Что такое электрический ток и каковы условия его существования. Электрический ток проводитКакие вещества проводят электрический токИз физики известно, что электрический ток – это направленное движение электрически заряженных частиц. Разные вещества проводят электрический ток по-разному. По способности передавать электрические заряды вещества делятся на ПРОВОДНИКИ и НЕПРОВОДНИКИ электричества. Проводниками называют тела, через которые электрические заряды могут проходить от заряженного тела к незаряженному, в проводниках имеется очень много свободных заряженных частиц. Хорошие проводники электричества – это металлы, почва, вода с растворенными в ней солями, кислотами или щелочами, графит и некоторые виды органических веществ. Тело человека также проводит электричество. Это можно показать на опыте с электроскопом. Зарядим электроскоп с помощью эбонитовой или стеклянной палочки, стрелка отклонится Затем дотронемся до заряженного электроскопа рукой. Стрелка тотчас вернётся в исходное положение – к нулю. Заряд с электроскопа уходит в наше тело. В данном опыте с небольшим зарядом это не опасно, но ощутимо «щёлкает» по пальцам. А большие заряды и токи опасны для жизни и здоровья. Из металлов лучшие проводники электричества – серебро, медь, алюминий. Даже в обычной водопроводной воде растворено столько всевозможных солей, что она является весьма хорошим проводником, и об этом нельзя забывать, работая с электрооборудованием в условиях повышенной влажности иначе можно получить весьма ощутимый удар током, это опасно. Проходя через живой организм электрический ток производит разные действия: термическое – ожоги определённых участков тела, нагрев кровеносных сосудов, крови, нервов; электролитическое (или химическое) – разложение крови и других органических жидкостей; биологическое – раздражение и возбуждение живых тканей организма, что сопровождается непроизвольными судорожными сокращением мышц, в том числе мышц сердца и лёгких. В результате всего этого могут возникнуть различные нарушения в организме вплоть до полной остановки работы сердца и лёгких. Непроводниками называют такие тела, через которые электрические заряды не могут переходить от заряженного тела к незаряженному, так как в диэлектриках очень мало свободных заряженных частиц. Непроводниками электричества, или диэлектриками, являются эбонит, янтарь, фарфор, резина, различные пластмассы, шелк, капрон, масла, воздух (газы), стекло, плексиглас, сухое дерево и бумага. Изготовленные из диэлектриков тела называются ИЗОЛЯТОРАМИ (от итальянского слова ИЗОЛЯРО – уединять). Проводники служат для передачи на расстояние электрической энергии (электрического тока), именно из них, в основном, изготавливаются высоковольтные электрические кабели, бытовая электропроводка. Изоляторы используются для обособления, изолирования проводников и обеспечения безопасности людей при работе с электроприборами. Для передачи электроэнергии необходимо собрать замкнутую электрическую цепь, в которую входят источник электрической энергии, проводники, по которым от этого источника электрический ток поступает к потребителям электрической энергии, и сами потребители. При проведении опытов по электричеству всегда используются и проводники, и диэлектрики. Например, используя два электроскопа, мы зарядили один из них отрицательным зарядом, полученным на эбонитовой палочке при её трении о шерсть. При этом стрелка электроскопа отклонилась, показывая наличие заряда на нём. Если затем взять металлический стержень на изолирующей пластмассовой рукоятке и соединить заряженный электроскоп с незаряженным, то по проводящему ток стержню заряды частично перейдут на второй электроскоп , а вот разрядки электроскопа, как в случае его касания голой рукой, не происходит, так как рукоятка не проводит ток к руке человека. Именно поэтому рукоятки различных инструментов, например отвёрток, плоскогубцев, кусачек, делают из непроводящих материалов. Основные меры защиты от поражения электрическим током: • обеспечение недоступности токоведущих частей, находящихся под напряжением, для случайного прикосновения, • защитное заземление, защитное отключение электроприборов; • использование по возможности низких напряжений, особенно во влажных помещениях; • применение двойной изоляции. Знание и соблюдение правил техники безопасности при работе с электрическим током и различными электроприборами обязательно и для взрослых, и для детей. Чтобы учащимся младших классов было легче запомнить эти правила, можно использовать различные запоминающиеся плакаты, стихи. Примеры я подобрал из различных источников, кое-что придумал сам и оформил как советы по электробезопасности в приложении 1 к моей работе. В приложении 2 приведены меры первой помощи при поражении электрическим током. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ РАЗЛИЧНЫХ ВЕЩЕСТВ Электропроводность веществ можно испытать с помощью специального прибора, но мы использовали обычную электрическую цепь. Главный элемент любой электрической цепи – источник электрического тока. Без него электрическая цепь не будет работать. Когда вы включаете в розетку вилку питающего шнура телевизора, для электрического утюга, чайников и других электроприборов – потребителей электрической энергии, то вы, по сути, подключаетесь к электростанции – производителю этой электроэнергии. Для того чтобы проверить электропроводность твердых веществ, я собрал электрическую цепь , в которую входили: источник тока, ключ для замыкания и размыкания цепи, лампа для того, чтобы проверить, есть ток или нет, и контакты для подключения вещества в цепь. Когда контакты помещают в вещество, становится ясно, проводит ли это вещество ток. Если вещество проводит электрический ток, цепь замыкается, и лампочка загорается . Если вещество неэлектропроводно, цепь остается разомкнутой, и лампочка не горит. Опыт 1. Исследование твердых веществ. В таблице 1 указаны десять твердых веществ, которые мы исследовали на электропроводность. В результате проверки выяснилось, Таблица 1. алюминий + пластмасса – сталь + стекло – латунь + орг. стекло – медь + магнит – древесина – резина – что алюминий, сталь, латунь, медь проводят электрический ток, а древесина, пластмасса, стекло, оргстекло, магнит и резина не проводят электрический ток. Опыт 2. Исследование жидких веществ. Для того, чтобы проверить электропроводность жидких веществ, мы изменили электрическую цепь (рис. 5). Кроме источника тока и ключа в цепь добавили амперметр вместо лампы и электролитический стакан вместо контактов. Таблица 2. чистая вода – раствор поваренной соли + раствор медного купороса + раствор морской соли + раствор сахара – В электролитический стакан мы помещали разные жидкости. Если у амперметра при замыкании цепи стрелка отклонялась, значит, данная жидкость проводит электрический ток. В результате нашего эксперимента выяснилось, что раствор поваренной соли, медного купороса и морской соли проводит электрический ток, а чистая вода и сахарный сироп – нет . ЗАКЛЮЧЕНИЕ Проведённые опыты подтвердили, что некоторые вещества хорошо проводят ток, это различные металлы и растворы солей. Другие твёрдые и жидкие вещества являются диэлектриками, т. е. непроводниками, это пластмассы или резина, из которых делают изоляцию электропроводов и корпуса электрических приборов, и многие другие вещества. Моя работа достаточно важна для меня и других школьников, так как для безопасной работы с электрическими приборами дома и в школе нужно знать, как поступать в некоторых жизненных ситуациях. Например, человека ударило током от оборванного провода. Ни в коем случае нельзя трогать этот провод и человека голыми руками. Нужно отодвинуть провод с помощью какого-то не проводящего ток предмета, например сухой деревянной палки. Чтобы научить учеников младших классов правилам электробезопасности, можно использовать подготовленные мной советы. www.hintfox.com что это такое и как он возникаетБез электричества невозможно представить жизнь современного человека. Вольты, Амперы, Ватты – эти слова звучат в разговоре об устройствах, которые работают от электричества. Но что это такое электрический ток и каковы условия его существования? Об этом мы расскажем далее, предоставив краткое объяснение для начинающих электриков. Определение  Электрическим током является направленное движение носителей зарядов – это стандартная формулировка из учебника физики. В свою очередь носителями заряда называются определенные частицы вещества. Ими могут быть:
Но откуда берутся носители заряда? Для ответа на этот вопрос нужно вспомнить базовые знания о строении вещества. Всё что нас окружает – вещество, оно состоит из молекул, мельчайших его частиц. Молекулы состоят из атомов. Атом состоит из ядра, вокруг которого движутся электроны на заданных орбитах. Молекулы также хаотично движутся. Движение и структура каждой из этих частиц зависят от самого вещества и влияния на него окружающей среды, например температуры, напряжения и прочего.
Ионом называют атом, у которого изменилось соотношение электронов и протонов. Если изначально атом нейтрален, то ионы в свою очередь делят на:
Единица измерения тока – Ампер, согласно закону Ома он вычисляется по формуле: I=U/R, где U – напряжение, [В], а R – сопротивление, [Ом]. Или прямопропорционален количеству заряда, перенесенному за единицу времени: I=Q/t, где Q – заряд, [Кл], t – время, [с]. Условия существования электрического токаЧто такое электрический ток мы разобрались, теперь давайте поговорим о том, как обеспечить его протекание. Для протекания электрического тока необходимо выполнение двух условий:
Первое условие существования и протекания электричества зависит от вещества, в котором протекает (или не протекает) ток, а также его состояния. Второе условие также выполнимо: для существования электрического поля обязательно наличие разных потенциалов, между которыми находится среда, в которой будут протекать носители заряда.
