Условия прохождения электрического тока: Условия для существования электрического тока. Видеоурок. Физика 10 Класс

Что такое электрический ток и каковы условия его существования

Простое объяснение условий существования электрического тока. Как протекает ток в металлах, полупроводниках, газах и жидкостях.

Без электричества невозможно представить жизнь современного человека. Вольты, Амперы, Ватты – эти слова звучат в разговоре об устройствах, которые работают от электричества. Но что это такое электрический ток и каковы условия его существования? Об этом мы расскажем далее, предоставив краткое объяснение для начинающих электриков. Содержание:

Определение

Электрическим током является направленное движение носителей зарядов – это стандартная формулировка из учебника физики. В свою очередь носителями заряда называются определенные частицы вещества. Ими могут быть:

• Электроны – отрицательные носители заряда.
• Ионы – положительные носители заряда.

Но откуда берутся носители заряда? Для ответа на этот вопрос нужно вспомнить базовые знания о строении вещества. Всё что нас окружает – вещество, оно состоит из молекул, мельчайших его частиц. Молекулы состоят из атомов. Атом состоит из ядра, вокруг которого движутся электроны на заданных орбитах. Молекулы также хаотично движутся. Движение и структура каждой из этих частиц зависят от самого вещества и влияния на него окружающей среды, например температуры, напряжения и прочего.

Ионом называют атом, у которого изменилось соотношение электронов и протонов. Если изначально атом нейтрален, то ионы в свою очередь делят на:

• Анионы – положительный ион атома, потерявшего электроны.
• Катионы – это атом с «лишними» электронами, присоединившиеся к атому.

Единица измерения тока – Ампер, согласно закону Ома он вычисляется по формуле:

I=U/R,

где U – напряжение, [В], а R – сопротивление, [Ом].

Или прямопропорционален количеству заряда, перенесенному за единицу времени:

I=Q/t,

где Q – заряд, [Кл], t – время, [с].

Условия существования электрического тока

Что такое электрический ток мы разобрались, теперь давайте поговорим о том, как обеспечить его протекание. Для протекания электрического тока необходимо выполнение двух условий:

1. Наличие свободных носителей заряда.
2. Электрическое поле.

Первое условие существования и протекания электричества зависит от вещества, в котором протекает (или не протекает) ток, а также его состояния. Второе условие также выполнимо: для существования электрического поля обязательно наличие разных потенциалов, между которыми находится среда, в которой будут протекать носители заряда.

Напомним: Напряжение, ЭДС – это разность потенциалов. Отсюда следует, что для выполнения условий существования тока – наличия электрического поля и электрического тока, нужно напряжение. Это могут быть обкладки заряженного конденсатора, гальванический элемент, ЭДС возникшее под действием магнитного поля (генератор).

Как он возникает, мы разобрались, давайте поговорим о том, куда он направлен. Ток, в основном, в привычном для нас использовании, движется в проводниках (электропроводка в квартире, лампочки накаливания) или в полупроводниках (светодиоды, процессор вашего смартфона и другая электроника), реже в газах (люминесцентные лампы).

Так вот основными носителями заряда в большинстве случаев являются электроны, они движутся от минуса (точки с отрицательным потенциалом) к плюсу (точке с положительным потенциалом, подробнее об этом вы узнаете ниже).

Но интересен тот факт, что за направление движения тока было принято движение положительных зарядов – от плюса к минусу. Хотя фактически всё происходит наоборот. Дело в том, что решение о направлении тока было принято до изучения его природы, а также до того, как было определено за счет чего протекает и существует ток.

Электрический ток в разных средах

Мы уже упоминали о том, что в различных средах электрический ток может различаться по типу носителей заряда. Среды можно разделить по характеру проводимости (по убыванию проводимости):

1. Проводник (металлы).
2. Полупроводник (кремний, германий, арсенид галия и пр).
3. Диэлектрик (вакуум, воздух, дистиллированная вода).

Подведем итоги, для протекания электрического тока нужны свободные носители зарядов:

• электроны в проводниках (металлы) и вакууме;
• электроны и дырки в полупроводниках;
• ионы (анионы и катионы) в жидкости и газах.

Для того, чтобы движение этих носителей стало упорядоченны, нужно электрическое поле. Простыми словами — приложить напряжение на концах тела или установить два электрода в среде, где предполагается протекание электрического тока.

Также стоит отметить, что ток определенным образом воздействует на вещество, различают три типа воздействия:

• тепловое;
• химическое;
• физическое.

Напоследок рекомендуем просмотреть полезно видео, в котором более подробно рассматриваются условия существования и протекания электрического тока:

Полезное по теме:

• Зависимость сопротивления проводника от температуры
• Закон Джоуля-Ленца простыми словами
• Какой электрический ток опаснее для человека: постоянный или переменный

Нравится0)Не нравится0)

Постоянный электрический ток | Объединение учителей Санкт-Петербурга

Что такое электрический ток? Условия существования электрического тока: характеристики и действия

Электрический ток — это электрический заряд в движении. Он может принимать форму внезапного разряда статического электричества, такого как, например, молния. Или это может быть контролируемый процесс в генераторах, батареях, солнечных или топливных элементах. Сегодня мы рассмотрим само понятие «электрический ток» и условия существования электрического тока.

