Заряд в движение. Може да приеме формата на внезапно изпускане на статично електричество, като например мълния. Или може да е контролиран процес в генератори, батерии, слънчеви или горивни клетки. Днес ще разгледаме самата концепция за "електрически ток" и условията за съществуването на електрически ток.

Електрическа енергия

По-голямата част от електроенергията, която използваме, идва под формата на променлив ток от електрическата мрежа. Създава се от генератори, които работят съгласно закона за индукция на Фарадей, поради което променящото се магнитно поле може да индуцира електрически ток в проводник.

Генераторите имат въртящи се намотки от тел, които преминават през магнитни полета, докато се въртят. Докато намотките се въртят, те се отварят и затварят по отношение на магнитното поле и създават електрически ток, който променя посоката си с всяко завъртане. Токът преминава през пълен цикъл напред и назад 60 пъти в секунда.

Генераторите могат да се захранват от парни турбини, нагрявани с въглища, природен газ, нефт или ядрен реактор. От генератора токът преминава през поредица от трансформатори, където напрежението му се увеличава. Диаметърът на проводниците определя количеството и силата на тока, който могат да пренасят без прегряване и загуба на енергия, а напрежението е ограничено само от това колко добре са изолирани линиите от земята.

Интересно е да се отбележи, че токът се носи само от един проводник, а не от два. Двете му страни са обозначени като положителна и отрицателна. Въпреки това, тъй като полярността на променливия ток се променя 60 пъти в секунда, те имат други имена - горещи (главни електропроводи) и заземени (преминаващи под земята, за да завършат веригата).

Защо е необходимо електричество?

Има много приложения на електричеството: то може да освети къщата ви, да изпере и изсуши дрехите ви, да повдигне вратата на гаража ви, да заври вода в чайник и да захранва други домакински предмети, които правят живота ни много по-лесен. Способността на тока да предава информация обаче става все по-важна.

Когато е свързан към интернет, компютърът използва само малка част от електрическия ток, но това е нещо, без което съвременният човек не може да си представи живота си.

Концепцията за електрически ток

Подобно на речното течение, поток от водни молекули, електрическият ток е поток от заредени частици. Какво го причинява и защо не върви винаги в една и съща посока? Когато чуете думата поток, какво си представяте? Може би ще бъде река. Това е добра асоциация, защото това е причината електрическият ток да получи името си. Той е много подобен на потока вода, само че вместо водните молекули, движещи се по канала, заредените частици се движат по протежение на проводника.

Сред условията, необходими за съществуването на електрически ток, има елемент, който предвижда наличието на електрони. Атомите в проводящ материал имат много от тези свободни заредени частици, които се носят около и между атомите. Тяхното движение е произволно, така че няма поток в дадена посока. Какво е необходимо, за да съществува електрически ток?

Условията за съществуване на електрически ток включват наличието на напрежение. Когато се приложи към проводник, всички свободни електрони ще се движат в една и съща посока, създавайки ток.

Любопитен за електрическия ток

Интересното е, че когато електрическата енергия се предава през проводник със скоростта на светлината, самите електрони се движат много по-бавно. Всъщност, ако вървите спокойно до проводящ проводник, скоростта ви ще бъде 100 пъти по-бърза от движението на електроните. Това се дължи на факта, че не е необходимо да изминават огромни разстояния, за да предават енергия един на друг.

Постоянен и променлив ток

Днес широко се използват два различни вида ток - постоянен и променлив. При първия електроните се движат в една посока, от "отрицателната" към "положителната" страна. Променливият ток избутва електроните напред и назад, променяйки посоката на потока няколко пъти в секунда.

Генераторите, използвани в електроцентралите за производство на електричество, са проектирани да произвеждат променлив ток. Вероятно никога не сте забелязвали, че светлината в къщата ви всъщност трепти, когато посоката на тока се променя, но това се случва твърде бързо, за да го разпознаят очите.

Какви са условията за съществуването на постоянен електрически ток? Защо се нуждаем от двата вида и кой е по-добър? Това са добри въпроси. Фактът, че все още използваме и двата вида ток, предполага, че и двата служат за конкретни цели. Още през 19-ти век е било ясно, че ефективното предаване на енергия на големи разстояния между електроцентрала и къща е възможно само при много високо напрежение. Но проблемът беше, че изпращането на наистина високо напрежение беше изключително опасно за хората.

Решението на този проблем беше да се намали стресът извън дома, преди да се изпрати вътре. И до днес постоянният електрически ток се използва за предаване на големи разстояния, главно поради способността му лесно да се преобразува в други напрежения.

