Основни понятия за електрически ток. Определяне на електрически ток

Когато човек се научи да създава и използва електрически ток, качеството на живота му се повишава драстично. Сега значението на електричеството продължава да нараства всяка година. За да се научите да разбирате по-сложни въпроси, свързани с електричеството, първо трябва да разберете какво е електрически ток.

Какво е актуално

Определението за електрически ток е неговото представяне под формата на насочен поток от движещи се частици носители, положително или отрицателно заредени. Носители на заряд могат да бъдат:

• електрони, заредени със знак минус, движещи се в метали;
• йони в течности или газове;
• положително заредени дупки от движещи се електрони в полупроводници.

Какъв е токът също се определя от наличието на електрическо поле. Без него няма да възникне насочен поток от заредени частици.

Концепцията за електрически токБи било непълно без изброяване на неговите проявления:

1. Всеки електрически ток е придружен от магнитно поле;
2. Проводниците се нагряват, докато преминава;
3. Електролитите променят химичния състав.

Проводници и полупроводници

Електрическият ток може да съществува само в проводяща среда, но естеството на неговия поток е различно:

1. Металните проводници съдържат свободни електрони, които започват да се движат под въздействието на електрическо поле. Когато температурата се повиши, съпротивлението на проводниците също се увеличава, тъй като топлината увеличава движението на атомите в хаотичен ред, което пречи на свободните електрони;
2. В течна среда, образувана от електролити, възникналото електрическо поле предизвиква процес на дисоциация - образуване на катиони и аниони, които се движат към положителните и отрицателните полюси (електроди) в зависимост от знака на заряда. Нагряването на електролита води до намаляване на съпротивлението поради по-активно разлагане на молекулите;

важно!Електролитът може да е твърд, но естеството на тока в него е идентичен с течността.

1. Газовата среда също се характеризира с наличието на йони, които влизат в движение. Образува се плазма. Радиацията също произвежда свободни електрони, които участват в насочено движение;
2. Когато се създава електрически ток във вакуум, електроните, освободени при отрицателния електрод, се движат към положителния електрод;
3. В полупроводниците има свободни електрони, които разрушават връзките при нагряване. На техните места остават дупки със заряд със знак "плюс". Дупките и електроните са способни да създават насочено движение.

Непроводимите среди се наричат ​​диелектрици.

важно!Посоката на тока съответства на посоката на движение на частиците носители на заряд със знак плюс.

Тип ток

1. Константа. Характеризира се с постоянна количествена стойност на тока и посоката;
2. Променлива. С течение на времето той периодично променя характеристиките си. Той е разделен на няколко разновидности в зависимост от параметъра, който се променя. Основно количествената стойност на тока и неговата посока варират по синусоида;
3. Вихрови течения. Възникват, когато магнитният поток претърпи промени. Образувайте затворени вериги, без да се движите между полюсите. Вихровите токове причиняват интензивно генериране на топлина и в резултат на това се увеличават загубите. В сърцевините на електромагнитните бобини те са ограничени чрез използване на конструкция от отделни изолирани плочи вместо твърда.

Електрически характеристики

1. Текуща сила. Това е количествено измерване на заряда, преминаващ за единица време през напречно сечение на проводници. Зарядите се измерват в кулони (C), единицата време е секунда. Силата на тока е C/s. Полученото съотношение се нарича ампер (A), което измерва количествената стойност на тока. Измервателният уред е амперметър, свързан последователно към електрическата верига;
2. Мощност. Електрическият ток в проводника трябва да преодолее съпротивлението на средата. Работата, изразходвана за преодоляването му за определен период от време, ще бъде мощност. В този случай електричеството се преобразува в други видове енергия - извършва се работа. Мощността зависи от тока и напрежението. Техният продукт ще определи активната мощност. Като се умножи по времето се получава разхода на енергия - каквото показва измервателния уред. Мощността може да се измерва във волт-ампери (VA, kVA, mVA) или във ватове (W, kW, mW);
3. Волтаж. Една от трите най-важни характеристики. За да протича ток, е необходимо да се създаде потенциална разлика между две точки в затворена верига от електрически връзки. Напрежението се характеризира с работата, извършена от електрическо поле, когато единичен носител на заряд се движи. Според формулата единицата за напрежение е J/C, което съответства на волт (V). Измервателният уред е волтметър, свързан паралелно;
4. Съпротива. Характеризира способността на проводниците да пропускат електрически ток. Определя се от материала на проводника, дължината и площта на напречното сечение. Измерването е в омове (Ohm).