Электрическая энергия

Большая часть электроэнергии, которую мы используем, поступает в виде переменного тока из электрической сети. Он создается генераторами, работающими по закону индукции Фарадея, благодаря которому изменяющееся магнитное поле может индуцировать электрический ток в проводнике.

Генераторы имеют вращающиеся катушки провода, которые проходят через магнитные поля по мере их вращения. Когда катушки вращаются, они открываются и закрываются относительно магнитного поля и создают электрический ток, меняющий направление на каждом повороте. Ток проходит через полный цикл вперед и назад 60 раз в секунду.

Генераторы могут питаться от паровых турбин, нагретых углем, природным газом, нефтью или ядерным реактором. Из генератора ток проходит через ряд трансформаторов, где растет его напряжение. Диаметр проводов определяет величину и силу тока, которую они могут переносить без перегрева и потери энергии, а напряжение ограничено только тем, насколько хорошо линии изолированы от земли.

Интересно отметить, что ток переносится только одним проводом, а не двумя. Две его стороны обозначаются как положительная и отрицательная. Однако, поскольку полярность переменного тока изменяется 60 раз в секунду, они имеют и другие названия — горячие (магистральные линии электропередач) и заземленные (проходящие под землей для замыкания цепи).

Зачем нужен электрический ток?

Существует масса возможностей применения электротока: он может осветить ваш дом, вымыть и высушить одежду, поднять дверь вашего гаража, заставить вскипеть воду в чайнике и дать возможность работать другим бытовым предметам, которые значительно облегчают нам жизнь. Тем не менее все более важным становится способность тока передавать информацию.

При подключении к Интернету компьютером используется лишь небольшая часть электрического тока, но это то, без чего современный человек не представляет своей жизни.

Понятие об электрическом токе

Подобно речному течению, потоку молекул воды, электрический ток — это поток заряженных частиц. Что это такое, что его вызывает, и почему он не всегда идет в одном направлении? Когда вы слышите слово «течет», о чем вы думаете? Возможно, это будет река. Это хорошая ассоциация, потому что именно по этой причине электрический ток получил свое название. Он очень похож на поток воды, только вместо молекул воды, движущихся по руслу, заряженные частицы движутся по проводнику.

Среди условий, необходимых для существования электрического тока, есть пункт, предусматривающий наличие электронов. Атомы в проводящем материале имеют много этих свободных заряженных частиц, которые плавают вокруг и между атомами. Их движение является случайным, поэтому поток в каком-либо заданном направлении отсутствует. Что же нужно, чтобы существовал электрический ток?

Условия существования электрического тока включают в себя наличие напряжения. Когда оно применяется к проводнику, все свободные электроны будут двигаться в одном направлении, создавая ток.

Любопытно об электрическом токе

Интересно то, что когда электрическая энергия передается через проводник со скоростью света, сами электроны движутся намного медленнее. На самом деле, если бы вы не спеша прошли рядом с токопроводящей проволокой, ваша скорость была бы в 100 раз быстрее, чем двигаются электроны. Это обусловлено тем, что им не нужно преодолевать огромные расстояния, чтобы передавать энергию друг другу.

Прямой и переменный ток

Сегодня широко используются два разных типа тока — постоянный и переменный. В первом электроны движутся в одном направлении, с «отрицательной» стороны на «положительную». Переменный ток толкает электроны назад и вперед, изменяя направление потока несколько раз в секунду.

Генераторы, используемые на электростанциях для производства электроэнергии, предназначены для производства переменного тока. Вы, наверное, никогда не обращали внимание на то, что свет в вашем доме на самом деле мерцает, поскольку текущее направление меняется, но это происходит слишком быстро, чтобы глаза смогли это распознать.

Каковы условия существования постоянного электрического тока? Зачем нам нужны оба типа и какой из них лучше? Это хорошие вопросы. Тот факт, что мы все еще используем оба типа тока, говорит о том, что они оба служат определенным целям. Еще в XIX веке было понятно, что эффективная передача мощности на большие расстояния между электростанцией и домом была возможна лишь при очень высоком напряжении. Но проблема заключалась в том, что отправка действительно высокого напряжения была чрезвычайно опасной для людей.

Решение этой проблемы состояло в том, чтобы уменьшить напряжение вне дома, прежде чем отправлять его внутрь. И по сей день постоянный электрический ток используется для передачи на большие расстояния, в основном из-за его способности легко преобразовываться в другие напряжения.

Как работает электрический ток

Условия существования электрического тока включают в себя наличие заряженных частиц, проводника и напряжения. Многие ученые изучали электричество и обнаружили, что существует два его типа: статическое и текущее.

Именно второе играет огромную роль в повседневной жизни любого человека, так как представляет собой электрический ток, который проходит через цепь. Мы ежедневно используем его для питания наших домов и многого другого.

Что такое электрический ток?

Когда в цепи циркулируют электрические заряды из одного места в другое, возникает электрический ток. Условия существования электрического тока включают в себя, помимо заряженных частиц, наличие проводника. Чаще всего это провод. Схема его представляет собой замкнутый контур, в котором ток проходит от источника питания. Когда же цепь разомкнута, он не может закончить путь. Например, когда свет в вашей комнате выключен, цепь разомкнута, но когда цепь замкнута, свет горит.

Мощность тока

На условия существования электрического тока в проводнике большое влияние оказывает такая характеристика напряжения, как мощность. Это показатель того, сколько энергии используется в течение определенного периода времени.

