Существование современного мира невозможно представить без электрического тока. Он обеспечивает функционирование огромного множества устройств и электроприборов, а также целых систем. Понятие «электрический ток» помогает провести аналогию между этим явлением и протеканием жидкости, что придает данному термину некоторую наглядность.
Электрический ток протекает благодаря тому, что электромагнитное поле движется вдоль проводящей среды со скоростью, примерно равной скорости света. Данное движение идет в направлении от большего потенциала к меньшему, то есть от «+» к «-». Одновременно с этим носители зарядов перемещаются с чуть медленнее и в разных направлениях (в зависимости от материала).
Какие бывают носители зарядов?
Существуют два вида носителей зарядов – отрицательные и положительные. Заряд со знаком «минус» может иметь ионы и электроны, а положительный заряд в основном имеют только ионы. Отрицательные заряды перемещаются в направлении большему потенциала, а положительные – наоборот. Это движение и приводит к появлению электрического тока.
Что такое электрический ток?
Данная неопределенность устранена в общепринятом правиле, которое гласит, что ток всегда протекает от «+» к «-», вне зависимости от типа зарядов.
Как заряды движутся в металлах?
Почти все металлы, применяемые в электротехнике, не содержат ионов, поскольку пребывают в твердом состоянии.
Для них свойственна проводимость электронного типа. Это означает, что свободные электроны, выступающие в роли носителей зарядов, движутся в направлении, обратном току.
Металлы обладают относительно низким электрическим сопротивлением. Если разность потенциалов отсутствует, электрическое поле срывает электроны со своих орбит. По этой причине при небольшой разности потенциалов возникает значимое количество носителей зарядов.
Как заряды движутся в полупроводниках?
Полупроводники имеют гораздо более низкую проводимость, чем металлы (в условиях комнатной температуры). Существуют полупроводники двух типов – n и p. Полупроводники первого типа содержат избыток электронов. Когда они переходят к p-типу, возникает их недостаток. Остальные электроны без особых трудностей перемещаются по своим возможным местам внутри атома. Это равноценно движению зарядов со знаком «+».
Поскольку в полупроводниках электроны слабо связаны с атомами, при повышении температуры изменяется количество несвязанных электронов, и проводимость полупроводника быстро возрастает.
Вывод: в полупроводниках заряды могут двигаться в направлении протекания тока или же в противоположном направлении (p- и n-тип соответственно).
Как заряды движутся в газах и жидкостях?
В жидкостях и газах носителями зарядов выступают ионы, которые бывают отрицательными (так называемые катионы) и положительными (анионы). Если количество катионов больше, они движутся обратно направлению тока. Если же преобладают анионы, их движение совпадает с направлением тока.
Источник: cable.ru
Что такое электрический ток
Электрический ток — что это такое
Электрический ток (эл ток, или просто ток) – движущая сила современной человеческой цивилизации. Без него остановятся заводы и фабрики, погрузятся во мрак города, пропадут тепло и горячая вода в домах, многие другие блага и достижения технического прогресса станут недоступными. Однако, несмотря на такую огромную роль данного явления в человеческой жизни, многие не знают, в чем его суть, благодаря чему он возникает и протекает. В этой статье будет рассмотрено, что такое ток, как он возникает, где применяется, какие частицы являются его носителями в различных веществах, какие физические законы являются основными для данного явления.
Основные определения
Существует 2 основных определения данного явления: классическое и приводимое в академических учебниках. Суть каждого из них следующая:
- Классическое определение электрического тока гласит, что он представляет собой направленное строго упорядоченное движение частиц, обладающих зарядом;
- В академических учебных пособиях указывается, что электрический ток – это скорость, с которой заряд изменяется с течением определенного времени.
Из двух данных определений первое наиболее часто применяемое, второе – используется реже, так как не описывает сути природы электротока.
Электрическая энергия
Понятие «электрическая энергия» означает высвобождаемую при движении потока заряженных частиц энергию, источником которой служит аккумуляторная батарея или генератор, потребителем – подключенные к электрической сети приборы и оборудование. Применяется оно, как правило, в быту и технике в таком сокращенном варианте как «электроэнергия». Единицей измерения электроэнергии является киловатт-час (кВт/ч).
Где применяется электрический ток
Данное явление нашло широкое применение в таких областях человеческой цивилизации, как:
- Промышленность;
- Сельское хозяйство;
- Коммунальное хозяйство;
- Банковская сфера;
- Транспорт;
- Информационные технологии.