Как действа електрическият ток

Условията за съществуване на електрически ток включват наличието на заредени частици, проводник и напрежение. Много учени са изследвали електричеството и са открили, че има два вида: статично и токово.

Това е второто, което играе огромна роля в ежедневието на всеки човек, тъй като това е електрически ток, който преминава през веригата. Ние го използваме ежедневно, за да захранваме домовете си и много повече.

Какво е електрически ток?

Когато електрическите заряди циркулират във верига от едно място на друго, се произвежда електрически ток. Условията за съществуване на електрически ток включват освен заредени частици и наличието на проводник. Най-често това е тел. Неговата верига е затворена верига, в която тече ток от източник на захранване. Когато веригата е отворена, той не може да завърши пътуването. Например, когато светлината в стаята ви е изключена, веригата е отворена, но когато веригата е затворена, светлината свети.

Текуща мощност

Условията за съществуване на електрически ток в проводник са силно повлияни от такава характеристика на напрежението като мощност. Това е мярка за това колко енергия се използва за даден период от време.

Има много различни единици, които могат да се използват за изразяване на тази характеристика. Въпреки това, електрическата мощност почти се измерва във ватове. Един ват е равен на един джаул за секунда.

Електрически заряд в движение

Какви са условията за съществуване на електрически ток? То може да бъде под формата на внезапно изпускане на статично електричество, като светкавица или искра от триене с вълнен плат. По-често обаче, когато говорим за електрически ток, имаме предвид по-контролирана форма на електричество, което кара осветлението и уредите да работят. По-голямата част от електрическия заряд се носи от отрицателните електрони и положителните протони в атома. Последните обаче са предимно имобилизирани вътре в атомните ядра, така че работата по прехвърляне на заряд от едно място на друго се извършва от електрони.

Електроните в проводящ материал като метал са до голяма степен свободни да се движат от един атом към друг по протежение на техните проводими ленти, които са по-високите електронни орбити. Достатъчна електродвижеща сила или напрежение създава дисбаланс на заряда, който може да накара електроните да се движат през проводник под формата на електрически ток.

Ако направим аналогия с водата, вземете например тръба. Когато отворим вентил в единия край, за да оставим водата да влезе в тръбата, не е нужно да чакаме тази вода да си проправи път чак до края на тръбата. Получаваме вода в другия край почти моментално, защото входящата вода избутва водата, която вече е в тръбата. Това се случва в случай на електрически ток в проводник.

Електрически ток: условия за съществуване на електрически ток

Електрическият ток обикновено се разглежда като поток от електрони. Когато двата края на батерията са свързани един с друг с метален проводник, тази заредена маса преминава през проводника от единия край (електрод или полюс) на батерията към противоположния. И така, нека наречем условията за съществуване на електрически ток:

1. заредени частици.
2. Диригент.
3. Източник на напрежение.

Въпреки това, не всичко е толкова просто. Какви условия са необходими за съществуването на електрически ток? На този въпрос може да се отговори по-подробно, като се вземат предвид следните характеристики:

• Потенциална разлика (напрежение).Това е една от предпоставките. Между 2-те точки трябва да има потенциална разлика, което означава, че отблъскващата сила, която се създава от заредените частици в едно място, трябва да бъде по-голяма от тяхната сила в друга точка. Източници на напрежение, като правило, не се срещат в природата и електроните се разпределят доста равномерно в околната среда. Въпреки това учените успяха да измислят определени видове устройства, където тези заредени частици могат да се натрупват, като по този начин създават много необходимото напрежение (например в батериите).
• Електрическо съпротивление (проводник).Това е второто важно условие, което е необходимо за съществуването на електрически ток. Това е пътят, по който се движат заредените частици. Само тези материали, които позволяват на електроните да се движат свободно, действат като проводници. Тези, които нямат тази способност, се наричат ​​изолатори. Например, метална жица ще бъде отличен проводник, докато нейната гумена обвивка ще бъде отличен изолатор.

След като внимателно проучиха условията за възникване и съществуване на електрически ток, хората успяха да укротят този мощен и опасен елемент и да го насочат в полза на човечеството.

Ако изолиран проводник се постави в електрическо поле \(\overrightarrow(E)\), тогава силата \(\overrightarrow(F) = q\overrightarrow(E)\) ще действа върху свободните заряди \(q\) в проводника , В резултат на това, проводник, има краткотрайно движение на свободни заряди. Този процес ще приключи, когато собственото електрическо поле на зарядите, възникнали на повърхността на проводника, напълно компенсира външното поле. Полученото електростатично поле вътре в проводника ще бъде нула.

