. Внутренняя часть окна может быть изготовлена из стекла. Она отмечена на рисунке стрелкой с соответствующей надписью. Какие

Подробнее

Вычисление длин и площадей

Вычисление длин и площадей 1. Площадь пря мо уголь но го земельного участ ка равна 9 га, ши ри на участка равна 150 м. Най ди те длину этого участ ка в метрах. Переведем пло щадь участка в квад рат ные

Подробнее

06:35 07:59 07:05 08:15 07:28 08:30 07:34 08:57

Вариант 11199424 1. Най ди те зна че ние вы ра же ния 2. Студент Петров выезжает из Наро-Фоминска в Москву на занятия в университет. Занятия начинаются в 9:00. В таблице при ве де но рас пи са ние утрен

Подробнее

Ягубов.РФ. Ответ: /8

Вариант 5579649 1. За да ние 17 341680. Колесо имеет 15 спиц. Углы между соседними спицами равны. Найдите ве ли чи ну угла (в гра ду сах), ко то рый об ра зу ют две со сед ние спицы. Ответ: 24 2. За да

Подробнее

Касательная, хорда, секущая, радиус

Касательная, хорда, секущая, радиус 1. Радиус круга равен 1. Най ди те его площадь, деленную на π. 2. Найдите пло щадь кругового сектора, если ра ди ус круга равен 3, а угол сек то ра равен 120. В от ве

Подробнее

Определение величины по графику

Определение величины по графику 1. На ри сун ке изображен гра фик осадков в Ка ли нин гра де с 4 по 10 фев ра ля 1974 г. На оси абс цисс откладываются дни, на оси ординат осад ки в мм. Определите по рисунку,

Подробнее

t, с I, мка

Задания 9. Фи зи че ские явления и законы. Ана лиз процессов 1. За да ние 9 1688. На рисунке представлен график зависимости температуры t от времени τ, полученный при равномерном нагревании вещества нагревателем

Подробнее

Ягубов.РФ. Ответ: /33

Вариант 2142434 1. За да ние 14 507090. На графике показана зависимость крутящего момента автомобильного двигателя от числа его обо ро тов в ми ну ту. На оси абс цисс от кла ды ва ет ся число обо ро тов

Подробнее

ID_1466 1/5 neznaika.pro

1 Электризация тел Ответами к заданиям являются слово, словосочетание, число или последовательность слов, чисел. Запишите ответ без пробелов, запятых и других дополнительных символов. От капли, имеющей

Подробнее

Магнитное поле. 11 класс. Физика. — Объяснение нового материала.

Комментарии преподавателя

Магнитное действие электрического тока  наблюдается всегда, когда существует электрический ток. Проявляется магнитное действие, например, в том, что между проводниками с током возникают силы взаимодействия, которые называются магнитными силами. Чтобы изучить магнитное действие тока, воспользуемся магнитной стрелкой. (Она, как известно, является главной частью компаса.) Напомним, что у магнитной стрелки имеется два полюса — северный и южный. Линию, соединяющую полюсы магнитной стрелки, называют её осью.

Магнитную стрелку ставят на остриё, чтобы она могла свободно поворачиваться.

Рассмотрим теперь опыт, показывающий взаимодействие проводника с током и магнитной стрелки. Такое взаимодействие впервые обнаружил в 1820 г. датский учёный Ханс Кристиан Эрстед. Его опыт имел большое значение для развития учения об электромагнитных явлениях.

Эрстед Ханс Кристиан (1777—1851)

Датский физик. Обнаружил действие электрического тока на магнитную стрелку, что при вело к возникновению новой области физики — электромагнетизма.

Опыт Эрстеда

Расположим проводник, включённый в цепь источника тока, над магнитной стрелкой параллельно её оси (рис.). При замыкании цепи магнитная стрелка отклоняется от своего первоначального положения (на рисунке показано пунктиром). При размыкании цепи магнитная стрелка возвращается в своё начальное положение. Это означает, что проводник с током и магнитная стрелка взаимодействуют друг с другом.

Рис.  Взаимодействие проводника с током и магнитной стрелки

Выполненный опыт наводит на мысль о существовании вокруг проводника с электрическим током магнитного поля. Оно и действует на магнитную стрелку, отклоняя её.

Магнитное поле существует вокруг любого проводника с током, т. е. вокруг движущихся электрических зарядов. Электрический ток и магнитное поле неотделимы друг от друга.

Таким образом, вокруг неподвижных электрических зарядов существует только электрическое поле, вокруг движущихся зарядов, т. е. электрического тока, существует и электрическое, и магнитное поле. Магнитное поле появляется вокруг проводника, когда в последнем возникает ток, поэтому ток следует рассматривать как источник магнитного поля. В этом смысле надо понимать выражения «магнитное поле тока» или «магнитное поле, созданное током».

Существование магнитного поля вокруг проводника с электрическим током можно обнаружить различными способами. Один из таких способов заключается в использовании мелких железных опилок.

В магнитном поле опилки — маленькие кусочки железа — намагничиваются и становятся магнитными стрелочками. Ось каждой стрелочки в магнитном поле устанавливается вдоль направления действия сил магнитного поля.

На рисунке изображена картина магнитного поля прямого проводника с током. Для получения такой картины прямой проводник пропускают сквозь лист картона. На картон насыпают тонкий слой железных опилок, включают ток и опилки слегка встряхивают. Под действием магнитного поля тока железные опилки рас полагаются вокруг проводника не беспорядочно, а по концентрическим окружностям.

Рис. Картина магнитного поля проводника с током

Линии, вдоль которых в магнитном поле располагаются оси маленьких магнитных стрелок, называют магнитными линиями магнитного поля.

Направление, которое указывает северный полюс магнитной стрелки в каждой точке поля, принято за направление магнитной линии магнитного поля.

Цепочки, которые образуют в магнитном поле железные опилки, показывают форму магнитных линий магнитного поля.

Магнитные линии магнитного поля тока представляют собой замкнутые кривые, охватывающие проводник.

С помощью магнитных линий удобно изображать магнитные поля графически. Так как магнитное поле существует во всех точках пространства, окружающего проводник с током, то через любую точку можно провести магнитную линию.

Рис.  Расположение магнитных стрелок вокруг проводника с током

На рисунке  а показано расположение магнитных стрелок вокруг проводника с током. (Проводник расположен перпендикулярно плоскости чертежа, ток в нём направлен от нас, что условно обозначено кружком с крестиком.) Оси этих стрелок устанавливаются вдоль магнитных линий магнитного поля прямого тока. При изменении направления тока в проводнике все магнитные стрелки поворачиваются на 180° (рис. б; в этом случае ток в проводнике направлен к нам, что условно обозначено кружком с точкой). Из этого опыта можно заключить, что направление магнитных линий магнитного поля тока связано с направлением тока в проводнике.

Действие магнитного поля на движущийся электрический заряд

«Модели эфиров»

Если бы Андре Мари Ампер (рис. 1) знал о действии электрического тока, то продвинулся гораздо дальше в своих открытиях.

Рис. 1. Андри Мари Ампер

Как и многие учёные того периода Ампер придерживался «модели эфира»: электрический ток – эфир, некая жидкость, которая протекает по проводникам. Именно отсюда и сам термин «электрический ток» — то, что течёт. Только в самом конце XIX века – вначале ХХ модели эфиров стали отходить, а на смену им стали появляться новые модели адекватнее отражающие наблюдаемые явления. В частности были открыты катодные лучи, была выявлена радиоактивность, проведены исследования Фарадея по электролизу – всё это наводило на мысль о существовании заряжённых частиц, которые как-то движутся.

Электронная модель Хендрика Лоренца 

Серьёзную модель предложил учёный Хендрик Лоренц (рис. 2) так называемую «электронную модель». При образовании кристаллической решётки металлов, от каждого атома металла отрывается по одному внешнему электрону, таким образом, в узлах кристаллической решётки находятся положительные ионы, а в объёме этой решётки почти свободно могут двигаться электроны (рис. 3).

Рис. 2. Хендрик Лоренц

Такая модель является достаточно устойчивой, потому что действуют электростатические силы между положительно заряжённой решёткой и электронным окружением. Именно поэтому металлы достаточно прочны для разряжения, но в то же время, ковки.

Рис. 3. Кристаллическая решетка

Модель, предложенная Лоренцом, хороша хотя бы тем, что достаточно легко объясняла возникновение электрического тока в металлах. При обычных условиях эти электроны находятся в беспорядочном движении вокруг кристаллической решётки. И только при подаче разности потенциалов на конце проводника, когда внутри проводника появляется электрическое поле, кроме этой хаотической составляющей появляется другая – упорядоченная составляющая или направленное движение. Именно это движение, согласно модели Лоренца, представляет собой электрический ток.

Так, со стороны магнитного поля  на проводник с током (I), действует сила Ампера  перпендикулярная направлению тока и направлению линии магнитного поля. (Рис. 4)

Рис. 4. Направленное движение

«Если электрический ток представляет собой направленное движение зарядов, то не будет ли со стороны магнитного поля действовать такая же сила» — примерно, так рассуждал Лоренц. В выражение для силы Ампера (1.1.) вместо силы тока подставим определение силы тока – отношение перенесенного заряда в проводнике ко времени, за которое было осуществлено данное перенесение.

  (1.1)

   (1.2)

Также заметим, что отношение элемента длины проводника к интервалу времени – скорость движения заряда.

   (1.3)

Тогда выражение принимает вид (6.4.). Модуль силы равен произведению величины магнитной индукции поля на количество переносимого через проводник заряда на скорость частиц, которые переносят заряд и на синус угла между направлением движения заряда и  направлением вектора магнитной индукции.

 (1.4)

Учтём, что носителями электрического тока в проводнике являются электроны, величина зарядов которых одинакова. Поэтому можно записать, что совокупный заряд, переносимый через поперечное сечение проводника – произведение элементарного заряда на количество электронов переносимых через поперечное сечение проводника.

  (1.5)

 (1.6)

Вывод приведенной формулы был сугубо формальным, однако, даже такой вывод позволял предположить, что не только на проводник с током, но и на отдельный заряд в магнитном поле будет действовать сила со стороны этого поля. Предположим, что число зарядов равно единице и этот заряд движется не внутри кристаллической решётки, а в свободном пространстве. Возникает вопрос: что произойдёт с этим зарядом, если он войдёт в область, где существует однородное магнитное поле? Согласно нашей гипотезе, на частицу, движущуюся в однородном магнитном поле, должна действовать сила, которая перпендикулярна скорости этой частицы (поскольку именно так будет направлен электрический ток, связанный с движением этих частиц) и перпендикулярна линиям магнитного поля. Величина этой силы будет определяться так:

Проверка гипотезы Лоренца – принцип работы электронно-лучевой трубки  

Открытие катодных лучей, а также радиоактивности позволили проверить экспериментально гипотезу Лоренца. Воспользуемся электронно-лучевой трубкой (рис. 5)

Рис. 5. Электронно-лучевая трубкой

В вакуумной трубке размещены две пластины: анод и катод. На катод подаётся отрицательный потенциал, на анод – положительный. Для того чтобы в трубке возникли свободные электроны, катод нагревается нитью накала. Свободные электроны металлического катода вблизи его поверхности могут покидать эту поверхность, обладая высокой кинетической энергией за счёт нагревания – явление термоэлектронной эмиссии. Свободные электроны, покинувшие поверхность катода, попадают в зону действия электрического поля между анодом и катодом. Линии напряжённости этого поля направлены от анода к катоду. Электроны, будучи отрицательно заряженными частицами, движутся от катода к аноду – против линии напряжённости поля. Так в трубке возникает электрический ток, направленный от анода к катоду. Если использовать анод, покрытый специальным материалом, который светится при попадании на него заряжённых частиц, можно пронаблюдать место попадания электронов по световому пятну. Именно так и работает электронно-лучевая трубка. При подаче напряжения на анод и катод мы видим небольшое зелёное пятно на аноде – это место бомбардировки экрана электронами.

Опыты с осциллографом 

Если воспользоваться осциллографом (рис.6), то будет показано не световое пятно, а светящаяся линия. Когда одним из полюсов подводят к горизонтальной линии, находящейся на осциллографе – она отклоняется от своего первоначального значения в направлении перпендикулярном направлению скорости и направлению линий магнитного поля, поскольку магнитное поле направлено от северного полюса к южному. Это на качественном уровне подтверждает гипотезу.

Попытаемся получить не только качественные, но и количественные результаты. Для этого будем проверять зависимость силы действующей со стороны магнитного поля от различных факторов. В частности от скорости движения электронов. Каким образом можно поменять скорость движения электронов в осциллографе? При помощи регулировки яркости линии на осциллографе можно изменить скорость движения электронов в осциллографе. Чем ярче линия – тем быстрее движется электроны внутри трубки. Если поднести магнит к осциллографу северным полюсом и менять скорость движения электронов – то по мере уменьшения яркости – искажение лини также будет уменьшаться. Это означает, что сила, действующая со стороны магнитного поля на электроны, при уменьшении скорости электронов тоже уменьшается. Более точные измерения дадут нам прямую пропорциональность между силой, действующей со стороны магнитного поля на движущиеся заряды и скоростью этих зарядов. Сила, действующая на заряды со стороны магнитного поля, пропорциональна индукции – если поднести несколько магнитов к осциллографу, то искажение будет гораздо сильнее. Величина силы действующей со стороны магнитного поля на движущийся заряд зависит от взаимного направления вектора магнитной индукции и вектора скорости движения частиц – при поднесении магнитов к осциллографу южным полюсом – линия будет искажаться в противоположном направлении.

Рис. 6. Осциллограф

Электромагниты

Обобщим выводы из проделанных экспериментов. На движущийся в магнитном поле заряд (q) со стороны магнитного поля действует сила (F), направление которой зависит от взаимного направления вектора скорости движения () заряда и вектора магнитной индукции поля (В). Величина силы пропорциональна скорости движения заряда и модулю магнитной индукции. Направление силы определяется по правилу «Левой руки» (рис. 4).

 (1.7)

Таким образом, полученное ранее выражение для силы, описывает взаимодействие магнитного поля с движущимся в этом поле электрическим зарядом. Открытие силы действия магнитного поля на движущийся в нём заряд стало возможным только благодаря улучшению представлений о строении вещества, электрическом токе в металлах, движении заряженных частиц. И огромную роль во всех этих задачах сыграл Лоренц, поэтому открытая сила и получила название – сила Лоренца.

Применение сил Ампера и Лоренца в науке и технике. Амперметр, телеграф, электромагниты, масс-анализаторы

Взаимодействие проводников с током 

Выделим основные открытия Ампера в области электромагнетизма:

1. Взаимодействия проводников с током

Два параллельных проводника с токами притягиваются друг к другу, если токи в них сонаправлены и отталкиваются, если токи в них противонаправлены.

Закон Ампера гласит:

Сила взаимодействия двух параллельных проводников пропорциональна произведению величин токов в проводниках, пропорциональна длине этих проводников и обратно пропорциональна расстоянию между ними.

  (1.1.)