Кроме данных областей, электричество является основой быта любого современного человека – без него невозможно функционирование бытовых приборов, аудио,- и видеотехники, внутреннего и наружного освещения, отопительных котлов, охранного оборудования и других потребителей электроэнергии.
Условия, необходимые для получения электротока
Основными условиями образования электрического тока являются следующие:
- Наличия источника – соединенного с турбиной генератора, аккумуляторной или солнечной батареей.
- Достаточное количество свободных заряженных частиц в проводнике;
- Электрическое поле, создаваемое источником питания и являющееся той сторонней силой, которая упорядочивает движение зарядов в проводнике и цепи;
- Замкнутая цепь, концы которой подключены к полюсам источника питания.
Только наличие всех данных условий гарантирует, что такое явление, как электрический ток, будет длительно протекать в той или иной цепи, запитывая различных потребителей.
Электрический ток в разных средах
В металлах
В металлах протекание тока происходит, благодаря движению таких отрицательно заряженных частиц, как электроны. При подключении к проводнику из меди, алюминия источника питания данные частицы движутся от его отрицательного полюса к положительному или от фазы к нулю.
В полупроводниках
В полупроводниках (кремний, германий) основными носителями зарядов являются отрицательно заряженные электроны и обладающие положительным зарядом «дырки». Избыток электронов образуется при введении в материал донорной примеси n-типа с большим, по сравнению с исходным веществом, количеством электронов на внешнем электронном уровне. Образование «дырок» происходит при введении в исходный полупроводник вещества с меньшим количеством электронов на внешнем электронном уровне – акцепторной примеси p-типа.
Протекание тока осуществимо в материалах на примере самой простой полупроводниковой радиодетали (диода), состоящей из двух пластинок кремния с введенными в них примесями n и p-типа. При этом пластинка с примесью n-типа называется катод, p-типа – анод.
При подключении к катоду отрицательного полюса источника питания, а к аноду – положительного, вследствие притяжения электронов из области n-типа плюсом батареи в цепи начнет протекать ток. При подключении питания к диоду в обратной полярности ток протекать не будет – электроны катода будут притягиваться к положительному полюсу батареи, «дырки» анода – к отрицательному.
В вакууме и газе
В обычном состоянии газы являются типичными диэлектриками. Однако при воздействии на газ высокой температуры, ультрафиолетового или рентгеновского излучения он подвергается ионизации – находящиеся в нем атомы теряют свои электроны или притягивают (захватывают) их из соседних атомов. Вследствие данного эндотермического процесса атомы газа теряют свою электронейтральность, и из них образуются такие носители зарядов, как ионы (анионы – отрицательно заряженные и катионы – положительно заряженные).Сам газ в таком состоянии называется плазмой.
В жидкости
В жидкостях, обладающих электрической проводимостью (электролитах), основными носителями зарядов являются ионы, образующиеся при электролитической диссоциации солей.
Законы электрического тока
Основными законами электротехники являются такие всем известные из курса школьной физики постулаты, как:
- Закон Ома;
- Закон Фарадея;
- Закон Джоуля-Ленца.
Опасность электрического тока
Помимо полезных свойств, ток – это также достаточно опасное для человеческого здоровья и жизни явление. Так, при соприкосновении с оголенным проводником, в котором величина силы тока свыше 0,1 Аи напряжения – 100 В, возможны серьезные электротравмы, повреждения внутренних органов и даже остановка сердца. Поэтому перед началом работ на не обесточенном по каким-либо причинам участке цепи характеристики протекающего по нему электротока должны в обязательном порядке измеряться, чтобы разумно оценивать последствия поражения током при контакте с токопроводящей поверхностью.
На заметку. При работе на электроустановках необходимо знать, как называются предупреждающие знаки электрической безопасности. Это нужно для того, чтобы ориентироваться в том, насколько опасна работа на том или ином участке цепи в случае его вынужденного или случайного нахождения под напряжением.
Таким образом, знание природы и сути такого явления, как электрический ток (сокращенно эл ток это), позволяет не только понять, как он протекает по тем или иным веществам, но и осознать опасность данного явления для человеческого здоровья при неаккуратном обращении с находящимися под напряжением проводниками, вышедшими из строя электроприборами.
