Основни понятия за електрически ток. Определение за 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:

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

Какво е ток 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 преминават;
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. В металните проводници има свободни електрони, които започват да се движат под въздействието на електрическо поле. Когато температурата се повиши, съпротивлението на проводниците също се повишава, тъй като топлината увеличава движението на атомите по хаотичен начин, което пречи на свободните електрони;
2. В течна среда, образувана от електролити, възникващото електрическо поле предизвиква процеса на дисоциация - образуването 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 характерът на тока в него е идентичен с течния.

1. Газообразната среда също се характеризира с наличието на йони, които влизат в движение. Образува се плазма. Радиацията също поражда свободни електрони, участващи в насочено движение;
2. При създаване на електрически ток във вакуум електроните, освободени на отрицателния електрод, се движат към положителния;
3. В полупроводниците има свободни електрони, които разрушават връзките от нагряване. На техните места има дупки, които имат 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 периодично променя характеристиките си. Той е разделен на няколко разновидности в зависимост от параметъра, който се променя. Предимно 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, в резултат на което загубите се увеличават. В сърцевините на електромагнитните намотки те са ограничени чрез използване на конструкция от отделни изолирани плочи вместо твърда.

Характеристики на електрическата верига

1. Текуща сила. Това е количествено измерване на заряда, преминаващ във временна единица върху напречното сечение на проводниците. Зарядите се измерват в кулони (C), единицата време е секундата. Силата на тока е C / s. Полученото съотношение се нарича ампер (A), в което се измерва количествената стойност на тока. Измервателното устройство е амперметър, свързан последователно към веригата на електрическите връзки;
2. Мощност. Електрическият ток в проводника трябва да преодолее съпротивлението на средата. Работата, изразходвана за преодоляването му през определен период от време, ще бъде мощност. В този случай се извършва преобразуването на електричеството в други видове енергия - работа. Мощността зависи от силата на тока, напрежението. Техният продукт ще определи активната мощност. Като се умножи по друго време се получава разхода на енергия - каквото показва измервателния уред. Мощността може да се измерва във волтампер (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 на затворена верига от електрически връзки. Напрежението се характеризира с работата, произведена от електрическото поле по време на движението на единичен носител на заряд. Според формулата единицата за напрежение е J/C, което съответства на волт (V). Измервателният уред е волтметър, свързан паралелно;
4. Съпротива. Той характеризира способността на проводниците да преминават електрически ток. Определя се от материала на проводника, дължината и площта на неговото 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 изследван и формулиран от немски физик в началото на 19 век за постоянен ток, след това е приложен и за променлив ток. Той установява връзката между ток, напрежение и съпротивление. Въз основа на закона на Ом се изчислява почти всяка електрическа верига. Основната формула: I \u003d U / R, или силата на тока е в пряка пропорция на напрежението и обратно на съпротивлението;

1. Закон на Фарадей. Отнася се за електромагнитна индукция. Появата на индуктивни токове в проводниците се дължи на влиянието на магнитен поток, който се променя с течение на времето поради индукцията на EMF (електродвижеща сила) в затворена верига. Модулът на индуцираната емф, измерен във волтове, е пропорционален на скоростта, с която се променя магнитният поток. Благодарение на закона за индукция работят генератори, които 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 тела и друго електрическо оборудване. Законът ви позволява да определите 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, възникват процеси на йонизация. Въпреки че естеството на възникването им не е напълно изяснено, съществуват различни обяснителни хипотези. Най-популярният е кондензатор, като аналог за представяне на електричеството в атмосферата. Неговите плочи могат да маркират земната повърхност и йоносферата, между които циркулира диелектрик - въздух.

Видове атмосферно електричество:

1. гръмотевични бури. Светкавица с видимо сияние и гръмотевичен трясък. Напрежението на мълнията достига стотици милиони волта при сила на тока от 500 000 A;

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

Човек използва 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;
• битова употреба: електроуреди;
• компютри и мобилни устройства;
• индустрия: металорежещи машини и оборудване;
• електролиза: получаване на алуминий, цинк, магнезий и други вещества.

