Электрический ток направление: 2.1. Электрический ток в проводниках. Направление электрического тока. Сила и плотность тока

Содержание

Электрический ток в металлах. Действия электрического тока. Направление тока 8 класс онлайн-подготовка на Ростелеком

Структура металлов

На предыдущих уроках мы изучили практически все понятия, связанные с возникновением электрического тока: электрические заряды, электрическое поле, источники тока, простейшие электрические цепи и электрические схемы. Теперь нам предстоит выяснить, как течёт электрический ток в металлах, какие действия оказывает электрический ток, а также направление тока.

Металлы, как мы выяснили из экспериментов на предыдущих уроках, хорошо проводят электрический ток. Для того чтобы пояснить этот факт, зададимся вопросом: а что же такое металлы?

Металлы, как правило, – это поликристаллические вещества (состоящие из множества кристаллов) (рис. 1-2).


Рис. 1. Металлы (Источник)	Рис. 2. Структура железа (Источник)

Движение электронов в металлах до появления электрического поля

То есть, в металлах мы имеем дело с упорядоченной структурой атомов: каждый атом находится на своём конкретном месте.

Как мы уже знаем, вокруг ядра атомов движутся электроны.

Что же даёт возможность появления свободных электрических зарядов?

Дело в том, что дальние электроны (те, которые находятся на самых удалённых от ядра орбитах) довольно слабо связаны с ядром. Поэтому они могут довольно легко переходить от одного атома к другому. Такое беспорядочное движение электронов чем-то напоминает электронный газ. Если внутри металла нет электрического поля, то движение этих свободных электронов чем-то напоминает движение поднятого в воздух роя мошкары в летний день (рис. 3).

Рис. 3. Движение электронов внутри металлического проводника (Источник)

Движение электронов в металлах после появления электрического поля

Всё изменяется, когда внутри металла появляется электрическое поле. Электрическое поле заставляет двигаться заряженные частицы. Ядра атомов остаются на месте, а вот электроны начинают упорядоченно двигаться.

Электрический ток в металлах

Электроны, перескакивая от одного атома к другому, движутся в том направлении, куда им указывает электрическое поле. Это движение и называется электрическим током в металлах.

Мы знаем, что электрический ток – это направленное, упорядоченное движение заряженных частиц. В металлах в роли движущихся заряженных частиц выступают электроны. В других веществах это могут быть ионы или ионы и электроны.

Движение заряженных частиц (в металлах – электронов) происходит очень медленно (доли миллиметров в секунду). Возникает вопрос: почему же, когда мы нажимаем на выключатель, лампочка загорается практически мгновенно?

Дело в том, что внутри проводников с огромной скоростью (со скоростью света – приблизительно 300 000 километров в секунду) распространяется электрическое поле.

При замыкании цепи поле распространяется практически мгновенно. А уже вслед за полем начинают медленно двигаться электроны, причём сразу по всей цепи. Эту ситуацию можно сравнить с движением воды в водопроводе. Воду заставляет двигаться давление в трубах, которое при открытии крана распространяется практически мгновенно, заставляя «ближайшую» к крану воду выливаться. При этом по трубам движется вся вода под этим самым давлением. Получается, что давление – это аналог электрического поля, а вода – аналог электронов. Как только прекращается действие электрического поля, сразу прекращается упорядоченное движение электрических зарядов.

Опыт Рикке

Возникает логичный вопрос: а не изменяется ли проводник из-за того, что из него «ушли» электроны? Опыт по подтверждению того, что все электроны одинаковые, был проведён немецким учёным Рикке (рис. 4) тогда, когда на трамвайных линиях использовали три разных проводника: алюминиевый и два медных.

Рис. 4. Карл Виктор Рикке (Источник)

Рикке в течение года наблюдал за последовательным соединением трёх проводников: медь + алюминий + медь. Поскольку ток в трамвайных линиях течёт довольно большой, то эксперимент позволял дать однозначный ответ: одинаковы ли электроны, которые являются носителями отрицательного заряда в разных проводниках.

За год масса проводников не изменилась, диффузии не произошло, то есть структура проводников осталась неизменной. Из этого следовал вывод, что электроны могут переходить из одного проводника в другой, но структура их при этом не изменится.

Действия тока

Поговорим теперь о том, какое действие оказывает электрический ток. За счёт чего он получил такое широкое применение в быту и технике?

Можно выделить три основных действия электрического тока:

1. Тепловое. При прохождении тока проводник нагревается. Это одно из самых главных действий тока, которое используется человеком. Самый простой пример – некоторые бытовые обогреватели (рис. 5).

Рис. 5. Электрообогреватель (Источник)

2. Химическое. Проводник может изменять химический состав при прохождении по нему тока. В частности, при помощи электрического тока добывают некоторые металлы в чистом виде, выделяя их из различных соединений. К примеру, таким образом получают алюминий (рис. 6).

Рис. 6. Электролизный цех алюминиевого завода (Источник)

3. Магнитное. Если по проводнику течёт ток, то магнитная стрелка вблизи такого проводника изменит своё положение.

Направление тока

Теперь поговорим о направлении электрического тока.