Въпреки това, в проводниците, при определени условия, може да възникне непрекъснато подредено движение на свободни носители на електрически заряд.

Насоченото движение на заредени частици се нарича електрически ток.

Посоката на движение на положителните свободни заряди се приема за посока на електрическия ток. За съществуването на електрически ток в проводник е необходимо да се създаде електрическо поле в него.

Количествената мярка за електрически ток е сила на тока\(I\) е скаларна физическа величина, равна на съотношението на заряда \(\Delta q\), пренесен през напречното сечение на проводника (фиг. 1.8.1) за интервала от време \(\Delta t\) , към този интервал от време:

$$I = \frac(\Delta q)(\Delta t) $$

Ако силата на тока и неговата посока не се променят с времето, тогава се нарича такъв ток постоянен .

В Международната система единици SI токът се измерва в ампери (A). Токовата единица 1 A се задава от магнитното взаимодействие на два паралелни проводника с ток.

Постоянният електрически ток може да се генерира само в затворена верига , при които свободните носители на заряд циркулират по затворени пътища. Електрическото поле в различни точки на такава верига е постоянно във времето. Следователно електрическото поле в DC веригата има характер на замръзнало електростатично поле. Но когато електрически заряд се движи в електростатично поле по затворен път, работата на електрическите сили е нула. Следователно, за съществуването на постоянен ток е необходимо да има устройство в електрическата верига, което може да създава и поддържа потенциални разлики в секциите на веригата поради работата на силите неелектростатичен произход. Такива устройства се наричат източници на постоянен ток . Наричат ​​се сили от неелектростатичен произход, действащи върху свободни носители на заряд от източници на ток външни сили .

Естеството на външните сили може да бъде различно. В галванични клетки или батерии те възникват в резултат на електрохимични процеси, в DC генератори възникват външни сили, когато проводниците се движат в магнитно поле. Източникът на ток в електрическата верига играе същата роля като помпата, която е необходима за изпомпване на течност в затворена хидравлична система. Под въздействието на външни сили електрическите заряди се движат вътре в източника на ток срещусили на електростатично поле, поради което в затворена верига може да се поддържа постоянен електрически ток.

Когато електрическите заряди се движат по верига с постоянен ток, външните сили, действащи вътре в източниците на ток, действат.

Физическото количество, равно на съотношението на работата \ (A_ (st) \) на външните сили при преместване на заряда \ (q \) от отрицателния полюс на източника на ток към положителния към стойността на този заряд се нарича източник на електродвижеща сила (ЕМП):

$$EMF=\varepsilon=\frac(A_(st))(q). $$

По този начин ЕМП се определя от работата, извършена от външни сили при преместване на един положителен заряд. Електродвижещата сила, подобно на потенциалната разлика, се измерва в Волт (V).

Когато единичен положителен заряд се движи по затворена постоянна верига, работата на външните сили е равна на сумата от ЕМП, действаща в тази верига, а работата на електростатичното поле е нула.

DC веригата може да бъде разделена на отделни секции. Тези секции, върху които не действат външни сили (т.е. секции, които не съдържат източници на ток), се наричат хомогенен . Зоните, които включват източници на ток, се наричат разнородни .

Когато единичен положителен заряд се движи по определен участък от веригата, както електростатичните (кулонови), така и външните сили действат. Работата на електростатичните сили е равна на потенциалната разлика \(\Делта \phi_(12) = \phi_(1) - \phi_(2)\) между началната (1) и крайната (2) точки на нехомогенното сечение . Работата на външните сили по дефиниция е електродвижещата сила \(\mathcal(E)\), действаща върху този участък. Така че общата работа е

$$U_(12) = \phi_(1) - \phi_(2) + \mathcal(E)$$

стойността U 12 се нарича волтаж на веригата секция 1-2. В случай на хомогенна секция напрежението е равно на потенциалната разлика:

$$U_(12) = \phi_(1) - \phi_(2)$$

Немският физик Г. Ом през 1826 г. експериментално установява, че силата на тока \ (I \), протичащ през хомогенен метален проводник (т.е. проводник, в който не действат външни сили), е пропорционална на напрежението \ (U \) при краищата на проводника:

$$I = \frac(1)(R)U; \: U = IR$$

където \(R\) = const.

стойността РНаречен електрическо съпротивление . Проводник с електрическо съпротивление се нарича резистор . Това съотношение изразява Законът на Ом за хомогенен участък от веригата: Токът в проводник е право пропорционален на приложеното напрежение и обратно пропорционален на съпротивлението на проводника.