Существует много разных единиц, которые могут использоваться для выражения данной характеристики. Однако электрическая мощность почти измеряется в ваттах. Один ватт равен одному джоулю в секунду.

Электрический заряд в движении

Каковы условия существования электрического тока? Он может принимать форму внезапного разряда статического электричества, такого как молния или искра от трения с шерстяной тканью. Однако чаще, когда мы говорим об электрическом токе, мы имеем в виду более контролируемую форму электричества, благодаря которой горит свет и работают приборы. Большая часть электрического заряда переносится отрицательными электронами и положительными протонами внутри атома. Однако вторые в основном иммобилизованы внутри атомных ядер, поэтому работа по переносу заряда из одного места в другое проделывается электронами.

Электроны в проводящем материале, таком как металл, в значительной степени свободны для перехода от одного атома к другому вдоль их зон проводимости, которые являются высшими электронными орбитами. Достаточная электродвижущая сила или напряжение создает дисбаланс заряда, который может вызвать движение электронов через проводник в виде электрического тока.

Если провести аналогию с водой, то возьмем, к примеру, трубу. Когда мы открываем клапан на одном конце, чтобы вода попала в трубу, то нам не нужно ждать, пока эта вода проложит весь путь до ее конца. Мы получаем воду на другом конце почти мгновенно, потому что входящая вода толкает воду, которая уже находится в трубе. Это то, что происходит в случае электрического тока в проводе.

Электрический ток: условия существования электрического тока

Электрический ток обычно рассматривается как поток электронов. Когда два конца батареи соединены друг с другом с помощью металлической проволоки, эта заряженная масса через провод попадает из одного конца (электрода или полюса) батареи на противоположный. Итак, назовем условия существования электрического тока:

1. Заряженные частицы.
2. Проводник.
3. Источник напряжения.

Однако не все так просто. Какие условия необходимы для существования электрического тока? На этот вопрос можно ответить более подробно, рассмотрев следующие характеристики:

• Разность потенциалов (напряжение). Это одно из обязательных условий. Между 2 точками должна быть разница потенциалов, означающая, что отталкивающая сила, которая создается заряженными частицами в одном месте, должна быть больше, чем их сила в другой точке. Источники напряжения, как правило, не встречаются в природе, и электроны распределяются в окружающей среде достаточно равномерно. Все же ученым удалось изобрести определенные типы приборов, где эти заряженные частицы могут накапливаться, тем самым создавая то самое необходимое напряжение (например, в батарейках).
• Электрическое сопротивление (проводник). Это второе важное условие, которое необходимо для существования электротока. Это путь, по которому перемещаются заряженные частицы. В качестве проводников выступают только те материалы, которые дают возможность электронам свободно перемещаться. Те же, у которых этой способности нет, называются изоляторами. Например, проволока из металла будет отличным проводником, в то время как ее резиновая оболочка будет превосходным изолятором.

Тщательно изучив условия возникновения и существования электрического тока, люди смогли приручить эту мощную и опасную стихию и направить ее на благо человечества.

Постоянный ток, его характеристики. Условия необходимые для существования электрического тока

Направленное (упорядоченное) движение свободных заряженных частиц под действием электрического поля называется электрическим током.

Условия существования тока:

1. Наличие свободных зарядов.

2. Наличие электрического поля, т.е. разности потенциалов. Свободные заряды имеются в проводниках. Электрическое поле создается источниками тока.

При прохождении тока через проводник он оказывает следующие действия:

· Тепловое (нагревание проводника током). Например: работа электрического чайника, утюга и т.д.).

· Магнитное (возникновение магнитного поля вокруг проводника с током). Например: работа электродвигателя, электроизмерительных приборов).

· Химическое (химические реакции при прохождении тока через некоторые вещества). Например: электролиз.

Можно также говорить о

· Световом (сопровождает тепловое действие). Например: свечение нити накала электрической лампочки.

· Механическом (сопровождает магнитное или тепловое). Например: деформация проводника при нагревании, поворот рамки с током в магнитном поле).

· Биологическом (физиологическом). Например: поражение человека током, использование действия тока в медицине.

Основные величины, описывающие процесс прохождения тока по проводнику.

1. Сила тока I — скалярная величина, равная отношению заряда, прошедшего через поперечное сечение проводника, промежутку времени, в течение которого шел ток. Сила тока показывает, какой заряд проходит через поперечное сечение проводника за единицу времени. Ток называют постоянным, если сила тока не меняется со временем. Для того чтобы ток через проводник был постоянным необходимо, чтобы разность потенциалов на концах проводника была постоянной.

2. Напряжение U. Напряжение численно равно работе электрического поля по перемещению единичного положительного заряда вдоль силовых линий поля внутри проводника.

3. Электрическое сопротивление R — физическая величина, численно равная отношению напряжения (разности потенциалов) на концах проводника к силе тока, проходящего через проводник.

60. Закон Ома для участка цепи.

Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого проводника и обратно пропорциональна его сопротивлению:

I = U / R; [A = В / Ом]

Ом установил, что сопротивление прямо пропорционально длине проводника и обратно пропорционально площади его поперечного сечения и зависит от вещества проводника.

R = ρl / S,

где ρ — удельное сопротивление, l — длина проводника, S — площадь поперечного сечения проводника.