F – сила взаимодействия двух параллельных проводников,

I1, I2 – величины токов в проводниках,

∆ℓ − длина проводников,

r – расстояние между проводниками.

Открытие этого закона позволило ввести в единицы измерения величину силы тока, которой до того времени не существовало. Так, если исходить из определения силы тока как отношения количества заряда перенесённого через поперечное сечение проводника в единицу времени, то мы получим принципиально не измеряемую величину, а, именно, количество заряда, переносимое через поперечное сечение проводника. На основании этого определения не сможем ввести единицу измерения силы тока. Закон Ампера позволяет установить связь между величинами сил тока в проводниках и величинами, которые можно измерить опытным путём: механической силой и расстоянием. Таким образом, получена возможность ввести в рассмотрение единицу силы тока – 1 А (1 ампер).

Ток в один ампер – это такой ток, при котором два однородных параллельных проводника, расположенные в вакууме на расстоянии один метр друг от друга взаимодействуют с силой 2∙10-7 Ньютона.

Закон взаимодействия токов – два находящихся в вакууме параллельных проводника, диаметры которых много меньше расстояний между ними, взаимодействуют с силой прямо пропорциональной произведению токов в этих проводниках и обратно пропорциональной расстоянию между ними.

Закон действия магнитного поля на проводник с током

Закон действия магнитного поля на проводник с током выражается, прежде всего, в действии магнитного поля на виток или рамку с током. Так, на виток с током в магнитном поле действует момент силы, которая стремится развернуть этот виток таким образом, чтобы его плоскость стала перпендикулярна линиям магнитного поля. Угол поворота витка прямопропорционален величине тока в витке. Если внешнее магнитное поле в витке постоянно, то значение модуля магнитной индукции также величина постоянная. Площадь витка при не очень больших токах также можно считать постоянной, следовательно, справедливо то, что сила тока равна произведению момента сил, разворачивающих виток с током на некоторую постоянную, при неизменных условиях, величину.

  (1.2.)

I – сила тока,

М – момент сил, разворачивающих виток с током.

Следовательно, появляется возможность измерять силу тока по величине угла поворота рамки, которая реализована в измерительном приборе – амперметре (рис.1).

Рис. 1. Амперметр

 Двигатель 

После открытия действия магнитного поля на проводник с током, Ампер понял, что это открытие можно использовать для того, чтобы заставить проводник двигаться в магнитном поле. Так магнетизм можно превратить в механическое движение – создать двигатель. Одним из первых, работающих на постоянном токе, был электродвигатель (рис. 2), созданный в 1834 г. русским электротехником Б. С. Якоби.

Рис. 2. Двигатель

Рассмотрим упрощённую модель двигателя, которая состоит из неподвижной части, с закреплёнными на ней магнитами – статор. Внутри статора может свободно вращаться рамка из проводящего материала, которая называется ротором. Для того чтобы по рамке мог протекать электрический ток, она соединена с клеммами при помощи скользящих контактов. Если подключить двигатель к источнику постоянного тока в цепь с вольтметром, то при замыкании цепи, рамка с током придёт во вращение.

Электромагниты

В 1269 г. французский естествоиспытатель Пьер Мари Кур написал труд под названием «Письмо о магните». Основной целью Пьера Мари Кура было создание вечного двигателя,  в котором он собирался использовать удивительные свойства магнитов. Насколько успешными были его попытки не известно, но достоверно то, что Якоби  использовал свой электродвигатель для того, чтобы привести в движение лодку, при этом ему удалось её разогнать до скорости 4,5 км/ч.

Необходимо упомянуть ещё об одном устройстве, работающем на основе законов Ампера. Ампер показал, что катушка с током ведёт себя подобно постоянному магниту, а это значит – можно сконструировать электромагнит – устройство, мощность которого можно регулировать.

Телеграф

Именно Амперу пришла идея о том, что комбинацией проводников и магнитных стрелок можно создать устройство, которое предаёт информацию на расстояние. Идея телеграфа возникла в первые же месяцы после открытия электромагнетизма. Однако широкое распространение электромагнитный телеграф приобрёл после того, как Самюэль Морзе создал более удобный аппарат и, главное, разработал двоичную азбуку, состоящую из точек и тире, которая так и называется «Азбука Морзе» (рис. 3).

Рис. 3. Азбука Морзе

Пушка Гаусса

Математик Гаусс, когда познакомился с исследованиями Ампера, предложил создать оригинальную пушку (рис. 4), работающую на принципе действия магнитного поля на железный шарик – снаряд.

Рис. 4. Пушка Гаусса

Необходимо обратить внимание на то, в какую историческую эпоху были сделаны эти открытия. В первой половине XIX века Европа семимильными шагами шла по пути промышленной революции – это благодатное время для научно-исследовательских открытий и быстрого внедрения их в практику. Ампер, несомненно, внёс весомый вклад в этот процесс, дав цивилизации электромагниты, электродвигатели и телеграф, которые до сих пор находят широкое применение.

Открытия Лоренца

Выделим основные открытия Лоренца.

Лоренц установил, что магнитное поле действует на движущуюся в нём частицу, заставляя её двигаться по дуге окружности:

   (1.3.)

Поскольку сила Лоренца – центростремительная сила, перпендикулярная направлению скорости. Прежде всего, открытый Лоренцем закон, позволяет определять такую важнейшую характеристику как отношение заряда к массе – удельный заряд.

  (1.4.)

Значение удельного заряда – величина уникальная для каждой заряженной частицы, что позволяет их идентифицировать, будь-то электрон, протон или любая другая частица. Таким образом, учёные получили мощный инструмент для исследования. Например, Резерфорд сумел провести анализ радиоактивного излучения и выявил его компоненты, среди которых присутствуют альфа-частицы – ядра атома гелия и бета-частицы – электроны. В ХХ веке появились ускорители, работа которых основана на том, что заряженные частицы ускоряются в магнитном поле. На этом принципе разработан Большой адронный коллайдер. Благодаря открытиям Лоренца наука получила принципиально новый инструмент для физических исследований, открывая дорогу в мир элементарных частиц.

Для того чтобы охарактеризовать влияние учёного на технический прогресс вспомним о том, что из выражения для силы Лоренца вытекает возможность рассчитать радиус кривизны траектории частицы, которая движется в постоянном магнитном поле. При неизменных внешних условиях этот радиус зависит от массы частицы, её скорости и заряда. Таким образом, получаем возможность классифицировать заряжённые частицы по этим параметрам и, следовательно, можем проводить анализ какой-либо смеси. Если смесь веществ в газообразном состоянии ионизировать, разогнать и направить в магнитное поле, то частицы начнут двигаться по дугам окружностей с различными радиусами – частицы будут покидать поле в разных точках и остаётся только зафиксировать эти точки вылета, что реализуется при помощи экрана, покрытого люминофором, который светится при попадании на него заряжённых частиц. Именно по такой схеме работает масс-анализатор. Масс-анализаторы широко применяют в физике и химии для анализа состава смесей.

Это ещё не все технические устройства, которые работают на основе разработок и открытий Ампера и Лоренца, ведь научное знание рано или поздно перестает быть исключительной собственностью учёных и становится достоянием цивилизации, при этом оно воплощается в различных технических устройствах, которые делают нашу жизнь более комфортной.

Домашняя работа.

Задание 1. Ответь на вопросы.

1. Какие явления наблюдаются в цепи, в которой существует электрический ток?
2. Какие магнитные явления вам известны?
3. В чём состоит опыт Эрстеда?
4. Какая связь существует между электрическим током и магнитным полем?
5. Почему для изучения магнитного поля можно использовать железные опилки?
6. Как располагаются железные опилки в магнитном поле прямого тока?
7. Что называют магнитной линией магнитного поля?
8. Для чего вводят понятие магнитной линии поля?
9. Как на опыте показать, что направление магнитных линий связано с направлением тока

Задание 2. Проведите опыт.

ОПЫТЫ

С ЖЕЛЕЗНЫМИ ОПИЛКАМИ

Возьмите магнит любой формы, накройте его куском тонкого картона,

посыпьте сверху железными опилками и разровняйте их.

Так интересно наблюдать магнитные поля!

Ведь каждая «опилочка», словно магнитная стрелка, располагается вдоль магнитных линий.

Таким образом становятся «видимыми» магнитные линии магнитного поля вашего магнита.

При передвижении картона над магнитом (или наоборот магнита под картоном)

опилки начинают шевелиться, меняя узоры магнитного поля.

К занятию прикреплен файл  «Это интересно!». Вы можете скачать файл в любое удобное для вас время.

Использованные источники:

• https://www.kursoteka.ru/catalog/school/5
• http://www.umnik-umnica.com/ru/school/physics/11-klass/
• http://class-fizika.narod.ru
• http://www.youtube.com/watch?v=aGIWuE1iL28
• http://www.youtube.com/watch?v=Tt7hXaukl9U
  
   

Тесты с ответами по электростатике

1. Электризация тел происходит…

— при соприкосновении заряженного и незаряженного тела;+

— в результате химической реакции.

2. Как изменится сила кулоновского взаимодействия двух точечных зарядов при уменьшении между ними расстояния в 3 раза и увеличении обоих зарядов в 3 раза?

— Увеличится в 9 раз;

— Уменьшится в 9 раз;

— Увеличится в 81 раз;+

— Уменьшится в 81 раз;

— Не изменится.

3. При изменении расстояния между двумя точечными электрическими зарядами сила взаимодействия уменьшилась в 16 раз. Как изменилось расстояние между зарядами?

— Увеличилось в 2 раза;

— Уменьшилось в 2 раза;

— Увеличилось в 4 раза;

— Уменьшилось в 4 раза;+

— Не изменилось.

4. Какое действие тока наблюдается, если намотать на гвоздь провод и присоединить проводники к аккумулятору, то гвоздь намагничивается?

— Тепловое;

— Химическое;

— Магнитное.+

5. Какое действие тока наблюдается при Полярном сиянии?

— Магнитное;

— Механическое;

— Световое.+

6. Какие частицы расположены в узлах кристаллической решетки металлов и какой заряд они имеют?

— Электроны, имеющие отрицательный заряд;

— Ионы, имеющие отрицательный заряд;

— Ионы, имеющие положительный заряд.+

7. В металлах, в пространстве между атомами, движутся…

— положительные ионы;

— свободные электроны.+

8. В обычных условиях металлы электрически нейтральны. Это объясняется тем, что в них…

— нет электрических зарядов;

— отрицательный заряд всех свободных электронов по абсолютному значению равен положительному заряду всех ионов.+

9. За направление тока условно принято направление…

— от «-» к «+» источника;

— от «+» к «-» источника.+

10. О какой скорости идет речь, когда говорят о скорости распространения электрического тока в проводнике?

— Скорость движения отдельных электронов;

— Скорость распространения электрического поля.+

11. Сила тока — это физическая величина, которая определяется электрическим зарядом, проходящим…

— через поперечное сечение проводника.

— через поперечное сечение проводника за одну секунду.+

— через единичное поперечное сечение проводника за одну секунду.

12. Какой прибор измеряет силу тока?

— Динамометр.

— Вольтметр.

— Амперметр.+

— Аккумулятор.

13. Укажите единицу измерения силы тока.

— Джоуль.

— Ампер.+

— Ньютон.

— Вольт.

14. Сколько Ампер в 25 мА ?

— 250 А.

— 2500 А.

— 0,025 А.+

— 0,25 А.

15. Сколько миллиампер в 0,25 А ?

— 250 мА.+

— 25 мА.

— 2,5 мА.

— 0,25 мА.

16. Сколько в 0,25 мА микроампер?

— 25 мкА.

— 250 мкА.+

— 2,5 мкА.

— 0,25 мкА.

17. Какие носители зарядов создают электрический ток в металлических проводниках?

— Электроны.+

— Положительные ионы.

— Отрицательные ионы.

18. По какому действию можно обнаружить ток в металлах?

— тепловому;+

— механическому;

— химическому;

— световому;

— магнитному.

19. Как движутся электроны в металле?

— от «+» к «-«.

— от «-» к «+».+

20. Какая величина характеризует ток?

— электрический заряд;

— напряжение;+

— удельное сопротивление.

21. В каких единицах измеряется электрический заряд?

— В.

— А.

— Кл.+

— Ом.

22. Каким прибором в электрической цепи измеряется сопротивление?

— омметр;+

— электрический счетчик;

— ваттметр;

— вольтметр;

— амперметр.

23. Требуется измерить силу тока в лампе и напряжение к ней. Как должен быть включен по отношению к лампе вольтметр?

— последовательно;

— параллельно.+

24. Как изменится яркость свечения электрической лампы при замене всех медных соединительных проводников на нихромовые?

— Увеличится;

— Уменьшится;+

— Не изменится.

25. Электрическая лампа рассчитана на напряжение 220 В и силу тока 0,45 А. Чему равна мощность тока в лампе?

— 4100 Вт.

— 100 Вт.

— 99 Вт.+

— 60 Вт.

26. В паспорте электрической плитки имеется надпись:«0,55 кВт, 220 В». Чему равна сила тока при указанном напряжении?

— 2,5 А.+

— 58,4 А.

— 0,25 А.

— 5 А.

27. Электрический паяльник рассчитан на напряжение 127 В и силу тока 0,5 А. Чему равна работа тока в паяльнике за 10 минут?

— 2 кДж.

— 40 Дж.

— 38,1 кДж.+

— 10,58 кДж.

28. В каком случае на практике используется параллельное соединение?

— Подключение вольтметра.+

— Выключатели.

— Подключение амперметра.

— Предохранители.

29. В каких единицах измеряется работа электрического тока?

— Дж.

— Вт.

— кВт*час.+

— Кл.

— Ом*м.

30. Каким прибором в электрической цепи измеряется работа тока?

— омметр.

— электрический счетчик.+

— ваттметр.

— вольтметр.

— амперметр.

Воздействие электрического тока

Когда электрический ток проходит через объект, будь то проводник или изолятор, твердая жидкость или газ, или даже живой организм, наблюдаются различные эффекты этого тока. Некоторые из конечных результатов электрического тока полезны и предназначаются. Другие конечные результаты тока могут быть вредными для людей или оборудования и либо случайны, либо неизбежны.
Четыре воздействия электрического тока:

• обогрев (всегда)
• магнитный (всегда в наличии)
• химическая
• физиологический.

В этом разделе будут рассмотрены различные эффекты электрического тока и способы минимизации вредных последствий. После изучения этой темы вы сможете:

• описывает физиологические эффекты тока и основные принципы (перечисленные в AS / NZS 3000) для предотвращения таких токов
• описывает основные принципы, по которым электрический ток может приводить к выделению тепла; производство света; производство магнитных полей; химическая реакция
• перечислить типичное использование эффектов текущего
• описывают механизмы коррозии металлов
• описывают основные принципы (перечисленные в AS / NZS 3000) защиты от разрушающего воздействия тока.

Поражение электрическим током, вызванное контактом человека с «находящимся под напряжением» электрическим оборудованием, в Австралии обычно вызывает от 70 до 80 смертей в год. Контакт с напряжением ниже 32 В переменного тока или 115 В постоянного тока может привести к:

• остановка дыхания
• асфиксия
• фибрилляция желудочков.