За направление электрического тока принимается направление движения положительных электрических зарядов.

Но только что мы говорили о том, что ток в металлах создают движущиеся электроны, которые имеют отрицательный заряд. Почему же возникает такое противоречие?

Когда возник вопрос о направлении электрического тока, ещё никто не знал о существовании электронов. Было решено считать, что ток движется в направлении движения положительных зарядов. Прошло время, учёные выяснили, что в металлах, в частности, движутся электроны, но было решено оставить всё в прежнем виде. Это связано с тем, что знак заряда нас практически не интересует, гораздо больше нас интересует само действие тока.

Движение электронов в проводнике противоположно направлению электрического поля (рис. 7).

Рис. 7. Движение электронов в проводнике (Источник)

На этом уроке мы выяснили, как течёт ток в металлах, узнали о действиях электрического тока, а также определили направление тока.

На следующем уроке мы начнём знакомиться с числовыми характеристиками тока.

Список литературы

Генденштейн Л. Э, Кайдалов А. Б., Кожевников В. Б. Физика 8 / Под ред. Орлова В. А., Ройзена И. И. – М.: Мнемозина.

Перышкин А. В. Физика 8. – М.: Дрофа, 2010.

Фадеева А. А., Засов А. В., Киселев Д. Ф. Физика 8. – М.: Просвещение.

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

Фестиваль педагогических идей «Открытый урок» (Источник)

Фестиваль педагогических идей «Открытый урок» (Источник)

Фестиваль педагогических идей «Открытый урок» (Источник)

Домашнее задание

П. 34–36, вопросы 1–4, стр. 81, вопросы 1–7, стр. 83, вопросы 1–3, стр. 84. Перышкин А. В. Физика 8. – М.: Дрофа, 2010.

В каких устройствах используется тепловое действие тока? Магнитное действие?

Какие действия тока можно наблюдать, пропуская ток через морскую воду?

Постоянный электрический ток. Направление тока, формула

Автор статьи — профессиональный репетитор, автор учебных пособий для подготовки к ЕГЭ Игорь Вячеславович Яковлев

Темы кодификатора ЕГЭ: постоянный электрический ток, сила тока, напряжение.

Электрический ток обеспечивает комфортом жизнь современного человека. Технологические достижения цивилизации — энергетика, транспорт, радио, телевидение, компьютеры, мобильная связь — основаны на использовании электрического тока.

Электрический ток — это направленное движение заряженных частиц, при котором происходит перенос заряда из одних областей пространства в другие.

Электрический ток может возникать в самых различных средах: твёрдых телах, жидкостях, газах. Порой и среды никакой не нужно — ток может существовать даже в вакууме! Мы поговорим об этом в своё время, а пока приведём лишь некоторые примеры.

• Замкнём полюса батарейки металлическим проводом. Свободные электроны провода начнут направленное движение от «минуса» батарейки к «плюсу».
Это — пример тока в металлах.

• Бросим в стакан воды щепотку поваренной соли . Молекулы соли диссоциируют на ионы, так что в растворе появятся свободные заряды: положительные ионы и отрицательные ионы . Теперь засунем в воду два электрода, соединённые с полюсами батарейки. Ионы начнут направленное движение к отрицательному электроду, а ионы — к положительному.
Это — пример прохождения тока через раствор электролита.

• Грозовые тучи создают столь мощные электрические поля, что оказывается возможным пробой воздушного промежутка длиной в несколько километров. В результате сквозь воздух проходит гигантский разряд — молния.
Это — пример электрического тока в газе.

Во всех трёх рассмотренных примерах электрический ток обусловлен движением заряженных частиц внутри тела и называется током проводимости.

• Вот несколько иной пример. Будем перемещать в пространстве заряженное тело. Такая ситуация согласуется с определением тока! Направленное движение зарядов — есть, перенос заряда в пространстве — присутствует. Ток, созданный движением макроскопического заряженного тела, называется конвекционным.

Заметим, что не всякое движение заряженных частиц образует ток. Например, хаотическое тепловое движение зарядов проводника — не направленное (оно совершается в каких угодно направлениях), и потому током не является (при возникновении тока свободные заряды продолжают совершать тепловое движение! Просто в этом случае к хаотическим перемещениям заряженных частиц добавляется их упорядоченный дрейф в определённом
направлении).
Не будет током и поступательное движение электрически нейтрального тела: хотя заряженные частицы в его атомах и совершают направленное движение, не происходит переноса заряда из одних участков пространства в другие.

Направление электрического тока

Направление движения заряженных частиц, образующих ток, зависит от знака их заряда. Положительно заряженные частицы будут двигаться от «плюса» к «минусу», а отрицательно заряженные — наоборот, от «минуса» к «плюсу». В электролитах и газах, например, присутствуют как положительные, так и отрицательные свободные заряды, и ток создаётся их встречным движением в обоих направлениях. Какое же из этих направлений принять за направление электрического тока?

Направлением тока принято считать направление движения положительных зарядов.

Попросту говоря, по соглашению ток течёт от «плюса» к «минусу» (рис. 1; положительная клемма источника тока изображена длинной чертой, отрицательная клемма — короткой).