61. Сопротивление как электрическая характеристика резистора. Зависимость сопротивления металлических проводников от рода материала и геометрических размеров.

Электри́ческое сопротивле́ние — физическая величина, характеризующая свойства проводника препятствовать прохождению электрического тока и равная отношению напряжения на концах проводника к силе тока, протекающего по нему. Сопротивление для цепей переменного тока и для переменных электромагнитных полей описывается понятиями импеданса и волнового сопротивления.

Сопротивление (часто обозначается буквой R или r) считается, в определённых пределах, постоянной величиной для данного проводника; её можно рассчитать как

где R — сопротивление; U — разность электрических потенциалов на концах проводника; I — сила тока, протекающего между концами проводника под действием разности потенциалов.

Сопротивление проводника является такой же характеристикой проводника как и его масса. Сопротивление проводника не зависит ни от силы тока в проводнике, ни от напряжения на его концах, а зависит только от рода вещества, из которого изготовлен проводник и его геометрических размеров: ,где: l — длина проводника, S — площадь поперечного сечения проводника, ρ — удельное сопротивление проводника, показывающее каким сопротивлением будет обладать проводник длиной 1 м и площадью сечения 1 м², изготовленный из данного материала.

Проводники, подчиняющиеся закону Ома, называются линейными. Существует много материалов и устройств, не подчиняющихся закону Ома, например, полупроводниковый диод или газоразрядная лампа. Даже у металлических проводников при достаточно больших токах наблюдается отклонение от линейного закона Ома, так как электрическое сопротивление металлических проводников растет с ростом температуры.

Зависимость сопротивления проводника от температуры выражается формулой: , где: R — сопротивление проводника при температуре Т, R₀ — сопротивление проводника при температуре 0ºС, α — температурный коэффициент сопротивления.

Физический класс | Условия существования электрического тока «

Сегодня нам трудно представить, как раньше люди могли обходиться без электричества. В настоящее время электричество стало частью нашей жизни. Множество электрических приборов, делающих нашу жизнь комфортной, подключаются к домашней электрической сети.

Мы не можем видеть движение электронов в проводнике, но их упорядоченное движение проявляется очень наглядно.

1. Проводник, по которому проходит электрический ток, нагревается. Это явление используется в обогревательных приборах, лампах накаливания, электроплитках.
2. Хорошими проводниками электрического тока являются электролиты. При прохождении через них тока электролит не только нагревается, но и на электродах выделяется вещество.
3. Попробуем поднести к проводнику с током магнитную стрелку, и мы увидим, как она отклоняется от своего первоначального положения.

О том, что в проводнике протекает электрический ток, можно судить по его тепловому (1), химическому (2)или магнитному (3) действию.

Электрическим током называют упорядоченное (направленное) движение заряженных частиц.

Такими заряженными частицами в металлах являются свободные электроны, покинувшие внешние оболочки атомов. Свободные электроны, подобно молекулам идеального газа, беспорядочно движутся между атомами и ионами, находящимися в узлах кристаллической решетки.

Для возникновения электрического тока в проводнике необходимо создать в нем электрическое поле, которое поддерживается источниками электрического тока.

Таки образом, для существования тока в проводнике необходимы следующие условия:

1. Наличие свободных электронов.

2. Постоянно поддерживающееся в проводнике электрическое поле.

Назад

Электрический ток, условия его существования

Электрический
ток —
упорядоченное по направлению движение
электрических зарядов. За направление
тока принимается направление
движения положительных зарядов.

Прохождение
тока по проводнику сопровождается
следующими его действиями:

УСЛОВИЯ 
СУЩЕСТВОВАНИЯ   ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА

Для
возникновения и поддержания тока в
какой-либо среде необходимо выполнение
двух условий:

В разных
средах носителями электрического тока
являются разные
заряженные частицы.

Для
поддержания тока в электрической цепи на
заряды кроме кулоновских сил должны
действовать силы неэлектрической природы
(сторонние силы).

Устройство,
создающее сторонние силы, поддерживающее
разность потенциалов в цепи и преобразующее
различные виды энергии в электрическую
энергию, называется источником
тока.

Для существования
электрического тока в замкнутой цепи
необходимо включение в нее источника
тока 

основные характеристики

1. Сила
тока — I,
единица измерения — 1 А (Ампер).

Силой
тока называется величина, равная заряду,
протекающему через поперечное сечение
проводника за единицу времени.

I
= q/t .   (1)

Формула
(1)
справедлива для постоянного
тока, при
котором сила тока и его направление не
изменяются со временем. Если сила тока
и его направление изменяются со временем,
то такой ток называетсяпеременным.

Для
переменного тока:

I
= lim q/t , (*)
t
— 0

т.е. I
= q’,
где q’ —
производная от заряда по времени.

2. Плотность
тока — j, единица
измерения — 1 А/м².

Плотностью
тока называется величина, равная силе
тока, протекающего через единичное
поперечное сечение проводника:

j
= I/S .   (2)

3. Электродвижущая
сила источника тока — э.д.с. (  ),
единица измерения — 1 В (Вольт). Э.д.с.-
физическая величина, равная работе,
совершаемой сторонними силами при
перемещении по электрической цепи
единичного положительного заряда:

 =
А_ст./q . (3)

4. Сопротивление
проводника — R,
единица измерения — 1 Ом.

