Действия электрического тока: тепловое, химическое, магнитное, световое и механическое. Магнитное действие электрического тока

Магнитное действие тока.

Поиск Лекций

Билеты по физике

Сила тока, напряжение, сопротивление.

1. Создавать электрическое поле , в котором будут двигаться заряженные частицы, то есть возникнет ток.

2. Электрофорная машина , термоэлемент, гальванический элемент или аккумулятор .

3.А) при работе гальванического элемента в стандартных условиях происходит процессы превращения химической энергии реагентов в электрическую.

Б) Преобразование тепла в электрическую.

В) Происходит превращение механической энергии при трении в электрическую.

Г)Внутренняя энергия , выделяющаяся при химических реакциях, превращается в электрическую .В процессе зарядки в результате химических реакций один электрод становится положительно заряженным , а другой – отрицательно .

4. Основное различие состоит в том, что Аккумулятор можно заряжать вновь. Причем количество циклов заряда/разряда может достигать нескольких тысяч раз. Гальванический элемент имеет только один цикл разряда.

5. Простейший аккумулятор состоит из двух свинцовых пластин (электродов), помещённых в раствор серной кислоты .

6. При зарядке положительный полюс аккумулятора соединяют с положительным полюсом источника тока, отрицательный – с отрицательным полюсом .

7. Любой гальванический элементсостоитиз анода, катода и электролита твердого, жидкого или гелеобразного.

8. Источник тока, соединительные провода, ключ, потребитель.

 

10.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).

11.______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

12.За направление тока условно приняли то направление, по которому движутся в проводнике положительные заряды, т.е. направление от положительного полюса источника тока к отрицательному .

13.Электрический ток – это упорядоченное движение заряженных частиц .

14.Для создания эл. тока необходимо эл. поле, которое распространяется со скоростью света от источника тока при замыкании цепи.

15.________________________________________________________________________ В металлах – электроны, в электролитах – ионы, в газах – молекулы .

16.сила тока – это эл. Заряд проходящий через поперечное сечение проводника за 1 сек.

17. - сила тока (А)

18. ;

19. q(-e)= -1.6*10^-19 Кулон

20.Силу тока в цепи измеряют прибором , называемым амперметром .

21.

 

22.Напряжение это физическая величина, характеризующая электрическое поле . Оно обозначается буквой U. Единица напряжения названо вольтом (В).

 

23. У амперметра очень малое внутреннее сопротивление поэтому при параллельном его включении в цепь весь ток "ринется" через него и он сгорит.

24. Вольтметр имеет большое внутреннее сопротивление, поэтому он ток почти не проведет. Даже если и проведет через себя ток, то сильно ослабляет его.

25.Сопротивление проводника зависит от его длины, от удельного сопротивления и от площади его поперечного сечения .

26.За единицу сопротивления принимают 1 ом - сопротивление такого проводника в котором при напряжении на концах 1 вольт сила тока равна 1 амперу .

27. ;где R-сопротивление , p-удельное сопротивление проводника , l- длина проводника.

28. Это означает что сопротивление проводника ( ) прямо пропорционально длине проводника (м) , обратно пропорциональна площади его поперечного и зависит от вещ-ва проводника .

29.

30. Ползунковый реостат. Состоит из проволоки из материала с высоким удельным сопротивлением, виток к витку натянутой на стержень из изолирующего материала. Проволока покрыта слоем окалины, который специально получается при производстве.

 

31.

 

32.

 

33.

 

34.Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению .35.

 

36.

 

37.При последовательном соединении сила тока в любых участках цепи одна и та же, т.е.

Общее сопротивление цепи при последовательном соединении равно сумме сопротивлений отдельных проводников :

Полное напряжение в цепи при последовательном соединении, или напряжение на полюсах источника тока, равно сумме напряжений на отдельных участках цепи :

38.Напряжение на участке цепи АВ и на концах всех параллельно соединённых проводников одно и то же :

Сила тока в неразветвлённой части цепи равна сумме сил токов в отдельных параллельно соединённых проводниках :

Общее сопротивление цепи при параллельном соединении проводников определяется по формуле :

39.Потому что если сгорит одна из проводок то все остальные будут продолжать работать.

40.

 

41.

 

42.

 

43.

 

poisk-ru.ru

Магнитное действие тока — Alt-Sci

Соответствующие статьи Википедии: Теорема о циркуляции магнитного поля, Закон Био — Савара — Лапласа, Индуктивность

Общие понятия

Носитель заряда, двигающийся относительно другого тела, взаимодействует с ними даже при нулевой средней напряженности электрического или магнитного поля с его стороны, поскольку магнитное поле существует везде, где есть материя. Это взаимодействие описывается формулой ("Эфирный вихрь", 6): \[\mathbf{\overrightarrow{j}}=q\mathbf{\overrightarrow{v}}=rot\mathbf{\overrightarrow{H}}\tag{1 - СИ}\] \[\mathbf{\overrightarrow{j}}=q\mathbf{\overrightarrow{v}}=\frac{c}{4\pi}rot\mathbf{\overrightarrow{H}}\tag{1 - СГС}\] \[\mathbf{\overrightarrow{j}}=q\mathbf{\overrightarrow{v}}=c^2rot\mathbf{\overrightarrow{H}}\tag{1 - Упр.}\] где \(\mathbf{\overrightarrow{j}}\) – плотность тока;\(\mathbf{\overrightarrow{v}}\) – скорость носителей заряда относительно тела.

Закон полного тока

Закон полного тока (теорема о циркуляции магнитного поля) следует непосредственно из (1) опусканием предела в определении ротора, так как поле ротора однородно: \[\oint{\mathbf{\overrightarrow{H}}\mathrm{d}\mathbf{\overrightarrow{l}}}=\mathbf{\overrightarrow{S}}rot\mathbf{\overrightarrow{H}}=\mathbf{\overrightarrow{j}}\mathbf{\overrightarrow{S}}=J\tag{2 - СИ}\] \[\oint{\mathbf{\overrightarrow{H}}\mathrm{d}\mathbf{\overrightarrow{l}}}=\mathbf{\overrightarrow{S}}rot\mathbf{\overrightarrow{H}}=\frac{4\pi}{c}\mathbf{\overrightarrow{j}}\mathbf{\overrightarrow{S}}=\frac{4\pi}{c}J\tag{2 - СГС}\] \[\oint{\mathbf{\overrightarrow{H}}\mathrm{d}\mathbf{\overrightarrow{l}}}=\mathbf{\overrightarrow{S}}rot\mathbf{\overrightarrow{H}}=\frac{1}{c^2}\mathbf{\overrightarrow{j}}\mathbf{\overrightarrow{S}}=\frac{1}{c^2}J\tag{2 - Упр.}\]