Закони за електрически ток

Електрическите вериги се изчисляват с помощта на три основни закона:

1. Закон на Ом. Той е проучен и формулиран от физик от Германия в началото на 19 век за постоянен ток, след това е приложен и за променлив ток. Той установява връзката между ток, напрежение и съпротивление. Почти всяка електрическа верига се изчислява въз основа на закона на Ом. Основна формула: I = U/R, или токът е право пропорционален на напрежението и обратно пропорционален на съпротивлението;

1. Закон на Фарадей. Отнася се за електромагнитна индукция. Появата на индуктивни токове в проводниците се причинява от влиянието на магнитен поток, който се променя във времето поради индуцирането на ЕМП (електродвижеща сила) в затворен контур. Големината на индуцираната ЕДС, измерена във волтове, е пропорционална на скоростта, с която се променя магнитният поток. Благодарение на закона за индукция генераторите произвеждат електричество;
2. Закон на Джаул-Ленц. Важно е при изчисляване на отоплението на проводниците, което се използва за проектиране и производство на отоплителни, осветителни устройства и друго електрическо оборудване. Законът ни позволява да определим количеството топлина, отделена по време на преминаването на електрически ток:

където I е силата на протичащия ток, R е съпротивлението, t е времето.

Електричество в атмосферата

В атмосферата може да съществува електрическо поле и протичат процеси на йонизация. Въпреки че естеството на тяхното възникване не е напълно изяснено, съществуват различни обяснителни хипотези. Най-популярният е кондензатор, като аналог за представяне на електричеството в атмосферата. Неговите плочи могат да се използват за представяне на земната повърхност и йоносферата, между които циркулира диелектрик - въздух.

Видове атмосферно електричество:

1. Гръмотевични разряди. Светкавица с видимо сияние и гръмотевици. Напрежението на мълнията достига стотици милиони волта при ток от 500 000 A;

1. Огънят на Свети Елмо. Коронен разряд на електричество, образуван около проводници, мачти;
2. Кълбовидна мълния. Изпускане във формата на топка, движещо се във въздуха;
3. Полярно сияние. Многоцветно сияние на земната йоносфера под въздействието на заредени частици, проникващи от космоса.

Хората използват полезните свойства на електрическия ток във всички области на живота:

• осветление;
• предаване на сигнал: телефон, радио, телевизия, телеграф;
• електротранспорт: влакове, електромобили, трамваи, тролейбуси;
• създаване на комфортен микроклимат: отопление и климатизация;
• Медицинско оборудване;
• домакинска употреба: електроуреди;
• компютри и мобилни устройства;
• индустрия: машини и съоръжения;
• електролиза: производство на алуминий, цинк, магнезий и други вещества.

Електрическа опасност

Директният контакт с електрически ток без защитно оборудване е смъртоносен за хората. Възможни са няколко вида въздействия:

• термично изгаряне;
• електролитно разпадане на кръвта и лимфата с промяна в нейния състав;
• конвулсивните мускулни контракции могат да провокират сърдечна фибрилация до пълно спиране и да нарушат функционирането на дихателната система.

важно!Токът, усетен от човек, започва със стойност от 1 mA, ако текущата стойност е 25 mA, са възможни сериозни негативни промени в тялото.

Най-важната характеристика на електрическия ток е, че той може да върши полезна работа за човека: да осветява къщата, да пере и изсушава дрехите, да готви вечеря, да отоплява дома. В днешно време използването му за предаване на информация заема значително място, въпреки че това не изисква голям разход на енергия.

Видео

Електрическият ток сега се използва във всяка сграда, знаейки текущи характеристикив електрическата мрежа у дома, винаги трябва да помните, че е опасно за живота.

Електрическият ток е ефектът от насоченото движение на електрическите заряди (в газовете - йони и електрони, в металите - електрони), под въздействието на електрическо поле.

Движението на положителните заряди по полето е еквивалентно на движението на отрицателните заряди срещу полето.

Обикновено посоката на електрическия заряд се приема за посока на положителния заряд.

• текуща мощност;
• волтаж;
• сила на тока;
• токово съпротивление.

Текуща мощност.

Сила на електрически токсе нарича отношението на извършената от тока работа към времето, през което е извършена тази работа.

Мощността, която електрическият ток развива в даден участък от веригата, е право пропорционална на големината на тока и напрежението в този участък. Мощност (електрическа и механична), измерена във ватове (W).

Текуща мощностне зависи от времето на про-те-ка-ния на електрическия ток във веригата, но се определя като про-от-ве-де напрежение върху силата на тока.