Под
действием электрического поля в вакууме
свободные заряды двигались бы ускоренно.
В веществе они движутся в среднем
равномерно, т.к. часть энергии отдают
частицам вещества при столкновениях.

Теория
утверждает, что энергия упорядоченного
движения зарядов рассеивается на
искажениях кристаллической решетки.
Исходя из природы электрического
сопротивления, следует, что

R
= *l/S ,  (4)

где

l —
длина проводника,
S —
площадь поперечного сечения,
 —
коэффициент пропорциональности,
названный удельным сопротивлением
материала.

5. Напряжение
— U ,
единица измерения — 1 В.Напряжение —
физическая величина, равная работе,
совершаемой сторонними  и электрическими
силами при перемещении единичного
положительного заряда.

U
= (A_ст.+
А_эл.)/q
.   (8)

Так
как  А_ст./q
= ,
а  А_эл./q
= __,
то

U
=  +
(__

Электрический ток, сила тока, направление электрического тока, напряжение, условие существования тока в проводнике, электрическая цепь, условие существования тока в цепи.

⇐ ПредыдущаяСтр 5 из 9Следующая ⇒

Говоря об использовании эл.энергии в быту, то имеют ввиду работу электрического тока. Его проводят к потребителю по проводам, и когда случаются перебои с электричеством, то говорят, что в проводах исчез ток. Слово «ток» означает движение или течение чего-либо. Чио же может перемещаться в проводах?

Известно, что в молекулах есть электроны, движением которых объясняются различные электрические явления.

Опыт –металлич.стержнем соединяем «+» заряженный и незаряженный электроскопы. Свободные электроны стержня под действием эл.поля придут в движение по направлению к незаряженному электроскопу, он зарядится «+».

Опыт – «+» заряженная палочка и нейтральная гильза. Гильза притянется к палочке из-за перераспределения в ней зарядов. Электроны перейдут ближе к палочке, противоположный конец гильзы «+». При касании часть электронов гильзы перейдет на палочку, на гильзе останется «+».

Кроме электронов, в веществах есть ионы — более крупные частицы.

Мы знаем, что в некоторых веществах (особенно в металлах) есть электроны, которые слабо удерживаются ядром и могут свободно перемещаться.

Электрический ток – упорядоченное движение электрических зарядов.

Условия возникновения тока – наличие электрического поля и наличие свободных зарядов. Чтобы электрический ток в проводнике существовал длительное время, необходимо все время поддерживать в нем электрическое поле. Для этого существуют источники электрического тока. Они различны, но в каждом совершается работа по разделению «+» и «-» заряженных частиц. Разделенные частицы накапливаются на полюсах источника, к которым присоединяют проводники.

В источниках тока происходит превращение механической, внутренней энергии в электрическую.

Например, термоэлемент – превращает внутреннюю энергию в электрическую. Две проволоки из разного металла спаяны и место спая нагревается. В проволоках возникнет эл.ток.

Фотоэлемент – при освещении некоторых веществ наблюдается потеря отрицательного заряда.

Гальванический элемент –в результате химической реакции внутренняя энергия превращается в электрическую. Цинковый корпус (Ц), угольный стержень (У) с металлической крышкой (М). Стержень помещен в смесь оксида марганца и размельченного углерода (С). К стенкам корпуса прилегает раствор соли хлорида аммония (Р). Корпус реагирует с хлоридом аммония и становится «-» заряженным. Оксид марганца несет «+» заряд и через стержень передается металлической крышке. Между цинковым корпусом и угольным стержнем возникает эл.поле.

Аккумулятор – источник тока с возможностью многократной подзарядки. Простейший А. – две свинцовые пластины в серной кислоте. Для подзарядки через аккумулятор пропускают постоянный ток. В результате химических реакций одна пластина (электрод) получает «+» заряд, другая «-». Для зарядки Аккумулятора его «+ полюс присоединяют к «+» полюсу источника, а «-» к «-». Бывают кислотные и щелочные.

Однако в любом источнике есть сторонние силы – перемещают заряды против кулоновских.

Работа эл.поля по перемещению (разделению) заряда равна разности потенциальных энергий взаимодействия заряда и поля в начале и в конце участка .

Чтобы использовать энергию тока, нужно иметь источник тока. В домах находятся приемники или потребители тока. Для доставки эл.энергии от источника к приемнику используют провода.

Электрическая цепь – источник тока, потребители (приборы, лампы), замыкающие устройства (выключатель), соединенные проводами.

Чтобы в электрической цепи был ток, она должна быть замкнутой, содержать источник и состоять из проводников.

Ток течет от «+» полюса источника к «-». При обрыве цепи на ее участках быстро накапливаются заряды, поле которых нейтрализует поле источника и ток прекращается.

Действие тока—

— магнитное — опыт –медный провод с изоляцией наматываем на железный гвоздь. Провод соединяем с источником. Замыкаем цепь, гвоздь намагничивается и притягивает к себе мелкие железные предметы. Аналогично с рамкой, которую потом помещаем между полюсами магнита. Явление взаимодействия катушки с током и магнита используют в гальванометре.

— тепловое — к полюсам источника присоединяют железную проволоку, она нагревается и провисает, может накалиться докрасна, как в лампочке

— химическое — в некоторых растворах при прохождении тока выделяются вещества. При прохождении тока через медный купорос CuSO₄ на «-» электроде осядет чистая медь.