Закон Био-Савара-Лапласа

Закон Био-Савара-Лапласа можно записать в такой форме: \[\mathbf{\overrightarrow{H}}=\mathbf{\overrightarrow{v}}\times\mathbf{\overrightarrow{D}}\tag{3 - СИ}\] \[\mathbf{\overrightarrow{H}}=4\pi\frac{\mathbf{\overrightarrow{v}}}{c}\times\mathbf{\overrightarrow{D}}\tag{3 - СГС}\] \[\mathbf{\overrightarrow{H}}=\frac{1}{c^2}\mathbf{\overrightarrow{v}}\times\mathbf{\overrightarrow{D}}\tag{3 - Упр.}\] Поскольку поле \(\mathbf{\overrightarrow{H}}\) вихревое, равенство (3) можно заменить равенством роторов и применить к нему формулу векторного анализа: \[rot\;\mathbf{\overrightarrow{H}}=rot(\mathbf{\overrightarrow{v}}\times\mathbf{\overrightarrow{D}})=(div\;\mathbf{\overrightarrow{D}}+\mathbf{\overrightarrow{D}}\nabla)\mathbf{\overrightarrow{v}}-(div\;\mathbf{\overrightarrow{v}}+\mathbf{\overrightarrow{v}}\nabla)\mathbf{\overrightarrow{D}}\tag{4 - СИ}\] Вектор \(\mathbf{\overrightarrow{D}}\) перпендикулярен вектору \(\mathbf{\overrightarrow{v}}\) по определению электрического поля, поэтому: \[\mathbf{\overrightarrow{v}}\cdot\mathbf{\overrightarrow{D}}=(\mathbf{\overrightarrow{v}}\cdot\nabla)\mathbf{\overrightarrow{D}}=(\mathbf{\overrightarrow{D}}\cdot\nabla)\mathbf{\overrightarrow{v}}=0\tag{5}\] Также поскольку скоростное поле состоит из вихревых и/или однородных составляющих (\(div\mathbf{\overrightarrow{v}}=0\)) и \(div\mathbf{\overrightarrow{D}}=q\), уравнение (4) обращается в (1), доказывая (3).

Электростатическое поле, создаваемое бесконечно малым зарядом \(\mathrm{d}Q\), находящимся на расстоянии \(\mathbf{\overrightarrow{r}}\) от точки наблюдения поля: \[\mathrm{d}\mathbf{\overrightarrow{D}}=-\frac{\mathrm{d}Q}{4\pi r^2}\frac{\mathbf{\overrightarrow{r}}}{|\mathbf{\overrightarrow{r}}|}\tag{6 - СИ, Упр.}\] \[\mathrm{d}\mathbf{\overrightarrow{D}}=-\frac{\mathrm{d}Q}{r^2}\frac{\mathbf{\overrightarrow{r}}}{|\mathbf{\overrightarrow{r}}|}\tag{6 - СГС}\] Закон Био-Савара-Лапласа в обычной векторной форме образуется подстановкой (6) в (3): \[\mathrm{d}\mathbf{\overrightarrow{B}}=\mu_0\mu\mathrm{d}\mathbf{\overrightarrow{H}}=\mu_0\mu\mathbf{\overrightarrow{v}}\times\mathrm{d}\mathbf{\overrightarrow{D}}=-\mu_0\mu\frac{\mathrm{d}Q}{4\pi r^2}\frac{\mathbf{\overrightarrow{v}}\times\mathbf{\overrightarrow{r}}}{|\mathbf{\overrightarrow{r}}|}=\frac{\mu_0\mu}{4\pi r^2}\frac{\mathbf{\overrightarrow{r}}\times\mathrm{d}\mathbf{\overrightarrow{J}}}{|\mathbf{\overrightarrow{r}}|}\tag{7 - СИ}\] \[\mathrm{d}\mathbf{\overrightarrow{B}}=\mu\mathrm{d}\mathbf{\overrightarrow{H}}=4\pi\mu\frac{\mathbf{\overrightarrow{v}}}{c}\times\mathrm{d}\mathbf{\overrightarrow{D}}=-\mu\frac{\mathrm{d}Q}{cr^2}\frac{\mathbf{\overrightarrow{v}}\times\mathbf{\overrightarrow{r}}}{|\mathbf{\overrightarrow{r}}|}=\frac{\mu}{cr^2}\frac{\mathbf{\overrightarrow{r}}\times\mathrm{d}\mathbf{\overrightarrow{J}}}{|\mathbf{\overrightarrow{r}}|}\tag{7 - СГС}\] \[\mathrm{d}\mathbf{\overrightarrow{B}}=\mu\mathrm{d}\mathbf{\overrightarrow{H}}=\frac{\mu}{c^2}\mathbf{\overrightarrow{v}}\times\mathrm{d}\mathbf{\overrightarrow{D}}=-\mu\frac{\mathrm{d}Q}{4\pi c^2r^2}\frac{\mathbf{\overrightarrow{v}}\times\mathbf{\overrightarrow{r}}}{|\mathbf{\overrightarrow{r}}|}=\frac{\mu}{4\pi c^2r^2}\frac{\mathbf{\overrightarrow{r}}\times\mathrm{d}\mathbf{\overrightarrow{J}}}{|\mathbf{\overrightarrow{r}}|}\tag{7 - Упр.}\] Закон в скалярной форме для угла \(\alpha\) между направлением тока и направлением от участка проводника к точке с магнитной индукцией: \[\mathrm{d}B=\frac{\mu_0\mu}{4\pi}\frac{J\mathrm{d}l}{r^2}\sin\alpha\tag{8 - СИ}\] \[\mathrm{d}B=\frac{\mu}{c}\frac{J\mathrm{d}l}{r^2}\sin\alpha\tag{8 - СГС}\] \[\mathrm{d}B=\frac{\mu}{4\pi с^2}\frac{J\mathrm{d}l}{r^2}\sin\alpha\tag{8 - Упр.}\]