Електрическа опасност

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

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

важно!Токът, усетен от човек, започва от 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. Сега значително място заема използването му при предаване на информация, въпреки че това не изисква голяма консумация на електроенергия.

Видео

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

Електрическият ток е ефектът от насоченото движение на електрически 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 като посока на положителния заряд.

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

Текуща мощност.

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

Силата, която електрическият ток развива в даден участък от веригата, е право пропорционална на големината на тока и напрежението в този участък. Мощност (електрическа-три-че-небе и ме-ха-но-че-небе) от-ме-ря-ет-ся във ватове (W).

Текуща мощностне зависи от времето на pro-the-ka-niya на електрическия-tri-che-th ток във веригата, но define-de-la-is-sya като pro-of-ve-de -ne напрежение към сила на тока.

волтаж.

Електрическо напрежениее стойност, която показва колко работа е извършило електрическо поле при преместване на заряд от една точка в друга. В този случай напрежението в различните части на веригата ще бъде различно.

Например: напрежението в участъка на празния проводник ще бъде много малко, а напрежението в участъка с каквото и да е натоварване ще бъде много по-голямо и големината на напрежението ще зависи от количеството работа, извършена от тока. Измерете напрежението във волтове (1 V). За да се определи напрежението, има формула: U \u003d A / q, където

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

Текуща сила.

сила на токасе нарича броят на заредените частици, които преминават през напречното сечение на проводника.

По дефиниция сила на токаправо пропорционална на напрежението и обратно пропорционална на съпротивлението.

Силата на електрическия токизмерено с уред, наречен амперметър. Силата на електрическия ток (количеството пренесен заряд) се измерва в ампери. За да се увеличи диапазонът от обозначения за единицата за промяна, има префикси за множественост като микро-микроампер (μA), мили - милиампер (mA). Други префикси не се използват в ежедневието. Например: казват и пишат "десет хиляди ампера", но никога не казват и пишат 10 килоампера. Такива стойности не се използват в ежедневието. Същото може да се каже и за наноампера. Обикновено казват и пишат 1 × 10-9 ампера.

токово съпротивление.

електрическо съпротивлениенаречено 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 AC вериги и за променливи електромагнитни полета се описва от гледна точка на импеданс и вълново съпротивление. токово съпротивление(често се обозначава с буквата R или r) се счита съпротивлението на тока, в определени граници, постоянна стойност за даден проводник. Под електрическо съпротивлениеразбере съотношението на напрежението в краищата на проводника към силата на 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 се нагрява, през който протича токът (този ефект отсъства при свръхпроводниците);

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

Основните характеристики на тока.

1. Силата на тока се означава 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 проводящия материал.

Съпротивлението зависи от:

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

R=pl/S

б) по температура t°С (или Т): R = R0 (1 + αt),

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

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

Таблица на текущите характеристики.

Съединение	Последователен	Паралелен
Запазена стойност	I 1 \u003d I 2 \u003d ... \u003d I n I \u003d const	U 1 \u003d U 2 \u003d ... U n U \u003d const
Обща 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 представлява електрическият 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.

Първата информация за електричеството, появила се преди много векове, е свързана с електрическите "заряди", получени чрез триене. Още в древността хората са знаели, че кехлибарът, носен върху вълна, придобива способността да привлича леки предмети. Но едва в края на 16 век английският лекар Гилбърт изучава подробно това явление и установява, че много други вещества имат абсолютно същите свойства. Телата, способни, подобно на кехлибар, след като се търкат, за да привличат леки предмети, той нарече наелектризирани. Тази дума произлиза от гръцката електрон - "кехлибар". Понастоящем казваме, че върху телата в това състояние има електрически заряди, а самите тела се наричат ​​„заредени“.

Електрически заряди винаги възникват, когато различни вещества са в близък контакт. Ако телата са твърди, тогава техният близък контакт е възпрепятстван от микроскопични издатини и неравности, които съществуват по повърхността им. Стискайки и търкайки такива тела, ние сближаваме 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, докато в други това не е възможно. 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, които са 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 или отрицателни. Този вид ток няма да продължи дълго, защото електрифицираното тяло ще се разреди. За непрекъснатото съществуване 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.