За направление эл.тока принимают направление предполагаемого движения положительных зарядов или направление, противоположное движению отрицательных.

Сила тока – скалярная физическая величина, равная отношению заряда, проходящего через поперечное сечение проводника ко времени прохождения .

В основу определения единицы силы тока положено взаимодействие двух проводников с током. Опыт – два гибких прямых провода параллельны друг другу. Оба подсоединены к источнику тока. При замыкании цепи по ним течет ток и проводники притягиваются или отталкиваются в зависимости от направления тока в них. Силу их взаимодействия можно измерить. Она зависит от:

— длины проводников,

— среды, в которой они находятся,

— от силы тока в них.

Если взять очень длинные и очень тонкие проводники на расстоянии 1 м, в вакууме, с одинаковой силой тока, то за единицу силы тока принимают силу тока, при которой такие проводники взаимодействующих с силой 2*10^-7 Н. Это 1 Ампер (А).

Так как сила тока то Следовательно, 1 кулон=1Ампер1секунду.

За единицу электрического заряда принимают заряд, проходящий сквозь поперечное сечение проводника при силе тока в 1А за время 1 с.

Электрический ток это направленное движение частиц. Это движение создается электрическим полем. Поле при этом совершает работу.

Работу сил электрического поля, создающего электрический ток, называют работой тока.

От чего она зависит? От силы тока, т.е. от заряда, протекающего по цепи в единицу времени (см тепловое действие тока, чем выше сила тока, тем выше температура проволоки и тем больше тепловое действие тока). Кроме того, работа тока зависит еще от одной величины, называемой напряжением.

Напряжение – физическая величина, характеризующая электрическое поле.

Опыт –цепь с маленькой лампой и аккумулятором и цепь с с большой лампой и городской сетью. Амперметры показывают одинаковую силу тока. Но лампа от городской сети дает больше тепла и света.

Вывод- при одинаковой силе тока работа тока при перемещении заряда в 1 Кл различна. Эта работа тока и определяет напряжение.

Напряжение (Вольт) – скалярная физическая величина, равная отношению работы кулоновских и сторонних сил по перемещению точечного «+» заряда по участку цепи к величине этого заряда .

За единицу напряжения принимают такое напряжение на концах проводника, при котором работа по перемещению эл.заряда в 1 кл по этому проводнику равна 1 Дж.

Если в цепи нет источника, то присутствует работа только кулоновских сил. Рассчитывается как разность потенциалов на концах участка .

Зависимость силы тока от напряжения. (Вольт – амперная характеристика)

Ток – упорядоченное движение заряженных частиц в поле. Поле характеризуется напряжением.

Опыт – эл.цепь (аккумулятор, амперметр, проводник, ключ, вольтметр). Цепь замыкают и снимают показания приборов. К первому источнику добавляют второй.

Напряжение на проводника увеличится вдвое, как и сила тока в цепи. Далее – третий источник и т.д.

Опыт показывает, что во сколько раз увеличивается сила тока в проводнике, во столько же увеличивается напряжение на его концах.



Электрический заряд и электрический ток

Рассмотрим, что происходит внутри короткого отрезка ПВХ-изоляции.
медная проволока.
Электроны свободно перемещаются между атомами меди.
Каждый электрон имеет отрицательный заряд, и когда мы получаем их пачку
чтобы течь по проводу в одном направлении, мы получаем поток заряда, называемый током.
Если ток течет только в одном направлении, он называется постоянный ток или
ДЦ .

— 20 AWG —— 20 AWG —

Если он течет вперед и назад, мы называем его переменного тока или переменного тока .

— 20 AWG —— 20 AWG —

Заряд измеряется в кулонах.
Чтобы равняться одному кулону, требуется огромное количество электронов. Фактически это занимает примерно 6,2х10 ¹⁸ .
Глядя на это с противоположной точки зрения, один электрон имеет отрицательный заряд, равный -1,6×10 ^-19 кулонов (-1,6×10 ^-19 C).

Один кулон заряда, протекающего в секунду, равен одному амперу тока. Однако на самом деле произнесение слова «ампер» заставляет меня чувствовать себя художником-импрессионистом, пишущим строку ямбического стиха для описания покрытой росой листвы прохладным весенним утром.Если вы хотите быть настоящим ламповщиком, вам нужно сказать «усилитель». Одна тысячная ампера (0,001 А) — это «миллиампер» (1 мА).

Требуется поток 6,2х10 ¹⁸ электронов в секунду, чтобы произвести один ампер тока. К счастью, в хороших проводниках для этой задачи доступно много электронов. В металлической меди, например, в одном кубическом метре имеется 8,5х10 ²⁸ свободных электронов. Хорошо, может быть, мы не используем целый кубометр меди в ламповом усилителе, но даже меньшие куски имеют более чем достаточно свободных электронов для удовлетворения наших потребностей.

В электронных лампах электроны текут от нагретого катода к ненагретой пластине, поэтому
можно подумать, что ток будет течь в этом направлении. В конце концов, это то направление, в котором
физические частицы действительно движутся.
Увы, это не так. Электроны заряжены отрицательно, и с точки зрения тока отрицательно заряженные частицы, движущиеся в одном направлении, имеют тот же эффект, что и положительные заряды, текущие в противоположном направлении. Таким образом мы говорим, что
«положительный» ток течет от пластины к катоду.Поначалу это странная концепция, но к ней легко привыкнуть. Нам просто нужно представить, что ток вызывается положительно заряженными частицами, каждая с зарядом + 1,6×10 ^-19 Кл, которые движутся в направлении, противоположном потоку электронов.