Волтаж.

Електрическо напрежениее количество, което показва каква работа се извършва от електрическото поле при преместване на заряд от една точка в друга. Напрежението в различните части на веригата ще бъде различно.

напр: напрежението върху секция от празен проводник ще бъде много малко, а напрежението върху секция с каквото и да е натоварване ще бъде много по-високо и големината на напрежението ще зависи от количеството работа, извършена от тока. Напрежението се измерва във волтове (1 V). За определяне на напрежението има формула: U=A/q, където

• U - напрежение,
• A е работата, извършена от тока за преместване на заряд q към определен участък от веригата.

Текуща сила.

Текуща силасе отнася до броя на заредените частици, които преминават през напречното сечение на проводник.

А-приори сила на токаправо пропорционална на напрежението и обратно пропорционална на съпротивлението.

Сила на електрически токизмерено с инструмент, наречен амперметър. Силата на електрическия ток (количеството пренесен заряд) се измерва в ампери. За да се увеличи обхватът на обозначенията на единиците за промяна, има префикси за множество като микро - микроампер (μA), мили - милиампер (mA). Други конзоли не се използват в ежедневието. Например: казват и пишат „десет хиляди ампера“, но никога не казват и пишат 10 килоампера. Такива значения не се използват в ежедневието. Същото може да се каже и за наноампера. Обикновено казват и пишат 1×10-9 ампера.

Текущо съпротивление.

Електрическо съпротивлениее физическо количество, което характеризира свойствата на проводника, които предотвратяват преминаването на електрически ток и е равно на съотношението на напрежението в краищата на проводника към силата на тока, протичащ през него.

Съпротивлението за вериги с променлив ток и за променливи електромагнитни полета се описва с концепциите за импеданс и характеристичен импеданс. Текущо съпротивление(често се обозначава с буквата R или r) съпротивлението на тока се счита, в определени граници, за постоянна стойност за даден проводник. Под електрическо съпротивлениеразбира съотношението на напрежението в краищата на проводника към тока, протичащ през проводника.

Условия за възникване на електрически ток в проводяща среда:

1) наличието на свободни заредени частици;

2) ако има електрическо поле (има потенциална разлика между две точки на проводника).

Видове въздействие на електрически ток върху проводящ материал.

1) химически - промяна в химичния състав на проводниците (възниква главно в електролитите);

2) термичен - материалът, през който протича токът, се нагрява (този ефект отсъства при свръхпроводниците);

3) магнитен - появата на магнитно поле (среща се във всички проводници).

Основни характеристики на тока.

1. Силата на тока се обозначава с буквата I - тя е равна на количеството електричество Q, преминаващо през проводника за време t.

I=Q/t

Силата на тока се определя от амперметър.

Напрежението се определя от волтметър.

3. Съпротивление R на проводимия материал.

Съпротивлението зависи от:

а) от напречното сечение на проводника S, от дължината му l и материала (означава се със съпротивлението на проводника ρ);

R=pl/S

b) при температура t°C (или T): R = R0 (1 + αt),

• където R0 е съпротивлението на проводника при 0°C,
• α - температурен коефициент на съпротивление;

в) за получаване на различни ефекти, проводниците могат да бъдат свързани както паралелно, така и последователно.

Таблица с текущи характеристики.

Съединение	Последователен	Паралелен
Консервационна стойност	I 1 = I 2 = … = I n I = const	U 1 = U 2 = …U n U = const
Сумарна стойност	волтаж e=Ast/q Стойността, равна на работата, изразходвана от външни сили за преместване на положителен заряд по цялата верига, включително източника на ток, към заряда, се нарича електродвижеща сила на източника на ток (EMF): e=Ast/q Текущите характеристики трябва да се знаят при ремонт на електрическо оборудване.

Преди всичко си струва да разберете какво е електрически ток. Електрическият ток е подредено движение на заредени частици в проводник. За да възникне, първо трябва да се създаде електрическо поле, под въздействието на което гореспоменатите заредени частици ще започнат да се движат.

Първите знания за електричеството, преди много векове, са свързани с електрическите „заряди“, произведени чрез триене. Още в древността хората са знаели, че кехлибарът, натрит с вълна, придобива способността да привлича леки предмети. Но едва в края на 16 век английският лекар Гилбърт изследва подробно това явление и установява, че много други вещества имат абсолютно същите свойства. Тела, които, подобно на кехлибар, след триене могат да привличат леки предмети, той нарече електрифицирани. Тази дума произлиза от гръцкия електрон - „кехлибар“. В момента казваме, че телата в това състояние имат електрически заряди, а самите тела се наричат ​​„заредени“.