Рис. 1. Направление тока

Данное соглашение вступает в некоторое противоречие с наиболее распространённым случаем металлических проводников. В металле носителями заряда являются свободные электроны, и двигаются они от «минуса» к «плюсу». Но в соответствии с соглашением мы вынуждены считать, что направление тока в металлическом проводнике противоположно движению свободных электронов. Это, конечно, не очень удобно.

Тут, однако, ничего не поделаешь — придётся принять эту ситуацию как данность. Так уж исторически сложилось. Выбор направления тока был предложен Ампером (договорённость о направлении тока понадобилась Амперу для того, чтобы дать чёткое правило определения направления силы, действующей на проводник с током в магнитном поле. Сегодня эту силу мы называем силой Ампера, направление которой определяется по правилу левой руки) в первой половине XIX века, за 70 лет до открытия электрона. К этому выбору все привыкли, и когда в 1916 году выяснилось, что ток в металлах вызван движением свободных электронов, ничего менять уже не стали.

Действия электрического тока

Как мы можем определить, протекает электрический ток или нет? О возникновении электрического тока можно судить по следующим его проявлениям.

1. Тепловое действие тока. Электрический ток вызывает нагревание вещества, в котором он протекает. Именно так нагреваются спирали нагревательных приборов и ламп накаливания. Именно поэтому мы видим молнию. В основе действия тепловых амперметров лежит тепловое расширение проводника с током, приводящее к перемещению стрелки прибора.

2. Магнитное действие тока. Электрический ток создаёт магнитное поле: стрелка компаса, расположенная рядом с проводом, при включении тока поворачивается перпендикулярно проводу. Магнитное поле тока можно многократно усилить, если обмотать провод вокруг железного стержня — получится электромагнит. На этом принципе основано действие амперметров магнитоэлектрической системы: электромагнит поворачивается в поле постоянного магнита, в результате чего стрелка прибора перемещается по шкале.

3. Химическое действие тока. При прохождении тока через электролиты можно наблюдать изменение химического состава вещества. Так, в растворе положительные ионы двигаются к отрицательному электроду, и этот электрод покрывается медью.

Электрический ток называется постоянным, если за равные промежутки времени через поперечное сечение проводника проходит одинаковый заряд.

Постоянный ток наиболее прост для изучения. С него мы и начинаем.

Сила и плотность тока

Количественной характеристикой электрического тока является сила тока. В случае постоянного тока абсолютная величина силы тока есть отношение абсолютной величины заряда , прошедшего через поперечное сечение проводника за время , к этому самому времени:

(1)

Измеряется сила тока в амперах (A). При силе тока в А через поперечное сечение проводника за с проходит заряд в Кл.

Подчеркнём, что формула (1) определяет абсолютную величину, или модуль силы тока.
Сила тока может иметь ещё и знак! Этот знак не связан со знаком зарядов, образующих ток, и выбирается из иных соображений. А именно, в ряде ситуаций (например, если заранее не ясно, куда потечёт ток) удобно зафиксировать некоторое направление обхода цепи (скажем, против часовой стрелки) и считать силу тока положительной, если направление тока совпадает с направлением обхода, и отрицательной, если ток течёт против направления обхода (сравните с тригонометрическим кругом: углы считаются положительными, если отсчитываются против часовой стрелки, и отрицательными, если по часовой стрелке).

В случае постоянного тока сила тока есть величина постоянная. Она показывает, какой заряд проходит через поперечное сечение проводника за с.

Часто бывает удобно не связываться с площадью поперечного сечения и ввести величину плотности тока:

(2)

где — сила тока, — площадь поперечного сечения проводника (разумеется, это сечение перпендикулярно направлению тока). С учётом формулы (1) имеем также:

Плотность тока показывает, какой заряд проходит за единицу времени через единицу площади поперечного сечения проводника. Согласно формуле (2), плотность тока измеряется в А/м2.

Скорость направленного движения зарядов

Когда мы включаем в комнате свет, нам кажется, что лампочка загорается мгновенно. Скорость распространения тока по проводам очень велика: она близка к км/с (скорости света в вакууме). Если бы лампочка находилась на Луне, она зажглась бы через секунду с небольшим.

Однако не следует думать, что с такой грандиозной скоростью двигаются свободные заряды, образующие ток. Оказывается, их скорость составляет всего-навсего доли миллиметра в секунду.

Почему же ток распространяется по проводам так быстро? Дело в том, что свободные заряды взаимодействуют друг с другом и, находясь под действием электрического поля источника тока, при замыкании цепи приходят в движение почти одновременно вдоль всего проводника. Скорость распространения тока есть скорость передачи электрического взаимодействия между свободными зарядами, и она близка к скорости света в вакууме. Скорость же, с которой сами заряды перемещаются внутри проводника, может быть на много порядков меньше.

Итак, подчеркнём ещё раз, что мы различаем две скорости.

1. Скорость распространения тока. Это — скорость передачи электрического сигнала по цепи. Близка к км/с.

2. Скорость направленного движения свободных зарядов. Это — средняя скорость перемещения зарядов, образующих ток. Называется ещё скоростью дрейфа.