В SI единицата за електрическо съпротивление на проводниците е Ом (Ом). Съпротивление от 1 ом има участък от веригата, в който при напрежение 1 V възниква ток от 1 A.

Наричат ​​се проводници, които се подчиняват на закона на Ом линеен . Графична зависимост на силата на тока \ (I \) от напрежението \ (U \) (такива графики се наричат волт-амперни характеристики , съкратено VAC) се представя от права линия, минаваща през началото. Трябва да се отбележи, че има много материали и устройства, които не се подчиняват на закона на Ом, като например полупроводников диод или газоразрядна лампа. Дори при метални проводници при токове с достатъчно голяма сила се наблюдава отклонение от линейния закон на Ом, тъй като електрическото съпротивление на металните проводници се увеличава с повишаване на температурата.

За участък от верига, съдържащ ЕМП, законът на Ом е написан в следната форма:

$$IR = U_(12) = \phi_(1) - \phi_(2) + \mathcal(E) = \Delta \phi_(12) + \mathcal(E)$$
$$\color(синьо)(I = \frac(U)(R))$$

Това съотношение се нарича обобщен закон на Омили Закон на Ом за нееднороден участък от веригата.

На фиг. 1.8.2 показва затворена постоянна верига. Секция на веригата ( cd) е хомогенна.

Фигура 1.8.2. DC верига

Закон на Ом

$$IR = \Delta\phi_(cd)$$

Парцел ( аб) съдържа източник на ток с EMF, равен на \(\mathcal(E)\).

Според закона на Ом за разнородна област,

$$Ir = \Делта \phi_(ab) + \mathcal(E)$$

Събирайки двете равенства, получаваме:

$$I(R+r) = \Delta\phi_(cd) + \Delta \phi_(ab) + \mathcal(E)$$

Но \(\Delta\phi_(cd) = \Delta \phi_(ba) = -\Delta \phi_(ab)\).

$$\color(синьо)(I=\frac(\mathcal(E))(R + r))$$

Тази формула изразява Закон на Ом за пълна верига : силата на тока в пълна верига е равна на електродвижещата сила на източника, разделена на сумата от съпротивленията на хомогенните и нехомогенните секции на веригата (вътрешно съпротивление на източника).

Съпротива rхетерогенна зона на фиг. 1.8.2 може да се разглежда като вътрешно съпротивление на източника на ток . В този случай сюжетът ( аб) на фиг. 1.8.2 е вътрешният раздел на източника. Ако точките аи bзатворете с проводник, чието съпротивление е малко в сравнение с вътрешното съпротивление на източника (\ (R\ \ll r\)), тогава веригата ще тече ток на късо съединение

$$I_(kz)=\frac(\mathcal(E))(r)$$

Токът на късо съединение е максималният ток, който може да бъде получен от даден източник с електродвижеща сила \(\mathcal(E)\) и вътрешно съпротивление \(r\). За източници с ниско вътрешно съпротивление токът на късо съединение може да бъде много голям и да причини разрушаване на електрическата верига или източника. Например, оловно-киселинните батерии, използвани в автомобилите, могат да имат ток на късо съединение от няколкостотин ампера. Особено опасни са късите съединения в осветителните мрежи, захранвани от подстанции (хиляди ампера). За да се избегне разрушителният ефект на такива големи токове, във веригата се включват предпазители или специални прекъсвачи.

В някои случаи, за да се предотвратят опасни стойности на тока на късо съединение, някакво външно съпротивление се свързва последователно към източника. След това съпротива rе равно на сумата от вътрешното съпротивление на източника и външното съпротивление и в случай на късо съединение силата на тока няма да бъде прекалено голяма.

Ако външната верига е отворена, тогава \(\Delta \phi_(ba) = -\Delta \phi_(ab) = \mathcal(E)\), т.е. потенциалната разлика при полюсите на отворена батерия е равна на неговата ЕМП.

Ако външното съпротивление на натоварване Ре включен и през батерията протича ток аз, потенциалната разлика на неговите полюси става равна на

$$\Делта \phi_(ba) = \mathcal(E) - Ir$$

На фиг. 1.8.3 е схематично представяне на източник на постоянен ток с ЕМП, равен на \(\mathcal(E)\) и вътрешно съпротивление rв три режима: "празен ход", работа при натоварване и режим на късо съединение (късо съединение). Посочени са интензитетът \(\overrightarrow(E)\) на електрическото поле вътре в батерията и силите, действащи върху положителните заряди: \(\overrightarrow(F)_(e)\) - електрическа сила и \(\overrightarrow( F)_(st )\) е външна сила. В режим на късо съединение електрическото поле вътре в батерията изчезва.