Любая из них может привести к летальному исходу, если медицинская помощь не будет оказана незамедлительно и эффективно.
В человеческом теле сотни мышц контролируют кровообращение, дыхание, пищеварение, рефлекторные действия и многие другие жизненно важные области тела.Все мышцы приводятся в действие нервными импульсами, небольшими электрическими сигналами, посылаемыми мозгом примерно 70 мВ (0,07 В). Поражение электрическим током подвергает нервную систему воздействию высоких напряжений, вызывая сильную перегрузку и беспорядочную реакцию самой важной мышцы тела — сердца.
Остановка дыхания (остановка дыхания) может быть вызвана током, проходящим через голову в области дыхательного центра в задней части черепа. Остановка дыхания может быть вызвана даже довольно легким поражением электрическим током в этой области мозга.
Асфиксия — это удушающий эффект, вызываемый сокращением мышц грудной клетки и горла и вызываемый контактом с токоведущими частями в области груди. В большинстве случаев это вызвано контактом двух рук или рук и ног с разными электрическими потенциалами. Через минуту или около того теряется сознание, через несколько минут наступает смерть.
Фибрилляция желудочков — основная причина смерти от поражения электрическим током. Сердце впадает в частые неконтролируемые спазмы (фибрилляция), останавливая кровообращение.Без снабжения свежей кислородной кровью клетки мозга начинают умирать в течение примерно пяти минут. Необратимое повреждение головного мозга происходит через пять минут, а смерть наступает примерно через десять минут.
Поражение электрическим током может оказаться смертельным при токе до 50 мА. Общий эффект зависит от нескольких факторов, включая:

• величина нынешнего
• длительность текущего потока
• путь внутри тела, по которому проходит ток, то есть, какие мышцы и органы поражены.

Безопасное обращение с электричеством имеет первостепенное значение, и на это будет обращать внимание на протяжении всего курса. Также очень важно, чтобы студенты-электрики изучили методы реанимации.

1 Какие факторы влияют на степень поражения электрическим током?

2 Каковы три возможных последствия поражения электрическим током на теле человека?

3 Опишите состояние сердца, называемое «фибрилляция желудочков».

Сверьте свои ответы с ответами, приведенными в конце раздела.

Когда электрический ток течет по проводнику, необходимо совершать работу и использовать энергию для преодоления сопротивления. Вся используемая энергия выделяется в виде тепла.
В случае с хорошими проводниками выделяемое тепло часто ускользает от внимания, потому что оно невелико и может рассеиваться в окружающий воздух. В результате температура проводника практически не повышается.Но если существует чрезмерный ток для размера используемого проводника, тепло будет выделяться быстрее, чем оно может рассеиваться, и температура проводника будет расти. Температура может стать очень высокой, возможно, даже расплавить проволоку. Это, конечно, происходит с предохранителем, где «нормальный» ток проходит с незначительным нагревом, но «ток перегрузки» вызывает плавление предохранителя.
Однако мы должны помнить, что мы можем использовать этот нагревательный эффект тока, например, в нагревательных элементах бытовых приборов.Радиаторы, тостеры, кувшины и конфорки — прекрасные тому примеры. Нити накаливания при нагревании до белого каления излучают белый свет.
Эффект нагрева определяется уравнением мощности P = I2R. Следовательно, количество тепла, выделяемого за секунду, пропорционально сопротивлению и квадрату тока. Следовательно, чтобы ограничить потери в кабелях из-за нагрева, мы можем уменьшить сопротивление или уменьшить ток. Один из способов уменьшить ток (при сохранении той же мощности) — увеличить напряжение.Это делается при передаче электроэнергии, где используются очень высокие напряжения для уменьшения потерь тепла в линиях электропередач.
Подводя итог, можно сказать, что нагревательные эффекты тока могут быть либо проблемой, либо преимуществом. Мы стараемся ограничить нагрев проводников, но в то же время используем эффект нагрева в элементах и ​​предохранителях.

1 Какое влияние тока использует предохранитель?

2 Гибкий шнур, соединяющий электрический кувшин с розеткой, нагревается.Объясните, почему это происходит.

3 Элементы в радиаторе раскалены докрасна, но шнур, питающий радиатор, относительно холодный. Объясните, почему это так.

Сверьте свои ответы с ответами, приведенными в конце раздела.

Когда электрон движется, он создает крошечное магнитное поле, а электрический ток создает магнитное поле вокруг проводника. Магнитное поле электрического тока используется во многих типах электрического и электронного оборудования.

Применения магнитного эффекта тока

Магнитное поле электрического тока используется в электромагните. Этот эффект используется в кранах для склада металлолома, которые используют электромагнит для подъема лома чугуна и стали. При отключении тока скрап падает с магнита.
Электрическое реле — это переключатель, в котором для замыкания или размыкания контактов используется небольшой электромагнит. Примером этого является включение большого электродвигателя.Кнопочный переключатель, используемый для запуска двигателя, не может сам проводить ток, потребляемый двигателем. Вместо этого кнопочный переключатель используется для включения электромагнита (называемого «катушкой») контактора, который, в свою очередь, замыкает набор контактов для подключения источника питания к двигателю.
Другое использование электромагнита — это электромагнитные клапаны, которые используют электромагнит для открытия и / или закрытия клапана, несущего жидкость.
Некоторые другие распространенные применения магнитного эффекта тока:

• Электродвигатель использует взаимодействие нескольких магнитных полей для вращения вала двигателя
• Электрический генератор вращает электромагнит мимо набора неподвижных катушек для выработки электрического тока.Это обратный магнитный эффект, когда ток создается из изменяющегося магнитного поля.

Трансформаторы

• используют электромагнитный эффект для преобразования высокого напряжения в более низкое или наоборот.
• Автоматические выключатели, используемые для защиты цепей от перегрузок, коротких замыканий и других неисправностей, используют электромагнетизм в своих механизмах отключения.

Нежелательные магнитные эффекты тока

Чем больше электрический ток, тем больше связанное с ним магнитное поле.Если магнитное поле вокруг проводников достаточно сильное, оно фактически заставит проводники двигаться. Это особенно опасно, когда воздушные линии передачи или провод в канале или на кабельном лотке должны нести аномально большие токи из-за неисправности в системе.
Устройства, использующие магнитные эффекты тока, могут создавать помехи для чувствительного электронного оборудования, такого как телевизионные приемники, радиоприемники и электронные кардиостимуляторы. Эти помехи могут возникать из-за самого магнитного поля, высоких переходных токов, возникающих при запуске или остановке этих устройств, а также из-за электромагнитного излучения, вызванного этими резкими изменениями.

1 Объясните, как контактор используется для управления электрическим током.

2 Назовите три элемента оборудования, которые используют электромагнитный эффект.

3 Назовите два нежелательных эффекта электромагнетизма.

Сверьте свои ответы с ответами, приведенными в конце раздела.

Химический эффект тока возникает при прохождении тока через электролит.Электролит — это жидкость, содержащая ионы, которая может быть водой с другими растворенными в ней химическими веществами или, возможно, расплавленной солью. Ток в электролите состоит из переноса заряда ионами и приводит к химическим изменениям.
Эти химические изменения используются в:

• Зарядка аккумуляторов
• Производство многих материалов путем электролиза, включая алюминий, магний, титан, хлор и натрий.
• Гальваника (например, хромирование).

Применение электролиза

Когда две металлические пластины или стержни вставляются в электролит, а аккумулятор или источник постоянного тока подключаются через металлы, как показано на рисунке 1, происходит процесс электролиза. Положительные ионы металлов притягиваются к отрицательной пластине, а отрицательные неметаллические ионы притягиваются к положительной пластине.
На положительной и отрицательной пластинах будут происходить различные химические процессы. При гальванике или рафинировании алюминия положительные ионы металла в растворе притягиваются к отрицательной пластине (катоду) и объединяются с электронами, образуя твердый металл.
При электролизе воды ионы водорода объединяются с электронами и превращаются в газообразный водород, а на положительном электроде (аноде) образуется кислород.

Рисунок 1: Процесс электролиза
Процесс электролиза находит полезное применение несколькими способами, которые обсуждаются ниже.

Гальваника

Гальваника — это процесс нанесения на металл тонкого слоя другого металла. Используется для:

• Декоративные мотивы: например, золотое или серебряное покрытие ювелирных изделий, хромирование деталей автомобилей
• защита: покрытие металлом, таким как цинк или кадмий, обеспечивает антикоррозионную защиту многих обычных стальных изделий, таких как гайки и болты
• ремонт изношенных валов и т. П. Можно произвести с помощью гальваники.

Электротехническое рафинирование

Переработка медной руды в основном осуществляется электролитическим способом. Загрязненная медь соединяется с положительным электродом, а отрицательный электрод состоит из первоначально тонкого куска чистой меди. Ионы меди проходят через раствор и осаждаются на отрицательной пластине в виде чистой меди. Любые загрязнения попадают на дно емкости.
Алюминий также очищается аналогичным образом, но в расплавленном электролите, называемом криолитом.

Коррозия

Процесс электролиза может вызывать коррозию несколькими способами, описанными ниже.
Процессы коррозии металлов аналогичны процессам в электролитической ячейке. Электролитом может быть соленая вода или даже дождевая вода с небольшими количествами растворенных кислот или солей. Электроды могут быть из разных металлов или даже из разных кристаллов в одном и том же куске металла.
Когда два разнородных металла соединяются и капля влаги контактирует с обоими металлами, образуется миниатюрная батарея, которая вызывает небольшой локальный циркулирующий ток, который, в свою очередь, вызывает коррозию.
Примеры:

• , где медный кабель оканчивается алюминиевой шиной
• в местах соприкосновения кровельного железа со свинцовым окладом
• Коррозия гребных винтов судов из латуни, корпус из стали.

Коррозия может усугубляться протеканием электрического тока в конструкции. Электротрамваи и поезда используют свои рельсы как часть цепи, которая снабжает их током для привода двигателей.Любые стыки в рельсе, которые также допускают попадание воздуха, могут образовывать электролитическую ячейку и, следовательно, точку коррозии.
Другой пример — клеммы аккумуляторных батарей. Возможно, вы заметили коррозию на клеммах батарей в автомобилях, фонариках и вообще на любом оборудовании, в котором используются батарейки.
Коррозию также можно предотвратить, подавая электрический ток в направлении, противоположном тому, который может вызвать коррозию. «Жертвенный анод» из химически активного металла, такого как магний, может быть закопан в почву или, для морских применений, подвешен в воде.Этот электрод подвергнется коррозии и «пожертвует собой», отдав предпочтение конструкции, которую необходимо защитить.

1 Если медная шина в распределительном устройстве прикреплена болтами к алюминиевому кабелю, проводники, вероятно, будут подвержены коррозии. Вероятность возникновения коррозии внутри здания меньше. Объяснить, почему.

2 Назовите три области применения гальваники.

3 Объясните разницу между током в электролите и в твердом проводнике.

Сверьте свои ответы с ответами, приведенными в конце раздела.

Существует три распространенных способа, которыми электрический ток, проходящий через материал, может вызывать излучение видимого света.

Лампы накаливания

Когда твердый проводник нагревается до высокой температуры за счет прохождения электрического тока, он производит как свет, так и тепло.Примером может служить обычная бытовая лампочка. Лампы этого типа имеют тонкую вольфрамовую нить накала, через которую пропускают ток, заставляя ее светиться и излучать бело-желтый свет. Такой вид освещения называется освещением лампами накаливания.

Газоразрядное освещение

Когда газы подвергаются воздействию сильного электрического поля, некоторые атомы отделяются от электронов и образуются ионы. Электроны и ионы ускоряются в поле, натыкаясь на атомы и возбуждая их.Газ становится проводящим. В этом состоянии электроны, вращающиеся вокруг атомов газа, переходят на более высокие энергетические уровни. Когда электрон возвращается в свое нормальное состояние, он излучает фотон световой энергии с энергией, характерной для используемого газа. В некоторых газах эта длина волны соответствует видимому свету. Например, неоновые огни красные, а натриевые — желтые. Этот принцип используется при изготовлении разрядного освещения. Некоторые примеры газоразрядного освещения включают люминесцентные лампы, ртутные лампы и натриевые лампы.Поскольку этот тип освещения не зависит от нагрева твердого элемента, он работает при гораздо более низкой температуре и более эффективен, чем освещение лампами накаливания.

Светодиоды

Полупроводники можно использовать для изготовления устройства, называемого светоизлучающим диодом (LED). Ток, проходящий через светодиод, эффективно преобразуется в свет. Процесс снова включает в себя переход электронов между возбужденным состоянием и состоянием с более низкой энергией, при этом испускаются фотоны света.Красные, зеленые и синие светоизлучающие диоды используются в качестве индикаторных ламп на всех типах электронных устройств, а в последнее время — как очень эффективные источники белого света.

1 Объясните, как лампа накаливания излучает свет.

2 Что означают инициалы «LED»?

3 Как излучается свет в люминесцентной лампе?

Сверьте свои ответы с ответами, приведенными в конце раздела.

Для защиты людей и оборудования от разрушительного воздействия электричества существуют законодательные требования, предъявляемые к производителям и установщикам электрического оборудования.Эти требования изложены в AS / NZS 3000, известном как Правила подключения .
Некоторые из средств, с помощью которых сводится к минимуму поражение электрическим током и повреждение оборудования и которые покрываются AS / NZS 3000, включают:

• Заземление.
  Подключение любого оголенного металла электрооборудования к земле. В случае неисправности, когда оголенный металл оказывается под напряжением, ток отводится на землю, а не на человека, работающего с неисправным оборудованием.Путь к земле с низким сопротивлением обеспечивает срабатывание защиты цепи. Это защищает проводку от чрезмерного тока, а также защищает людей от поражения электрическим током.
• Правильная изоляция и ограждение проводки и оборудования
• Предохранители и автоматические выключатели

Они предназначены для отключения питания части оборудования, если потребляется чрезмерный ток из-за замыкания на землю или короткого замыкания.

• Устройства защитного отключения (УЗО)

Иногда они называются предохранительными выключателями и предназначены для защиты людей от поражения электрическим током.УЗО предназначены для очень быстрого отключения питания от цепи при возникновении неисправности. Это произойдет, если возникнет даже очень небольшой дисбаланс между токами в активном и нейтральном проводниках. Подобная ситуация возникает, если человек случайно соприкасается с токоведущим проводником и завершает путь на землю.

1 Перечислите три способа защиты людей и оборудования от разрушительного воздействия электрического тока.

2 Для чего используется УЗО?

3 Объясните, как заземление элемента оборудования может защитить человека, работающего с этим оборудованием, в случае неисправности.

4 Осмотрите свое место работы или дома и найдите шесть единиц электрического оборудования. Обратите внимание на них ниже, а затем попытайтесь определить, какой эффект электрического тока используется в их работе.
Примечание: некоторые предметы могут использовать более одного эффекта тока.