Електрически заряди винаги възникват, когато различни вещества влязат в близък контакт. Ако телата са твърди, тогава техният близък контакт е възпрепятстван от микроскопични издатини и неравности, които присъстват на тяхната повърхност. Стискайки такива тела и ги триейки едно в друго, ние събираме техните повърхности, които без натиск биха се докоснали само в няколко точки. В някои тела електрическите заряди могат да се движат свободно между различни части, но в други това е невъзможно. В първия случай телата се наричат ​​"проводници", а във втория - "диелектрици или изолатори". Проводници са всички метали, водни разтвори на соли и киселини и др. Примери за изолатори са кехлибар, кварц, ебонит и всички газове, открити при нормални условия.

Въпреки това трябва да се отбележи, че разделянето на телата на проводници и диелектрици е много произволно. Всички вещества провеждат електричество в по-голяма или по-малка степен. Електрическите заряди са положителни и отрицателни. Този вид ток няма да продължи дълго, защото електрифицираното тяло ще се разреди. За да продължи съществуването на електрически ток в проводник, е необходимо да се поддържа електрическо поле. За тези цели се използват източници на електрически ток. Най-простият случай на възникване на електрически ток е, когато единият край на проводника е свързан към електрифицирано тяло, а другият към земята.

Електрически вериги, захранващи електрически крушки и електрически двигатели, не се появяват до изобретяването на батериите, което датира от около 1800 г. След това развитието на учението за електричеството върви толкова бързо, че за по-малко от век то става не просто част от физиката, но формира основата на нова електрическа цивилизация.

Основни величини на електрически ток

Количество електричество и ток. Въздействието на електрическия ток може да бъде силно или слабо. Силата на електрическия ток зависи от количеството заряд, който преминава през веригата за определена единица време. Колкото повече електрони се преместват от единия полюс на източника към другия, толкова по-голям е общият заряд, пренесен от електроните. Този нетен заряд се нарича количеството електричество, преминаващо през проводник.

По-специално, химическият ефект на електрическия ток зависи от количеството електричество, т.е. колкото по-голям е зарядът, преминал през електролитния разтвор, толкова повече вещество ще се отложи върху катода и анода. В тази връзка количеството електричество може да се изчисли чрез претегляне на масата на веществото, отложено върху електрода, и познаване на масата и заряда на един йон от това вещество.

Силата на тока е количество, което е равно на съотношението на електрическия заряд, преминаващ през напречното сечение на проводника, към времето на неговия поток. Единицата за заряд е кулон (C), времето се измерва в секунди (s). В този случай единицата за ток се изразява в C/s. Тази единица се нарича ампер (A). За измерване на тока във верига се използва електрически измервателен уред, наречен амперметър. За включване във веригата амперметърът е оборудван с два извода. Той е свързан последователно към веригата.

Електрическо напрежение. Вече знаем, че електрическият ток е подредено движение на заредени частици - електрони. Това движение се създава с помощта на електрическо поле, което извършва определена работа. Това явление се нарича работа на електрически ток. За да пренесе повече заряд през електрическа верига за 1 s, електрическото поле трябва да извърши повече работа. Въз основа на това се оказва, че работата на електрическия ток трябва да зависи от силата на тока. Но има още една стойност, от която зависи работата на тока. Това количество се нарича напрежение.

Напрежението е съотношението на работата, извършена от тока в определена секция на електрическа верига, към заряда, протичащ през същата секция на веригата. Текущата работа се измерва в джаули (J), зарядът - в кулони (C). В тази връзка мерната единица за напрежение ще стане 1 J/C. Тази единица се нарича волт (V).

За да възникне напрежение в електрическа верига, е необходим източник на ток. Когато веригата е отворена, напрежението присъства само на клемите на източника на ток. Ако този източник на ток е включен във веригата, напрежението ще възникне и в отделни секции на веригата. В тази връзка във веригата ще се появи ток. Тоест можем накратко да кажем следното: ако във веригата няма напрежение, няма ток. За измерване на напрежението се използва електрически измервателен уред, наречен волтметър. По външния си вид той прилича на споменатия по-горе амперметър, с единствената разлика, че на скалата на волтметъра е написана буквата V (вместо А на амперметъра). Волтметърът има две клеми, с помощта на които се включва паралелно на електрическата верига.