За измерване на напрежения и токове в DC електрически вериги се използват специални устройства - волтметрии амперметри.

Волтметър проектиран да измерва потенциалната разлика, приложена към неговите клеми. Той се свързва паралеленучастък от веригата, на който се извършва измерването на потенциалната разлика. Всеки волтметър има някакво вътрешно съпротивление \(R_(V)\). За да не може волтметърът да въведе забележимо преразпределение на токовете, когато е свързан към измерваната верига, неговото вътрешно съпротивление трябва да бъде голямо в сравнение със съпротивлението на участъка от веригата, към който е свързан. За веригата, показана на фиг. 1.8.4, това условие е написано като:

$$R_(B) \gg R_(1)$$

Това условие означава, че токът \(I_(V) = \Delta \phi_(cd) / R_(V)\), протичащ през волтметъра, е много по-малък от тока \(I = \Delta \phi_(cd) / R_ (1 )\), който преминава през тествания участък от веригата.

Тъй като вътре във волтметъра не действат външни сили, потенциалната разлика на неговите клеми съвпада по дефиниция с напрежението. Следователно можем да кажем, че волтметърът измерва напрежението.

Амперметър предназначен за измерване на тока във веригата. Амперметърът е свързан последователно към прекъсването на електрическата верига, така че целият измерен ток преминава през него. Амперметърът има и известно вътрешно съпротивление \(R_(A)\). За разлика от волтметъра, вътрешното съпротивление на амперметъра трябва да бъде достатъчно малко в сравнение с общото съпротивление на цялата верига. За веригата на фиг. 1.8.4 съпротивлението на амперметъра трябва да отговаря на условието

$$R_(A) \ll (r + R_(1) + R(2))$$

така че когато амперметърът е включен, токът във веригата не се променя.

Измервателните уреди - волтметри и амперметри - са два вида: стрелкови (аналогови) и цифрови. Цифровите електромери са сложни електронни устройства. Обикновено цифровите инструменти осигуряват по-висока точност на измерване.

Без определени първоначални познания за електричеството е трудно да си представите как работят електрическите уреди, защо изобщо работят, защо трябва да включите телевизора, за да работи, а малка батерия е достатъчна, за да свети фенерче в тъмното .

И така ще разберем всичко по ред.

Електричество

Електричествое природно явление, което потвърждава съществуването, взаимодействието и движението на електрическите заряди. Електричеството е открито за първи път още през 7 век пр.н.е. Гръцкият философ Талес. Талес обърна внимание на факта, че ако парче кехлибар се потърка върху вълна, то започва да привлича леки предмети към себе си. Кехлибарът на старогръцки е електрон.

Ето как си представям Талес да седи, да търка парче кехлибар върху химатията си (това е вълнената връхна дреха на древните гърци), а след това с озадачен поглед гледа как косми, парчета конци, пера и парчета хартия са привлечени от кехлибар.

Това явление се нарича статично електричество. Можете да повторите това преживяване. За да направите това, старателно разтрийте обикновена пластмасова линийка с вълнена кърпа и я донесете на малки парчета хартия.

Трябва да се отбележи, че това явление не е изследвано дълго време. И едва през 1600 г. в есето си "За магнита, магнитните тела и големия магнит - Земята" английският натуралист Уилям Гилбърт въвежда термина - електричество. В работата си той описва своите експерименти с електрифицирани обекти и също така установява, че други вещества могат да се електрифицират.

След това в продължение на три века най-напредналите учени в света изследват електричеството, пишат трактати, формулират закони, изобретяват електрически машини и едва през 1897 г. Джоузеф Томсън открива първия материален носител на електричество - електрон, частица, дълж. на които са възможни електрически процеси във веществата.

Електроне елементарна частица, има отрицателен заряд приблизително равен на -1,602 10 -19 Cl (Висулка). Означено дили д -.

Волтаж

За да накарате заредените частици да се движат от един полюс към друг, е необходимо да се създаде между полюсите потенциална разликаили - Волтаж. Единица за напрежение - волт (ATили V). Във формули и изчисления стресът се обозначава с буквата V . За да получите напрежение от 1 V, трябва да прехвърлите заряд от 1 C между полюсите, докато извършвате работа от 1 J (джаул).