Мы сейчас выведем формулу, выражающую силу тока через скорость направленного движения зарядов проводника.

Пусть проводник имеет площадь поперечного сечения (рис. 2). Свободные заряды проводника будем считать положительными; величину свободного заряда обозначим (в наиболее важном для практики случая металлического проводника это есть заряд электрона). Концентрация свободных зарядов (т. е. их число в единице объёма) равна .

Рис. 2. К выводу формулы

Какой заряд пройдёт через поперечное сечение нашего проводника за время ?

С одной стороны, разумеется,

(3)

С другой стороны, сечение пересекут все те свободные заряды, которые спустя время окажутся внутри цилиндра с высотой . Их число равно:

Следовательно, их общий заряд будет равен:

(4)

Приравнивая правые части формул (3) и (4) и сокращая на , получим:

(5)

Соответственно, плотность тока оказывается равна:

Давайте в качестве примера посчитаем, какова скорость движения свободных электронов в медном проводе при силе тока A.

Заряд электрона известен: Кл.

Чему равна концентрация свободных электронов? Она совпадает с концентрацией атомов меди, поскольку от каждого атома отщепляется по одному валентному электрону. Ну а концентрацию атомов мы находить умеем:

Положим мм . Из формулы (5) получим:

м/с.

Это порядка одной десятой миллиметра в секунду.

Стационарное электрическое поле

Мы всё время говорим о направленном движении зарядов, но ещё не касались вопроса о том, почему свободные заряды совершают такое движение. Почему, собственно, возникает электрический ток?

Для упорядоченного перемещения зарядов внутри проводника необходима сила, действующая на заряды в определённом направлении. Откуда берётся эта сила? Со стороны электрического поля!

Чтобы в проводнике протекал постоянный ток, внутри проводника должно существовать стационарное (то есть — постоянное, не зависящее от времени) электрическое поле. Иными словами, между концами проводника нужно поддерживать постоянную разность потенциалов.

Стационарное электрическое поле должно создаваться зарядами проводников, входящих в электрическую цепь. Однако заряженные проводники сами по себе не смогут обеспечить протекание постоянного тока.

Рассмотрим, к примеру, два проводящих шара, заряженных разноимённо. Соединим их проводом. Между концами провода возникнет разность потенциалов, а внутри провода — электрическое поле. По проводу потечёт ток. Но по мере прохождения тока разность потенциалов между шарами будет уменьшаться, вслед за ней станет убывать и напряжённость поля в проводе. В конце концов потенциалы шаров станут равны друг другу, поле в проводе обратится в нуль, и ток исчезнет. Мы оказались в электростатике: шары плюс провод образуют единый проводник, в каждой точке которого потенциал принимает одно и то же значение; напряжённость
поля внутри проводника равна нулю, никакого тока нет.

То, что электростатическое поле само по себе не годится на роль стационарного поля, создающего ток, ясно и из более общих соображений. Ведь электростатическое поле потенциально, его работа при перемещении заряда по замкнутому пути равна нулю. Следовательно, оно не может вызывать циркулирование зарядов по замкнутой электрической цепи — для этого требуется совершать ненулевую работу.

Кто же будет совершать эту ненулевую работу? Кто будет поддерживать в цепи разность потенциалов и обеспечивать стационарное электрическое поле, создающее ток в проводниках?

Ответ — источник тока, важнейший элемент электрической цепи.

Чтобы в проводнике протекал постоянный ток, концы проводника должны быть присоединены к клеммам источника тока (батарейки, аккумулятора и т. д.).

Клеммы источника — это заряженные проводники. Если цепь замкнута, то заряды с клемм перемещаются по цепи — как в рассмотренном выше примере с шарами. Но теперь разность потенциалов между клеммами не уменьшается: источник тока непрерывно восполняет заряды на клеммах, поддерживая разность потенциалов между концами цепи на неизменном уровне.

В этом и состоит предназначение источника постоянного тока. Внутри него протекают процессы неэлектрического (чаще всего — химического) происхождения, которые обеспечивают непрерывное разделение зарядов. Эти заряды поставляются на клеммы источника в необходимом количестве.

Количественную характеристику неэлектрических процессов разделения зарядов внутри источника — так называемую ЭДС — мы изучим позже, в соответствующем листке.

А сейчас вернёмся к стационарному электрическому полю. Каким же образом оно возникает в проводниках цепи при наличии источника тока?

Заряженные клеммы источника создают на концах проводника электрическое поле. Свободные заряды проводника, находящиеся вблизи клемм, приходят в движение и действуют своим электрическим полем на соседние заряды. Со скоростью, близкой к скорости света, это взаимодействие передаётся вдоль всей цепи, и в цепи устанавливается постоянный электрический ток. Стабилизируется и электрическое поле, создаваемое движущимися зарядами.

Стационарное электрическое поле — это поле свободных зарядов проводника, совершающих направленное движение.

Стационарное электрическое поле не меняется со временем потому, что при постоянном токе не меняется картина распределения зарядов в проводнике: на место заряда, покинувшего данный участок проводника, в следующий момент времени поступает точно такой же заряд. По этой причине стационарное поле во многом (но не во всём) аналогично полю электростатическому.