На вопросы 1–4 напишите свой ответ в квадратных скобках.
1 При протекании тока происходит химическая реакция:
(а) одножильный провод
(б) электролит
(в) изолятор
(d) конденсатор ()
2 Ток, протекающий по медному проводнику, вызовет:
(а) магнитное поле вокруг проводника
(б) химическая реакция в проводнике
(в) снижение температуры проводника
(d) уменьшение сопротивления проводника ()
3 Другой эффект, который всегда присутствует при протекании тока в проводнике, помимо тепла:
(а) физиологический
(б) химическая
(в) магнитный
(d) электролитический ()
4 Электродвигатель вращается за счет:
(а) магнитный эффект тока
(б) химический эффект действующего
(c) эффект нагрева текущего
(г) электролитический эффект тока ()
5 Перечислите две жизненно важные функции организма, которые прекращаются при сильном поражении электрическим током.

6 Назовите три причины, по которым электричество опасно.

7 Обозначьте стрелками три очага коррозии на следующей сборке сборной шины.

8 Кратко объясните, как прохождение электрического тока через газ может производить свет.

9 Назовите три возможных применения гальваники.

Сверьте свои ответы с ответами, приведенными в конце раздела.

• Существует четыре эффекта, которые могут возникнуть при протекании тока в цепи.Два из них присутствуют всегда, а два могут возникать в зависимости от обстоятельств.
• Электрический ток может производить:

— тепло
— магнитное поле
— химическая реакция
— свет.

• Тепло создается электронами, отражающимися от атомов при движении по проводнику. Даже в очень хорошем проводнике будет выделяться небольшое количество тепла.
• Этот принцип «нагрева» применяется для получения света и тепла для бытовых и промышленных целей.
• Когда в проводнике течет ток, вокруг него создается магнитное поле.
• Этот «магнитный» принцип используется при производстве большей части потребляемой электроэнергии, а также в таких компонентах, как электромагниты, соленоиды, автоматические выключатели, трансформаторы и двигатели.
• «Электролит» — это название проводящих жидкостей, включая расплавленные соли или растворы ионных соединений.
• Химические изменения, происходящие при прохождении тока по электролиту, называются «электролизом».
• Принцип электролиза используется в гальванике и промышленном производстве хлора, алюминия, гидроксида натрия и других веществ.
• Поражение электрическим током при токе до 50 мА может быть смертельным.
• Эффект от поражения электрическим током зависит от:

— сумма текущего,
— длительность протекания тока,
— путь прохождения тока через тело.

Мероприятие 1

1 Величина силы тока.
Продолжительность тока.
Путь внутри тела, по которому проходит ток.
2 Остановка дыхания
асфиксия
мерцание желудочков.
3 Фибрилляция желудочков — это когда сердце впадает в частые неконтролируемые спазмы (фибрилляция), останавливая кровообращение.

Действия 2

1 Эффект нагрева
2 Энергия, используемая для преодоления сопротивления шнура
3 Элемент имеет намного большее сопротивление, чем шнур, поэтому при преодолении сопротивления выделяется много тепла.

Мероприятие 3

1 Контактор — это переключатель с электрическим приводом, в котором для замыкания или размыкания контактов используется электромагнит.
2 Контактор
Трансформатор
Подъемный магнит.
3 Сила, действующая на тросы
Помехи телевидению и радио.

Действия 4

1 Потому что меньше вероятность присутствия воды в электролитической ячейке.
2 Декоративные (украшения и т. Д.)
Предотвращение коррозии
Наращивание изношенных металлических деталей.
3 В твердом теле проводимость осуществляется потоком электронов, в электролите — ионами (как положительными, так и отрицательными).

Мероприятие 5

1 Тонкая вольфрамовая нить накаливания нагревается до белого каления за счет прохождения через нее тока, излучающего свет.
2 Светоизлучающий диод.
3 Газ в люминесцентной лампе становится ионизированным, когда через него проходит ток, переводящий электроны на более высокие уровни энергии и, таким образом, излучающий свет.

Действия 6

1 Заземление
Правильная изоляция и ограждение
Предохранители и автоматические выключатели
УЗО.
2 Небольшой дисбаланс токов в проводниках питания, например, когда человек случайно входит в контакт с токоведущим проводом и замыкает путь на землю, заставляет УЗО отключать питание от этой цепи.
3 В случае неисправности ток направляется на землю, а не на человека, работающего с неисправным оборудованием.Низкоомный путь к земле гарантирует, что защита цепи сработает.
4 Если вам нужна обратная связь по этому занятию, приложите свои результаты к своему заданию.

Проверьте свой прогресс

1 (б)
2 (а)
3 (в)
4 (а)
5 · дыхание

6 · не видно

• не нюхать
• не слышно.

7

8 Электрический ток выводит электроны атомов газа на более высокие энергетические орбиты. При возвращении на нормальные орбиты энергия испускается в виде света.
9 · защитный (от коррозии)

• косметический (внешний вид)
• электролитическое рафинирование.

Если вы являетесь автором приведенного выше текста и не соглашаетесь делиться своими знаниями для обучения, исследований, стипендий (для добросовестного использования, как указано в авторских правах США), отправьте нам электронное письмо, и мы удалим ваш текст быстро.Добросовестное использование — это ограничение и исключение из исключительного права, предоставленного законом об авторском праве автору творческой работы. В законах США об авторском праве добросовестное использование — это доктрина, которая разрешает ограниченное использование материалов, защищенных авторским правом, без получения разрешения от правообладателей. Примеры добросовестного использования включают комментарии, поисковые системы, критику, репортажи, исследования, обучение, архивирование библиотек и стипендии. Он предусматривает легальное, нелицензионное цитирование или включение материалов, защищенных авторским правом, в работы других авторов в соответствии с четырехфакторным балансирующим тестом.(источник: http://en.wikipedia.org/wiki/Fair_use)

Информация о медицине и здоровье, содержащаяся на сайте, имеет общий характер и цель, которая является чисто информативной и по этой причине не может в любом случае заменить совет врача или квалифицированного лица, имеющего законную профессию.

Тексты являются собственностью их авторов, и мы благодарим их за предоставленную нам возможность бесплатно делиться своими текстами с учащимися, преподавателями и пользователями Интернета, которые будут использоваться только в иллюстративных образовательных и научных целях.

Текущее электричество — Science World

Цели

• Опишите компоненты, необходимые для замыкания электрической цепи.

• Продемонстрируйте различные способы завершения цепи (параллельной или последовательной).

• Определите, как электричество используется в бытовых приборах.

• Опишите связь между электроном и текущим электричеством.

Материалы

Фон

Электричество используется для работы вашего мобильного телефона, силовых поездов и кораблей, для работы холодильника и двигателей в таких машинах, как кухонные комбайны. Электрическая энергия должна быть заменена на другие формы энергии, такие как тепловая, световая или механическая, чтобы быть полезной.

Все, что мы видим, состоит из крошечных частиц, называемых атомами. Атомы состоят из еще более мелких частей, называемых протонами, электронами и нейтронами. Атом обычно имеет одинаковое количество протонов (имеющих положительный заряд) и электронов (имеющих отрицательный заряд). Иногда электроны можно отодвинуть от своих атомов.

Электрический ток — это движение электронов по проводу. Электрический ток измеряется в амперах и (амперах) и относится к количеству зарядов, которые перемещаются по проводу за секунду.

Для протекания тока цепь должна быть замкнута; Другими словами, должен быть непрерывный путь от источника питания через цепь, а затем обратно к источнику питания.

Параллельная цепь (вверху)

Цепь серии (внизу)

Напряжение иногда называют электрическим потенциалом и измеряется в вольт . Напряжение между двумя точками в цепи — это полная энергия, необходимая для перемещения небольшого электрического заряда из одной точки в другую, деленная на размер заряда.

Сопротивление измеряется в Ом и относится к силам, которые препятствуют протеканию электронного тока в проводе. Мы можем использовать сопротивление в своих интересах, преобразовывая электрическую энергию, потерянную в резисторе, в тепловую энергию (например, в электрической плите), световую энергию (лампочка), звуковую энергию (радио), механическую энергию (электрический вентилятор) или магнитную энергию. энергия (электромагнит). Если мы хотим, чтобы ток протекал напрямую из одной точки в другую, мы должны использовать провод с минимально возможным сопротивлением.

Аккуратная аналогия, помогающая понять Эти тер мс: система водопроводных труб.

• Напряжение эквивалентно давлению воды, которая выталкивает воду в трубу
• Ток эквивалентен расходу воды
• Сопротивление похоже на ширину трубы — чем тоньше труба, тем выше сопротивление и тем труднее протекает вода.

В этой серии заданий учащиеся будут экспериментировать с проводами, батареями и переключателями, чтобы создать свои собственные электрические цепи, одновременно изучая напряжение, ток и сопротивление.

Забавный факт!

Вы можете заметить, что символы для некоторых единиц СИ (Международная система единиц) в этом плане урока написаны с заглавной буквы, например, вольт (В) и ампер (А), в отличие от тех, к которым вы привыкли. используя (м, кг). При названии единицы в честь человека принято использовать заглавную букву. В этих случаях подразделения были названы в честь Алессандро Вольта и Андре-Мари Ампера. Единица измерения сопротивления также была названа в честь человека (Георг Симон Ома), но использует символ Ω, который представляет греческую букву омега.Эти правила важно соблюдать, поскольку строчные и прописные буквы могут означать разные единицы измерения, такие как тонна (т) и тесла (Т). Единственным исключением является то, что для литров допустимо использовать L, поскольку букву «l» часто путают с цифрой «1»!

Словарь

амперметр : прибор для измерения электрического тока в цепи; единица измерения — амперы или амперы (А).
схема : Путь для прохождения электрического тока.
проводник : Вещество, состоящее из атомов, которые свободно удерживают электроны, что позволяет им легче проходить через него.
электрический ток : непрерывный поток электрического заряда, перемещающийся из одного места в другое по пути; требуется для работы всех электрических устройств; измеряется в амперах или амперах (A).
электрохимическая реакция : реакция, которая чаще всего включает перенос электронов между двумя веществами, вызванный или сопровождаемый электрическим током.
электрод : проводник, по которому ток входит или выходит из объекта или вещества.
электрон : субатомная частица с отрицательным электрическим зарядом.
изолятор : Вещество, состоящее из атомов, которые очень прочно удерживают электроны, что не позволяет электронам легко проходить сквозь них.
параллельная цепь : Тип схемы, позволяющей току течь по параллельным путям. Электрический ток распределяется между разными путями.Если лампочки подключены в параллельную цепь, и одна из лампочек удалена, ток все равно будет течь, чтобы зажечь другие лампочки в цепи.
полупроводник : Вещество, состоящее из атомов, которые удерживают электроны с силой между проводником и изолятором.
последовательная цепь : Схема, в которой все компоненты соединены по единому пути, так что один и тот же ток течет через все компоненты. Если вынуть одну из лампочек, цепь разорвется, и ни одна из других лампочек не будет работать.
напряжение : Разность потенциалов между двумя точками в цепи, например положительным и отрицательным полюсами батареи. Его часто называют «толчком» или «силой» электричества. Возможно наличие напряжения без тока (например, если цепь неполная и электроны не могут течь), но невозможно иметь ток без напряжения. Он измеряется в вольтах (В).
вольтметр : прибор, используемый для измерения разности электрических потенциалов между двумя точками в цепи.

Другие ресурсы

г. до н.э. Hydro | Power Smart для школ

г. до н.э. Hydro | Изучение простых схем

г. до н.э. Hydro | Изучение последовательных и параллельных цепей

г. до н.э. Hydro | Электробезопасность

Как работает материал | Как работают светодиоды

Для покупки елочных мини-лампочек: Home Depot, Canadian Tire

Для приобретения небольших учебных лампочек (номиналом не более 2 вольт каждая): Boreal Science

Магнитные поля, магнитные силы и проводники

Эффект Холла

Когда ток проходит по проводу, находящемуся под воздействием магнитного поля, в проводнике создается потенциал, поперечный току.

Цели обучения

Экспресс-напряжение Холла для металла, содержащего только один тип носителей заряда

Ключевые выводы

Ключевые моменты

• Эффект Холла — это явление, при котором на электрическом проводнике возникает разность напряжений (называемая напряжением Холла), которая перпендикулярна электрическому току проводника при приложении магнитного поля, перпендикулярного току проводника.
• Движущиеся заряды в проводе меняют траекторию в присутствии магнитного поля, «изгибаясь» к нему.Таким образом, эти заряды накапливаются на одной стороне материала. С другой стороны остался избыток противоположного заряда. Таким образом создается электрический потенциал.
• [латекс] \ text {V} _ \ text {H} = — \ frac {\ text {IB}} {\ text {net}} [/ latex] — это формула для напряжения Холла (V _H ). Это фактор силы тока (I), магнитного поля (B), толщины проводящей пластины (t) и плотности носителей заряда (n) электронов-носителей.

Ключевые термины

• элементарный заряд : Электрический заряд одиночного протона.
• поперечный : не касательный, поэтому между двумя пересекающимися объектами образуется невырожденный угол.

Эффект Холла — это явление, при котором на электрическом проводнике возникает разность напряжений (называемая напряжением Холла), поперечная электрическому току проводника, когда прикладывается магнитное поле, перпендикулярное току проводника.

Когда присутствует магнитное поле, не параллельное движению движущихся зарядов внутри проводника, на заряды действует сила Лоренца.В отсутствие такого поля заряды движутся примерно по прямой траектории, иногда сталкиваясь с примесями.

В присутствии магнитного поля с перпендикулярной составляющей пути, по которым проходят заряды, становятся искривленными, так что они накапливаются на одной стороне материала. С другой стороны, остается избыток противоположного заряда. Таким образом, электрический потенциал создается до тех пор, пока течет заряд. Это противодействует магнитной силе, в конечном итоге до точки компенсации, в результате чего поток электронов движется по прямому пути.

Эффект Холла для электронов : Сначала электроны притягиваются магнитной силой и движутся по изогнутой стрелке. В конце концов, когда электроны накапливаются в избытке на левой стороне и в дефиците на правой, создается электрическое поле ξy. Эта сила становится достаточно сильной, чтобы нейтрализовать магнитную силу, поэтому будущие электроны следуют прямым (а не криволинейным) путем.

Для металла, содержащего только один тип носителя заряда (электроны), напряжение Холла (V _H ) можно рассчитать как коэффициент тока (I), магнитного поля (B) и толщины проводящей пластины (t). , и плотность носителей заряда (n) электронов-носителей:

[латекс] \ text {V} _ \ text {H} = — \ frac {\ text {IB}} {\ text {net}} [/ latex]

В этой формуле e представляет собой элементарный заряд.

Коэффициент Холла (R _H ) является характеристикой материала проводника и определяется как отношение индуцированного электрического поля (E _y ) к произведению плотности тока (j _x ) и приложенного магнитного поля. (В):

[латекс] \ text {R} _ \ text {H} = \ frac {\ text {E} _ \ text {y}} {\ text {j} _ \ text {xB}} = \ frac {\ text {V} _ \ text {Ht}} {\ text {IB}} = — \ frac {1} {\ text {ne}} [/ latex]

Эффект Холла — довольно распространенное явление в физике и проявляется не только в проводниках, но и в полупроводниках, ионизированных газах и, среди прочего, в квантовом спине.