Индуктивность

Индуктивность – величина, связывающая магнитный поток (или потокосцепление) с создающим его электрическим током, зависящая от геометрии проводника и магнитной проницаемости окружающей среды: \[LJ=\int{\mathbf{\overrightarrow{B}}\mathrm{d}\mathbf{\overrightarrow{S}}}\tag{9 - СИ}\] \[LJ=c\int{\mathbf{\overrightarrow{B}}\mathrm{d}\mathbf{\overrightarrow{S}}}\tag{9 - СГС}\] \[LJ=c^2\int{\mathbf{\overrightarrow{B}}\mathrm{d}\mathbf{\overrightarrow{S}}}\tag{9 - Упр.}\] Магнитная энергия проводника определяется через ее плотность в 3-мерном пространстве: \[W=\frac{1}{2}\int{\mathbf{\overrightarrow{H}}\mathbf{\overrightarrow{B}}\mathrm{d}V}=\frac{1}{2}\int{\oint{\mathbf{\overrightarrow{H}}\mathbf{\overrightarrow{B}}\mathrm{d}\mathbf{\overrightarrow{S}}}\mathrm{d}\mathbf{\overrightarrow{l}}}\tag{10 - СИ}\] \[W=\frac{1}{8\pi}\int{\mathbf{\overrightarrow{H}}\mathbf{\overrightarrow{B}}\mathrm{d}V}=\frac{1}{8\pi}\int{\oint{\mathbf{\overrightarrow{H}}\mathbf{\overrightarrow{B}}\mathrm{d}\mathbf{\overrightarrow{S}}}\mathrm{d}\mathbf{\overrightarrow{l}}}\tag{10 - СГС}\] \[W=\frac{c^2}{2}\int{\mathbf{\overrightarrow{H}}\mathbf{\overrightarrow{B}}\mathrm{d}V}=\frac{c^2}{2}\int{\oint{\mathbf{\overrightarrow{H}}\mathbf{\overrightarrow{B}}\mathrm{d}\mathbf{\overrightarrow{S}}}\mathrm{d}\mathbf{\overrightarrow{l}}}\tag{10 - Упр.}\] Интеграл (10) содержит в себе постоянную по объему величину циркуляции напряженности (2), поэтому: \[W=\frac{LJ^2}{2}\tag{11 - СИ}\] \[W=\frac{LJ^2}{2c^2}\tag{11 - СГС, Упр.}\] Закон Фарадея записывается через индуктивность в виде: \[\oint{\mathbf{\overrightarrow{E}}\mathrm{d}\mathbf{\overrightarrow{l}}}=-\frac{\partial(LJ)}{\partial t}\tag{12 - СИ}\] \[c^2\oint{\mathbf{\overrightarrow{E}}\mathrm{d}\mathbf{\overrightarrow{l}}}=-\frac{\partial(LJ)}{\partial t}\tag{12 - СГС, Упр.}\]

alt-sci.ru

Магнитное действие - ток - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Магнитное действие - ток

Cтраница 1

Магнитное действие тока широко используют в технике.  [1]

Магнитное действие тока используют для измерения силы тока с помощью магнитоэлектрических приборов.  [2]

Поэтому магнитное действие тока следует рассматривать как наиболее характерное проявление тока.  [3]

Поэтому магнитное действие тока следует рассматривать как наибо - лее - характерное проявление тока.  [4]

Поэтому магнитное действие тока следует рассматривать как наиболее характерное проявление тока.  [5]

На использовании магнитного действия тока основано устройство многочисленных измерительных приборов. Прибор содержит подвижную магнитную стрелку, помещенную внутрь проволочной катушки. Так же как и в опыте на рис. 105, при протекании тока на стрелку действует момент силы, который, однако, внутри катушки с п витками проволоки приблизительно в 2л раз больше, так как действия обеих частей каждого витка ( над стрелкой и под ней) складываются.  [7]

Допуская, что магнитное действие тока имеет магнитный потенциал такого рода, мы попытаемся выразить этот результат математически.  [8]

Считая, что магнитное действие тока обладает такого рода магнитным потенциалом, мы приступим к математическому выражению этого результата.  [9]

В основе всех расчетов магнитных действий тока и многих других расчетов, связанных с теорией электромагнитного поля, лежит закон, открытый в 1820 г. французскими учеными Био и Саваром. R закону Био поля тока можно вычислить геометрически и СаваРа - нДе суммируя, ( по правилу многоугольника) силы, ный полюс.  [10]

Открытие Эрстедом в 1820 г. магнитного действия тока показало, что между магнитными и электрическими явлениями существует связь и что магнитные действия можно получить при помощи электрических токов.  [11]

Открытие Эрстедом в 1820 г. магнитного действия тока показало, что между магнитными и электрическими явлениями существует связь и что магнитные действия можно получить при помощи электрических токов.  [12]

Вид этого выражения показывает, что магнитное действие токов в диске эквивалентно магнитному действию дорожки изображений магнитной системы, имеющей форму спирали.  [13]

После того как Эрстед в 1820 г. открыл магнитное действие тока, Ампер высказал предположение, что магнитные свойства железа обязаны круговым токам, текущим внутри молекул.  [14]

Положение дела в корне изменилось, когда было открыто магнитное действие тока ( 1820 г.) и установлена пропорциональность между током и магнитной силой. Понятие электрический ток получило количественную определенность: ток вызывает магнитную силу, пропорциональную его величине.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

www.ngpedia.ru

Какие действия электрического тока — Науколандия

Есть ли в цепи электрический ток, можно определить по различным его проявлениям, которые называют действиями электрического тока. Электрический ток может вызывать тепловые, световые, и химические явления. Также электрический ток всегда вызывает магнитное явление.

Тепловое действие электрического тока заключается в нагревании проводника при наличии в нем тока. При этом если проводник нагревается до достаточно высокой температуры, он может начать светиться. То есть проявится световое действие тока как следствие теплового.

Например, если через железную проволоку пропустить электрический ток, то она нагреется. Подобное тепловое действие тока в металлах используется в электрических чайниках и некоторых других бытовых приборах.

Вольфрамовая нить в лампах накаливания при сильном нагревании начинает светится. В данном случае находит применение световое действие электрического тока. В энергосберегающих лампах светятся газ при прохождении через него электрического тока.

Химическое действие электрического тока проявляется в следующем. Берут раствор определенной соли, щелочи или кислоты. В него погружают два электрода, при пропускании электрического тока по цепи на одном электроде создается положительный заряд, на другом — отрицательный. Ионы содержащиеся в растворе (обычно положительно заряженные ионы металлов) начинают откладываться на электроде с противоположным зарядом. Этот явление называется электролизом.

Например, в растворе медного купороса (CuSO4) к отрицательно заряженному электроду двигаются ионы меди, имеющие положительный заряд (Cu2+). Получив от электрода недостающие ионы, они превращаются в нейтральные атомы меди и оседают на электроде. При этом группы гидроксильные группы воды (-OH) отдают свои электроны положительно заряженному электроду. В результате из раствора выделяется кислород. В растворе же остаются положительно заряженные ионы водорода (H+) и отрицательно заряженные сульфатные группы (SO42-).

Таким образом, в результате электролиза происходит химическая реакция.

Химическое действие электрического тока используется в промышленности. Электролиз позволяет получать некоторые металлы в чистом виде. Также с помощью него покрывают тонким слоем определенного металла (никеля, хрома) поверхности.

Магнитное действие электрического тока заключается в том, что проводник, по которому течет ток, действует на магнит или намагничивает железо. Например, если расположить проводник параллельно магнитной стрелке компаса, то стрелка повернется на 90°. Если обмотать небольшой железный предмет проводником, то предмет становится магнитом при прохождении электрического тока через проводник.