За по-голяма яснота си представете резервоар с вода, разположен на определена височина. От резервоара излиза тръба. Водата под естествено налягане напуска резервоара през тръба. Нека се съгласим, че водата е електрически заряд, височината на водния стълб (налягане) е волтаж, а дебитът на водата е електричество.

Следователно, колкото повече вода има в резервоара, толкова по-високо е налягането. По същия начин, от електрическа гледна точка, колкото по-голям е зарядът, толкова по-високо е напрежението.

Започваме да източваме водата, докато налягането ще намалее. Тези. нивото на зареждане пада - стойността на напрежението намалява. Това явление може да се наблюдава на фенерче, крушката свети по-слабо, когато батериите се изтощят. Имайте предвид, че колкото по-ниско е налягането на водата (напрежението), толкова по-нисък е водният поток (ток).

Електричество

Електричество- това е физически процес на насочено движение на заредени частици под въздействието на електромагнитно поле от един полюс на затворена електрическа верига към друг. Частиците, пренасящи заряда, могат да бъдат електрони, протони, йони и дупки. При липса на затворена верига токът не е възможен. Частиците, способни да носят електрически заряди, не съществуват във всички вещества, тези, в които съществуват, се наричат проводниции полупроводници. И вещества, в които няма такива частици - диелектрици.

Единица за измерване на силата на тока - Ампер (НО). Във формули и изчисления силата на тока се обозначава с буквата аз . Ток от 1 ампер се образува, когато заряд от 1 кулон (6,241 10 18 електрона) премине през точка в електрическата верига за 1 секунда.

Нека се върнем към нашата аналогия вода-електричество. Само сега нека вземем два резервоара и ги напълним с равно количество вода. Разликата между резервоарите е в диаметъра на изходящата тръба.

Нека отворим крановете и се уверим, че потокът вода от левия резервоар е по-голям (диаметърът на тръбата е по-голям), отколкото от десния. Този опит е ясно доказателство за зависимостта на дебита от диаметъра на тръбата. Сега нека се опитаме да изравним двата потока. За да направите това, добавете вода в десния резервоар (зареждане). Това ще даде повече налягане (напрежение) и ще увеличи скоростта на потока (ток). В електрическа верига диаметърът на тръбата е съпротива.

Проведените експерименти ясно демонстрират връзката между волтаж, текущи съпротива. Ще говорим повече за съпротивлението малко по-късно, а сега още няколко думи за свойствата на електрическия ток.

Ако напрежението не променя полярността си, плюс към минус, и токът тече в една посока, тогава това е D.C.и съответно постоянно налягане. Ако източникът на напрежение промени полярността си и токът тече в една посока, а след това в другата - това вече е променлив токи AC напрежение. Максимални и минимални стойности (маркирани на графиката като io ) - това е амплитудаили пикови токове. В битовите контакти напрежението променя полярността си 50 пъти в секунда, т.е. токът осцилира напред-назад, оказва се, че честотата на тези трептения е 50 херца или накратко 50 херца. В някои страни, като САЩ, честотата е 60 Hz.

Съпротива

Електрическо съпротивление- физическо количество, което определя свойството на проводника да предотвратява (съпротивлява) преминаването на ток. Съпротивителна единица - Ом(означено Омили гръцката буква омега Ω ). Във формули и изчисления съпротивлението се обозначава с буквата Р . Проводник има съпротивление 1 ом, към полюсите на който е приложено напрежение 1 V и протича ток 1 A.

Проводниците провеждат ток по различен начин. тях проводимостзависи преди всичко от материала на проводника, както и от напречното сечение и дължина. Колкото по-голямо е напречното сечение, толкова по-висока е проводимостта, но колкото по-голяма е дължината, толкова по-ниска е проводимостта. Съпротивлението е обратното на проводимостта.

На примера на водопроводен модел съпротивлението може да бъде представено като диаметър на тръбата. Колкото по-малко е, толкова по-лоша е проводимостта и по-високо съпротивление.

Съпротивлението на проводника се проявява например в нагряването на проводника, когато в него протича ток. Освен това, колкото по-голям е токът и колкото по-малко е напречното сечение на проводника, толкова по-силно е нагряването.

Мощност

Електроенергияе физическа величина, която определя скоростта на преобразуване на електричеството. Например, вие сте чували повече от веднъж: "една крушка за толкова много вата." Това е мощността, консумирана от електрическата крушка за единица време по време на работа, т.е. преобразуване на една форма на енергия в друга с определена скорост.

Източниците на електроенергия, като генераторите, също се характеризират с мощност, но вече генерирана за единица време.