Источник: amperof.ru
Урок 2. Электрический ток ЭДС — электродвижущая сила
Электрический ток и электродвижущая сила ЭДС это два понятия, которые следует хорошо понимать, как при изучении электроники, так и радиоэлектроники. Явление электрического тока может наблюдаться в различных средах, однако общим является упорядоченное движение зарядов. Такое движение зарядов выстраивается за счет воздействия на них электрического поля. В металлическом проводнике единственными носителями зарядов являются электроны. Они перемещаются тем интенсивней, чем сильнее электрическое поле, которое зависит от параметров источника питания или генератора, основной характеристикой которого является электродвижущая сила ЭДС. Чем выше ЭДС, тем сильнее электрический ток
Дата: 2020-09-04
Комментарии и отзывы: 10
#mIDeep
Вот пока вот эти именно понятия вгоняют меня в ступор а именно положительные и отрицательно заряженные элементы. Вот например вы говорите что стекло заряжается отрицательно так как на него переходят электроны с шёлка. По логике оно должно быть положительным ведь идёт переход электронов к стеклу типа слова сами за себя говорят т. е. например в кармане есть деньги это положительно, нет денег это отрицательно а здесь как то совсем не логически типа стекло приобретает электроны у шёлка и при этом заряжается отрицательно? WTF?
ответить
Zalexandr1982
У меня несколько вопросов. 1. Что означает интенсивность перемещения электронов? Скорость? 2. Если вы приводите этот пресловутый пример с водой, как вы объясните падение напряжений на участках цепи в случае когда мы в трубе установим пять вентилей с различной, открытой площадью? В чем будет физический смысл в варианте с каплями?
3. Почему вы считаете капли (электроны) если речь идёт о зарядах, ведь заряд не электрон, а атом с присутствием или отсутствием онного на его последнем энергоуровне?
ответить
VolonterV
Оговорка в начале: сказано, что пластиковая палочка при трении о шерсть отдает электроны шерсти и становиться положительно заряженной, что неверно. Однако, в середине ролика уже сказано правильно: шерсть отдает электроны пластиковой палочке, делая ее отрицательно заряженной, а шелк забирает электроны стеклянной палочки, делая ее положительно заряженной. На суть ролика: ЭДС это не влияет, но может запутать начинающих)
ответить
Антон
Говоря о том что из шерсти электроны переходят в палочку это вежь имеется в виду ято они передают свою энрегию создаваемое трением на электроны палочки? или прям из молекул мономеров прям вот берут переходят разрушая связи между мономерами т. е разрушая химические связи на которых основано взаимодкйствие атомов в молекуле что в свою очерез приводит к разрушению и распаду шерсти на нескопенсированные частицы?
ответить
Cyber
1: 18 — 2: 05 — ошибка: в Элементарном учебнике физики Г. С. Ландсберга (том 2, параграф 4) сказано, что:
1)Положительно заряженными называют тела, которые действуют на другие заряженные предметы так же, как СТЕКЛО, наэлектризованное трением о ШЁЛК.
2)Отрицательно заряженными называют тела, которые действуют на другие заряженные предметы так же, как СУРГУЧ (в данном видео пластмасса, наэлектризованный трением о ШЕРСТЬ.
ответить
Вадим
17: 15 запутали Броуновским и хаотичным // электроны двигаются по кругу, каждый вокруг своего ядра атома /был бы хаос, в руках у вас не было бы провлки. был бы порошок медный. как вариант. и снова эта фраза потечёт ток. что именно имеется ввиду? с проводникомпонятно капельки как анлог с водой. а от куда взялись изначально? батарейка? что конкретно из батарейки. уходит? если в батарейке Литий. электроны Лития? или.
ответить
Сасай
Единственное что я не понимаю в видео это то почему вы говорите что направление электронов это и есть электрический ток, электроны идут от минуса к плюсу, а заряженные частицы (ионы) идут в обратную стороны от плюса к минусу? разве нет? а у вас в видео получается что электроны это электрический ток, хотя по идее электрический ток это положительно заряженный ион.
ответить
#mIDeep
3: 03 нехватка и избыток. А что если например всем атомам которым не хватало электронов досталось по электронам которые перешли например с другой палочки(который имел переизбыток) по проводнику, и на этой палочке ещё остался избыток и что тогда? ведь всё таки атомы той палочки уже например не имеют места для электронов с соседней палочки.
ответить
Иван
А я так и не понял, почему собственно вообще возникают заряды. Да, с палочкой понятно-там это возникает из-за трения, металл и не только легко отдает свои электроны если их потереть. .Но это палочки, а с нормальным электричеством как? Как генератор зарядов совершает этот процесс трения и главное чем? вот что я бы хотел узнать
ответить
Вадим
1: 04 куда деваются электроны в окончательном этапе, оторвавшиеся от атома и вопрос 2 изменились ли хим. свойства атома при этом, ведь по теории Химии. если от атома ушл или пришёл электрон, это уже совершенно иное вещество. как минимум другой валентности и хим. свойств.
ответить
Источник: zakruti.com