Магнитное действие тока используется в измерительных приборах электричества.

scienceland.info

§ 40. Исследование магнитного действия электрического тока и изучение законов цепи постоянного электрического тока

Исследовать магнитное действие электрического тока начинают после открытия датским ученым Хансом Кристианом Эрстедом (1777—1851) действия электрического тока на магнитную стрелку. Уже задолго до открытия Эрстеда были известны факты, указывающие на существование связи между электричеством и магнетизмом. Еще в XVII в. были известны случаи перемагничения стрелки компаса во время ударов молнии. В XVIII в. после установления электрической природы молнии были сделаны попытки намагнитить железо, пропуская через него разряд лейденской банки, а позже — ток от гальванической батареи. Однако эти попытки не привели к каким-либо определенным результатам. Впервые доказал связь между электрическими и магнитными явлениями Эрстед в 1819 г. Полученный результат оказался неожиданным для всех, в том числе и для него самого. Неожиданным был сам характер связи, а не факт ее существования. Эрстед гораздо раньше был глубоко уверен в наличии связи между электрическими и магнитными явлениями и надеялся изучить ее характер. Уже в 1807 г. он предполагал исследовать действие электричества на магнитную стрелку1, но не смог выполнить свое намерение. Уверенность в наличии связи между электрическими и магнитными явлениями была связана у Эрстеда с его общими философскими взглядами на явления природы. Несмотря на разнообразие окружающих явлений, он полагал, что между ними имеются глубокие связи и единство. В одном из своих последних сочинений Эрстед писал: «глубоко проникающий взгляд открывает нам во всем ее многообразии замечательное единство»2. Эрстед верил, что между электрическими, тепловыми, световыми, химическими, а также и магнитными явлениями должны существовать связи, раскрыть которые — задача науки. На возникновение у Эрстеда этих идей оказали определенное влияние натурфилософские взгляды Шеллинга, в которых также утверждалось единство электрических, магнитных и химических «сил». Можно также упомянуть малоизвестного венгерского ученого Винтерла, утверждавшего, что все силы природы возникают из единого источника. Его работы были известны Эрстеду, а сам Винтерл знал последнего и даже посвятил ему одно из своих сочинений3. Вот как сам Эрстед описал историю своего открытия: «Так как я уже давно рассматривал силы, проявляющиеся в электрических явлениях всеобщими природными силами, то я должен был отсюда вывести и магнитные действия. Я высказал поэтому гипотезу, что электрические силы, когда они находятся в сильно связанном состоянии, должны оказывать на магнит некоторое действие. Я не мог тогда проделать опыт для проверки, так как совершал путешествие и внимание мое было занято целиком разработкой химической системы4. Ханс Кристиан Эрстед Открытие Эрстеда, сделанное им в 1819 г. и опубликованное в 1820 г., заключалось в следующем. Эрстед обнаружил, что если возле магнитной стрелки поместить прямолинейный проводник, направление которого совпадает с направлением магнитного меридиана, и пропустить через него электрический ток, то магнитная стрелка отклоняется. Величину момента силы, действующего на магнитную стрелку под влиянием электрического тока, Эрстед не определил. Он только отметил, что угол, на который отклоняется стрелка под действием тока, зависит от расстояния между ней и током, а также, говоря современным языком, от силы тока (во времена Эрстеда еще не было твердо установлено понятие силы тока). Теоретические соображения Эрстеда по поводу сделанного им открытия не отличались достаточной ясностью. Он говорил, что в окружающих точках пространства возникает «электрический конфликт», который имеет вокруг проводника вихревой характер. Статью, в которой впервые сообщалось об этом открытии, Эрстед называет «Опыты, относящиеся к действию электрического конфликта на магнитную стрелку». Андре Мари Ампер Открытие Эрстеда вызвало большой интерес и послужило толчком к новым исследованиям. В том же 1820 г. были получены новые результаты. Так, Араго показал, что проводник с током действует на железные предметы, которые при этом намагничиваются. Французские физики Био и Савар установили закон действия прямолинейного проводника с током на магнитную стрелку. Поместив магнитную стрелку около прямолинейного проводника с током и наблюдая изменение периода колебаний этой стрелки в зависимости от расстояния до проводника, они установили, что сила, действующая на магнитный полюс со стороны прямолинейного проводника с током, направлена перпендикулярно проводнику и прямой, соединяющей проводник с полюсом, а ее величина обратно пропорциональна этому расстоянию. Этот результат был проанализирован, и после введения понятия элемента тока был установлен закон, известный под названием закона Био — Савара. Также в 1820 г. был получен новый важный результат в области электромагнетизма французом Андре Мари Ампером (1775—1836). К этому времени Ампер был уже известным ученым, имел ряд трудов по математике, физике и химии. Кроме того, Ампера привлекали биология и геология. Он живо интересовался философией и в конце жизни написал большой труд «Исследование по философским наукам», посвященный вопросу классификации наук. Мировоззрение Ампера формировалось в значительной степени под влиянием французских просветителей и материалистов. Его взгляды на физические явления отличались от взглядов большинства его современников. Он был противником концепции «невесомых». «Разве надо, — говорил Ампер, — для каждой новой группы явлений придумывать специальный флюид?» Ампер очень быстро принял волновую теорию света, которая, по словам Араго, наряду с теорией самого Ампера, объясняющей магнитные явления электрическими, «стала его любимой теорией»5. Ампер был противником теории теплорода и считал, что сущность теплоты заключается в движении атомов и молекул. Он даже написал работу, посвященную волновой теории света и теории теплоты. В начале сентября 1820 г. Араго сообщил французским академикам об открытии Эрстеда и вскоре продемонстрировал его опыты на заседании Парижской Академии наук. Ампер чрезвычайно заинтересовался этим открытием. Прежде всего оно натолкнуло его на мысль о возможности сведения магнитных явлений к электрическим и исключении представления о специальной магнитной жидкости. Вскоре Ампер уже докладывал о своих новых гипотезах и говорил об опытах, которые должны их подтвердить. В кратком резюме своего первого доклада Ампер писал: «Я свел явления, наблюденные г. Эрстедом, к двум о5щим фактам, я показал, что ток, существующий в вольтовом столбе, действует на магнитную стрелку так же, как и ток соединительной проволоки. Я описал опыты, при помощи которых я установил притяжение или отталкивание всей магнитной стрелки под действием соединяющей проволоки. Я описал приборы, которые предполагал соорудить и, между прочим, гальванические винты и спирали. Я указал, что