Електрическо съпротивление. След като свържете различни проводници и амперметър към електрическата верига, можете да забележите, че когато използвате различни проводници, амперметърът дава различни показания, т.е. в този случай силата на тока в електрическата верига е различна. Това явление може да се обясни с факта, че различните проводници имат различно електрическо съпротивление, което е физическа величина. Наречен е Ом в чест на немския физик. Като правило във физиката се използват по-големи единици: килоом, мегаом и др. Съпротивлението на проводника обикновено се обозначава с буквата R, дължината на проводника е L, а площта на напречното сечение е S , В този случай съпротивлението може да бъде написано като формула:

R = r * L/S

където коефициентът p се нарича съпротивление. Този коефициент изразява съпротивлението на проводник с дължина 1 m и площ на напречното сечение, равна на 1 m2. Специфичното съпротивление се изразява в ома x м. Тъй като проводниците по правило имат доста малко напречно сечение, техните площи обикновено се изразяват в квадратни милиметри. В този случай единицата за съпротивление ще бъде Ohm x mm2/m. В таблицата по-долу. Фигура 1 показва съпротивленията на някои материали.

Таблица 1. Електрическо съпротивление на някои материали
Материал	p, Ohm x m2/m	Материал	p, Ohm x m2/m
Мед	0,017	Платинено-иридиева сплав	0,25
злато	0,024	Графит	13
Месинг	0,071	Въглища	40
Калай	0,12	Порцелан	1019
Водя	0,21	Ебонит	1020
Метал или сплав
Сребро	0,016	Манганин (сплав)	0,43
Алуминий	0,028	Константан (сплав)	0,50
Волфрам	0,055	живак	0,96
Желязо	0,1	Нихром (сплав)	1,1
Никелин (сплав)	0,40	Фехрал (сплав)	1,3
		Хромел (сплав)	1,5

Според таблицата. 1 става ясно, че медта има най-ниско електрическо съпротивление, а металната сплав има най-високо. В допълнение, диелектриците (изолаторите) имат високо съпротивление.

Електрически капацитет. Вече знаем, че два изолирани един от друг проводника могат да натрупват електрически заряди. Това явление се характеризира с физична величина, наречена електрически капацитет. Електрическият капацитет на два проводника не е нищо повече от отношението на заряда на един от тях към потенциалната разлика между този проводник и съседния. Колкото по-ниско е напрежението, когато проводниците получават заряд, толкова по-голям е техният капацитет. Единицата за електрически капацитет е фарад (F). На практика се използват части от тази единица: микрофарад (μF) и пикофарад (pF).

Ако вземете два изолирани един от друг проводника и ги поставите на малко разстояние един от друг, ще получите кондензатор. Капацитетът на кондензатора зависи от дебелината на неговите пластини и дебелината на диелектрика и неговата пропускливост. Чрез намаляване на дебелината на диелектрика между плочите на кондензатора, капацитетът на последния може значително да се увеличи. На всички кондензатори, в допълнение към техния капацитет, трябва да бъде посочено напрежението, за което са предназначени тези устройства.

Работа и мощност на електрически ток. От горното става ясно, че електрическият ток върши известна работа. При свързване на електродвигатели, електрическият ток кара всякакъв вид оборудване да работи, движи влакове по релсите, осветява улиците, отоплява дома, а също така произвежда химически ефект, т.е. позволява електролиза и т.н. Можем да кажем, че извършената работа по силата на тока в определен участък от веригата е равен на произведения ток, напрежение и време, през което е извършена работата. Работата се измерва в джаули, напрежението във волтове, токът в ампери, времето в секунди. В това отношение 1 J = 1B x 1A x 1s. От това се оказва, че за да се измери работата на електрически ток, трябва да се използват три инструмента наведнъж: амперметър, волтметър и часовник. Но това е тромаво и неефективно. Затова обикновено работата на електрическия ток се измерва с електромери. Това устройство съдържа всички горепосочени устройства.

Силата на електрическия ток е равна на отношението на работата на тока към времето, през което е извършена. Мощността се обозначава с буквата "P" и се изразява във ватове (W). На практика се използват киловати, мегавати, хектовати и т. н. За да измерите мощността на веригата, трябва да вземете ватметър. Електроинженерите изразяват работата на тока в киловатчаса (kWh).