Напомним: Напряжение, ЭДС – это разность потенциалов. Отсюда следует, что для выполнения условий существования тока – наличия электрического поля и электрического тока, нужно напряжение. Это могут быть обкладки заряженного конденсатора, гальванический элемент, ЭДС возникшее под действием магнитного поля (генератор). Как он возникает, мы разобрались, давайте поговорим о том, куда он направлен. Ток, в основном, в привычном для нас использовании, движется в проводниках (электропроводка в квартире, лампочки накаливания) или в полупроводниках (светодиоды, процессор вашего смартфона и другая электроника), реже в газах (люминесцентные лампы). Так вот основными носителями заряда в большинстве случаев являются электроны, они движутся от минуса (точки с отрицательным потенциалом) к плюсу (точке с положительным потенциалом, подробнее об этом вы узнаете ниже).
Но интересен тот факт, что за направление движения тока было принято движение положительных зарядов – от плюса к минусу. Хотя фактически всё происходит наоборот. Дело в том, что решение о направлении тока было принято до изучения его природы, а также до того, как было определено за счет чего протекает и существует ток. Электрический ток в разных средахМы уже упоминали о том, что в различных средах электрический ток может различаться по типу носителей заряда. Среды можно разделить по характеру проводимости (по убыванию проводимости):
В металлахВ металлах есть свободные носители зарядов, их иногда называют «электрическим газом». Откуда берутся свободные носители зарядов? Дело в том, что металл, как и любое вещество, состоит из атомов. Атомы, так или иначе движутся или колеблются. Чем выше температура металла, тем сильнее это движение. При этом сами атомы в общем виде остаются на своих местах, собственно и формируя структуру металла.
В электронных оболочках атома обычно есть несколько электронов, у которых связь с ядром достаточно слабая. Под воздействием температур, химических реакций и взаимодействия примесей, которые в любом случае находятся в металле, электроны отрываются от своих атомов, образуются положительно заряженные ионы. Оторвавшиеся электроны называются свободными и двигаются хаотично. Если на них будет воздействовать электрическое поле, например, если подключить к куску металла батарейку – хаотичное движение электронов станет упорядоченным. Электроны от точки, в которую подключен отрицательный потенциал (катод гальванического элемента, например), начнут двигаться к точке с положительным потенциалом. В полупроводникахПолупроводниками являются такие материалы, в которых в нормальном состоянии нет свободных носителей заряда. Они находятся в так называемой запрещенной зоне. Но если приложить внешние силы, такие как электрическое поле, тепло, различные излучения (световое, радиационное и пр.), они преодолевают запрещенную зону и переходят в свободную зону или зону проводимости. Электроны отрываются от своих атомов и становятся свободными, образуя ионы – положительные носители зарядов.
Положительные носители в полупроводниках называются дырками. Если просто передать энергию полупроводнику, к примеру нагреть, начнется хаотичное движение носителей заряда. Но если речь идет о полупроводниковых элементах, типа диода или транзистора, то на противоположных концах кристалла (на них нанесен металлизированный слой и припаяны выводы) возникнет ЭДС, но это не относится к теме сегодняшней статьи. Если приложить источник ЭДС к полупроводнику, то носители заряда также перейдут в зону проводимости, а также начнется их направленное движение – дырки пойдут в сторону с меньшим электрическим потенциалом, а электроны – в сторону с большим. В вакууме и газеВакуумом называют среду с полным (идеальный случай) отсутствием газов или минимизированным (в реальности) его количеством. Так как в вакууме нет никакого вещества, то и носителям заряда браться не откуда. Однако протекание тока в вакууме положило начало электронике и целой эпохе электронных элементов – электровакуумных ламп. Их использовали в первой половине прошлого века, а в 50-х годах они начали постепенно уступать месту транзисторам (в зависимости от конкретной сферы электроники).
Допустим, что у нас есть сосуд, из которого откачали весь газ, т.е. в нём полный вакуум. В сосуд помещено два электрода, назовем их анод и катод. Если мы подключим к катоду отрицательный потенциал источника ЭДС, а к аноду положительный – ничего не произойдет и ток протекать не будет. Но если мы начнем нагревать катод – ток начнет протекать. Этот процесс называется термоэлектронной эмиссией – испускание электронов с нагретой поверхности электрона.
На рисунке изображен процесс протекания тока в вакуумной лампе. В вакуумных лампах катод нагревают расположенной рядом нитью накала на рис (Н), типа такой, как в осветительной лампе.