последние будут производить во всех случаях те же действия, что и магниты. Затем я коснулся некоторых подробностей относительно своего воззрения на магниты, согласно которому они обязаны своим свойствам единственно электрическим токам, расположенным в плоскостях, перпендикулярных их оси. Я коснулся также некоторых подробностей относительно подобных же токов, предполагаемых мною в земном шаре. Таким образом, все магнитные явления я свел к чисто электрическим действиям»6. В конце 1820 — начале 1821 г. им было сделано более десяти докладов. В них Ампер сообщал как о своих экспериментальных исследованиях, так и о теоретических соображениях. Ампер показал на опыте взаимодействие двух прямолинейных проводников с током, взаимодействие двух замкнутых токов и т. д. Он также демонстрировал взаимодействие соленоида и магнита; эквивалентное поведение соленоида и магнитной стрелки в поле земного магнетизма и ряд других опытов. Теоретические выводы Ампера являлись развитием идей, высказанных им в первом сообщении: теперь они были подтверждены опытными исследованиями. Свойства магнита он объяснял наличием в нем токов, а взаимодействие магнитов — взаимодействием этих токов. Сначала Ампер считал эти токи макроскопическими, несколько позже он пришел к гипотезе молекулярных токов. Соответствующую точку зрения Ампер развивает и по вопросу о земном магнетизме, полагая, что внутри Земли протекают токи, которые обусловливают ее магнитное поле. Теоретические соображения Ампера встретили со стороны некоторых физиков возражения. Не все сразу могли отказаться от существования «магнитного флюида». Кроме того, взгляды Айпера, казалось, не укладывались в общее представление о физических явлениях, в частности, они предполагали наличие сил, зависящих не только от расстояния, но и от движения (от силы тока). Наконец, они могли казаться видоизменением картезианских идей. И действительно, Ампер высказывался в картезианском духе о силах, действующих между электрическими токами. Он писал, что «стремился объяснить ее (силу — Б. С.) реакцией жидкости, разлитой в пространстве, колебание которой вызывает световое явление»7 Однако такие рассуждения не характерны для Ампера, и его главный труд называется «Теория электродинамических явлений, выведенная исключительно из опыта». Особенно активным противником теории Ампера был Био, который предложил другое объяснение взаимодействия электрических токов. Он полагал, что когда по проводнику протекает электрический ток, то под его действием хаотично расположенные магнитные диполи, которые имеются в проводнике, определенным образом ориентируются. В результате этого проводник приобретает магнитные свойства и возникают силы, действующие между проводниками, по которым течет электрический ток. Против этой теории Ампер возражал, основываясь на открытии Фарадеем так называемого электромагнитного вращения. Фарадей с помощью специального прибора (рис. 51) установил факт непрерывного вращения магнита вокруг тока и тока вокруг магнита (1821). Ампер писал: «Как только было опубликовано открытие первого непрерывного вращательного движения, сделанное Фарадеем, я сразу же увидел, что оно целиком опровергает эту гипотезу, и вот в каких выражениях я изложил мою мысль... Движение, продолжающееся постоянно в одном направлении, несмотря на трение, несмотря на сопротивление среды, и притом движение, вызываемое взаимодействием двух тел, остающихся все время в одном состоянии,— беспримерный факт среди всего, что мы знаем о свойствах неорганической материи. Он доказывает, что действие, исходящее из гальванических проводников, не может быть вызвано особым распределением некоторых жидкостей, находящихся в этих проводниках в состоянии покоя, которому обязаны своим происхождением обыкновенные электрические притяжения и отталкивания. Это действие можно приписать только жидкостям, которые движутся в проводнике, быстро переносясь от одного конца к другому»8. Действительно, ни при каком постоянном расположении силовых центров (каковыми являются магнитные диполи Био) нельзя добиться их непрерывного движения так, чтобы они все время возвращались в первоначальное положение. Иначе опровергался бы принцип невозможности вечного двигателя. Открыв взаимодействие токов, эквивалентность магнита и соленоида и т. д., а также выдвинув ряд гипотез, Ампер поставил перед собой задачу установить количественные законы этого взаимодействия. Для ее решения естественно было поступить аналогично тему, как поступали в теории тяготения или электростатике, а именно представить взаимодействие конечных проводников с током как результат суммарного взаимодействия бесконечно малых элементов проводников, по которым течет электрический ток, и таким образом свести указанную задачу к нахождению дифференциального закона, определяющего силу взаимодействия между элементами проводников с током или между элементами токов. Однако эта задача является более трудной, нежели соответствующая задача в теории тяготения или электростатике, так как понятия материальной точки или точечного заряда имеют непосредственный физический смысл и с ними можно было проводить опыт, тогда как элемент электрического тока такого смысла не имел и реализовать его в то время было невозможно. Ампер поступает следующим образом. На основании известных опытных данных он выдвигает гипотезу о том, что сила взаимодействия между элементами проводников с током такова: где i1 и i2 — сила токов, ds1 и ds2 — элементы проводников, r — расстояние между элементами, n — некоторое (пока неизвестное) число, Φ (ε, θ1, &theta2;) — еще не известная функция углов, определяющих взаимное расположение элементов проводников (рис. 52). Предположения эти имеют разный характер. Так, предположение о зависимости dF от силы тока следует непосредственно из экспериментов. Предположение, что сила dF должна быть пропорциональна ds1 и ds2, а также некоторой, пока не известной функции углов, также можно рассматривать как следствие, полученное из опытов, хотя и не непосредственно. Предположение о зависимости dF от расстояния между элементами оков основано, безусловно, уже только на предполагаемой аналогии с силами тяготения или силами взаимодействия между электрическими зарядами. Определить п и выражение функции углов Φ (ε, θ1, &theta2;) можно, измерив силы взаимодействия между проводниками с током, различно расположенными друг относительно друга, разной величины и формы. Однако во времена Ампера это сделать было очень трудно, так как рассматриваемые токи были невелики. Ампер вышел из положения, исследовав случаи равновесия проводников с токами различно расположенных и разной формы. В результате он определил n и Φ (ε, θ1, &theta2;) и получил окончательный результат для закона взаимодействия элементов токов: В векторной форме и соответствующих единицах этот закон имеет вид где dFi3 — сила, действующая на второй элемент тока. Таким образом, закон, установленный Ампером, отличается от закона взаимодействия двух элементов токов, который в настоящее