Електрическите вериги, доставящи ток към осветителните крушки и електрическите двигатели, се появяват едва след изобретяването на батериите, което датира от около 1800 г. След това учението за електричеството се развива толкова бързо, че за по-малко от век то се превръща не просто в част от физиката, а в основата на нова електрическа цивилизация.

Основните количества електрически ток

Количеството електричество и силата на тока. 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, носен от електроните. Този общ заряд се нарича количеството електричество, преминаващо през проводника.

По-специално, химическият ефект на електрическия ток зависи от количеството електричество, т.е. колкото повече заряд преминава през електролитния разтвор, толкова повече вещество ще се утаи 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, преминал 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 сила на тока се изразява в C/s. Тази единица се нарича ампер (A). За да се измери силата на тока във верига, се използва електрически измервателен уред, наречен амперметър. За включване във веригата амперметърът е оборудван с два извода. Той е включен във веригата последователно.

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 премести повече заряд през електрическа верига за 1 секунда, електрическото поле трябва да извърши повече работа. Въз основа на това се оказва, че работата на електрически ток трябва да зависи от силата на тока. Но има и друга стойност, от която зависи работата на тока. Тази стойност се нарича напрежение.

Напрежението е съотношението на работата на тока в определен участък от електрическата верига към заряда, протичащ през същия участък от веригата. Текущата работа се измерва в джаули (J), зарядът се измерва в висулки (C). В тази връзка единицата за измерване на напрежението ще бъде 1 J/C. Тази единица се нарича волт (V).

За да се появи напрежение в електрическа верига, е необходим източник на ток. В отворена верига напрежението присъства само на клемите на източника на ток. Ако този източник на ток е включен във веригата, напрежението ще се появи и в определени участъци от веригата. В тази връзка ще има и ток във веригата. Тоест, накратко можем да кажем следното: ако няма напрежение във веригата, 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 буквата V е на скалата на волтметъра (вместо А на амперметъра). Волтметърът има две клеми, с помощта на които се включва паралелно на електрическата верига.

Електрическо съпротивление. След като свържете всички видове проводници и амперметър към електрическа верига, можете да забележите, че когато използвате различни проводници, амперметърът дава различни показания, тоест в този случай силата на тока, налична в електрическата верига, е различна. Това явление може да се обясни с факта, че различните проводници имат различно електрическо съпротивление, което е физическа величина. В чест на немския физик тя е наречена Ом. 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, площта на напречното сечение е S. В този случай съпротивлението може да бъде написана 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. Съпротивлението се изразява в Ohm x m. Тъй като проводниците, като 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. 1 показва съпротивлението 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
Никел (сплав)	0,40	Фехрал (сплав)	1,3
		Хромел (сплав)	1,5

Според табл. 1 става ясно, че медта има най-малкото електрическо съпротивление, а сплавта от метали има най-голямото. 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, която се нарича 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. Фарадът (F) се приема като единица за електрически капацитет. На практика се използват части от тази единица: микрофарад (µF) и пикофарад (pF).

Ако вземете два проводника, изолирани един от друг, поставите ги 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 е възможно значително да се увеличи капацитетът на последния. 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 гореизложеното става ясно, че електрическият ток извършва определена работа. Когато електрическите двигатели са свързани, електрическият ток кара всякакъв вид оборудване да работи, движи влакове по релсите, осветява улиците, затопля дома, а също така произвежда химически ефект, тоест позволява електролиза и т.н. Можем да кажем, че работата на тока в определен участък от веригата е равна на произведението ток, напрежение и време, през което е извършена работата. Работата се измерва в джаули, напрежението във волтове, токът в ампери и времето в секунди. В това отношение 1 J = 1V x 1A x 1s. От това се оказва, че за да се измери работата на електрически ток, трябва да се използват три устройства наведнъж: амперметър, волтметър и часовник. Но това е тромаво и неефективно. Следователно, обикновено работата на електрически ток се измерва с електромери. Устройството на 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. Електрическата работа се изразява в киловатчаса (kWh).