При этом, если изменить полярность питания – на анод подать минус, а на катод подать плюс – ток протекать не будет. Это докажет, что ток в вакууме протекает за счет движения электронов от КАТОДА к АНОДУ. Газ также как и любое вещество состоит из молекул и атомов, это значит, что если газ будет находиться под воздействием электрического поля, то при определенной его силе (напряжение ионизации) электроны оторвутся от атома, тогда будут выполнены оба условия протекания электрического тока – поле и свободные носители. Как уже было сказано, этот процесс называется ионизацией. Она может происходить не только от приложенного напряжения, но и при нагреве газа, рентгеновском излучении, под воздействием ультрафиолета и прочего. Ток через воздух потечет, даже если между электродами установить горелку.
Протекание тока в инертных газах сопровождается люминесценцией газа, это явление активно используется в люминесцентных лампах. Протекание электрического тока в газовой среде называется газовым разрядом. В жидкостиДопустим, что у нас есть сосуд с водой в который помещены два электрода, к которым подключен источник питания. Если вода дистиллированная, то есть чистая и не содержит примесей, то она является диэлектриком. Но если мы добавим в воду немного соли, серной кислоты или любого другого вещества, образуется электролит и через него начнет протекать ток.
Электролит – вещество, которое проводит электрический ток вследствие диссоциации на ионы. Если в воду добавить медный купорос, то на одном из электродов (катоде) осядет слой меди – это называется электролиз, что доказывает что электрический ток в жидкости осуществляется за счет движения ионов – положительных и отрицательных носителей заряда.
Электролиз – физико-химический процесс, который заключается в выделении на электродах компонентов составляющих электролит. Таким образом происходит омеднение, золочения и покрытие другими металлами. ЗаключениеПодведем итоги, для протекания электрического тока нужны свободные носители зарядов:
Для того, чтобы движение этих носителей стало упорядоченны, нужно электрическое поле. Простыми словами — приложить напряжение на концах тела или установить два электрода в среде, где предполагается протекание электрического тока. Также стоит отметить, что ток определенным образом воздействует на вещество, различают три типа воздействия:
Напоследок рекомендуем просмотреть полезно видео, в котором более подробно рассматриваются условия существования и протекания электрического тока: Полезное по теме: samelectrik.ru Электрический ток в средахЭлектротехника: ОсновыЭлектрический ток в средахТам где могут находится свободные носители электрических зарядов, там возможен электрический ток. Элементарная частица — электрон, имеет отрицательный заряд по знаку, эта частица настолько мала, что способна проникать куда угодно. Кроме нее есть и другие частицы, например фотон. Можно смело утверждать, что существование электрического тока возможно везде. Мы живем в мире электрических токов и магнитных явлений.  В физике различают вещество и вакуум, то есть такая часть пространства, в которой отсутствует вещество, но могут присутствовать элементарные частицы, например, электроны или фотоны, которые могут реагировать на электромагнитные поля. Какие вещества бывают? Прежде всего нас интересуют их электрические свойства, то есть наличие свободных носителей зарядов. Металлы и их сплавы. Твердый графитПрежде всего следует отметить металлы и их сплавы, в которых с избытком присутствуют свободные носители зарядов — электроны. Также сюда можно отнести такое вещество как графит, углерод в твердом кристаллизованном виде. Такие вещества называются проводниками и их используют для создания электрических цепей, а также в качестве нагревательных элементов. Обычная лампа накаливания, которая применяется для освещения, является отличным примером тока в металле. Существуют очень миниатюрные проводники, например, в сотовых телефонах. В них также существует ток в металлах. В проводниках электрический ток называют током проводимости. Электролиты и расплавы. Жидкая фаза  Следующий класс веществ, в которых возможно существование электрического тока — это растворы и расплавы. Сюда относятся все электролиты, например водный раствор поваренной соли (NaCl), соляная и серная кислоты, щелочи и т.п. Под расплавами понимается жидкая фаза вещества, например, ту же самую поваренную соль можно расплавить и пропустить через нее электрический ток. Если медный провод, который является хорошим проводником, расплавить, то в нем уже будет не ток проводимости, а ток в расплаве. Такой ток так и именуют — электрический ток в растворах и расплавах. Газообразная фаза вещества. Ток в плазмеКроме твердого и жидкого фазовых состояний вещества есть еще и два его состояния. Это газообразная фаза, и состояние плазмы. Атмосферный воздух является плохим проводником электрического тока, а попросту именуется изолятором. В обычном состоянии газы почти всегда являются диэлектриками, так как не имеют свободных носителей зарядов. Однако, в газовой среде возможно протекание тока и такой ток называется — электрическим током в газах. Обычно такой ток сопровождается ионизацией, что может привести газ в состояние плазмы. Следует помнить, что пламя огня — это частично