Магнитная сила на проводнике, проводящем ток

Когда электрический провод подвергается воздействию магнита, ток в этом проводе испытывает силу — результат действия магнитного поля.

Цели обучения

Экспресс-уравнение, используемое для расчета магнитной силы электрического провода, находящегося в магнитном поле

Ключевые выводы

Ключевые моменты

• Магнитная сила, действующая на ток, может быть найдена путем суммирования магнитной силы на каждом из отдельных зарядов, которые создают этот ток.
• Для провода, подверженного воздействию магнитного поля, [латекс] \ text {F} = \ text {IlB} \ sin \ theta [/ latex] описывает взаимосвязь между магнитной силой (F), током (I) и длиной провода. (l), магнитное поле (B) и угол между полем и проводом (θ).
• Направление магнитной силы может быть определено с помощью правила правой руки , как на рис [[17951]].

Ключевые термины

• скорость дрейфа : средняя скорость свободных зарядов в проводнике.
• магнитное поле : Состояние в пространстве вокруг магнита или электрического тока, в котором существует обнаруживаемая магнитная сила и где присутствуют два магнитных полюса.

Когда электрический провод подвергается воздействию магнита, на ток в этом проводе влияет магнитное поле. Эффект проявляется в виде силы. Выражение для магнитной силы, действующей на ток, можно найти, суммируя магнитную силу на каждом из множества отдельных зарядов, составляющих ток.Поскольку все они движутся в одном направлении, силы могут складываться.

Правило правой руки : Используется для определения направления магнитной силы.

Сила (F), которую магнитное поле (B) оказывает на отдельный заряд (q), движущийся со скоростью дрейфа v _d , составляет:

[латекс] \ text {F} = \ text {qv} _ \ text {dB} \ sin \ theta [/ latex]

В этом случае θ представляет собой угол между магнитным полем и проводом (магнитная сила обычно рассчитывается как перекрестное произведение).Если B является постоянным по всему проводу и равно 0 в другом месте, то для провода с N носителями заряда на его общей длине l общая магнитная сила на проводе составляет:

[латекс] \ text {F} = \ text {Nqv} _ \ text {dB} \ sin \ theta [/ latex].

Учитывая, что N = nV, где n — количество носителей заряда в единице объема, а V — объем провода, и что этот объем рассчитывается как произведение площади круглого поперечного сечения A и длины (V = Al) , дает уравнение:

[латекс] \ text {F} = (\ text {nqAv} _ \ text {d}) \ text {lB} \ sin \ theta [/ latex].

Слагаемые в скобках равны току (I), поэтому уравнение можно переписать как:

[латекс] \ text {F} = \ text {IlB} \ sin \ theta [/ latex]

Направление магнитной силы может быть определено с помощью правила для правой руки , продемонстрированного в. Большой палец указывает в направлении тока, а четыре других пальца параллельны магнитному полю. Сгибание пальцев показывает направление магнитной силы.

Крутящий момент на токовой петле: прямоугольный и общий

Токоведущая петля, подверженная воздействию магнитного поля, испытывает крутящий момент, который может использоваться для питания двигателя.

Цели обучения

Определите общее предложение крутящего момента на петле любой формы

Ключевые выводы

Ключевые моменты

• [латекс] \ tau = \ text {NIAB} \ sin \ theta [/ latex] можно использовать для расчета крутящего момента ([latex] \ tau [/ latex]) петли из N витков и площади, по которой проходит ток I чувствует себя в магнитном поле B.
• Хотя силы, действующие на петлю, равны и противоположны, они обе действуют, вращая петлю в одном направлении.
• Испытываемый крутящий момент не зависит от формы петли. Важна площадь петли.

Ключевые термины

• крутящий момент : вращательное или скручивающее действие силы; (Единица СИ ньютон-метр или Нм; британская единица измерения фут-фунт или фут-фунт)

Когда ток проходит по петле, которая подвергается воздействию магнитного поля, это поле оказывает крутящий момент на петлю. Этот принцип обычно используется в двигателях, в которых контур соединен с валом, который вращается под действием крутящего момента.Таким образом, электрическая энергия тока преобразуется в механическую энергию при вращении петли и вала, и эта механическая энергия затем используется для питания другого устройства.

Крутящий момент на токовой петле : электрическая энергия тока преобразуется в механическую энергию при вращении петли и вала, и эта механическая энергия затем используется для питания другого устройства.

В этой модели северный и южный полюса магнитов обозначены буквами N и S соответственно. В центре — прямоугольная проволочная петля длиной l и шириной w, по которой проходит ток I.Воздействие магнитного поля B на токоведущий провод вызывает крутящий момент τ.

Чтобы понять крутящий момент, мы должны проанализировать силы, действующие на каждый сегмент контура. Предполагая постоянное магнитное поле, мы можем заключить, что силы в верхней и нижней частях петли равны по величине и противоположны по направлению, и, таким образом, не создают результирующей силы. Между прочим, эти силы вертикальны и, следовательно, параллельны валу.

Однако, как показано (а) на рисунке ниже, равные, но противоположные силы создают крутящий момент, действующий по часовой стрелке.

Изменяющийся крутящий момент на заряженном контуре в магнитном поле : Максимальный крутящий момент возникает в (b), когда равен 90 градусам. Минимальный крутящий момент равен 0 и встречается в (c), когда θ составляет 0 градусов. Когда контур вращается после = 0, крутящий момент меняется на противоположное (d).

Учитывая, что крутящий момент рассчитывается по уравнению:

[латекс] \ tau = \ text {rF} \ sin \ theta [/ latex]

где F — сила, действующая на вращающийся объект, r — расстояние от точки поворота, к которой приложена сила, а θ — угол между r и F, мы можем использовать сумму двух крутящих моментов (силы действуют по обе стороны от петли), чтобы найти общий крутящий момент:

[латекс] \ tau = \ frac {\ text {w}} {2} \ text {F} \ sin \ theta + \ frac {\ text {w}} {2} \ text {F} \ sin \ theta = \ text {wF} \ sin \ theta [/ latex]

Обратите внимание, что r равно w / 2, как показано.

Чтобы найти крутящий момент, мы все равно должны найти F из магнитного поля B относительно тока I. Прямоугольник имеет длину l, поэтому F = IlB. Замена F на IlB в уравнении крутящего момента дает:

[латекс] \ tau = \ text {wIlB} \ sin \ theta [/ latex]

Обратите внимание, что произведение w и l включено в это уравнение; эти термины можно заменить площадью (A) прямоугольника. Если используется проволока другой формы, ее площадь можно вставить в уравнение независимо от формы (круглой, квадратной или другой).

Также обратите внимание, что это уравнение крутящего момента рассчитано на один оборот. Крутящий момент увеличивается пропорционально количеству оборотов (Н). Таким образом, общее уравнение для крутящего момента на петле любой формы, из N витков, каждая из областей A, несущая ток I и подверженная воздействию магнитного поля B, является величиной, которая колеблется при вращении петли, и может быть вычислена по формуле:

[латекс] \ tau = \ text {NIAB} \ sin \ theta [/ latex]

Закон Ампера: Магнитное поле из-за длинного прямого провода

Ток, протекающий по проводу, создает магнитное поле, которое можно рассчитать по закону Био-Савара.

Цели обучения

Выразите взаимосвязь между силой магнитного поля и током, протекающим через провод, в форме уравнения

Ключевые выводы

Ключевые моменты

• Закон Ампера гласит, что для замкнутой кривой длиной C магнитное поле (B) связано с током (I _C ): [латекс] \ oint_ \ text {C} {\ text {Bd} \ ell = \ mu _0 \ text {I} _ \ text {C}} [/ latex]. В этом уравнении dl представляет собой разницу длины проволоки в изогнутой проволоке, а μ ₀ — проницаемость свободного пространства.3} [/ латекс]. В этом уравнении парциальное магнитное поле (дБ) выражается как функция тока для бесконечно малого отрезка провода (dl) на расстоянии r от проводника.
• После интегрирования направление магнитного поля в соответствии с законом Био-Савара можно определить с помощью правила правой руки.

Ключевые термины

• электрическое поле : область пространства вокруг заряженной частицы или между двумя напряжениями; он воздействует на заряженные объекты поблизости.
• магнитное поле : Состояние в пространстве вокруг магнита или электрического тока, в котором существует обнаруживаемая магнитная сила и где присутствуют два магнитных полюса.

Ток, протекающий по проводу, создает как электрическое, так и магнитное поле. Для замкнутой кривой длиной C магнитное поле (B) связано с током (I _C ), как в законе Ампера, математически выраженном как:

[латекс] \ oint_ \ text {C} {\ text {Bd} \ ell = \ mu _0 \ text {I} _ \ text {C}} [/ latex]

Направление магнитного поля : Направление магнитного поля можно определить по правилу правой руки.

В этом уравнении dl представляет собой разницу длины проволоки в изогнутой проволоке, а μ ₀ — проницаемость свободного пространства. Это может быть связано с законом Био-Савара. Для короткого прямого отрезка проводника (обычно провода) этот закон обычно вычисляет парциальное магнитное поле (дБ) как функцию тока для бесконечно малого отрезка провода (dl) на расстоянии r от проводника:

[латекс] \ text {d} {\ bf \ text {B}} = \ frac {\ mu_0} {4 \ pi} \ frac {\ text {Id} {\ bf \ text {l}} \ times { \ bf \ text {r}}} {\ text {r} ^ 3} [/ latex].2}} [/ латекс].

Это соотношение сохраняется для постоянного тока в прямом проводе, в котором магнитное поле в точке, обусловленное всеми токовыми элементами, составляющими прямой провод, одинаково. Как показано, направление магнитного поля может быть определено с помощью правила для правой руки — когда большой палец направлен в направлении тока, изгиб пальцев указывает направление магнитного поля вокруг прямого провода.

Магнитная сила между двумя параллельными проводниками

Параллельные провода, по которым проходит ток, создают значительные магнитные поля, которые, в свою очередь, создают значительные силы на токи.

Цели обучения

Выразите магнитную силу, ощущаемую парой проводов, в форме уравнения

Ключевые выводы

Ключевые моменты

• Поле (B ₁ ), создаваемое этим током (I ₁ ) из провода, можно рассчитать как функцию тока и расстояния между проводами (r): [latex] \ text {B} _1 = \ frac {\ mu_0 \ text {I} _1} {2 \ pi \ text {r}} [/ latex] μ ₀ — постоянная величина.
• [латекс] \ text {F} = \ text {IlB} \ sin \ theta [/ latex] описывает магнитную силу, ощущаемую парой проводов.Если они параллельны, уравнение упрощается, так как функция синуса равна 1.
• Сила, ощущаемая между двумя параллельными проводящими проводами, используется для определения ампера — стандартной единицы силы тока.

Ключевые термины

• ампер : единица электрического тока; стандартная базовая единица Международной системы единиц. Аббревиатура: amp. Символ: A.
• ток : временная скорость протекания электрического заряда.
• магнитное поле : Состояние в пространстве вокруг магнита или электрического тока, в котором существует обнаруживаемая магнитная сила и где присутствуют два магнитных полюса.

Параллельные провода, по которым проходит ток, создают значительные магнитные поля, которые, в свою очередь, создают значительные силы на токи. Сила, ощущаемая между проводами, используется для определения стандартной единицы тока, известной как амфера.

In поле (B ₁ ), которое создает I ₁ , можно рассчитать как функцию тока и расстояния между проводами (r):

Магнитные поля и сила, создаваемые параллельными токоведущими проводами. : Токи I1 и I2 текут в одном направлении, разделенные расстоянием r.

[латекс] \ text {B} _1 = \ frac {\ mu_0 \ text {I} _1} {2 \ pi \ text {r}} [/ latex]

Поле B ₁ оказывает давление на провод, содержащий I ₂ . На рисунке эта сила обозначена как F ₂ .

Сила F ₂ , действующая на провод 2, может быть рассчитана как:

[латекс] \ text {F} _2 = \ text {I} _2 \ text {lB} _1 \ sin \ theta [/ latex]

Учитывая, что поле однородно вдоль и перпендикулярно проводу 2, sin θ = sin 90 derees = 1. Таким образом, сила упрощается до: F ₂ = I ₂ lB ₁

Согласно Третьему закону Ньютона (F ₁ = -F ₂ ) силы на двух проводах будут равны по величине и противоположны по направлению, поэтому просто мы можем использовать F вместо F ₂ .Учитывая, что провода часто бывают очень длинными, часто бывает удобно найти силу на единицу длины. Преобразуя предыдущее уравнение и используя определение B ₁ , получаем:

[латекс] \ frac {\ text {F}} {\ text {l}} = \ frac {\ mu_0 \ text {I} _1 \ text {I} _2} {2 \ pi \ text {r}} [ / латекс]

Если токи в одном направлении, сила притягивает провода. Если токи идут в противоположных направлениях, сила отталкивает провода.

Сила между токоведущими проводами используется как часть рабочего определения ампера.{-7} \ text {N} / \ text {m} [/ latex]

Последние единицы получены при замене Т на 1Н / (А × м).

Между прочим, это значение является основой рабочего определения ампера. Это означает, что один ампер тока через два бесконечно длинных параллельных проводника (разделенных одним метром в пустом пространстве и без каких-либо других магнитных полей) вызывает силу 2 × 10 ^-7 Н / м на каждый провод.

Электрический ток и теория электричества

Электрический ток — это не что иное, как скорость протекания электрического заряда через проводник во времени.Это вызвано дрейфом свободных электронов по проводнику в определенном направлении. Как мы все знаем, единица измерения электрического изменения — кулон, а единица времени — секунда, единица измерения тока, — кулоны в секунду, и эта логическая единица измерения тока имеет особое имя Ampere в честь известного французского ученого. Андре-Мари Ампер.

Если кулоновский заряд Q проходит через проводник за время t, то ток I = Q / t кулонов в секунду или Ампера.

Для лучшего понимания приведем пример, предположим, что всего 100 кулонов заряда передаются через проводник за 50 секунд. Какой ток?

Поскольку ток — это не что иное, как скорость, с которой заряд передается в единицу времени, это будет отношение общего переданного заряда к необходимому для этого времени. Следовательно, здесь

«Ампер» — единица измерения силы тока Sl.

Определение электрического тока

Когда к проводнику приложена разность потенциалов, электрический заряд течет по нему, а электрический ток является мерой количества электрического заряда, протекающего по проводнику в единицу времени.