Проблема

Провод 20AWG длиной 1 см соединяет два терминала регулятора скорости вашего Fender Tremolux 6G9. Его медный металлический проводник содержит 4,4х10 ²⁰ свободных электронов, способных проводить ток.Какой заряд представляют эти свободные электроны?

Решение

Общий заряд равен количеству электронов, умноженному на заряд одного электрона:

(4,4×10 ²⁰ ) (- 1,6×10 ^-19 ° C) = -70 ° C

Неплохо для крошечной проволоки!

Проблема

Благодаря невероятно проницательному наблюдению вы заметили, что 1,25×10 ¹⁶ электронов каждую секунду текут от катода к пластине вашего предусилителя 12AX7.Сколько ампер тока это означает? В каком направлении?

plategridcathode

Решение

1.25×10 ¹⁶ электронов представляют собой заряд

(1,25×10 ¹⁶ ) (- 1,6×10 ^-19 ° C) = -0,002 ° C

Это означает, что от катода к пластине течет -0,002 ° C в секунду. Что касается тока, это то же самое, как если бы от пластины к катоду текло + 0,002 ° C в секунду. Это равно 0.002A или 2 мА.
Таким образом, от пластины к катоду протекает ток 2 мА.

Проблема

4.1×10 ¹⁸ электронов в минуту перемещаются от источника экрана усилителя мощности к источнику питания пластины усилителя через дроссель. (Я уверен, вам было весело их пересчитывать!) Какой ток в миллиамперах?

Решение

Если разделить на 60, то 4,1х10 ​​ ¹⁸ электронов в минуту равно
6,8×10 ¹⁶ электронов в секунду.Заряд, протекающий через штуцер, измеряется в кулонах в секунду и составляет
равно
количество электронов в секунду, умноженное на заряд одного электрона:

(6,8×10 ¹⁶ с ^-1 ) (- 1,6×10 ^-19 ° C) = -0,011 ° C / с

Что касается тока, то это то же самое, что и положительные заряды, протекающие в противоположном направлении со скоростью + 0,011C / с, что составляет 11 мА. Таким образом, ток 11 мА течет от источника питания пластины через дроссель к питанию экрана.Электроны, которые делают все это возможным, на самом деле текут в противоположном направлении.

Проблема

В вашем клоне Champ 5E1 используется провод 20AWG диаметром 0,812 мм для подключения напряжения питания пластины к пластинчатому резистору 100 кОм. Резистор пропускает ток 0,6 мА в режиме ожидания при отсутствии сигнала гитары. Как быстро электроны движутся по проводу? Могли бы вы использовать проволоку большего диаметра, чтобы они текли быстрее?

Решение

Радиус проволоки равен половине диаметра или 0.406 мм, что составляет 4,06х10 ^-4 метров. Площадь получается квадратом радиуса и умножением на пи. Это означает, что площадь поперечного сечения в квадратных метрах составляет

(3,14) (4,06×10 ^-4 м) ² = 5,2×10 ^-7 м ²

Умножение площади поперечного сечения на длину дает нам количество кубических метров в проводе:

(5,2×10 ^-7 м ² ) (1 м) = 5,2×10 ^-7 м ³

Их 8.5×10 ²⁸ свободных электронов на кубический метр меди. Это означает, что в одном метре провода 20AWG есть

(8,5×10 ²⁸ м ^-3 ) (5,2×10 ^-7 м ³ ) = 4,4×10 ²²

электроны. Чтобы получить количество заряда в одном метре провода, мы умножаем его на количество кулонов на электрон, что дает нам

(4,4×10 ²² ) (- 1,6×10 ^-19 ° C) = -7,0×10 ³ ° C

Если посмотреть на это с другой точки зрения, это означает, что требуется

1 / (7.0×10 ³ ) = 1,4×10 ^-4

метров провода для удержания заряда -1С. Это меньше миллиметра! А мы говорим о довольно тонком проводе. Мы знаем, что ток через пластинчатую цепь составляет 0,6 мА, что означает, что каждую секунду через провод проходит 6×10 ^-4 C заряда. (Это положительный ток от пластины, подающей через пластинчатый резистор к пластине трубки, как если бы по проводу проходили положительные заряды.)

Количество метров провода, содержащего -0.0006C заряда составляет

(1,4×10 ^-4 ) (6×10 ^-4 ) = 8×10 ^-8

Таким образом, это количество метров заряда, которое проходит через провод каждую секунду. Таким образом, электроны дрейфуют по проволоке со скоростью
8×10 ^-8 метров в секунду. Если бы вы использовали провод большего диаметра, то в поперечном сечении было бы больше электронов. Таким образом, электроны будут двигаться медленнее и производить такое же количество тока.

Как показывает эта проблема, электроны дрейфуют очень медленно.В этом случае всего 7,4 миллиметра за весь день! Однако важно помнить, что гитарные сигналы движутся почти со скоростью света. Если подать ток 0,6 мА на один конец провода, то 0,6 мА почти мгновенно потечет через другой конец. Просто не ожидайте увидеть выходящие те же электроны, что и вы.