Основни закони на електрическия ток

Закон на Ом. Напрежението и токът се считат за най-полезните характеристики на електрическите вериги. Една от основните характеристики на използването на електроенергия е бързото транспортиране на енергия от едно място на друго и нейното предаване до потребителя в необходимата форма. Произведението на потенциалната разлика и тока дава мощност, т.е. количеството енергия, отделено във веригата за единица време. Както бе споменато по-горе, за измерване на мощността в електрическа верига ще са необходими 3 устройства. Възможно ли е да се мине само с един и да се изчисли мощността от неговите показания и някои характеристики на веригата, като нейното съпротивление? Много хора харесаха тази идея и я намериха за плодотворна.

И така, какво е съпротивлението на проводник или верига като цяло? Дали един проводник, като водопроводните тръби или тръбите на вакуумната система, има постоянно свойство, което може да се нарече съпротивление? Например, в тръбите съотношението на разликата в налягането, генерираща потока, разделено на дебита, обикновено е постоянна характеристика на тръбата. По същия начин топлинният поток в проводник се управлява от проста връзка, включваща температурната разлика, площта на напречното сечение на проводника и неговата дължина. Откриването на такава връзка за електрически вериги беше резултат от успешно търсене.

През 1820 г. немският учител Георг Ом е първият, който започва да търси горната връзка. На първо място, той се стреми към слава и слава, което да му позволи да преподава в университета. Ето защо той избра област на изследване, която обещаваше специални предимства.

Ом беше син на механик, така че знаеше как да тегли метална тел с различна дебелина, която му беше необходима за експерименти. Тъй като в онези дни беше невъзможно да се купи подходяща тел, Ом го направи сам. По време на своите експерименти той пробва различни дължини, различни дебелини, различни метали и дори различни температури. Той променяше всички тези фактори един по един. По времето на Ом батериите все още бяха слаби и произвеждаха непостоянен ток. В тази връзка изследователят използва термодвойка като генератор, чийто горещ възел е поставен в пламък. В допълнение, той използва груб магнитен амперметър и измерва потенциалните разлики (Ом ги нарича "напрежения") чрез промяна на температурата или броя на топлинните връзки.

Изследването на електрическите вериги току-що започна да се развива. След като батериите са изобретени около 1800 г., той започва да се развива много по-бързо. Бяха проектирани и произведени различни устройства (доста често на ръка), бяха открити нови закони, появиха се понятия и термини и т.н. Всичко това доведе до по-дълбоко разбиране на електрическите явления и фактори.

Актуализирането на знанията за електричеството, от една страна, стана причина за появата на нова област на физиката, от друга страна, това беше основата за бързото развитие на електротехниката, т.е. батерии, генератори, системи за захранване на осветлението и електрическо задвижване, електрически пещи, електрически двигатели и др. са изобретени, други.

Откритията на Ом са от голямо значение както за развитието на изследването на електричеството, така и за развитието на приложната електротехника. Те направиха възможно лесното предсказване на свойствата на електрическите вериги за постоянен ток, а впоследствие и за променлив ток. През 1826 г. Ом публикува книга, в която очертава теоретични заключения и експериментални резултати. Но надеждите му не се оправдаха, книгата беше посрещната с насмешка. Това се случи, защото методът на грубото експериментиране изглеждаше непривлекателен в епоха, когато мнозина се интересуваха от философия.

Той нямаше друг избор, освен да напусне учителската си позиция. Той не постигна назначение в университета по същата причина. В продължение на 6 години ученият живее в бедност, без увереност в бъдещето, изпитвайки чувство на горчиво разочарование.

Но постепенно творбите му придобиват известност, първо извън Германия. Ом беше уважаван в чужбина и се възползваше от своите изследвания. В тази връзка неговите сънародници бяха принудени да го признаят в родината му. През 1849 г. получава професорско място в Мюнхенския университет.

Ом открива прост закон, установяващ връзката между тока и напрежението за парче жица (за част от верига, за цялата верига). Освен това той състави правила, които ви позволяват да определите какво ще се промени, ако вземете проводник с различен размер. Законът на Ом се формулира по следния начин: силата на тока в даден участък от веригата е право пропорционална на напрежението в този участък и обратно пропорционална на съпротивлението на участъка.

Закон на Джаул-Ленц. Електрическият ток във всяка част на веригата върши известна работа. Например, нека вземем всеки участък от веригата, между краищата на който има напрежение (U). По дефиниция на електрическо напрежение, работата, извършена при преместване на единица заряд между две точки, е равна на U. Ако силата на тока в даден участък от веригата е равна на i, тогава за времето t зарядът, който ще премине, и следователно работата на електрическия ток в тази секция ще бъде:

A = Uit

Този израз е валиден за постоянен ток във всеки случай, за всеки участък от веригата, който може да съдържа проводници, електродвигатели и т.н. Текущата мощност, т.е. работа за единица време, е равна на:

P = A/t = Ui

Тази формула се използва в системата SI за определяне на единицата напрежение.