ионизированный газ, и потому в нем возможно протекание электрического тока. Пламя огня проводит ток и об этом нужно помнить при работе с электрооборудованием. Также следует различать виды плазмы. Один вид — высокотемпературная (дуга, огонь), другой вид — низкотемпературная (токи Тесла, небольшие искры при разрядах). Ток в полупроводникахЕще один класс веществ — это полупроводники. Это вещества имеющие кристаллическую структуру, в которые вносятся примеси, атомы других веществ. В результате основное кристаллическое вещество, например кремний, будучи изолятором из-за примесей меняет свои электрические свойства. В зависимости от того, какая примесь внесена и сколько, новое композитное вещество будет по разному реагировать на электрическое поле. Такие вещества называются полупроводниками, потому как из-за примесей в них образуется либо избыток свободных зарядов, либо их недостаток. Целый класс устройств базируется на полупроводниках — это электроника и микроэлектроника. Ток в таких веществах называется — электрическим током в полупроводниках. Полупроводники занимают промежуточное положение по характеристикам проводимости и сопротивления между проводниками и изоляторами.  Вакуум проводит электрический токЕсть еще один класс не-вещества, в котором может существовать электрический ток. Это ток переноса, или ток в вакууме. По большому счету 100% вакуума не существует в реальности, потому как обязательно найдутся какие-то частицы в виде протонов и нейтронов, которые залетят в этот вакуум. Даже один протон — это уже «недоделанный» атом водорода.  В космическом пространстве, между Солнцем и Землей всегда существует электрический ток переноса. Прежде всего — это поток частиц имеющих электрический заряд. Источником таких зарядов является Солнце. В то же самое время Земля имеет электрический заряд и движется по эклиптике, а значит имеет место изменение заряда в точке пространства за единицу времени. Такой ток называется — током переноса, или иначе конвенционным током. Доступным примером такого тока является электронная лампа, в которой из нагретого катода вылетают свободные электроны и практически в вакууме движутся к аноду. Такое явление называется термоэлектронной эмиссией. Дата: 13.05.2015 © Valentin Grigoryev (Валентин Григорьев) Тег статьи: Электрический ток Все теги раздела Электротехника:Электричество Закон Ома Электрический ток Электробезопасность Устройства Биоэлектричество Характеристики Физические величины Электролиз Электрические схемы Асинхронные двигатели www.electricity-automation.com Классификация материалов по способности проводить электрический ток.При появлении в нашей жизни электричества, мало кто знал о его свойствах и параметрах, и в качестве проводников использовали различные материалы, было заметно, что при одной и той же величине напряжения источника тока на потребителе было разное значение напряжения. Было понятно, что на это влияет вид материала применяемого в качестве проводника. Когда ученные занялись вопросом по изучению этой проблемы они пришли к выводу, что в материале носителями заряда являются электроны. И способность проводить электрический ток обосабливается наличием свободных электронов в материале. Было выяснено, что у некоторых материалов этих электронов большое количество, а у других их вообще нет. Таким образом существуют материалы, которые хорошо проводят электрический ток, а некоторые не обладают такой способностью.Исходя из всего выше сказанного, все материалы поделились на три группы:
Каждая из групп нашла широкое применение в электротехнике. Проводники Проводниками являются материалы, которые хорошо проводят электрический ток, их применяют для изготовления проводов, кабельной продукции, контактных групп, обмоток, шин, токопроводящих жил и дорожек. Подавляющее большинство электрических устройств и аппаратов выполнена на основе проводниковых материалов. Мало того, скажу, что вся электроэнергетика не могла б существовать не будь этих веществ. В группу проводников входят все металлы, некоторые жидкости и газы. Так же стоит упомянуть, что среди проводников есть супер проводники, сопротивление которых практически равно нулю, такие материалы очень редки и дороги. И проводники с высоким сопротивлением — вольфрам, молибден, нихром и т.д. Такие материалы используют для изготовления резисторов, нагревательных элементов и спиралей осветительных ламп. Но львиная доля в электротехнической сфере принадлежит рядовым проводникам: медь, серебро, алюминий, сталь, различные сплавы этих металлов. Эти материалы нашли самое широкое и огромное применение в электротехнике, особенно это касается меди и алюминия, так как они сравнительно дешевы, и их применение в качестве проводников электрического тока наиболее целесообразно. Даже медь ограничена в своем использовании, её применяют в качестве обмоточных проводов, многожильных кабелях, и более ответственных устройствах, еще реже встречаются медные шинопроводы. А вот алюминий считается королем среди проводников электрического тока, пускай он обладает более высоким удельным сопротивлением чем медь, но это компенсируется его весьма низкой стоимостью и устойчивостью к коррозии. Он широко применяется в электроснабжении, в кабельной продукции, в воздушных линиях, шинопроводах, обычных проводах и т.д.