время называют законом Ампера и выражают формулой Ошибка, допущенная Ампером, не повлияла на результаты расчетов, так как закон, естественно, применяли для простых случаев определения взаимодействия замкнутых проводников с постоянными токами. В этом случае обе формулы приводят к одному и тому же результату, так как они отличаются друг от друга на величину, которая при интегрировании по замкнутому контуру дает нуль. В 1826 г. был издан основной труд Ампера «Теория электродинамических явлений, выведенная исключительно из опыта». В этой книге Ампер систематически изложил свои исследования по электродинамике и, в частности, привел вывод закона взаимодействия элементов токов. В заключение обзора работ Ампера следует отметить, что он использовал понятие и* термин «сила тока», а также понятие «напряжение», хотя и не приводил ясной и четкой формулировки этих понятий. Амперу также принадлежит идея создания прибора для измерения силы тока (амперметра). Наконец, следует указать, что Ампер высказал идею электромагнитного телеграфа, которая затем была реализована на практике. Важным достижением электродинамики первой половины XIX в. было установление законов цепи постоянного тока. Уже в начале XIX в. было высказано предположение, что сила тока (действие тока) в цепи зависит от свойств проводников. Так, Петров элемента тем больше, чем больше поперечное сечение проводников. Несколько позже зависимость химического действия тока.от проводников установил Дэви, который показал, что это действие тем больше, чем короче проводники и чем больше их сечение. Георг Ом В середине 20-х годов исследованием цепи постоянного электрического тока занялся немецкий физик Георг Ом (1787—1854). Прежде всего Ом экспериментально установил, что величина электрического тока зависит от длины проводников, их сечения и от числа гальванических элементов, включенных в цепь. Для измерения силы тока Ом использовал простейший гальванометр, представляющий собой крутильные весы, на нити которых была подвешена магнитная стрелка; Под стрелкой располагали проводник, включенный в цепь электрического тока. Когда по проводнику протекал электрический ток, магнитная стрелка отклонялась. Поворачивая головку крутильных весов, приводя стрелку в ее первоначальное положение, Ом измерял момент сил, действующих на маленькую стрелку. Как и Ампер, он считал, что величина этого момента пропорциональна силе тока. Рис. 53. Прибор Ома (рисунки Ома) Сначала Ом исследовал зависимость силы тока от длины проводника, включенного в цепь. В качестве источника тока он использовал термоэлемент, состоящий из висмута и меди (рис. 53) Висмутовый стержень bb', имеющий форму буквы П, соединен с медными полосами. Ом нашел, что «сила маг битного действия» тока (сила тока) исследуемого проводника определяется формулой X=a/(b+x), где х — длина проводника, а и b — постоянные, причем а зависит от возбуждающей силы термоэлемента (erregende Kraft), а Ь — от особенностей всего остального участка цепи, включая и термоэлемент. Ом затем установил, что если в цепь включен не один, а m одинаковых источников тока, то «сила магнитного действия тока» X=ma/(mb+x). Ом определил также, как зависит сила тока X в проводнике от его длины и поперечного сечения. Он нашел, что X = kw a/l, где k — коэффициент проводимости проводника (Leitungsvermogen), w — поперечное сечение, а l — длина проводника, а — электрическое напряжение на его концах (Electrische Spannung). Ом исследовал распределение электрического потенциала «электроскопической силы» вдоль однородного проводника с током. Для этого он применял электрометр, который присоединял к различным точкам проводника, когда одна из точек проводника была заземлена. Наконец, Ом попытался теоретически осмыслить обнаруженные им закономерности. Он исходил из представления об электрическом токе как о течении электричества вдоль проводника. Он проводил аналогию между электрическим током и потоком теплоты. Он считал, что, подобно потоку теплоты, электричество течет по проводнику от одного слоя или элемента к другому, близлежащему. Поток теплоты определяется разностью температур в близлежащих слоях стержня, по которому течет эта теплота (т. е. градиентом температуры). Подобно этому, Ом полагает, что поток электричества должен определяться разностью электрической силы в близлежащих сечениях проводника. Он писал: «Я полагаю, что величина передачи (электричества. — Б. С.) между двумя близлежащими элементами при других равных обстоятельствах пропорциональна разности электрической силы в этих элементах, подобно тому, как в учении о теплоте принимается, что тепловая передача между двумя элементами тепла пропорциональна разности их температур»9. Под электрической силой здесь Ом понимает не напряженность электрического поля, а величину, которую показывает электроскоп, присоединенный к какой-либо точке проводника, если одна из точек гальванической цепи заземлена, т. е. разность потенциалов. Эту величину Ом и называл также «электроскопической силой». Как часто бывает, аналогия, распространяемая слишком далеко, приводит к ошибкам. Так, Ом из того, что температура пропорциональна количеству теплоты, ошибочно заключил, что и «электроскопическая сила» в проводнике пропорциональна количеству электричества в каждой его точке. Решая задачу о распространении потенциала вдоль цепи тока, Ом полагал, что тем самым находит количество электричества в соответствующих местах проводника. Закон, открытый Омом и носящий его имя, далеко не сразу получил признание. Еще в 30-х годах по его поводу высказывали сомнения и отмечали ограниченность его применения. Однако в ряде работ различных физиков, применивших более совершенные методы измерения, выводы Ома были подтверждены и его закон получил всеобщее признание. При этом были также исправлены ошибочные представления Ома. Кирхгоф в работах, относящихся к 1845—1848 гг., уточнил понятие «электроскопической силы». Он установил тождественность понятия этой величины и понятия потенциала в электростатике. Кирхгоф также установил общеизвестные правила для электрических цепей. Спустя более чем 15 лет после открытия закона Ома был установлен закон, определяющий количество теплоты, выделяемой электрическим током в цепи; он был установлен экспериментально англичанином Джоулем (1843) и независимо от него петербургским академиком Э. X. Ленцем (1844). В настоящее время его называют законом Джоуля — Ленца. 1См.: Jones В. The Life and Letters of Faraday. Vol. II. London, 1870 p. 395. 2Oersted H. Ch. Der Geist und der Natur B. 2, MCnchen, 1851, S. 435. 3Winterl I. Darstellung der vier Bestandtheil der anorganischen Natur. Verna, 1804. 4Oersted H. Ch. J. Chem. Phys., B. 32, 1821, s. 200—201. 5Араго Ф. Биографии знаменитых астрономов, физиков и геометров. Т. II. СПб., I860, с. 304. 6Ампер А. М. Электродинамика. М., Изд-во АН СССР, 1954, с. 410—411. 7Ампер А. М. Электродинамика, с. 124. 8Ампер А. М. Электродинамика, с. 127—128. 9Ohm G. Gesammelte Adhandlungen. Leipzig, 1892, S. 63.