А именно, справедливы следующие два утверждения, которые понадобятся нам в дальнейшем (их доказательство даётся в вузовском курсе физики).

1. Как и электростатическое поле, стационарное электрическое поле потенциально. Это позволяет говорить о разности потенциалов (т. е. напряжении) на любом участке цепи (именно эту разность потенциалов мы измеряем вольтметром).
Потенциальность, напомним, означает, что работа стационарного поля по перемещению заряда не зависит от формы траектории. Именно поэтому при параллельном соединении проводников напряжение на каждом из них одинаково: оно равно разности потенциалов стационарного поля между теми двумя точками, к которым подключены проводники.
2. В отличие от электростатического поля, стационарное поле движущихся зарядов проникает внутрь проводника (дело в том, что свободные заряды, участвуя в направленном движении, не успевают должным образом перестраиваться и принимать «электростатические» конфигурации).
Линии напряжённости стационарного поля внутри проводника параллельны его поверхности, как бы ни изгибался проводник. Поэтому, как и в однородном электростатическом поле, справедлива формула , где — напряжение на концах проводника, — напряжённость стационарного поля в проводнике, — длина проводника.

Понимание электричества — узнайте об электричестве, токе, напряжении и сопротивлении

gif»>


»
	»	Энергия Продукты консервации
	»	Энергия Системы сохранения

»

	»
	»
	»
	»



»

	»
	»
	»
	»

Дом
> Поддержка >
Понимание электричества

Понимание электричества

Что такое электричество?
Ток, напряжение и сопротивление
Как измерять ток, напряжение и сопротивление
Как работает электричество?

Что
электричество?

Любая бытовая техника, которую мы используем
в нашей повседневной жизни, таких как бытовая техника, офисное оборудование
и промышленное оборудование, почти все это потребляет электричество.
Поэтому мы должны понимать электричество.

Первый вопрос, который мы
узнаете ответ « откуда берется электричество
родом из? »

Все материи состоят из
атомы. Затем задайте следующий вопрос: « Что такое атомы? ».

Атомы — наименьшая часть элемента. Они состоят
ядра и электронов, электроны окружают ядро. Элементы
определяются по количеству электронов на орбите вокруг ядра
атомов и по количеству протонов в ядре.

Ядро состоит из протонов и нейтронов, а количество
протоны и нейтроны уравновешены.

Нейтроны не имеют электрического заряда,
протоны имеют положительный заряд (+), а электроны – отрицательный.
обвинения (-). Положительный заряд протона равен отрицательному заряду
электрона.

Электроны связаны на своей орбите притяжением протонов, но
электроны во внешней зоне могут освободиться от своей орбиты
некоторые внешние силы. Их называют свободными электронами,
которые движутся от одного атома к другому, создаются потоки электронов.
Это основа электричества. Материалы, позволяющие многим
электроны для свободного движения называются проводники
а материалы, которые позволяют двигаться небольшому количеству свободных электронов, называются
изоляторы .

Все вещества состоят из атомов, обладающих электрическим зарядом. Следовательно,
они имеют электрические заряды. Для того, что имеет сбалансированный
число протонов и электронов, сила положительного заряда и
сила отрицательного заряда уравновешена. Это называется нейтральное состояние
атома. (Количество протонов и электронов остается равным.)

« Статическое электричество »
представляет собой ситуацию, когда все вещи состоят из электрического
обвинения. Например, трение материала о другой
может вызвать статическое электричество. Свободные электроны одного материала
двигаться с силой, пока они не освободятся от своих орбит вокруг ядра
и перейти к другому. Электроны одного материала уменьшаются, это
представляет положительные заряды. В то же время электроны другого
увеличивается, имеет отрицательные заряды.

В общем заряд
производство материи означает, что материя имеет электрические заряды.
Имеет положительные и отрицательные заряды, что выражается в
кулон.

Ток,
Напряжение и сопротивление

Что актуально?
Электрическое явление вызвано потоком
свободных электронов от одного атома к другому. Характеристики
тока электричества противоположны тем
статического электричества.

Провода состоят из таких проводников, как медь
или алюминий. Атомы металлов состоят из свободных электронов, которые
свободно перемещаться от одного атома к другому. Если добавить электрон
в проводе свободный электрон притягивается к протону, чтобы стать нейтральным.
Вынуждение электронов со своих орбит может вызвать недостаток электронов.
Электроны, которые непрерывно движутся по проводу, называются Электрический
Текущий .

Для одножильных проводников электрический ток относится к направленному
отрицательных электронов к положительным от одного атома к другому. Жидкость
проводники и газовые проводники, электрический ток относится к электронам
а протоны текут в обратном направлении.

Ток — это поток электронов, но ток и электроны текут в
противоположное направление. Ток течет от плюса к минусу
а электрон течет от минуса к плюсу.

Ток определяется количеством электронов, проходящих через
поперечное сечение проводника за одну секунду. Ток измеряется
в ампер , что сокращенно « ампер «.
Обозначение усилителя — буква « A ».