Полупроводники Полупроводники, что-то среднее между проводниками и полупроводниками. Главной их особенностью является их зависимость проводить электрический ток от внешних условий. Ключевым условием является, наличие различных примесей в материале, которые как раз-таки обеспечивают возможность проводить электрический ток. Так же при определенной компоновку двух полупроводниковых материалов. На основе этих материалов на данный момент, произведено множество полупроводниковых устройств: диоды, светодиоды, транзисторы, семисторы, тиристоры, стабисторы, различные микросхемы. Существует целая наука, посвященная полупроводникам и устройствам на их основе: электронная техника. Все компьютеры, мобильные устройства. Да что там говорить, практически вся наша техника содержит в себе полупроводниковые элементы. К полупроводниковым материалам относят: кремний, германий, графит, графен, индий и т.д. Диэлектрики Ну и последняя группа материалов, это диэлектрики, вещества не способные проводить электрический ток. К таким материалам относят: дерево, бумага, воздух, масло, керамика, стекло, пластмассы, полиэтилен, поливинилхлорид, резина и т.д. Диэлектрики получили широкое применение благодаря своим качествам. Их применяют в качестве изолирующего материала. Они предохраняют соприкосновение двух токоведущих частей, не допускают прямого прикосновения человека с этими частями. Роль диэлектриком в электротехнике не менее важна чем роль проводников, так как обеспечивают стабильную, безопасную работу всех электротехнических и электронных устройств. У всех диэлектриков существует предел, до которого они не способны проводить электрический ток, его называют пробивным напряжением. Это такой показатель, при котором диэлектрик начинает пропускать электрический ток, при этом происходит выделение тепла и разрушение самого диэлектрика. Это значение пробивного напряжения для каждого диэлектрического материала разное и приведено в справочных материалах. Чем он выше, тем лучше, надежней считается диэлектрик. Параметром, характеризующим способность проводить электрический ток является удельное сопротивление R, единица измерения [Ом] и проводимость, величина обратная сопротивлению. Чем выше этот параметр, тем хуже материал проводит электрический ток. У проводников он равен от нескольких десятых, до сотен Ом. У диэлектриков сопротивление достигает десятков миллионов ом. Все три вида материалов нашли широкое применение в электроэнергетике и электротехнике. А так же тесно взаимосвязаны друг с другом.
white-santa.ru Проводники и изоляторы электрического тока |Проводит ли электрический ток: алмаз, алюминий, вакуум дерево, стекло, графит, ртуть, расплав серы, спирт, лед, масло, бензин, сахар, раствор метанола, вода? Изоляторы электрического тока. Примеры проводников электрического тока. Какой самый лучший проводник электрического тока? Почему проводники проводят электрический ток?Абсолютно все материалы и даже вакуум проводят электрический ток. Разница лишь в том, что одни материалы хорошо проводят электрический ток, а другие нет. Их проводимость зависит от удельного сопротивления, чем выше удельное сопротивление, тем хуже вещество или материал проводят электрический ток. Самый лучший проводник – это сверхпроводник. Сверхпроводимостью обладают металлы при температуре ниже «абсолютного нуля» — это -270ºС. Хорошо проводят электрический ток, так называемые проводники – металлы и электролиты или растворы. Исключением является графит, это не металл, но хорошо проводит электрический ток. Сырое дерево хорошо проводить электрический ток, а вот сухое нет. И так, алюминий, графит, ртуть, раствор метанола хорошо проводят электрический ток. Провода линий электропередачи изготавливают из алюминия, графит используют для создания подвижных контактов в троллеях троллейбусов и щетках электродвигателей, ртуть – это металл и тоже проводит электрический ток, раствор метанола – это электролит и проводит электрический ток. Есть и другие вещества, изоляторы, или диэлектрики, очень плохо проводят электрический ток. Алмаз, стекло, фарфор, керамика, расплав серы, чистый спирт, лед, масло, бензин, сахар песок, чистая дистиллированная вода. Однако, при определенных условиях: высокое напряжение, продолжительность воздействия, и температура может повлиять на диэлектрические свойства, и изолятор становится проводником. Во время моей работы на службе электроподстанций, видел примеры проводивших электрический ток резиновых перчаток, стеклянных и керамических изоляторов на высоковольтных опорах линии электропередачи. Расплавы чистых веществ являются диэлектриками и обладают высоким электрическим сопротивлением. Так, расплав серы без примесей – это диэлектрик, изолятор. Не проводят электрический ток чистый спирт, масло, бензин, а также сахар песок и рафинад. Вакуум тоже является диэлектриком. zavodilo.com Почему диэлектрики не проводят электрический ток?Для того чтобы разобраться почему диэлектрики не проводят электрический ток, следует ответить на два основных вопроса:
И так, первый вопрос. Электрический ток проводят вещества, в которых есть свободные заряды, которые под воздействием внешнего электрического поля перемещаются в определенном направлении, создавая ток (электрический ток — это упорядоченное движение заряженных частиц). То есть электрический ток проводится за счет свободных зарядов. У металлов такими свободными заряженными частицами являются электроны проводимости, которые могут перемещаться между положительными ионами кристаллической решетки на относительно большие расстояния. В диэлектриках положительные и отрицательные ионы связаны между собой и могут только смещаться по отношению друг к другу. Это смещение возможно только в пределах одной молекулы. Если внешнего электрического поля нет, то разные заряды в объеме диэлектрика распределяются равномерно. Смещение зарядов диэлектрика во внешнем электрическом поле проявляется, как возникновение зарядов на его поверхности (явление поляризации). Механизм поляризации связывают с видом химической связи в веществе. С диэлектриком связывают такой параметр как диэлектрическая проницаемость вещества ( ru.solverbook.com Электрический токЭлектрический ток - это направленное движение заряженных частиц под действием электрического поля. Заряженные частицы в твердых веществах, например, металлах - это электроны, в жидких (электролитах) - ионы (анионы и катионы), в плазме и газах - электроны и положительные ионы, в полупроводниках - электроны и так называемые дырки. Проводники, полупроводники и изоляторы.Не все тела одинаково проводят электричество. Тела, хорошо проводящие электричество, называются ПРОВОДНИКАМИ, а плохо проводящими электричество – ИЗОЛЯТОРАМИ или ДИЭЛЕКТРИКАМИ. Существует и промежуточная группа тел, обладающая слабой способностью проводить электричество – ПОЛУПРОВОДНИКИ. Поэтому абсолютно естественно, что провод, которым монтируется электрика в доме состоит из металлической части, как правило, меди или алюминия, обернутой в резиновое изоляционное покрытие, которое не проводит электрический ток. Классификация проводников показывает, что они бывают самые разные, но принцип их устройства будет всегда один: внутри проводящий материал, снаружи диэлектрик.  Проводники первого рода и проводники второго рода.Проводники делятся на проводники первого рода и проводники второго рода. Проводники первого рода – металлы и их сплавы, а проводники второго рода - водные растворы кислот, солей и щелочей, сильно разряженные газы. Твердые и жидкие проводники, прохождение через которые электрического тока не вызывает переноса вещества в виде ионов, называются проводниками первого рода. Электрический ток в проводниках первого рода осуществляется потоком электронов (электронная проводимость). К таким проводникам относятся твёрдые и жидкие металлы и некоторые неметаллы (графит, сульфиды цинка и свинца). Их удельное сопротивление r лежит в пределах 10–8 – 10–5 Ом×м. Температурный коэффициент проводимости отрицателен, то есть с ростом температуры электропроводность уменьшается. Вещества, прохождение через которые электрического тока вызывает передвижение вещества в виде ионов (ионная проводимость), называются проводниками второго рода. Типичными проводниками второго рода являются растворы солей, кислот и оснований в воде и некоторых других растворителях, расплавленные соли и некоторые твёрдые соли. Температурный коэффициент электропроводности положителен. Деление проводников в зависимости от типа проводимости (электронная или ионная) является условным. Известны твёрдые вещества со смешанной проводимостью, например Ag2S, ZnO, Cu2O и др. В некоторых солях при нагревании наблюдается переход от ионной проводимости к смешанной (CuCl). Какие электроны называются свободными?Если мы обратимся к основам электротехники, то мы вспомним, что все тела состоят из атомов. Атом в свою очередь сам состоит из миниатирных частиц: нейтронов, протонов и электронов. В зависимости от того, насколько сильна связь электрона с атомным ядром, лучше или хуже выражена проводимость материала. К диэлектрикам относятся резина, стекло, слюда, фарфор, смола и многие другие материалы. Физическая сущность этих явлений заключается в следующем. В диэлектриках все электроны прочно удерживаются ядрами атомов. В проводниках же, например в металлах, существуют электроны, слабо связанные с ядрами. Эти электроны наиболее удалены от ядер и под воздействием электрического поля соседних ядер отрываются, переходя с внешних орбит одних атомов к другим, при этом они свободно или почти свободно перемещаются по проводнику. Такие электроны называются СВОБОДНЫМИ ЭЛЕКТРОНАМИ. Скорость движения электронов.