Теория электричества

В атоме равное количество электронов и протонов. Следовательно, атом в целом электрически нейтрален. Поскольку протоны в центральном ядре имеют положительный заряд, а электроны, вращающиеся вокруг ядра, имеют отрицательный заряд, между электронами и протонами будет действовать сила притяжения. В атоме разные электроны располагаются в разных орбитальных оболочках, находящихся на разном расстоянии от ядра. Сила более активна к электронам, находящимся ближе к ядру, чем к электронам, расположенным на внешней оболочке атома.Один или несколько из этих слабо связанных электронов могут быть отделены от атома. Атомы без электронов называются ионами. Из-за недостатка электронов по сравнению с числом протонов указанный ион становится положительно заряженным. Следовательно, этот ион называют положительным ионом из-за положительного электрического заряда; этот ион может притягивать другие электроны извне. Электрон, который ранее был отделен от любого другого атома, может занимать самую внешнюю оболочку этого иона, и, следовательно, этот ион снова становится нейтральным атомом.Электроны, которые беспорядочно перемещаются от атома к атому, называются свободными выборами. Когда напряжение прикладывается к проводнику из-за наличия электрического поля, свободные электроны начинают дрейфовать в определенном направлении в соответствии с направлением напряжения и электрического поля. Это явление вызывает ток в проводнике. Движение электронов означает движение отрицательного заряда, и скорость передачи этого заряда во времени известна как ток. Количество отрицательного электрического заряда в электроне равно 1.602 X 10 ^-19 Кулон. Следовательно, один кулоновский отрицательный электрический заряд состоит из 1 / 1,602 X 10 ^-19 = 6,24 X 10 ¹⁸ количества электронов. Следовательно, во время дрейфа электрона в определенном направлении, если количество электронов 6,24 × 10 ¹⁸ пересекает определенное поперечное сечение проводника за одну секунду, ток считается равным одному амперу. Поскольку мы уже видели устройство из текущего , ампер равен кулонам в секунду.

Видеопрезентация по теории электрического тока

Измерение силы тока

Наиболее распространенный метод измерения тока — это последовательное подключение амперметра к цепи, в которой измеряется ток.Это потому, что; весь ток, протекающий по цепи, также должен проходить через амперметр. Идеальное внутреннее сопротивление или импеданс амперметра равно нулю. Следовательно, в идеале на амперметре, включенном в цепь, не должно быть падения напряжения. Обычный аналоговый амперметр состоит из токовой катушки. Всякий раз, когда через эту катушку протекает ток, он отклоняется от своего положения в зависимости от величины тока, протекающего через нее. Указатель прикреплен к узлу катушки; следовательно, он показывает текущее показание на шкале амперметра.Для измерения переменного тока вместо обычного амперметра можно использовать клещевой измеритель или клещевой ключ. В этом амперметре к измерителю прикреплен сердечник трансформатора тока, который можно легко закрепить на токоведущем проводе. Благодаря такому расположению ток в цепи преобразуется во вторичную обмотку трансформатора тока, и этот вторичный ток затем измеряется на шкале зажима измерителя без нарушения непрерывности тока, в отличие от обычного амперметра.

Обычный поток тока против потока электронов

Раньше считалось, что ток — это поток положительного заряда, и, следовательно, ток всегда исходит от положительного полюса батареи, проходит через внешнюю цепь и входит в отрицательный полюс батареи.Это называется условным потоком тока . На основе этой концепции были разработаны все теории электричества, формул и символов. После развития атомной природы материи мы узнали, что настоящая причина тока в проводнике связана с движением свободных электронов, а электроны претерпевают отрицательные изменения. Из-за отрицательного заряда электроны перемещаются от отрицательной клеммы к положительной клемме батареи через внешнюю цепь. Таким образом, обычный поток тока всегда имеет направление, противоположное потоку электронов.Но невозможно было изменить все ранее открытые последующие правила, условности, теории и формулы в соответствии с направлением потока электронов в проводнике. Таким образом, была принята концепция обычного протекания тока. Истинный поток электронов используется только тогда, когда необходимо объяснить определенные эффекты (например, в полупроводниковых устройствах, таких как диоды и транзисторы). Всякий раз, когда мы рассматриваем основные электрические схемы и устройства, мы используем обычный поток тока, то есть ток, протекающий по цепи от положительного вывода к отрицательному.

Видео об обычном протекании тока

Виды тока

Существует всего два типа электрического тока , постоянного и переменного тока. Мы обозначаем их как DC и AC соответственно. Концепция постоянного тока была разработана раньше переменного тока. Но переменный ток становится самым популярным средством производства, передачи и распределения электроэнергии. Направление потока постоянного тока однонаправленное, это означает, что этот ток не меняет своего направления во время протекания.Наиболее распространенные примеры постоянного тока в нашей повседневной жизни — это ток, который мы получаем от всех типов аккумуляторных систем. Но наиболее популярной формой электрического тока является переменный ток или переменный ток. У переменного тока есть некоторые преимущества перед постоянным током для генерации, передачи и распределения, и поэтому ток, который мы получаем от наших электроснабжающих компаний, обычно является переменным током.

переменного тока

Ток, поток которого не является однонаправленным, кроме того, он имеет переменную частоту, называется переменным током .Другими словами, направление тока в цепи непрерывно изменяется с прямого на обратное, а затем с обратного на прямое. Количество раз, когда это направление изменяется с прямого на обратное или с обратного на прямое в секунду, называется частотой тока. Ток, производимый в генераторе переменного тока, всегда равен переменному току . Форма волны переменного тока обычно синусоидальная. Но также доступны квадратные, треугольные и другие типы сигналов для контроля тока.

Условное направление переменного тока

Как постоянный ток, переменный ток обозначен стрелкой. У переменного тока есть как прямое, так и обратное направление потока. Острие стрелки всегда указывает прямое направление тока. С другой точки зрения, когда у тока есть положительный клапан, направление тока такое же, как у справочной стрелки, и когда ток принимает отрицательное значение; его направление прямо противоположно справочной стрелке.

Существуют в основном два эффекта тока , такие как эффект нагрева и магнитный эффект.Каждое использование электричества, которое мы видим в нашей повседневной жизни, происходит либо из-за теплового эффекта , либо из-за магнитного эффекта тока . Например, лампочка в нашем доме светится из-за эффекта нагрева током , а вентилятор вращается в нашем доме из-за магнитного эффекта тока . Есть тысячи других примеров, которые также могут проиллюстрировать эффект от нынешнего .

Эффект нагрева электрическим током

Всякий раз, когда ток проходит через проводник, происходит выделение тепла из-за омических потерь в проводнике.Это обычно известно как эффект нагрева от тока. Поскольку мы не можем использовать электроэнергию напрямую, нам необходимо преобразовать ее в другую полезную мощность, такую ​​как тепло, свет или механическая энергия и т. Д. Когда ток течет через проводник, возникают некоторые потери, и эти потери почти неизбежны, и, более того, сопротивление дирижер, больше потери. Эти потери из-за электрического сопротивления проводника в основном ответственны за эффект нагрева током . Поскольку некоторая электрическая мощность преобразуется в тепловую, это явление можно описать законом Джоуля, который гласит, что

Где H — выделяемое тепло в калориях, i — ток, протекающий по проводам и измеряемый в амперах, r — сопротивление проводника в Ом (Ом) и t — продолжительность. тока, протекающего в секундах.Если мы знаем время протекания тока, сопротивление провода и величину протекающего тока, мы можем легко определить выделяемое тепло в цепи. Это тепло можно использовать по-разному.

Мы увидели, что чем больше электрическое сопротивление провода, тем больше тепла выделяется в цепи, но чтобы более точно знать о нагревательном эффекте тока, мы должны знать об этом на атомном уровне. Поскольку поток тока — это не что иное, как поток электронов, всегда будет сопротивление со стороны неподвижных атомов проводника.Неподвижные атомы проволоки сопротивляются потоку электронов, и в результате происходят столкновения, и когда кинетическая энергия преобразуется в тепловую, мы видим, что проволока нагревается.

Применение нагрева электрическим током

Теперь выделяемое тепло можно наблюдать со многих точек зрения. Иногда это рассматривается только как потеря, и ее пытаются минимизировать. Принимаются различные меры, чтобы свести к минимуму рассеивание тепла от проводника. Но мы можем видеть много положительных применений теплового эффекта нынешнего в нашей повседневной жизни.Электрический утюг, вся идея или принцип работы зависит от нагревающего эффекта тока. Высокопрочный провод используется в качестве основной катушки в электрическом утюге, когда через катушку протекает ток, катушка нагревается и утюг работает. А как насчет перегрева электрического утюга? Решить эту проблему можно с помощью биметаллических проводников. В схеме используются биметаллические пластины из двух разных металлов. Поскольку коэффициент теплового расширения у двух металлов разный, так из-за теплового эффекта расширение одного металла отличается от расширения другого металла; в результате пластина изгибается, и после достижения определенной температуры контакт цепи разрывается, ток, протекающий через катушку, прекращается, и электрический утюг тоже больше не нагревается.

Такой же механизм используется в электронагревателе, с той лишь разницей, что здесь нет биметаллической пластины или автоматического выключателя.

Еще одно применение теплового эффекта тока наблюдается в электрических лампочках. Провод, который используется внутри лампы, загорается и излучает свет после достижения определенной температуры. Металл, используемый в лампе, в основном состоит из вольфрама.

Наконец, и, возможно, наиболее важное применение эффекта нагрева тока — это электрические предохранители, которые используются почти повсеместно.Электрические предохранители необходимы везде, от крупных промышленных предприятий до домашнего хозяйства. Плавкий предохранитель изготовлен из такого металла, который имеет определенную температуру плавления. Они подходят для нормального тока, но когда через цепь протекает сверхток; Вырабатываемого тепла в плавкой проволоке достаточно, чтобы расплавить металлическую часть плавкой проволоки и разорвать цепь. Таким образом, дорогостоящее оборудование защищено от сильного протекания тока, которое может необратимо повредить оборудование.

Магнитные эффекты электрического тока

Магнитное поле, создаваемое токопроводящим проводником

В 1819 году датским физиком Гансом Кристианом Эрстедом было обнаружено, что ток всегда создается определенным магнитным эффектом.Он заметил проводник с током, помещенный рядом с магнитной иглой; игла отклоняется в определенном направлении. Он также заметил, что когда направление тока в проводнике меняется на противоположное, игла отклоняется в противоположном направлении.

Это означает, что существует магнитное поле из-за проводника с током . Дальнейшие исследования показывают, что магнитное поле вокруг проводника состоит из ряда концентрических замкнутых силовых линий. Если мы пропустим ток через проводник через доску карты, как показано на рисунке, и попытаемся построить поле с помощью магнитной стрелки на этой доске, мы получим магнитные линии, как показано на рисунке.Все это замкнутые круги и концентрические относительно проводника. Теперь, если мы изменим направление тока в проводнике и повторим тот же эксперимент, что показан на рисунке, мы получим противоположно направленные замкнутые круговые магнитные линии, концентричные с проводником, как показано.

Из вышеупомянутого эксперимента также обнаружено, что когда ток течет через проводник в направлении вверх, направление круговых магнитных линий направлено против часовой стрелки, если мы наблюдаем сверху. С другой стороны; если ток течет через проводник в направлении вниз, круговые магнитные линии направляются по часовой стрелке, если мы наблюдаем сверху.

Свойства магнитного поля , создаваемого токопроводящим проводником , можно резюмировать следующим образом:

1. Все линии магнитного поля имеют круглую форму, симметричны друг другу и концентричны оси токопроводящего проводника.
2. Радиус силовых линий увеличивается по мере удаления от оси проводника.
3. Направление магнитной круговой линии зависит от направления тока через проводник.
4. Плотность магнитного потока индуцированного магнитного поля вокруг проводника увеличивается, если ток, протекающий через проводник, увеличивается, и уменьшается, если ток уменьшается.

Определение направления магнитного поля вокруг проводника с током.

В основном есть два популярных правила для определения направления магнитного поля, создаваемого токопроводящим проводником, и это Правило для пробкового винта и Правило для правой руки.

Правило для пробкового винта

Если правый пробковый винт удерживать так, чтобы его ось была параллельна проводнику, указывающему направление потока тока, а головка винта вращалась в таком направлении, что винт перемещался в направлении потока тока, то направление в котором головка винта вращается, будет направлением магнитных силовых линий.

Правило правой руки

Если проводник с током удерживается наблюдателем в правой руке так, чтобы он был окружен пальцами, протягивающими большой палец справа к пальцам в направлении потока тока, то кончики пальцев будут указывать направление магнитных силовых линий.

Плотность магнитного потока, обусловленная токопроводящим проводником

Когда ток проходит через проводник, вокруг него возникает магнитное поле. Направление этого магнитного поля проводника с током может быть определено правилом пробкового винта или правилом правой руки.

В соответствии с законом Био Савара выражение для плотности магнитного потока в точке P ближе к проводнику, по которому проходит ток «I», дается как

Где, дБ — бесконечно малая плотность потока в точке P.

Ток I проходит по проводнику.

дл — бесконечно малая длина проводника.

r — радиус-вектор от центра элемента dl до точки P.

θ — угол между током и радиус-вектором. Теперь, чтобы найти фактическую плотность магнитного потока B в точке P из-за общей длины проводника, мы должны интегрировать выражение дБ относительно dl.

Вышеприведенное выражение используется для оценки плотности магнитного потока B в любой точке из-за бесконечно длинного линейного проводника, и получается

Здесь R — радиальное расстояние от проводника до точки P.

Теперь, если мы проинтегрируем B вокруг пути радиуса R, охватывающего проводник с током, мы получим

Это уравнение показывает, что интеграл от H вокруг замкнутого пути равен току, заключенному на пути. Это не что иное, как закон Ампера. Если путь интегрирования включает N витков провода, каждый с током I в одном направлении, то

Это отношение является очень важным отношением; он используется для определения потокосцепления системы проводников.По потокосцеплению можно легко определить индуктор системы.

Если ток в проводнике меняется, это вызывает изменение магнитной связи. Мы знаем, что изменение магнитной связи индуцирует напряжение в проводниках, а скорость изменения магнитной связи прямо пропорциональна индуцированному напряжению. Это известно как законы электромагнитной индукции Фарадея.

Что такое электрический ток? | Живая наука

Электрический ток — это движущийся электрический заряд.Он может принимать форму внезапного разряда статического электричества, например, разряда молнии или искры между вашим пальцем и пластиной выключателя заземления. Однако чаще, когда мы говорим об электрическом токе, мы имеем в виду более контролируемую форму электричества, вырабатываемую генераторами, батареями, солнечными элементами или топливными элементами.

Большая часть электрического заряда переносится электронами и протонами внутри атома. Протоны имеют положительный заряд, а электроны — отрицательный. Однако протоны в основном иммобилизованы внутри атомных ядер, поэтому перенос заряда из одного места в другое выполняют электроны.Электроны в проводящем материале, таком как металл, в значительной степени могут свободно перемещаться от одного атома к другому по своим зонам проводимости, которые являются высшими электронными орбитами. По словам Серифа Урана, профессора физики в Питтсбургском государственном университете, достаточная электродвижущая сила (ЭДС) или напряжение создает дисбаланс заряда, который может заставить электроны перемещаться по проводнику в виде электрического тока.