Основни закони на електрическия ток

Закон на Ом. Напрежението и токът се считат за най-удобните 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 желаната форма. Продуктът от потенциалната разлика и силата на 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 направи с един и да се изчисли мощността от неговите показания и някои характеристики на веригата, като нейното съпротивление? Много хора харесаха тази идея, смятаха я за плодотворна.

И така, какво е съпротивлението на проводник или верига като цяло? Има ли проводник, като водопроводни тръби или тръби във вакуумна система, постоянно свойство, което може да се нарече съпротивление? Например, в тръбите съотношението на разликата в налягането, създаваща потока, разделено на скоростта на потока обикновено е постоянна характеристика на тръбата. По същия начин топлинният поток в проводника е обект на проста връзка, която включва 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 горното съотношение. На първо място, той се стреми към слава и слава, което ще му позволи да преподава в университета. Това беше единствената причина той да избере област на обучение, която предлагаше особени предимства.

Ом беше син на шлосер, 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 жица, Ом го направи със собствените си ръце. По време на експериментите той пробва различни дължини, различни дебелини, различни метали и дори различни температури. Всички тези фактори той променяше на свой ред. По времето на Ом батериите все още бяха слаби, давайки ток с променлива сила. В тази връзка изследователят използва термодвойка като генератор, чийто горещ възел е поставен в пламък. Освен това той използва груб магнитен амперметър и измерва потенциалните разлики (Ом ги нарича "напрежения") чрез промяна на температурата или броя на термичните преходи.

Учението за електрическите вериги току-що получи своето развитие. След изобретяването на батериите около 1800 г. 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, доведе до появата на нова област на физиката, от друга страна, беше основата за бързото развитие на електротехниката, т.е. батерии, генератори, системи за захранване на осветление и електрическо задвижване , изобретени са електрически пещи, електродвигатели и др.

Откритията на Ом са от голямо значение както за развитието на теорията на електричеството, така и за развитието на приложната електротехника. Те направиха лесно прогнозирането на свойствата на електрическите вериги за постоянен ток, а по-късно и за променлив ток. През 1826 г. Ом публикува книга, в която очертава теоретичните заключения и експерименталните резултати. Но надеждите му не се оправдаха, книгата беше посрещната с насмешка. Това се случи, защото методът на грубо експериментиране изглеждаше малко привлекателен в епоха, когато много хора обичаха философията.

Ому нямаше друг избор, освен да напусне поста си на учител. 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 печелят известност първо извън Германия. Ом беше уважаван в чужбина, неговите изследвания бяха използвани. В тази връзка сънародниците бяха принудени да го признаят в родината си. През 1849 г. получава професорско място в Мюнхенския университет.

Ом открива прост закон, който установява връзка между тока и напрежението за парче тел (за част от веригата, за цялата верига). Освен това той създаде 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 извършва определена работа. Например, нека вземем някакъв участък от веригата, между краищата на който има напрежение (U). По дефиницията 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 i, тогава зарядът, който ще премине за време t, 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, електрически двигатели и т.н. Текущата мощност, т.е. работа за единица време, е равна на:

P \u003d A / t \u003d 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 емпирично изведен от Е. Ленц и независимо от него от Джаул.

Трябва да се отбележи, че нагряването на проводниците намира многобройни приложения в инженерството. 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 индуктивен. Поради факта, че електрическият ток възниква във веригата само в случай на външни сили, действащи върху свободни заряди, тогава с променящ се магнитен поток, преминаващ през повърхността на затворена верига, същите тези външни сили се появяват в нея. Действието на външните сили във физиката се нарича електродвижеща сила или индукционна ЕМП.

Електромагнитната индукция се появява и в отворени проводници. В случай, че проводникът пресича линиите на магнитното поле, в краищата му се появява напрежение. Причината за появата на такова напрежение е индукционният ЕМП. Ако магнитният поток, преминаващ през затворената верига, не се променя, индуктивният ток не се появява.

Използвайки понятието „ЕМП на индукция“, може да се говори за закона за електромагнитната индукция, т.е. ЕМП на индукция в затворен контур е равна по абсолютна стойност на скоростта на промяна на магнитния поток през повърхността, ограничена от цикъл.