Да приемем, че участъкът от веригата е неподвижен проводник. В този случай цялата работа ще се превърне в топлина, която ще се отдели в този проводник. Ако проводникът е хомогенен и се подчинява на закона на Ом (това включва всички метали и електролити), тогава:

U = ir

където r е съпротивлението на проводника. В такъв случай:

A = rt2i

Този закон за първи път е експериментално изведен от Е. Ленц и независимо от него от Джаул.

Трябва да се отбележи, че нагревателните проводници имат многобройни приложения в технологиите. Най-често срещаните и важни сред тях са лампите с нажежаема жичка.

Закон за електромагнитната индукция. През първата половина на 19 век английският физик М. Фарадей открива явлението магнитна индукция. Този факт, станал собственост на много изследователи, даде мощен тласък на развитието на електротехниката и радиотехниката.

В хода на експериментите Фарадей установи, че когато броят на линиите на магнитна индукция, проникващи през повърхност, ограничена от затворен контур, се промени, в нея възниква електрически ток. Това е в основата на може би най-важния закон на физиката - закона за електромагнитната индукция. Токът, който възниква във веригата, се нарича индукция. Поради факта, че електрически ток възниква във верига само когато свободните заряди са изложени на външни сили, тогава с променящ се магнитен поток, преминаващ по повърхността на затворена верига, същите тези външни сили се появяват в нея. Действието на външните сили във физиката се нарича електродвижеща сила или индуцирана едс.

Електромагнитната индукция се появява и в отворени проводници. Когато проводник пресича магнитни силови линии, в краищата му се появява напрежение. Причината за появата на такова напрежение е индуцирана емф. Ако магнитният поток, преминаващ през затворен контур, не се променя, не се появява индуциран ток.

Използвайки понятието "индукционна емф", можем да говорим за закона на електромагнитната индукция, т.е. индукционната емф в затворен контур е равна по големина на скоростта на промяна на магнитния поток през повърхността, ограничена от контура.

Правилото на Ленц. Както вече знаем, в проводник възниква индуциран ток. В зависимост от условията на появата му, той има различна посока. По този повод руският физик Ленц формулира следното правило: индуцираният ток, възникващ в затворена верига, винаги има такава посока, че създаденото от него магнитно поле не позволява промяна на магнитния поток. Всичко това причинява появата на индукционен ток.

Индукционният ток, както всеки друг, има енергия. Това означава, че в случай на индукционен ток се появява електрическа енергия. Според закона за запазване и преобразуване на енергията, горепосочената енергия може да възникне само поради количеството енергия на друг вид енергия. Така правилото на Ленц напълно съответства на закона за запазване и трансформация на енергията.

В допълнение към индукцията в бобината може да се появи така наречената самоиндукция. Същността му е следната. Ако в бобината възникне ток или силата му се промени, възниква променящо се магнитно поле. И ако магнитният поток, преминаващ през бобината, се промени, тогава в него се появява електродвижеща сила, която се нарича самоиндукционна емф.

Според правилото на Ленц, самоиндуктивната емф при затваряне на верига пречи на силата на тока и не позволява да се увеличи. Когато веригата е изключена, самоиндуктивната ЕДС намалява силата на тока. В случай, че силата на тока в бобината достигне определена стойност, магнитното поле престава да се променя и самоиндуктивната емф става нула.

Първите открития, свързани с работата на електричеството, започват през 7 век пр.н.е. Древногръцкият философ Талес от Милет открива, че когато кехлибарът се търка върху вълна, той впоследствие може да привлече леки предмети. „Електричество“ се превежда от гръцки като „кехлибар“. През 1820 г. Андре-Мари Ампер установява закона за постоянния ток. Впоследствие големината на тока или това, в което се измерва електрическият ток, започва да се обозначава в ампери.

Значение на термина

Концепцията за електрически ток може да се намери във всеки учебник по физика. Електрически ток- това е подреденото движение на електрически заредени частици в посока. За да разберете на обикновения човек какво е електрически ток, трябва да използвате речника на електротехника. В него терминът означава движението на електрони през проводник или йони през електролит.

В зависимост от движението на електрони или йони вътре в проводника се разграничават: видове течения:

• постоянен;
• променлива;
• периодични или пулсиращи.