Движение свободных электронов в проводнике происходит беспорядочно, и скорость их движения определяется тепловым состоянием проводника. Но если на проводник подействовать силами внешнего электрического поля, создав на его концах разность потенциалов, то под действием этих сил движение электронов будет упорядочено – направлено в одну сторону. Такое движение свободных электронов в металлическом проводнике называется ЭЛЕКТРОННЫМ ТОКОМ, а способность проводника проводить электронный ток – ЭЛЕКТРОННОЙ ПРОВОДИМОСТЬЮ. В проводнике второго рода имеет место ИОННЫЙ ТОК, который возникает также под влиянием сил электрического поля. Этот ток представляет собой направленное движение положительных и отрицательных ионов. Способность проводников проводить ионный ток называется ИОННОЙ ПРОВОДИМОСТЬЮ.  Направление электрического тока.В диэлектриках имеет место так называемый ТОК СМЕЩЕНИЯ, который возникает в результате смещения электронов в атомах под действием сил внешнего электрического поля. В вакууме ток создается потоком электронов, вылетающих с поверхности металлического проводника, а в разряженных газах – потоком электронов и ионов. В обоих случаях направленное движение электронов и ионов также происходит под влиянием внешнего электрического поля. Таким образом, ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК в проводящих средах есть направленное движение потока свободных заряженных частиц под действием сил внешнего электрического поля. Направление движение свободных электронов можно получить, соединив, например, один конец металлической проволоки с металлическим шаром, заряженным отрицательно, а другой - с шаром, заряженным положительно. Электроны, имеющиеся в избытке на отрицательно заряженном шаре, направляются к положительно заряженному шару с недостатком электронов, т.е. по проволоке пройдет электрический ток. Он будет течь до тех пор, пока разность потенциалов между разноименно заряженными шарами не станет равной нулю. В нашем примере это произойдет почти мгновенно. Если же разность потенциалов между этими шарами поддерживать постоянно, то по проволоке будет идти электрический ток постоянный по величине и направлению. Скорость распространения электрического поля.Условно за направление электрического тока принято считать направление, обратное движению свободных электронов, т.е. направление тока от плюса к минусу. Скорость же распространения электрического тока по проводнику равна скорости распространения света в вакууме, т.е. 300 000 км/сек. Эту скорость электронов нельзя смешивать со скоростью поступательного движения электронов при электрическом токе, которая равна всего нескольким миллиметрам в секунду. Как получить электрический ток?Для получения электрического тока существуют специальные устройства, которые непрерывно поддерживают разность потенциалов на концах проводника. Эти устройства обычно называются ИСТОЧНИКАМИ ТОКА или ИСТОЧНИКАМИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ. Основными источниками тока являются:
Независимо от того, по какому принципу работает тот или иной источник электрического тока, в каждом из них происходит процесс разделения электрических зарядов физических тел и вместе с тем процесс преобразования какого-либо вида энергии в электрическую. Сегодня уже нет смысла рассуждать о пользе электричества. Оно используется повсеместно. Поэтому просто необходимо понимать природу этого явления, чтобы оно не причинило ущерб. Нужно принимать все меры предосторожности, чтобы не возникло короткого замыкания, вследствие которого может произойти пожар. И, конечно, надо быть крайне аккуратными, чтобы не получить удар электричеством, так как поражение электрическим током может быть смертельно опасным для жизни. Во избежании неприятностей и опасных ситуаций для подключения или ремонта электропроводки вызывайте профессионального мастера. Созвонитесь с нашим оператором и закажите вызов электрика в Юбилейный или воспользуйтесь услугами электрика в городе Мытищи. А если нужен электромонтаж в Сергиевом Посаде в квартире или деревянном доме, то пригласите мастера-оценщика для составления сметы, а также посмотрите видео по электрике, выполненной нашими мастерами. Если материал этой статьи был для вас интересен и полезен, поделитесь им со своими знакомыми в социальных сетях. Возможно, кому-то эта информация очень пригодится. C уважением, Королевский электрик в Щёлково. elektrik-korolev.ru |
|
|||||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||
|
). Она характеризует ослабление внешнего электрического поля в диэлектрике за счет возникновения поляризационных зарядов. Максимальные величины 