Хотя сравнивать электрический ток с потоком воды в трубе несколько рискованно, есть некоторые сходства, которые могут облегчить понимание.По словам Майкла Дубсона, профессора физики в Университете Колорадо Болдера, мы можем представить поток электронов в проводе как поток воды в трубе. Предостережение: в этом случае труба всегда заполнена водой. Если мы откроем клапан на одном конце, чтобы впустить воду в трубу, нам не нужно ждать, пока вода дойдет до конца трубы. Мы получаем воду из другого конца почти мгновенно, потому что поступающая вода выталкивает воду, которая уже находится в трубе, к концу.Вот что происходит в случае электрического тока в проводе. Электроны проводимости уже присутствуют в проводе; нам просто нужно начать толкать электроны на одном конце, и они почти сразу же начнут течь на другом конце.

Согласно веб-сайту HyperPhysics Государственного университета Джорджии, фактическая скорость электрона в проводе составляет порядка нескольких миллионов метров в секунду, но он не движется прямо по проводу. Он подскакивает почти наугад и движется только со скоростью несколько миллиметров в секунду.Это называется дрейфовой скоростью электрона. Однако скорость передачи сигнала, когда электроны начинают выталкивать другой конец провода после того, как мы щелкаем переключателем, почти равна скорости света, которая составляет около 300 миллионов метров в секунду (186 000 миль в секунду). В случае переменного тока, когда ток меняет направление 50 или 60 раз в секунду, большая часть электронов никогда не выходит из провода.

Несбалансированность начислений может быть создана несколькими способами.Первым известным способом было создание статического заряда путем трения друг о друга двух разных материалов, например, протирания кусочка янтаря мехом животных. Затем можно создать ток, прикоснувшись янтарем к телу с меньшим зарядом или к земле. Однако этот ток имел очень высокое напряжение, очень низкую силу тока и длился всего долю секунды, поэтому его нельзя было заставить выполнять какую-либо полезную работу.

Постоянный ток

Следующим известным способом создания дисбаланса зарядов была электрохимическая батарея, изобретенная в 1800 году итальянским физиком Алессандро Вольта, в честь которого названа единица электродвижущей силы — вольт (В).Его «гальваническая куча» состояла из стопки чередующихся цинковых и медных пластин, разделенных слоями ткани, пропитанной соленой водой, и производил устойчивый источник постоянного тока (DC). Он и другие улучшили и усовершенствовали свое изобретение в течение следующих нескольких десятилетий. По данным Национального музея американской истории, «батареи привлекли внимание многих ученых и изобретателей, и к 1840-м годам они обеспечивали током новые электрические устройства, такие как электромагниты Джозефа Генри и телеграф Сэмюэля Морса.»

Другие источники постоянного тока включают топливные элементы, которые объединяют кислород и водород в воду и вырабатывают электрическую энергию в процессе. Кислород и водород могут поставляться в виде чистых газов или из воздуха и химического топлива, такого как спирт. Другой источник постоянного тока ток — это фотоэлектрический или солнечный элемент. В этих устройствах фотонная энергия солнечного света поглощается электронами и преобразуется в электрическую энергию. Энергосистема.Переменный ток вырабатывается электрическими генераторами, которые работают по закону индукции Фарадея, с помощью которого изменяющееся магнитное поле может индуцировать электрический ток в проводнике. В генераторах есть вращающиеся катушки из проволоки, которые проходят через магнитные поля при их вращении. Когда катушки вращаются, они открываются и закрываются относительно магнитного поля и производят электрический ток, который меняет направление на противоположное каждые пол-оборота. Ток проходит полный прямой и обратный цикл 60 раз в секунду, или 60 герц (Гц) (50 Гц в некоторых странах).Генераторы могут работать от паровых турбин, работающих на угле, природном газе, масле или ядерном реакторе. Они также могут питаться от ветряных турбин или водяных турбин на плотинах гидроэлектростанций.

Из генератора ток проходит через серию трансформаторов, где он повышается до гораздо более высокого напряжения для передачи. Причина этого в том, что диаметр проводов определяет величину тока или силы тока, которую они могут проводить без перегрева и потери энергии, но напряжение ограничивается только тем, насколько хорошо линии изолированы от земли.Интересно отметить, что ток передается только по одному проводу, а не по двум. Две стороны постоянного тока обозначены как положительная и отрицательная. Однако, поскольку полярность переменного тока меняется 60 раз в секунду, две стороны переменного тока обозначаются как горячая и заземленная. В линиях электропередачи на большие расстояния провода проходят через горячую сторону, а земля проходит через землю, замыкая цепь.

Поскольку мощность равна напряжению, умноженному на силу тока, вы можете послать больше мощности по линии при той же силе тока, используя более высокое напряжение.Затем высокое напряжение понижается по мере того, как оно распределяется по сети подстанций, пока не достигает трансформатора рядом с вашим домом, где оно наконец понижается до 110 В. (В Соединенных Штатах настенные розетки и лампы работают от 110 В. при 60 Гц. В Европе почти все работает от 230 В при 50 Гц.)

Как только ток достигает конца линии, большая часть его используется одним из двух способов: либо для обеспечения тепла и света через электрическое сопротивление. , или механическое движение за счет электрической индукции.Есть еще несколько приложений — на ум приходят люминесцентные лампы и микроволновые печи, — которые работают на разных принципах, но львиная доля энергии идет на устройства, основанные на сопротивлении и / или индуктивности. Фен, например, использует и то, и другое одновременно.

Это подводит нас к важной особенности электрического тока: он может выполнять работу. Он может освещать ваш дом, стирать и сушить одежду и даже поднимать гаражные ворота одним щелчком выключателя. Однако все более важной становится способность электрического тока передавать информацию, особенно в виде двоичных данных.Хотя для подключения к Интернету вашего компьютера требуется лишь небольшая часть электрического тока, скажем, электрического обогревателя, он становится все более и более важным для современной жизни.

Дополнительные ресурсы

Молекулярные выражения: электричество и магнетизм

Сопротивление

Сопротивление относится к свойству вещества, которое препятствует прохождению электрического тока. Некоторые вещества сопротивляются току больше, чем другие.Если вещество обладает очень высоким сопротивлением току, оно называется изолятором. Если его сопротивление току очень низкое, его называют проводником. Сопротивление относится к способности веществ сопротивляться току. Хорошие проводники имеют низкое сопротивление, а изоляторы — высокое.

Сопротивление на молекулярном уровне

Сопротивление току возникает на молекулярном уровне веществ. Например, металлический проводник, такой как медь, состоит из атомов, имеющих свободные электроны в самых внешних оболочках.Эти свободные электроны обычно беспорядочно перемещаются от одного атома к другому. Однако, если к проводнику приложена разность потенциалов, также называемая напряжением, например, в случае с батареей, свободные электроны перетекают от отрицательного полюса к положительному полюсу батареи. Электрический ток относится к скорости потока электрического заряда, который заставляет течь свободные электроны.

Когда электроны движутся по проводнику, некоторые из них сталкиваются с атомами, другие электронами или примесями в металле.Именно эти столкновения вызывают сопротивление. Молекулярный состав вещества определяет количество столкновений или величину сопротивления электронному потоку. Поскольку молекулярный состав меди обеспечивает чрезвычайно низкое удельное сопротивление, ее часто используют в качестве проводника в электрических цепях.

Когда электроны сталкиваются с атомами и другими частицами, энергия, создаваемая приложенным напряжением, преобразуется в тепло. Мы используем энергию, генерируемую сопротивлением в нагревательных элементах тостеров, ламп накаливания и обогревателей.

Наблюдайте за сопротивлением на молекулярном уровне с помощью нашего интерактивного руководства по Java Resistance.

Закон Ома

Георг Симон Ом (1789-1854), немецкий физик, сформулировал взаимосвязь между напряжением, током и сопротивлением в так называемом законе Ома:

Ток в цепи прямо пропорционален приложенной разности потенциалов и обратно пропорционален сопротивлению цепи.

Международная стандартная (СИ) единица сопротивления — ом, обозначаемый греческой буквой Вт . Один ом сопротивления равен сопротивлению цепи, в которой разность потенциалов в один вольт создает ток в один ампер.

Математически закон Ома записывается как:

I = E / R

, где I — ток в амперах, E — приложенное напряжение (разность потенциалов) в вольтах, а R — сопротивление в омах.

Следовательно, напряжение можно рассчитать по формуле:

E = I * R

Сопротивление можно рассчитать по формуле:

R = E / I

Важно отметить, что регулировка напряжения или тока не может изменить сопротивление. Сопротивление в цепи является физической константой и может быть изменено только путем замены компонентов, замены резисторов на резисторы, рассчитанные на большее или меньшее сопротивление, или путем регулировки переменных резисторов.

Вот вспомогательное средство для запоминания этих формул:

Закройте значение, которое вы хотите решить, и уравнение останется.

Узнайте о взаимосвязи между током, напряжением и сопротивлением с помощью нашего интерактивного учебного пособия по закону Ома для Java.

Резисторы

Большая часть сопротивления в цепях находится в компонентах, которые выполняют определенную работу, таких как лампочки или нагревательные элементы, а также в устройствах, называемых резисторами.Резисторы — это устройства, которые обеспечивают точное количество противодействия или сопротивления току. Резисторы очень распространены в электрических цепях. Они используются для обеспечения удельного сопротивления для ограничения тока и управления напряжением в цепи.

Типы резисторов

Резисторы

бывают разных номиналов и типов. Самый распространенный тип — постоянный резистор. Постоянные резисторы имеют единичные значения сопротивления, которые остаются постоянными. Существуют также переменные резисторы, которые можно регулировать, чтобы изменять или изменять величину сопротивления в цепи.

Значение сопротивления резисторов указано в омах. Резисторы могут иметь номиналы от менее одного Ом до многих миллионов Ом.

Постоянные резисторы

Самый распространенный постоянный резистор — составного типа. Элемент сопротивления изготовлен из графита или другой формы углерода и сплавов. Эти резисторы обычно имеют значения сопротивления от 0,1 Вт до 22 МВт.

Другой вид постоянного резистора — это проволочный резистор.Элемент сопротивления обычно изготавливается из хромоникелевой проволоки, намотанной на керамический стержень. Эти резисторы обычно имеют значения сопротивления от 1 Вт до 100 кВт.

Переменные резисторы

Переменные резисторы используются для регулировки величины сопротивления в цепи. Переменный резистор состоит из рычага скользящего контакта, который контактирует с неподвижным резистивным элементом. Когда скользящий рычаг перемещается по элементу, точка его контакта с элементом изменяется, эффективно изменяя длину элемента.Номинал переменного резистора — это его максимальное сопротивление.

Переменные резисторы также называют реостатами или потенциометрами. Элементы сопротивления реостатов обычно намотаны проволокой. Чаще всего они используются для управления очень высокими токами, например, в двигателях и лампах. Потенциометры обычно имеют композиционные элементы. Они используются в качестве устройств управления в радиоприемниках, усилителях, телевизорах и электрических приборах.

Номинальные допуски

Фактическое сопротивление резистора может быть больше или меньше указанного номинала.Возможный диапазон отклонения от указанного рейтинга называется его допуском. Общие допуски для составных резисторов составляют ± 5, ± 10 и ± 20 процентов. Резисторы с проволочной обмоткой обычно имеют допуск ± 5 процентов.

Номинал резистора Цветовой код

Составные резисторы

имеют цветовую маркировку для обозначения значений сопротивления или номинальных значений. Цветовой код состоит из различных цветных полос, которые указывают значения сопротивления резисторов в омах, а также рейтинг допуска.Приведенная ниже таблица цветовых кодов номиналов резисторов используется для определения номинального сопротивления резисторов.

Номинал резистора Таблица цветовых кодов

Составные резисторы обычно имеют четыре цветных полосы.Цветовой код читается следующим образом:

• Сначала найдите числовые значения первых двух полос в таблице и объедините два числа.
• Затем умножьте это двузначное число на значение 3-го диапазона, диапазона множителя.
• Получившееся число — это значение сопротивления резистора в Ом.
• Четвертая полоса — это полоса допуска. Если 4-я полоса золотая, резистор гарантированно находится в пределах 5% от номинального значения.Если 4-я полоса серебряная, то гарантированно будет в пределах 10%. Если нет 4-й полосы, резистор гарантированно находится в пределах 20% от номинального значения.

Например, цветовой код вышеуказанного резистора на Рисунке 2 читается следующим образом:

• 1-я полоса коричневая. Первая полоса всегда ближайшая к концу резистора. Из таблицы видно, что числовое значение коричневого цвета в столбце 1-й полосы равно 1.
• 2-я полоса черная. Числовое значение черного во 2-м столбце полосы равно 0.
• Объединение двух чисел дает 10.
• 3-я полоса красная. Это полоса множителя. Значение множителя красного равно 100.
• Умножение общей цифры 10 на множитель дает 1000.

Следовательно, указанный выше резистор рассчитан на 1000 Ом, что можно записать как 1 кВт. Четвертая полоса сопротивления, или полоса допуска, серебряная.Следовательно, резистор гарантированно имеет значение сопротивления в пределах 10% от 1 кВт.

Узнайте, как резисторы имеют цветовую кодировку, и понаблюдайте за влиянием сопротивления на ток в нашем интерактивном руководстве по Java для Resistor Color Code.

Резисторы в последовательных цепях

Последовательная цепь — это цепь, в которой ток имеет только один путь.В последовательной цепи весь ток проходит через каждый из компонентов в цепи. Схема ниже на Рисунке 3 имеет три последовательных резистора. Ток от батареи протекает через каждый из резисторов.

Поскольку ток проходит через каждый резистор в цепи, полное сопротивление, с которым сталкивается ток, является накопительным. Такое же сопротивление будет в цепи с одним резистором, равным сумме трех резисторов.Такое сопротивление называется эквивалентным или полным сопротивлением цепи. Эквивалентное сопротивление последовательной цепи — это сумма всех сопротивлений в цепи. Поэтому для расчета общего сопротивления последовательной цепи используйте следующую формулу:

R _T = R ₁ + R ₂ + R ₃ . . .

, где R _T — полное или эквивалентное сопротивление в цепи, а от R ₁ до R ₃ .. . — это номинальные значения сопротивления отдельных резисторов или компонентов в цепи.

Используя эту формулу, общее или эквивалентное сопротивление последовательной цепи на Рисунке 3 можно рассчитать следующим образом:

R _T = 2,5 + 1 + 3

R _T = 6,5 k W

Резисторы в параллельных цепях

Параллельная цепь — это цепь, в которой компоненты расположены так, что путь для тока разделен.Схема ниже на рисунке 4 имеет три резистора, включенных параллельно.

Параллельная установка резисторов всегда снижает общее или эквивалентное сопротивление цепи. Это верно, потому что параллельное соединение резисторов эквивалентно их размещению рядом, увеличивая общую площадь, доступную для протекания тока, и тем самым уменьшая сопротивление. Чтобы рассчитать полное сопротивление параллельной цепи, используйте следующую формулу:

R _T = 1 ÷ (1 / R ₁ + 1 / R ₂ + 1 / R ₃ .. .)