Основни измервателни величини

Сила на електрически ток- основният индикатор, който електротехниците използват в работата си. Силата на електрическия ток зависи от количеството заряд, което преминава през електрическата верига за определен период от време. Колкото по-голям е броят на електроните, преминаващи от едно начало на източника към края, толкова по-голям ще бъде зарядът, пренесен от електроните.

Величина, която се измерва чрез съотношението на електрическия заряд, преминаващ през напречното сечение на частиците в проводник, към времето на неговото преминаване. Зарядът се измерва в кулони, времето се измерва в секунди, а една единица електрически поток се определя от съотношението заряд към време (кулон към секунда) или ампери. Определянето на електрическия ток (неговата сила) става чрез последователно свързване на два извода в електрическата верига.

Когато действа електрически ток, движението на заредените частици се осъществява с помощта на електрическо поле и зависи от силата на движение на електрона. Стойността, от която зависи работата на електрически ток, се нарича напрежение и се определя от съотношението на работата на тока в определена част от веригата и заряда, преминаващ през същата част. Мерната единица волт се измерва с волтметър, когато два извода на устройството са свързани паралелно към верига.

Размерът на електрическото съпротивление зависи пряко от вида на използвания проводник, неговата дължина и напречно сечение. Измерва се в омове.

Мощността се определя от съотношението на работата, извършена от движението на токовете към времето, когато е извършена тази работа. Мощността се измерва във ватове.

Физическа величина като капацитет се определя от съотношението на заряда на един проводник към потенциалната разлика между същия проводник и съседния. Колкото по-ниско е напрежението, когато проводниците получават електрически заряд, толкова по-голям е техният капацитет. Измерва се във фаради.

Количеството работа, извършена от електричество на определен интервал във веригата, се намира чрез произведението на тока, напрежението и периода от време, през който е извършена работата. Последният се измерва в джаули. Работата на електрическия ток се определя с помощта на измервателен уред, който свързва показанията на всички величини, а именно напрежение, сила и време.

Техники за електрическа безопасност

Познаването на правилата за електрическа безопасност ще помогне за предотвратяване на извънредна ситуация и ще защити човешкото здраве и живот. Тъй като електричеството има тенденция да загрява проводника, винаги има възможност за ситуация, опасна за здравето и живота. За осигуряване на безопасност у дома трябва да се спазватследното просто, но важни правила:

1. Изолацията на мрежата трябва винаги да е в добро състояние, за да се избегнат претоварвания или възможност за късо съединение.
2. Влагата не трябва да попада върху електрически уреди, проводници, панели и др. Също така влажната среда провокира късо съединение.
3. Не забравяйте да заземите всички електрически устройства.
4. Избягвайте претоварване на електрическото окабеляване, тъй като има риск от запалване на проводниците.

Предпазните мерки при работа с електричество включват използването на гумирани ръкавици, ръкавици без пръсти, постелки, разрядни устройства, заземителни устройства за работни зони, прекъсвачи или предпазители с термична и токова защита.

Опитните електротехници, когато има вероятност от токов удар, работят с една ръка, а другата е в джоба им. По този начин веригата ръка за ръка се прекъсва в случай на неволно докосване до екрана или друго заземено оборудване. Ако оборудването, свързано към мрежата, се запали, гасете огъня изключително с пожарогасители с прах или въглероден диоксид.

Приложение на електрически ток

Електрическият ток има много свойства, които му позволяват да се използва в почти всички области на човешката дейност. Начини за използване на електрически ток:

Електричеството днес е най-екологичната форма на енергия. В съвременната икономика развитието на електроенергетиката е от планетарно значение. В бъдеще, ако има недостиг на суровини, електроенергията ще заеме водеща позиция като неизчерпаем източник на енергия.

Днес е трудно да си представим живота без такова явление като електричество, но човечеството се научи 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 не можем да кажем с увереност, че знаем абсолютно всичко за него.

Понятието и същността на електрическия ток

Електрическият ток, както е известно от училищните курсове по физика, не е нищо повече от подредено движение на всякакви заредени частици. Последните могат да бъдат или отрицателно заредени електрони, или йони. Смята се, че този тип материя може да възникне само в така наречените проводници, но това далеч не е вярно. 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 едни и същи електрони е много трудно и изисква огромни външни сили, 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 действат като 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 електротехника. 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 обикновено се наричат ​​източници на ток.

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 и батерии. характеризиращи се с тяхната мощност, производителност и време 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 повече от величината на потенциалната разлика, поради която преминаващ заряд извършва определено количество работа. И накрая, съпротивлението е вътрешна характеристика на проводника, показваща колко сила трябва да изразходва зарядът, за да премине през него.