Ток в один ампер означает
что ток проходит через поперечное сечение двух проводников,
которые расположены параллельно на расстоянии 1 м друг от друга с 2×10 ^-7 Ньютон
сила на метр возникает в каждом проводнике. Это также может означать обвинения
одного кулона (или 6,24×10 90 272 18 90 273 электронов), проходящего через поперечное сечение
проводника за одну секунду.

Что такое напряжение?
Электрический ток — это поток электронов в проводнике. Сила
необходимое для протекания тока по проводнику, называется
напряжение и потенциал это
другой термин напряжения. Например, у первого элемента больше
положительные заряды, поэтому он имеет более высокий потенциал. С другой стороны,
второй элемент имеет более отрицательные заряды, поэтому он
имеет более низкий потенциал. Разница между двумя точками называется
разность потенциалов .

Электродвижущая сила
означает силу, которая заставляет ток непрерывно течь через
дирижер. Эта сила может быть получена от генератора энергии,
аккумулятор, аккумулятор для фонарика и топливный элемент и т. д.

Вольт, сокращенно « В », является единицей
измерения используются взаимозаменяемо для напряжения, потенциала,
и электродвижущая сила. Один вольт означает силу, которая заставляет
ток в один ампер проходит через сопротивление в один ом.

Что такое сопротивление?
Электроны движутся через
проводник при протекании электрического тока. Все материалы мешают
протекание электрического тока в некоторой степени. Эта характеристика
называется сопротивление . Сопротивление увеличивается
с увеличением длины или уменьшением поперечного сечения
материал.

Единица измерения сопротивления Ом
и его символ — греческая буква омега ( Ω ).
Сопротивление в один ом означает, что проводник пропускает ток
один ампер, чтобы течь с напряжением один вольт.

Все материалы различаются тем, что пропускают электроны. Материалы
которые позволяют многим электронам свободно течь, называются проводниками
такие как медь, серебро, алюминий, соляной раствор, серная
кислоты и соленой воды. Напротив, материалы, которые пропускают мало электронов
течь называется изоляторы такие как пластиковые,
резина, стекло и сухая бумага. Другой тип материалов, полупроводники
обладают свойствами как проводников, так и изоляторов. Они
позволяют электронам двигаться, будучи в состоянии контролировать поток
электроны и примерами являются углерод, кремний и германий и т.д.

Сопротивление проводника
зависит от двух основных факторов, таких как:

	1.	Типы материалов
	2.	Температура материала

Как измерить силу тока

Прибор для измерения тока
называется амперметр или амперметр .

	Шаги для текущего измерения Подсоедините маленькую лампочку к сухому элементу. Измерить ток который проходит через лампочку, соединяя плюсовую клемму (+) амперметра к минусовой клемме (-) сухого элемента (см. рисунок)
	Инструкции по технике безопасности при измерении тока;
	1.	Расчетный ток, который необходимо измерить затем выберите подходящий амперметр, так как каждый амперметр имеет разные предел измерения тока.
	2.	Убедитесь, что соединение с положительной клеммой (+) и минусовая клемма (-) амперметра исправны.
	3.	Не подключайте клеммы амперметра напрямую к клеммам сухих батарей. Так как это может повредить счетчик.

Как измерить напряжение
Прибор для измерения напряжения, разности
потенциал или электродвижущая сила называется вольтметр .

	Этапы измерения напряжения Подсоедините небольшую лампочку к сухому элементу. Вольтметр подключил параллельно лампочке для измерения напряжения через лампочку. Подключите положительную клемму (+) вольтметр к положительной клемме (+) сухого элемента и подключите минусовая клемма (-) вольтметра к минусовой клемме (-) сухого элемента (см. рисунок).
	Инструкции по технике безопасности при измерении Напряжение;
	1.	Расчетное напряжение, которое необходимо измерить затем выберите подходящий вольтметр, так как каждый вольтметр рассчитан на предел измерения напряжения.
	2.	Убедитесь, что подключение плюсовой клеммы (+) и минусовая клемма (-) вольтметра исправны.

Как измерить сопротивление
Прибор, используемый для измерения
сопротивление называется тестер или мультиметр .
Мультиметр или измерительный прибор используется для создания различных электрических
такие измерения, как ток, напряжение и сопротивление. Он сочетает в себе
функции амперметра, вольтметра и омметра.

Шаги для измерения сопротивления
Поверните лицевую шкалу в положение для требуемого измерения,
сопротивления, затем прикоснитесь к обеим клеммам мультиметра (см.

рис. 1) и установите диапазон измерителя на 0 Ом. Трогать
оба вывода измерителя к сопротивлению и взять
чтения (см. рис. 2).

Как работает электричество?

Электрический ток – это способность
делать работу. Электрический ток может быть преобразован в тепло, энергию
и магнетизм, чтобы назвать несколько.

Электрический ток классифицируется
по своим функциям и три основных типа:

1.	Теплоэнергия
2.	Электрохимия
3.	Магнетизм

1. Тепло и электроэнергия используется для производства тепла и электроэнергии.

Например, токоведущая нихромовая проволока, которая нихромовая
провод имеет высокое сопротивление и создает тепло. Это применяется
быть составной частью электрических духовок, тостеров, электрических утюгов
и лампочки и т.д.