, где R _T — полное сопротивление в цепи, а от R ₁ до R ₃ . . . — это номинальные значения сопротивления отдельных резисторов или компонентов в цепи.

Используя эту формулу, общее или эквивалентное сопротивление вышеуказанной параллельной цепи можно рассчитать следующим образом:

R _T = 1 ÷ (1/1 + 1 / 2.5 + 1/3)

R _T = 1 ÷ (1 + 0.4 + 0,33)

R _T = 1 ÷ 1,73

R _T = 0,58 k W

Резисторы в сложных схемах

Цепи часто состоят из комбинаций последовательных и параллельных цепей. Эти схемы называются составными схемами. Схема на Рисунке 5 ниже представляет собой составную схему.

Чтобы рассчитать полное сопротивление составной цепи, сначала изолируйте и упростите все ветви схемы до их эквивалентных сопротивлений.Следующие шаги полезны:

1. Рассчитайте эквивалентные сопротивления параллельно включенных резисторов.
2. Рассчитайте эквивалентные сопротивления последовательно включенных резисторов.
3. Повторяя шаги 1 и 2, если необходимо, схему можно упростить до эквивалентной последовательной схемы.
4. Просто сложите эквивалентные сопротивления упрощенной эквивалентной последовательной цепи, чтобы найти полное сопротивление составной цепи.

Используя эти шаги, общее или эквивалентное сопротивление вышеуказанной параллельной цепи можно рассчитать следующим образом:

Сначала рассчитайте эквивалентное сопротивление двух резисторов, включенных параллельно:

R _T = 1 ÷ (1/2 + 1/4)

R _T = 1 ÷ (0,50 + 0,25)

R _T = 1 ÷ 0,75

R _T = 1.33 к Вт

На этом этапе схема была упрощена до эквивалентной последовательной схемы, состоящей из эквивалентного сопротивления 1,33 кВт и сопротивления 3 кВт. Следовательно, полное сопротивление составной цепи можно рассчитать следующим образом:

R _T = 1,33 + 3

R _T = 4,33 k W

Электроэнергия и резисторы

Несмотря на то, что электроны очень маленькие, для их перемещения по проводнику требуется энергия.Энергия, доступная для перемещения электронов, называется разностью потенциалов или напряжением. Напряжение чаще всего обеспечивается аккумулятором или генератором. Напряжение представляет собой работу по передаче электрического заряда от одной точки к другой. Чем выше напряжение, тем больше энергии переносит ток и тем больше работы он может выполнять.

В электрических приложениях напряжение часто преобразуется в другие формы энергии для выполнения работы, например, нагрев, освещение или движение. Как отмечалось ранее, мы часто используем сопротивление для преобразования электрической энергии в тепло или свет.

Скорость, с которой электричество работает или дает энергию, называется электрической мощностью. Единица измерения электрической мощности — ватт. Один ватт мощности доставляется, когда ток в один ампер протекает через цепь с напряжением в один вольт. Электрическую мощность можно рассчитать по следующей формуле:

P = I * E

, где P — мощность в ваттах, I — ток в амперах, а E — энергия (приложенное напряжение) в вольтах.

Номинальная мощность резисторов указывает рабочие пределы. Произведение приложенного напряжения и тока через резистор не должно превышать его номинальную мощность. Когда ток проходит через резистор, электрическая энергия преобразуется в тепло, что повышает температуру резистора. Если температура станет слишком высокой, резистор может быть поврежден. Вышеупомянутая формула электрической мощности может использоваться для определения максимальной безопасной потребляемой мощности и соответствующей номинальной мощности резистора для использования в приложении.

Номинальные мощности резисторов

Номинальная мощность резисторов указана в ваттах. Резисторы составного типа имеют номинальную мощность от 1/16 до 2 Вт. Резисторы с проволочной обмоткой имеют номинальную мощность от 3 до сотен ватт. Размер резистора обычно является хорошим показателем его номинальной мощности. Обычно физический размер резистора увеличивается с увеличением номинальной мощности.

Влияние температуры на удельное сопротивление

Удельное сопротивление большинства материалов изменяется в зависимости от температуры.Для большинства материалов сопротивление увеличивается с увеличением температуры материала. Это происходит на молекулярном уровне. Когда электроны движутся через материал, некоторые из них сталкиваются с атомами, другие электронами или примесями. Именно эти столкновения вызывают сопротивление. Тепло заставляет молекулы материала вибрировать. Эти колебания эффективно увеличивают области возможных столкновений, тем самым увеличивая сопротивление току.

У большинства проводников увеличивается удельное сопротивление при повышении температуры.Однако удельное сопротивление углерода уменьшается с повышением температуры. Это также обычно верно для полупроводников, таких как германий и кремний. На удельное сопротивление константана не влияют изменения температуры. По этой причине константан часто используется для изготовления прецизионных резисторов с проволочной обмоткой с очень низкими допусками.

Сопротивление и сверхпроводимость

Для большинства проводников удельное сопротивление уменьшается с понижением температуры. Для некоторых материалов, таких как ртуть и алюминий, удельное сопротивление падает до нуля при чрезвычайно низких температурах.Эти материалы, близкие к абсолютному нулю, -273 ° C, способны проводить ток без какого-либо сопротивления. Эти материалы называются сверхпроводниками. Преимущество сверхпроводников заключается в том, что они могут переносить большие количества тока без потери энергии на нагрев.

Сверхпроводящие материалы в настоящее время используются в ускорителях частиц и других приложениях, требующих мощных электромагнитов. Технология магнитно-резонансной томографии (МРТ), основанная на использовании сверхпроводников, произвела революцию в материаловедении и медицине.Сверхпроводимость была бы особенно полезна для передачи электроэнергии. В настоящее время около 15 процентов электроэнергии, проходящей по медным линиям электропередачи, теряется в результате сопротивления.

К сожалению, охлаждение сверхпроводников до требуемых критических температур обходится очень дорого. В настоящее время для охлаждения сверхпроводящих материалов необходимы холодильные установки, использующие жидкий гелий или жидкий азот. Однако наблюдается прогресс в повышении температуры, необходимой для сверхпроводимости.Уже разработаны материалы, которые становятся сверхпроводящими при -175 ° C.

Ученые усердно работают над созданием сверхпроводников, работающих при комнатной температуре. Такие сверхпроводники значительно снизили бы стоимость производства и передачи электроэнергии. Электродвигатели могут быть намного меньше и мощнее. Компьютеры можно было бы сделать еще меньше и быстрее. Другие удивительные применения, такие как поезда на магнитной подвеске и запуск космических кораблей, станут гораздо более осуществимыми.

См. Полноцветные микрофотографии сверхпроводящих материалов в нашей фотогалерее «Сверхпроводники» «Коллекция молекулярных выражений».

Узнайте больше о сверхпроводниках на сайте Molecular Expressions Microscopy Publications.

НАЗАД НА ДОМ ЭЛЕКТРИЧЕСТВА И МАГНИТИЗМА

Вопросы или комментарии? Отправить нам письмо.

© 1995-2021, автор —
Майкл В.Дэвидсон
и Государственный университет Флориды.
Все права защищены. Никакие изображения, графика, программное обеспечение, сценарии или апплеты не могут быть воспроизведены или использованы каким-либо образом без разрешения правообладателей. Использование этого веб-сайта означает, что вы соглашаетесь со всеми юридическими положениями и условиями, изложенными владельцами.

Этот веб-сайт поддерживается нашим

Команда разработчиков графики и веб-программирования
в сотрудничестве с оптической микроскопией в Национальной лаборатории сильного магнитного поля
.

Последнее изменение: пятница, 13 ноября 2015 г., 14:18.

Счетчик доступа с 29 марта 1999 г .: 280174

Что такое электрический ток »Электроника

Электрический ток возникает при движении электрических зарядов — это могут быть отрицательно заряженные электроны или положительные носители заряда — положительные ионы.

Учебное пособие по электрическому току Включает:
Что такое электрический ток
Текущая единица — Ампер
ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК

Электрический ток — одно из основных понятий, существующих в науке об электричестве и электронике. Электрический ток лежит в основе науки об электричестве.

Будь то электрический нагреватель, большая электрическая сеть, мобильный телефон, компьютер, удаленный сенсорный узел или что-то еще, понятие электрического тока является центральным для его работы.

Однако ток как таковой обычно нельзя увидеть, хотя его эффекты можно увидеть, услышать и почувствовать все время, и в результате иногда трудно получить представление о том, что это такое на самом деле.

Удар молнии — впечатляющее зрелище электрического тока
Фотография сделана с вершины башен Петронас в Куала-Лумпуре Малайзия

Определение электрического тока

Определение электрического тока:

Электрический ток — это поток электрического заряда в цепи.Более конкретно, электрический ток — это скорость прохождения заряда через заданную точку в электрической цепи. Зарядом могут быть отрицательно заряженные электроны или положительные носители заряда, включая протоны, положительные ионы или дырки.

Величина электрического тока измеряется в кулонах в секунду, обычно единицей измерения является ампер или ампер, обозначаемый буквой «А».

Ампер или усилитель широко используются в электрических и электронных технологиях вместе с умножителями, такими как миллиампер (0.001A), микроампер (0,000001A) и т. Д.

Ток в цепи обычно обозначается буквой «I», и эта буква используется в уравнениях, таких как закон Ома, где V = I⋅R.

Что такое электрический ток: основы

Основная концепция тока состоит в том, что это движение электронов внутри вещества. Электроны — это мельчайшие частицы, которые существуют как часть молекулярной структуры материалов. Иногда эти электроны плотно удерживаются внутри молекул, а иногда они удерживаются свободно, и они могут относительно свободно перемещаться по структуре.

Одно очень важное замечание относительно электронов — это то, что они заряженные частицы — они несут отрицательный заряд. Если они перемещаются, то перемещается количество заряда, и это называется током.

Также стоит отметить, что количество электронов, которые могут двигаться, определяет способность конкретного вещества проводить электричество. Некоторые материалы позволяют току двигаться лучше, чем другие.

Движение свободных электронов обычно очень случайное — оно случайное — столько электронов движется как в одном направлении, так и в другом, и в результате отсутствует общее движение заряда.

Случайное движение электронов в проводнике со свободными электронами

Если на электроны действует сила, заставляющая их двигаться в определенном направлении, то все они будут дрейфовать в одном и том же направлении, хотя и в некоторой степени случайным образом, но в целом движение происходит в одном направлении. Одно направление.

Сила, действующая на электроны, называется электродвижущей силой или ЭДС, а ее величина — это напряжение, измеряемое в вольтах.

Электронный поток под действием приложенной электродвижущей силы

Чтобы лучше понять, что такое ток и как он действует в проводнике, его можно сравнить с потоком воды в трубе.У этого сравнения есть ограничения, но оно служит очень простой иллюстрацией тока и протекания тока.

Ток можно рассматривать как воду, текущую по трубе. Когда давление оказывается на один конец, вода движется в одном направлении и течет по трубе. Количество воды пропорционально давлению на конце. Давление или силу, приложенную к концу, можно сравнить с электродвижущей силой.

Когда к трубе прикладывается давление или вода течет в результате открытия крана, вода течет практически мгновенно.То же самое и с электрическим током.

Чтобы получить представление о потоке электронов, требуется 6,24 миллиарда миллиардов электронов в секунду для тока в один ампер.

Обычный ток и поток электронов

Часто существует множество недоразумений относительно обычного потока тока и потока электронов. Сначала это может немного сбивать с толку, но на самом деле все довольно просто.

Частицы, переносящие заряд по проводникам, являются свободными электронами.Направление электрического поля в цепи по определению является направлением, в котором проталкиваются положительные испытательные заряды. Таким образом, эти отрицательно заряженные электроны движутся в направлении, противоположном электрическому полю.

Электронный и обычный ток

Это произошло потому, что первоначальные исследования статических и динамических электрических токов были основаны на том, что мы теперь назвали бы положительными носителями заряда. Это означало, что тогда раннее соглашение о направлении электрического тока было установлено как направление, в котором будут двигаться положительные заряды.Это соглашение сохранилось и используется до сих пор.

Итого:

• Обычный ток: Обычный ток идет от положительного к отрицательному выводу и указывает направление, в котором будут протекать положительные заряды.
• Электронный поток: Электронный поток идет от отрицательного полюса к положительному. Электроны заряжены отрицательно и поэтому притягиваются к положительному полюсу так же, как притягиваются разные заряды.

Это соглашение, которое используется во всем мире по сей день, даже если оно может показаться немного странным и устаревшим.

Скорость движения электрона или заряда

Скорость передачи электрического тока сильно отличается от скорости реального движения электронов. Сам электрон подпрыгивает в проводнике и, возможно, движется по проводнику только со скоростью несколько миллиметров в секунду. Это означает, что в случае переменного тока, когда ток меняет направление 50 или 60 раз в секунду, большая часть электронов никогда не выходит из провода.

Возьмем другой пример. В почти полном вакууме внутри электронно-лучевой трубки электроны движутся почти по прямым линиям со скоростью примерно в одну десятую скорости света.

Влияние тока

Когда электрический ток течет по проводнику, есть несколько признаков, указывающих на то, что ток течет.

• Тепло рассеивается: Возможно, наиболее очевидным является то, что тепло выделяется. Если ток небольшой, то количество выделяемого тепла, вероятно, будет очень небольшим и его можно не заметить.Однако, если ток больше, возможно, выделяется заметное количество тепла. Электрический огонь — яркий пример того, как ток вызывает выделение тепла. Фактическое количество тепла зависит не только от тока, но также от напряжения и сопротивления проводника.
• Магнитный эффект: Другой эффект, который можно заметить, — это создание магнитного поля вокруг проводника. Если в проводнике течет ток, это можно обнаружить.Поместив компас близко к проводу, по которому проходит достаточно большой постоянный ток, можно увидеть, что стрелка компаса отклоняется. Обратите внимание, что это не будет работать с сетью, потому что поле меняется слишком быстро, чтобы игла реагировала, а два провода (под напряжением и нейтраль), расположенные близко друг к другу в одном кабеле, нейтрализуют поле.

  Магнитное поле, создаваемое током, находит хорошее применение во многих областях. Намотав провод в катушку, можно усилить эффект и создать электромагнит.Реле и множество других предметов используют этот эффект. Громкоговорители также используют переменный ток в катушке, чтобы вызвать колебания в диафрагме, которые позволяют электронным токам преобразовываться в звуки.

Как измерить ток

Одним из важных аспектов тока является знание величины тока, который может протекать в проводнике. Поскольку электрический ток является таким ключевым фактором в электрических и электронных цепях, очень важно знать, какой ток течет.

Есть много разных способов измерения тока. Один из самых простых — использовать мультиметр.

Как измерить ток с помощью цифрового мультиметра:

Используя цифровой мультиметр, цифровой мультиметр, легко измерить ток, поместив цифровой мультиметр в цепь, по которой проходит ток. Цифровой мультиметр даст точные показания тока, протекающего в цепи

.

Узнайте , как измерить ток с помощью цифрового мультиметра.

Хотя существуют и другие методы измерения тока, это наиболее распространенный.