Захранващ блок - ват(означено втили У). Във формули и изчисления мощността се обозначава с буквата П . За AC вериги се използва терминът Пълна мощност, мерна единица - Волт-ампер (V Aили Вирджиния), означени с буквата С .

И накрая за електрическа верига. Тази верига е набор от електрически компоненти, способни да провеждат електрически ток и свързани помежду си по подходящ начин.

Това, което виждаме на това изображение е елементарен електрически уред (фенерче). под напрежение U(B) източник на електричество (батерии) чрез проводници и други компоненти с различно съпротивление 4.59 (220 гласа)

На днешната среща ще говорим за електричеството, превърнало се в неразделна част от съвременната цивилизация. Енергийната индустрия е нахлула във всяка област от живота ни. А наличието във всеки дом на домакински уреди, които използват електрически ток, е толкова естествена и неразделна част от живота, че го приемаме за даденост.

И така, на вниманието на нашите читатели се предлага основна информация за електрическия ток.

Какво е електрически ток

Под електрически ток се разбира насочено движение на заредени частици.Веществата, съдържащи достатъчно количество свободни заряди, се наричат ​​проводници. И съвкупността от всички устройства, свързани помежду си с помощта на проводници, се нарича електрическа верига.

В ежедневието използваме електричество, преминаващо през метални проводници.Носителите на заряд в тях са свободни електрони.

Обикновено те се втурват произволно между атомите, но електрическото поле ги принуждава да се движат в определена посока.

Как става това

Потокът от електрони във верига може да се сравни с потока вода, падащ от високо ниво на ниско ниво. Ролята на нивото в електрическите вериги се играе от потенциала.

За да протича токът във веригата, в нейните краища трябва да се поддържа постоянна потенциална разлика, т.е. волтаж.

Обикновено се обозначава с буквата U и се измерва във волтове (B).

Благодарение на приложеното напрежение във веригата се установява електрическо поле, което придава насочено движение на електроните. Колкото по-високо е напрежението, толкова по-силно е електрическото поле, а оттам и интензитетът на потока от насочено движещи се електрони.

Скоростта на разпространение на електрическия ток е равна на скоростта, с която се установява електрическото поле във веригата, т.е. 300 000 km/s, но скоростта на електроните едва достига само няколко mm в секунда.

Общоприето е, че токът тече от точка с голям потенциал, т.е. от (+) към точка с по-нисък потенциал, т.е. към (-). Напрежението във веригата се поддържа от източник на ток, например батерия. Знакът (+) в края му означава липса на електрони, знакът (-) техния излишък, тъй като електроните са носители на точно отрицателен заряд. Веднага щом веригата с източник на ток се затвори, електроните се втурват от мястото, където са в излишък, към положителния полюс на източника на ток. Пътят им минава през проводници, консуматори, измервателни уреди и други елементи на веригата.

Имайте предвид, че посоката на тока е противоположна на посоката на електроните.

Само посоката на тока, по съгласие на учените, е определена преди да бъде установена природата на тока в металите.

Някои величини, характеризиращи електрическия ток

Текуща сила.Електрическият заряд, преминаващ през напречното сечение на проводника за 1 секунда, се нарича сила на тока. За неговото обозначение се използва буквата I, измерена в ампери (A).

Съпротива.Следващата стойност, която трябва да имате предвид, е съпротивлението. Възниква поради сблъсъци на насочено движещи се електрони с йони на кристалната решетка. В резултат на такива сблъсъци електроните предават част от своята кинетична енергия на йони. В резултат на това проводникът се нагрява и токът намалява. Съпротивлението се обозначава с буквата R и се измерва в ома (Ohm).

Съпротивлението на металния проводник е толкова по-голямо, колкото по-дълъг е проводникът и колкото по-малко е напречното му сечение. При еднаква дължина и диаметър на жицата най-малко съпротивление имат проводниците от сребро, мед, злато и алуминий. По очевидни причини в практиката се използват алуминиеви и медни проводници.

Мощност.При извършване на изчисления за електрически вериги понякога е необходимо да се определи консумацията на енергия (P).

За да направите това, токът, протичащ през веригата, трябва да се умножи по напрежението.

Мерната единица за мощност е ват (W).

Постоянен и променлив ток

Токът, подаван от различни батерии и акумулатори, е постоянен. Това означава, че силата на тока в такава верига може да се променя само по големина чрез промяна на съпротивлението му по различни начини, докато посоката му остава непроменена.

Но повечето домакински уреди консумират променлив ток,тока, чиято величина и посока непрекъснато се променят по определен закон.