Эксперимент проводится путем измерения
количество теплоты воды по калориметру.

Увеличьте напряжение на
подключите вариатор и подключите амперметр и вольтметр для измерения
тока и напряжения.
Установите шкалу вариатора для регулировки значения напряжения и тока
нихромовой проволокой и периодически пропускают ток.
измерить количество теплоты от нихромовой проволоки. Есть какие-то признаки
напряжения и тока. Если напряжение, ток и время увеличиваются,
количество тепла также увеличится. Они выражаются тем,
отношение, как показано ниже.

Это называется Джоуля.
закон . Количество тепла зависит от напряжения, времени, тока
и интервал времени. По закону Ома V (напряжение) = I (ток).

x R (сопротивление), поэтому

Количество тепла зависит от
ток в квадрате, умноженный на сопротивление и интервал времени.

При пропускании тока через нихромовую проволоку в воде ток
превращается в тепло и температура повышается. Работа выполняется
тепло, выделяемое в электрической цепи, которая называется Electric
мощность .

Измерена электрическая мощность
в ватт-часах (Втч), а количество тепла измеряется в калориях
(Кал).

Работа совершается за счет выделяемого тепла
в электрической схеме пишется мощность, что значит
что скорость работы выполняется в цепи, когда 1 ампер течет с
Применяется 1 вольт, а его единицей измерения является ватт.

Заключение

2. Электрохимия

Например, при пропускании тока через хлорид натрия
(NaCl) раствор, химическая реакция, называемая электролизом
имеет место. Применяется для производства электролиза, цинкования
аккумулятор и т. д.

Эксперимент проводится путем замачивания двух платиновых (Pt) пластин
в расплавленной соли. Подсоедините батарейки к двум платиновым пластинам,
ток проходит через расплавленную соль и производит хлор
пузырьки вокруг положительной пластины (+) и пузырьки водорода
вокруг отрицательной пластины (-), так как хлорид натрия составляет
натрия (Na) и хлорида (Cl). Когда хлорид натрия
тает в воде, элементы разделяются. Натрий имеет
положительные заряды (+), а хлор имеет отрицательные заряды
(-) и эти заряды называются ионов .
Расплавленная соль имеет оба положительных заряда, называемых анодами ,
а отрицательные заряды называются катодами .
Состояние разделенных элементов называется ионизацией .
Если соль расплавится водой, раствор будет доступен ионам,
называется раствор электролита . А если тока
пропускают через раствор электролита, происходит химическая реакция
происходит так называемый электролиз.

3. Магнетизм

Примером этой электрической работы является токоведущая
проволоки, возникают магнитные линии потока. Это применяется для производства
электродвигатели, электрические трансформаторы и магнитофоны,
и т.д.

Понимание смысла
магнетизма:
Что такое магнетизм?

Составная формула магнита Fe ₃ O ₄ .
Все магниты имеют две характеристики.

Во-первых, они привлекают
и держи железо. Вторичный, если свободно двигаться, как компас
иглы, они примут положение север-юг. Любые материалы
имеют эти характеристики, они называются магнит .

Характеристики магнита
	Каждый магнит имеет два полюса, один северный полюс и один один южный полюс.
	Противоположные полюса притягиваются друг к другу, в то время как подобные полюса отталкиваются друг от друга.

Электричество и магнитное поле При помещении магнитной стрелки рядом с электрическим проводом, который проходит ток, магнитная стрелка поворачивается направление тока (см. рис. 1 и 2). Следовательно, поток электрического тока также создает связанное с ним магнитное поле. силу или говорят, что электричество способно производить магнитное поле.
При размещении магнитной стрелки в проволочной катушке с одной петлей (см. рисунок) и ток проходит через проволочную катушку, магнитную игла поворачивается в направлении, как показано на рисунке выше. А направления магнитных линий потока показаны стрелки.
Когда магнитная стрелка помещается в проволочную катушку с множеством петель как показано на правом рисунке, то ток проходит через катушка. Направление магнитных линий потока параллели проволочная катушка. Характеристики магнитных линий потока как характеристики магнита, но без магнитного полюса.
Когда катушка с токоведущим проводом находится рядом с железным стержнем, железный стержень слегка сдвинется (см. рис. 1). Если ядро размещено в проволочной катушке железный стержень сильно притягивается (см. фигура 2). Поскольку сердечник представляет собой мягкое железо, проводящее магнитные силовые линии при пропускании тока через проволочную катушку вокруг сердечника, сердечник намагничивается с большой силой это называется электромагниты . Эта функция широко применяется для использования в промышленности.

Электричество — Электрический ток — Физика 299

«Когда я оказываюсь в компании
ученых, я чувствую себя жалким священником, заблудшим
ошибиться в гостиной, полной герцогов»
У. Г. Оден

Электрический ток

Электрический ток равен скорости прохождения заряда
неподвижная точка в пространстве.

1
Ампер = 1 Кулон/секунда

Важно понимать, что значение тока
постоянной, независимо от сечения проводника. Если
если бы это было не так, то заряд «скапливался бы» в точках вдоль
проводник.