Вы и тысячи других автомобилистов остановились на автостраде Голден Стейт между Сан-Фернандо и Бербанком. Если бы вы все просто двигались вперед одновременно, тогда «сигнал» двигаться вперед распространялся бы мгновенно.Однако, если вы находитесь на левой полосе в Сан-Фернандо, вы все равно еще очень долго не увидите выход 144.

Проблема

При полной мощности и максимальном падении напряжения питания блок питания Fender Bassman 5F6-A выдерживает нагрузку 187 мА. Сколько кулонов в секунду это означает? Источник питания в этих условиях обеспечивает нагрузку +377 В постоянного тока. В каком направлении через нагрузку текут электроны?

СЛЕДУЩАЯ СТРАНИЦА

.

Разница между статическим и текущим электричеством (со сравнительной таблицей)

Наиболее существенная разница между статическим и текущим электричеством состоит в том, что в статическом электричестве заряды находятся в состоянии покоя и накапливаются на поверхности изолятора. В то время как в токе электроны движутся внутри проводника. Другие различия между статическим и текущим электричеством объяснены ниже в сравнительной таблице.

Статическое электричество используется в машинах для борьбы с загрязнением, в машинной окраске, ксерографии и т. Д.Металлические пластины машины для борьбы с загрязнением преобразуют частицы грязи в статический заряд. Статические частицы грязи притягиваются к противоположной зарядной пластине машины для контроля загрязнения. Таким образом накапливаются в устройстве. Текущее потребление электроэнергии для выполнения механических работ, таких как запуск вентилятора, двигателя и т. Д.

Содержимое: статическое и текущее электричество

1. Таблица сравнения
2. Определение
3. Ключевые отличия
4. Заключение

Сравнительная таблица

Определение статического электричества

Слово «статичный» означает «не в движении».Электричество, при котором заряды остаются в покое на поверхности вещества, называется статическим электричеством. Статическое электричество возникает при трении двух статических предметов.

Каждый объект, состоящий из крошечных частиц, называемых атомами. Атом состоит из ядра и свободных электронов. В ядре равное количество нейтронов и протонов. Электроны атома движутся по своей орбите. Свободные частицы части вещества связаны слабо.

При трении двух объектов электроны со слабой связью прыгают с одного объекта на другой.Предметы, теряющие электроны, заряжаются положительно. И объект, который получает электроны, становится отрицательно заряженным. Между статическими объектами возникает потенциал, вызывающий статическое электричество.

Рассмотрим атомы волос и воздушного шара. Когда мы натираем шариком волосы, между ними переносятся отрицательные заряды. Пусть отрицательный заряд движется от атома волоса и прибавляется к атому шарика. Таким образом, атомы волос становятся заряженными положительно, а атомы шара — отрицательно.

Между волосами и воздушным шариком возникает сила притяжения. Положительный и отрицательный заряды создают разность потенциалов между волосами и воздушным шаром. Таким образом между ними возникает статическое электричество.

Определение текущего электричества

Электричество, вырабатываемое движением электронов, известно как текущее электричество. Он развивается только на материале, имеющем свободные электроны. Текущее потребление электроэнергии для выполнения механических работ, таких как перемещение вентилятора, работа машины и т. Д.Магнитное поле объединяется из-за текущего электричества.

AC (переменный ток) и DC (постоянный ток) — это типы текущего электричества. При переменном токе заряды текут в обоих направлениях. А в постоянном токе заряды движутся только в одном направлении.

Вещество, состоящее из крошечных частиц, называется атомом. У атома есть ядро ​​и электроны. Электроны движутся по орбите атома, при этом ядро ​​неподвижно. Вещества бывают двух типов.Один со слабо связанными электронами, а другой с сильно ограниченными электронами,

Вещество, имеющее слабую связь между электронами и атомом, называется проводником. Когда внешней силе нравится напряжение, к нему прилагается тепловая энергия; электроны получают энергию и начинают перескакивать с одного атома на другой внутри проводника. Это движение электронов генерирует электричество.

В неметаллах электроны сильно ограничены.Но в металлах электрон перескакивает с одного атома на другой из-за отталкивающего свойства зарядов. Движение электронов генерирует электричество.

Ключевые различия между статическим и текущим электричеством

1. Электричество, при котором заряды остаются статическими, называется статическим электричеством. В то время как текущее электричество вырабатывается за счет перетекания зарядов.
2. Статическое электричество возникает из-за перемещения отрицательных зарядов от одного объекта к другому.Текущее электричество возникает из-за движения электронов в атомах проводника.
3. Статическое электричество возникает на поверхности изолятора и проводника, тогда как текущее электричество возникает только в проводнике.
4. Магнитное поле возникает из-за текущего электричества и не связано со статическим электричеством.
5. Статическое электричество уходит на короткое время, тогда как текущее электричество существует в течение длительного времени.
6. Электроскоп с сусальным золотом измеряет величину статического электричества, в то время как текущее электричество измеряет цифровым и аналоговым счетчиком.
7. Удары молнии — это примеры статического электричества. Удары молнии происходят из-за того, что на поверхности облака накапливается заряд. Текущее потребление электроэнергии для работы промышленных машин и бытовой техники.

Заключение

Статическое электричество возникает из-за зарядов в состоянии покоя. А текущее электричество развивается из-за движения отрицательных зарядов.

.