Произвежда се в електроцентрали и след това се транспортира чрез далекопроводи с високо напрежение до домовете и предприятията ни.

В повечето страни честотата на обръщане на тока е 50 Hz, т.е. възниква 50 пъти в секунда. В този случай всеки път силата на тока постепенно се увеличава, достига максимум, след което намалява до 0. След това този процес се повтаря, но с обратна посока на тока.

В САЩ всички уреди работят на 60 Hz. Интересна ситуация се разви в Япония. Там една трета от страната използва променлив ток с честота 60 Hz, а останалата част - 50 Hz.

Внимание - електричество

Електрически удари могат да бъдат причинени от използване на електрически уреди и от удари на мълнии, защото Човешкото тяло е добър проводник на електричество.Често електрическите наранявания се получават чрез стъпване върху лежащ на земята проводник или отблъскване на висящи електрически проводници с ръце.

Напрежението над 36 V се счита за опасно за хората. Ако ток от само 0,05 A преминава през човешкото тяло, това може да причини неволно свиване на мускулите, което няма да позволи на човека да се откъсне самостоятелно от източника на увреждане. Ток от 0,1 A е смъртоносен.

Променливият ток е още по-опасен, защото има по-силен ефект върху човека. Този наш приятел и помощник в редица случаи се превръща в безмилостен враг, причинявайки нарушение на дишането и сърдечната дейност, чак до пълното му спиране. Оставя ужасни следи по тялото под формата на тежки изгаряния.

Как да помогнем на жертвата? Преди всичко изключете източника на повреда. И след това се погрижете за първа помощ.

Нашето запознанство с електричеството е към своя край. Нека добавим само няколко думи за морския живот с "електрически оръжия". Това са някои видове риби, морска змиорка и скат. Най-опасният от тях е морската змиорка.

Не плувайте до него на разстояние по-малко от 3 метра. Ударът му не е фатален, но може да се загуби съзнание.

Ако това съобщение е било полезно за вас, ще се радвам да ви видя

Днес е трудно да си представим живота без такова явление като електричеството и в края на краищата човечеството се е научило да го използва за собствените си цели не толкова отдавна. Изследването на същността и характеристиките на този специален вид материя отне няколко века, но дори и сега е невъзможно да се каже със сигурност, че знаем абсолютно всичко за него.

Понятието и същността на електрическия ток

Електрическият ток, както е известно от училищния курс по физика, не е нищо повече от подредено движение на всякакви заредени частици. Както отрицателно заредените електрони, така и йони могат да действат като последните. Смята се, че този тип материя може да възникне само в така наречените проводници, но това далеч не е така. Работата е там, че когато някакви тела влязат в контакт, винаги възниква определен брой противоположно заредени частици, които могат да започнат да се движат. В диелектриците свободното движение на същите електрони е много трудно и изисква огромни външни усилия, поради което казват, че те не провеждат електрически ток.

Условия за съществуване на ток във веригата

Учените отдавна са забелязали, че този физически феномен не може да възникне и да продължи дълго време сам. Условията за съществуване на електрически ток включват няколко важни разпоредби. Първо, това явление е невъзможно без наличието на свободни електрони и йони, които играят ролята на предаватели на заряд. Второ, за да могат тези елементарни частици да започнат да се движат по подреден начин, е необходимо да се създаде поле, чиято основна характеристика е потенциалната разлика между всички точки на електротехник. И накрая, трето, електрическият ток не може да съществува дълго време само под въздействието на силите на Кулон, тъй като потенциалите постепенно ще се изравнят. Ето защо са необходими определени компоненти, които са преобразуватели на различни видове механична и топлинна енергия. Те се наричат ​​източници на енергия.

Въпрос за текущи източници

Източниците на електрически ток са специални устройства, които генерират електрическо поле. Най-важните от тях включват галванични клетки, слънчеви панели, генератори, батерии. характеризиращи се с тяхната мощност, производителност и продължителност на работа.

Ток, напрежение, съпротивление

Както всяко друго физическо явление, електрическият ток има редица характеристики. Най-важните от тях включват неговата якост, напрежение на веригата и съпротивление. Първият от тях е количествена характеристика на заряда, който преминава през напречното сечение на определен проводник за единица време. Напрежението (наричано още електродвижеща сила) не е нищо друго освен величината на потенциалната разлика, поради която преминаващият заряд извършва определена работа. И накрая, съпротивлението е вътрешна характеристика на проводника, показваща колко сила трябва да изразходва зарядът, за да премине през него.