Правилото на Ленц. Както вече знаем, в проводника възниква индуктивен ток. В зависимост от условията на появата му, той има различна посока. По този повод руският физик Ленц формулира следното правило: индукционният ток, който възниква 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 се появи ток или неговата сила се промени, тогава се появява променящо се магнитно поле. И ако магнитният поток, преминаващ през бобината, се промени, тогава в него възниква електродвижеща сила, която се нарича ЕМП на самоиндукция.

Според правилото на Ленц, ЕМП на самоиндукция, когато веригата е затворена, пречи на силата на тока и не позволява да се увеличи. Когато веригата EMF е изключена, самоиндукцията намалява силата на тока. В случай, че силата на тока в намотката достигне определена стойност, магнитното поле спира да се променя и ЕМП на самоиндукция става нула.

Първите открития, свързани с работата на електричеството, започват през 7 век пр.н.е. Древногръцкият философ Талес от Милет разкрива, че когато кехлибарът се търка върху вълна, той впоследствие може да привлече леки предмети. От гръцки "електричество" се превежда като "кехлибар". През 1820 г. Андре-Мари Ампер установява закона за постоянния ток. В бъдеще големината на тока или това, в което се измерва електрическият ток, започна 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 подредено движение на електрически заредени частици в посока. За да разберете за обикновен неспециалист 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;
• прекъсващ или пулсиращ.

Основни измервания

Силата на електрическия ток- основният индикатор, използван от електротехниците в тяхната работа. Силата на електрическия ток зависи от големината на заряда, който преминава през електрическата верига за определен период от време. Колкото повече електрони текат от едно начало на източника до края, толкова по-голям ще бъде зарядът, пренесен от електроните.

Величина, която се измерва като съотношението на електрическия заряд, преминаващ през напречното сечение на частиците в проводник, към времето, през което преминава. Зарядът се измерва в кулони, времето се измерва в секунди, а една единица от силата на електрическия ток се определя от съотношението на заряда към времето (кулон към секунда) или в ампери. Определянето на електрическия ток (неговата сила) става чрез свързване на две клеми последователно към електрическата верига.

Когато електрическият ток работи, движението на заредените частици се осъществява с помощта на електрическо поле и зависи от силата на движението на електроните. Стойността, от която зависи работата на електрическия ток, се нарича напрежение и се определя от съотношението на работата на тока в определена част от веригата и заряда, преминаващ през същата част. Единицата волт се измерва с волтметър, когато двата извода на инструмента са свързани паралелно към веригата.

Стойността 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 на движението на токовете към времето, когато е настъпила тази работа. Измерете мощността във ватове.

Такова физическо количество 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.

Стойността на работата на електричеството в определен интервал от веригата се намира с помощта на произведението на силата на тока, напрежението и периода от време, през който е извършена работата. Последният се измерва в джаули. Определянето на работата на електрическия ток става с помощта на измервателен уред, който свързва показанията на всички величини, а именно напрежение, сила и време.

Инженеринг по електробезопасност

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 сигурност на дома трябва да се придържатследвайки прости но важни правила:

1. Изолацията на мрежата трябва винаги да е в добро работно състояние, за да се избегнат претоварвания или възможност за късо съединение.
2. Влагата не трябва да попада върху електрически уреди, проводници, щитове и др. Освен това влажната среда провокира късо съединение.
3. Не забравяйте да направите заземяване на всички електрически устройства.
4. Необходимо е да се избягва претоварване на електрическото окабеляване, тъй като съществува риск от запалване на проводниците.

Предпазните мерки при работа с електричество включват използването на гумени ръкавици, ръкавици без ръкави, килими, 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 неволен контакт с екрана или друго заземено оборудване. В случай на запалване на оборудване, свързано към мрежата, гасете огъня изключително с прахови пожарогасители или пожарогасители с въглероден диоксид.

Приложение на електрически ток

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

Електричеството е най-екологичната форма на енергия днес. В условията на съвременната икономика развитието на електроенергетиката е от световно 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 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.