historylib.org

Как Ганс Эрстед открыл магнитное действие электрического тока « Учи физику!

Апрель и 1820 году выдался на редкость холодным. Зима, казалось, и не собиралась отступать. Редкие прохожие торопливо шли по улицам Копенгагена. Был среди них и профессор Ганс Христиан Эрстед — датский физик и химик, который вот уже четырнадцать лет преподавал в копенгагенском университете. Дойдя до университетского здания, профессор быстро поднялся по лестнице и с облегчением накрыл за собой тяжелую дверь. Ответив на поклон швейцара, он направился к свой кабинет, чтобы повесить пальто и шляпу. Времени до начала утренней лекции оставалось немного. Эрстед бегло просмотрел записи и направился в аудиторию. В этот день, который потом вошел в историю, он читал лекцию старшекурсникам. Как только профессор появился на пороге, гомон, царивший в аудитории, моментально стих. Взоры всех обратились к этому неказистому человеку в темном сюртуке, из ворота которого выглядывал туго накрахмаленный белый воротничок.

— Доброе утро, господа, — произнес профессор. — Наша сегодняшняя лекция посвящена, как я вам уже говорил прошлый раз, вольтову столбу. Двадцать лет назад превосходный итальянский физик Алессандро Вольта, изучал электрические явления и сконструировал прибор, который служит источником электрического тока. Он состоял из хороших проводников разного вида — примерно двух десятков медных или серебряных пластин, каждая из которых находилась на цинковой пластине и была прикрыта кусочком картона, сукна или кожи, пропитанных жидкостью, проводящей электрический ток, например раствором поваренной соли, гидратом окиси калия, либо щелочью. Эти слои, располагавшиеся в очередности: цинк, медь, прослойка материала, пропитанного электролитом, образовывали нечто вроде столбика, отсюда и взялос название прибора — вольтов столб.

Профессор Эрстед продолжал свой рассказ, поясняя его рисунками на доске. Проведя линии от основания и верхушки вольтова столба, профессор снова обратился к аудитории:— Если к концам столба подсоединить куски проволоки, то можно убедиться, что он действительно является источником электрического тока. Правда, Он не дает таких сильных искр, как электрическая машина или заря женнйя сю лейденовсКая банка, зато и разряжается гораздо медленнее. Если дотронуться одновременно до обоих концов, можно почувствовать сильный электрический удар.

Сказав это, профессор подошел к стоящему сбоку столу и произнес:— Вы можете, господа, проверить на практике мои слова. Я приготовил здесь вольтов столб, о котором только что рассказал вам. Пожалуйста, можете убедиться, как он действует.

Студенты столпились вокруг стола, на котором стоял прибор. Один из них тщательно осмотрел устройство и набравшись смелости, взялся за концы провода, подсоединенные к концам столба, но тотчас же отпрянул назад. И не удивительно, ведь вольтов столб — это ни что иное, как большая электрическая батарея. А как известно, удар электрического тока особого удовольствия не доставляет.

Эрстед, видя, что пример смельчака произвел на всех большое впечатление, попросил студентов занять свои места. Лекция уже подходила к концу, и он хотел еще сказать пару слов о следующей теме. Поставив на столе около вольтова столба магнитную стрелку, ученый обратился к студентам:

— На следующей лекции я хочу рассказать вам о магнитных явлениях. Я глубоко убежден, что существует связь между электричеством и магнетизмом. Но, увы, ни мне, ни другим физикам не удалось пока что обнаружить ее. Электрическая батарея, которую вы здесь видите, не действует на магнитную стрелку. Можете сами убедиться в этом.И тут произошло нечто совершенно непредвиденное, прямо противоположное тому, о чем говорил известный физик. Как только замкнулась электрическая цепь, стрелка дрогнула и отклонилась в сторону. Ученый был настолько потрясен, что на какой-то миг забыл о присутствии студентов. Его брови от удивления поползли вверх, а лицо покраснело от волнения.

— Невероятно! — произнес он наконец. Дрожащей рукой профессор разъединил цепь. Стрелка немедленно вернулась в первоначальное положение. Он снова замкнул цепь — стрелка опять отклонилась. Эрстед предложил собравшимся вокруг стола студентам собственноручно проверить, как ведет себя магнитная стрелка в присутствии электрического тока. Увидев, что совершенное только что открытие не произвело на студентов особого впечатления, ученый быстро закончил лекцию и отпустил их, а сам немедленно взялся за изучение влияния проводника с идущим по нему током на магнитную стрелку.

Очень быстро ученый отказался от предположения, что стрелка отклоняется под влиянием движения теплого воздуха, нагреваемого проволокой. Он убедился, что наблюдаемое явление происходит и тогда, когда между проволокой, по которой идет ток, и магнитом помещается тело, не обладающее магнитными свойствами, например кусок картона. Но в присутствии тел, обладающих магнитными свойствами, оно не наблюдалось.

Описывая свои опыты в работе «Опыты, относящиеся к действию электрического конфликта на магнитную стрелку», датский ученый обратил внимание на то, что электрические заряды могут воздействовать на магнит, если они движутся, т.е. если образуется электрический ток. В то же время покоящиеся заряды, например в лейденовской банке, не обладают такими свойствами. В этом и состояла сущность открытия, совершенного Эрстедом. Все его предшественники совершали ошибку, полагая, что им удастся открыть связь магнетизма и электричества, изучая покоящиеся заряды.

В упомянутой работе, которая была опубликована в июле 1820 года, датский ученый писал: “Если поместить проводник с током над стрелкой, параллельно ей, то конец стрелки, расположенный ближе к отрицательному полюсу батареи, отклонится на запад. При расстоянии в 3/4 дюйма отклонение достигало 45°”. Далее ученый описывал поведение магнитной стрелки при разных положениях проводника и выдвигал предположение относительно размещения сил в воздухе. Наблюдаемое воздействие электрического тока он назвал “conflictus electrici” — электрическим конфликтом, указав, что это явление наблюдается в воздухе вокруг проводника, по которому проходит ток.

Работа «Опыты, относящиеся к дей ствию электрического конфликта на магнитную стрелку», была разослана во многие научные общества и журналы, ко многим ученым Дании и других стран. Повсюду она вызвала огромный интерес. Целый ряд физиков начал вес ти энергичные исследования в области электромагнетизма. В конечном итоге это привело к созданию электрических двигателей, генераторов, электромагнитов и многих других устройств, без которых немыслимо развитие современной техники.Датский физик приобрел междуна родную известность. По приглашению разных научных обществ он читал лекции в разных странах, поддерживал оживленные связи с европейскими учеными. Ганс Христиан Эрстед считается одним из величайших физиков XIX века. Его именем названа единица напряженности магнитного поля.Е. ВЕЖБОВСКИИЖурнал “Горизонты техники для детей” №6-74г.

uchifiziku.ru

тепловое, химическое, магнитное, световое и механическое — СтандартЭлектро

Электрический ток в цепи всегда проявляется каким-нибудь своим действием. Это может быть как работа в определенной нагрузке, так и сопутствующее действие тока. Таким образом, по действию тока можно судить о его наличии или отсутствии в данной цепи: если нагрузка работает — ток есть. Если типичное сопутствующее току явление наблюдается — ток в цепи есть, и т. д.

Вообще, электрический ток способен вызывать различные действия: тепловое, химическое, магнитное (электромагнитное), световое или механическое, причем разного рода действия тока зачастую проявляются одновременно. Об этих явлениях и действиях тока и пойдет речь в данной статье.

Тепловое действие электрического тока

При прохождении постоянного или переменного электрического тока по проводнику, проводник нагревается. Такими нагревающимися проводниками в разных условиях и приложениях могут выступать: металлы, электролиты, плазма, расплавы металлов, полупроводники, полуметаллы.

В простейшем случае, если, скажем, через нихромовую проволоку пропустить электрический ток, то она нагреется. Данное явление используется в нагревательных приборах: в электрочайниках, в кипятильниках, в обогревателях, электроплитках и т. д. В электродуговой сварке температура электрической дуги вообще доходит до 7000°С, и металл легко плавится, — это тоже тепловое действие тока.