Когда вы щелкаете выключателем, лампочка мгновенно загорается.
На самом деле течение движется со скоростью, близкой к скорости
легкий. Однако носители заряда, электроны в
металлическая проволока движется с гораздо меньшей скоростью — скоростью дрейфа.
Рассмотрим провод длиной l, поперечное сечение A, проводимость n.
электронов в единице объема. Ток в проводе может быть
написано,

где e —
заряд электрона и v _d – скорость дрейфа.

Плотность тока, Дж
(А/м ² ) определяется как,

физически,
J представляет движение заряда в определенном месте внутри
проводник, напр. когда А большое J маленькое, когда А маленькое
J большой.
Общее соотношение между I и J равно

Ток есть поток
J через поверхность.

Важно:

Текущий,
Я,
является
скалярная величина, тогда как J является вектором. у меня есть
«смысл» в том, что мы рисуем стрелки, чтобы представить его
«направление», но не подчиняется правилам вектора
алгебра.

Историческая причуда.
Направление тока определяется как направление в
который будет двигаться положительный заряд. Но в твердом металлическом
проводники носители заряда электроны (отрицательные заряды)
которые на самом деле движутся в противоположном направлении. Отрицательный
заряды, движущиеся справа налево, в точности эквивалентны положительным
заряды движутся слева направо.

Сопротивление

В металлических проводниках электрическое поле и плотность тока
направлены в одну сторону и пропорциональны
друг друга,

где ρ —
удельное сопротивление проводника — характеристика
проводник. Электропроводность проводящего материала равна
определяется формулой σ = 1/ρ.
Для однородного проводника длиной l, поперечного сечения A имеем E =
V/l и J = i/A, так что

Сопротивление проводника
R, определяется как,

Сопротивление измеряется в омах (Ом), тогда удельное сопротивление
единицы ом.метр и проводимость (ом.метр) ^-1

Важно: Соотношение V =
ИК НЕ
Закон Ома !

Закон Ома:

«Если соотношение
напряжение на проводнике к току через
она постоянна для всех напряжений, то
проводник подчиняется закону Ома»

Закон Ома выполняется для металлических проводников, но не
для таких устройств, как транзисторы, диоды и т. д.
Соотношение V = IR всегда можно использовать для
определить сопротивление при каком-то конкретном I и
V для любого устройства.

Даже в проводниках ток будет течь только между двумя точками
А и Б, когда

Существует разность потенциалов между A и B (производящая
электрическое поле, которое заставляет заряды двигаться) и,
A и B являются частью полной цепи.

Мощность

Предположим, что заряд dq движется из точки A в точку B, где
разность потенциалов между A и B равна V _AB , то
энергия, выделяемая за время dt, равна

, так что скорость, с которой энергия
переданная (мощность), P, дается,
В единицах измерения мы можем сказать, что
Ампер x Вольт = Ватт.

Форма «высвобождаемой» энергии зависит от
электрический компонент, расположенный между A и B, для
например,

Двигатель – высвобожденная механическая энергия (работа)
Аккумулятор — химическая энергия, хранящаяся в аккумуляторе
Сопротивление — выделяется тепловая энергия (тепло)

Электродвижущая сила — «ЭДС»

При обсуждении электрических цепей
вам может встретиться термин «ЭДС» — электродвижущая
сила. Важно понимать, что «ЭДС»
НЕ сила!

Если устройство имеет «ЭДС», оно может поддерживать
разность потенциалов (напряжение). Так, например,
батарея поддерживает ЭДС между положительной и отрицательной
терминалы.

ЭДС устройства можно определить как ε = dW/dq, где dW
работа, совершенная положительным зарядом dq при его взятии
через разность потенциалов устройства. в
случай простой схемы с батареей (см. выше) в качестве
заряд проходит по внешней (по отношению к аккумулятору) цепи ее
теряет энергию. В цепи выше появляется энергия
как тепло и свет в лампочке. Когда
заряд возвращает аккумулятору ЭДС аккумулятора
восполняет свою энергию.

На этом вводном уровне мы можем рассмотреть ЭДС
«источник» (аккумулятор, генератор и т. д.) должен быть точно эквивалентен
к напряжению, обеспечиваемому источником.

Направление ЭДС всегда представляет направление a
положительный заряд будет перемещаться во внешней цепи.
См. схему справа. Направление ЭДС – это
важным фактором, когда мы используем законы Кирхгофа для анализа
схемы.

Внутреннее сопротивление

Все ЭДС – батареи, генераторы и т. д. – и электрические
измерительные приборы — амперметры, вольтметры и т.п. — имеют
«внутреннее сопротивление».

Что касается анализа цепи
обеспокоены тем, что эти внутренние сопротивления могут быть просто
рассматривать как резисторы, включенные последовательно с «идеальным»
ЭДС/метр.

Для амперметров (токоизмерительных приборов) целью является
иметь как можно более низкое внутреннее сопротивление, чтобы
ток не влияет.

Для вольтметра внутреннее сопротивление должно быть как можно больше
насколько это возможно.

В: Имеет ли свет массу?
А: Конечно нет.

Электрический ток направление: 2.1. Электрический ток в проводниках. Направление электрического тока. Сила и плотность тока — ЗФТШ, МФТИ