Выделяемое на участке цепи количество теплоты зависит от приложенного к этому участку напряжения, значения протекающего тока и от времени его протекания (Закон Джоуля — Ленца).

Преобразовав закон Ома для участка цепи, можно для вычисления количества теплоты использовать либо напряжение, либо силу тока, но тогда обязательно необходимо знать и сопротивление цепи, ведь именно оно ограничивает ток, и вызывает, по сути, нагрев. Или, зная ток и напряжение в цепи, можно так же легко найти количество выделяемой теплоты.

Химическое действие электрического тока

Электролиты, содержащие ионы, под действием постоянного электрического тока подвергаются электролизу — это и есть химическое действие тока. К положительному электроду (аноду) в процессе электролиза притягиваются отрицательные ионы (анионы), а к отрицательному электроду (катоду) — положительные ионы (катионы). То есть вещества, содержащиеся в электролите, в процессе электролиза выделяются на электродах источника тока.

Например, в раствор определенной кислоты, щелочи или соли погружают пару электродов, и при пропускании электрического тока по цепи на одном электроде создается положительный заряд, на другом — отрицательный. Ионы содержащиеся в растворе начинают откладываться на электроде с противоположным зарядом.

Скажем, при электролизе медного купороса (CuSO4), катионы меди Cu2+ с положительным зарядом движутся к отрицательно заряженному катоду, где они получают недостающий заряд, и становятся нейтральными атомами меди, оседая на поверхности электрода. Гидроксильная группа -OH отдаст электроны на аноде, и в результате выделится кислород. Положительно заряженные катионы водорода H+ и отрицательно заряженные анионы SO42- останутся в растворе.

Химическое действие электрического тока используется в промышленности, например, для разложения воды на составляющие ее части (водород и кислород). Также электролиз позволяет получать некоторые металлы в чистом виде. С помощью электролиза покрывают тонким слоем определенного металла (никеля, хрома) поверхности — это нанесение гальванических покрытий и т.д.

В 1832 году Майкл Фарадей установил, что масса m вещества, выделившегося на электроде, прямо пропорциональна электрическому заряду q, прошедшему через электролит. Если через электролит пропускается в течение времени t постоянный ток I, то справедлив первый закон электролиза Фарадея:

Здесь коэффициент пропорциональности k называется электрохимическим эквивалентом вещества. Он численно равен массе вещества, выделившегося при прохождении через электролит единичного электрического заряда, и зависит от химической природы вещества.

Магнитное действие электрического тока

При наличии электрического тока в любом проводнике (в твердом, жидком или газообразном) наблюдается магнитное поле вокруг проводника, то есть проводник с током приобретает магнитные свойства.

Так, если к проводнику, по которому течет ток, поднести магнит, например в виде магнитной стрелки компаса, то стрелка повернется перпендикулярно проводнику, а если намотать проводник на железный сердечник, и пропустить по проводнику постоянный ток, то сердечник станет электромагнитом.

В 1820 году Эрстед открыл магнитное действие тока на магнитную стрелку, а Ампер установил количественные закономерности магнитного взаимодействия проводников с током.

Магнитное поле всегда порождается током, то есть движущимися электрическими зарядами, в частности — заряженными частицами (электронами, ионами). Противоположно направленные токи взаимно отталкиваются, однонаправленные токи взаимно притягиваются.

Такое механическое взаимодействие происходит благодаря взаимодействию магнитных полей токов, то есть это, в первую очередь, — магнитное взаимодействие, а уж потом — механическое. Таким образом, магнитное взаимодействие токов первично.

В 1831 году, Фарадей установил, что изменяющееся магнитное поле от одного контура порождает ток в другом контуре: генерируемая ЭДС пропорциональна скорости изменения магнитного потока. Логично, что именно магнитное действие токов используется по сей день и во всех трансформаторах, а не только в электромагнитах ( например, в промышленных).

Световое действие электрического тока

В простейшем виде световое действие электрического тока можно наблюдать в лампе накаливания, спираль которой разогревается проходящим через нее током до белого каления и излучает свет.

Для лампы накаливания на световую энергию приходится около 5% от подведенной электроэнергии, остальные 95% которой преобразуется в тепло.

Люминесцентные лампы более эффективно преобразуют энергию тока в свет — до 20% электроэнергии преобразуется в видимый свет благодаря люминофору, принимающему ультрафиолетовое излучение от электрического разряда в парах ртути или в инертном газе типа неона.

Более эффективно световое действие электрического тока реализуется в светодиодах. При пропускании электрического тока через p-n переход в прямом направлении, носители заряда — электроны и дырки — рекомбинируют с излучением фотонов (из-за перехода электронов с одного энергетического уровня на другой).

Лучшие излучатели света относятся к прямозонным полупроводникам (то есть к таким, в которых разрешены прямые оптические переходы зона-зона), например GaAs, InP, ZnSe или CdTe. Варьируя состав полупроводников, можно создавать светодиоды для всевозможных длин волн от ультрафиолета (GaN) до среднего инфракрасного диапазона (PbS). КПД светодиода как источника света доходит в среднем до 50%.

Механическое действие электрического тока

Как было отмечено выше, каждый проводник, по которому течет электрический ток, образует вокруг себя магнитное поле. Магнитные действия превращаются в движение, например, в электродвигателях, в магнитных подъемных устройствах, в магнитных вентилях, в реле и т. д.

Механическое действие одного тока на другой описывает закон Ампера. Впервые этот закон был установлен Андре Мари Ампером в 1820 для постоянного тока. Из закона Ампера следует, что параллельные проводники с электрическими токами, текущими в одном направлении, притягиваются, а в противоположных — отталкиваются.

Законом Ампера называется также закон, определяющий силу, с которой магнитное поле действует на малый отрезок проводника с током. Сила, с которой магнитное поле действует на элемент проводника с током, находящегося в магнитном поле, прямо пропорциональна току в проводнике и векторному произведению элемента длины проводника на магнитную индукцию.

На этом принципе основана работа электродвигателей, где ротор играет роль рамки с током, ориентирующейся во внешнем магнитном поле статора вращающим моментом M.

standartelektro.ru

---

• 
  Если нарушена пломба на счетчике воды
• 
  Аппарат неисправен
• 
  Муфта электрическая соединительная кабельная
• 
  Какой должна быть сила тока в обмотке якоря электромотора
• 
  Электромонтажные работы это что такое
• 
  Сухая поваренная соль проводник или диэлектрик
• 
  Ток трехфазного короткого замыкания формула
• 
  Как паять smd светодиоды
• 
  Передать показания счетчиков воды в южноуральске
• 
  Соединение сип с кабелем на опоре
• 
  Электрический ток как образуется