в чём измеряется и что представляет собой, виды электротока и его применение

Первые открытия, связанные с работой электричества, начались в VII веке до нашей эры​. Философ Древней Греции Фалес Милетский выявил, что при трении янтаря о шерсть она впоследствии способна притягивать легковесные предметы. С греческого «электричество» переводится как «янтарность». В 1820 г. Андре-Мари Ампером был установлен закон постоянного тока. В дальнейшем величину силы тока или то, в чём измеряется электрический ток, стали обозначать в амперах.

• Значение термина
• Основные величины измерения
• Техника электробезопасности
• Применение электрического тока

Значение термина

Понятие электрического тока можно найти в любом учебнике по физике. Электроток — это упорядоченное движение электрозаряженных частиц по направлению. Чтобы понять простому обывателю, что представляет собой электрический ток, следует воспользоваться словарём электрика. В нём термин расшифровывается как движение электронов по проводнику или ионов по электролиту.

В зависимости от движения электронов или ионов внутри проводника различают следующие виды токов:

• постоянный;
• переменный;
• периодический или пульсирующий.

Основные величины измерения

Сила электрического тока — основной показатель, которым пользуются электрики в своей работе. От величины заряда, который протекает по электрической цепочке за установленный промежуток времени, зависит сила действия электрического течения. Чем большее количество электронов перетекло от одного начала источника к концу, тем больше будет перенесённый электронами заряд.

Сила тока — величина, которая измеряется отношением электрического заряда, протекающего сквозь поперечное сечение частиц в проводнике, ко времени его прохождения. Заряд замеряется в кулонах, время — в секундах, а одна единица силы течения электричества определяется отношением заряда ко времени (кулона к секунде) или в амперах. Определение электрического тока (его силы) происходит путём последовательного включения двух клемм в электроцепь.

При работе электротока движение заряженных частиц совершается с помощью электрического поля и зависит от силы движения электронов. Величина, от которой зависит работа электротока, называется напряжением и определяется отношением работы тока в конкретной части цепи и заряда, проходящего по этой же части. Единица измерения вольт замеряется вольтметром, когда две клеммы прибора подключаются к цепи параллельно.

Величина электрического сопротивления имеет прямую зависимость от типа используемого проводника, его длины и поперечного сечения. Она измеряется в омах.

Мощность определяется отношением работы движения токов ко времени, когда происходила эта работа. Замеряют мощность в ваттах.

Такая физическая величина, как ёмкость, определяется отношением заряда одного проводника к разнице потенциалов между этим же проводником и соседним.

Чем меньше напряжение при получении электрозаряда проводниками, тем больше их ёмкость. Измеряют её в фарадах.

Величина работы электричества на определённом промежутке цепочки находится с помощью произведения силы тока, напряжения и временного отрезка, при котором осуществлялась работа. Последняя замеряется в джоулях. Определение работы электротока происходит с помощью счётчика, который соединяет показания всех величин, а именно напряжения, силы и времени.

Техника электробезопасности

Знание правил электробезопасности поможет предупредить аварийную ситуацию и уберечь здоровье и жизнь человека. Так как электричество имеет свойство нагревать проводник, то всегда существует возможность возникновения опасной для здоровья и жизни ситуации. Для обеспечения безопасности в быту необходимо придерживаться следующих простых, но важных правил:

1. Изоляция сети всегда должна быть исправной, чтобы избежать перегрузок или возможности возникновения коротких замыканий.
2. Влага не должна попадать на электроприборы, провода, щитки и т. д. Также влажная среда провоцирует появление коротких замыканий.
3. Обязательно следует делать заземление для всех электроустройств.
4. Необходимо избегать перегрузки электропроводки, так как существует риск воспламенения проводов.

Техника безопасности при работе с электричеством предполагает использование прорезиненых перчаток, рукавиц, ковриков, разрядных устройств, приборов заземления рабочих участков, выключателей-автоматов или предохранителей с тепловой и токовой защитой.

Опытные электрики при возникновении вероятности поражения электричеством работают одной рукой, а вторая находится в кармане. Таким образом прерывается цепь «рука-рука» в случае непроизвольного прикосновения к щитку или другому заземлённому оборудованию. При воспламенении оборудования, подключённого к сети, ликвидируют огонь исключительно порошковыми или углекислотными тушителями.

Применение электрического тока

У электрического тока множество свойств, которые позволяют применять его почти во всех сферах человеческой деятельности. Способы использования электротока:

• носитель разнородных сигналов в бытовых приборах (стационарном телефоне, телевизионном пульте, кнопке дверного замка), а также в спецсвязи и радио;
• носитель энергии в двигателях, генераторах, аккумуляторах;
• поставщик теплоэнергии в обогревательных приборах, печах, при электросварке;
• источник светоэнергии в сигнальных и осветительных устройствах;
• получение материалов путём электролиза;
• создание звуков и музыки с помощью электроинструментов;
• электродиагностика в медицине, лечение электростимуляцией.

Электричество сегодня является наиболее экологически чистым видом энергии. В условиях современной экономики развитие электроэнергетики имеет планетарное значение. В будущем при возникновении сырьевого дефицита электричество займёт лидирующие позиции в качестве неисчерпаемого источника энергии.

Электрический ток — онлайн справочник для студентов

Содержание:

1. Понятие, суть и проявления электрического тока
2. Как классифицируется электрический ток
3. Чем характеризуется электрический ток
4. Основные виды проводников

Формирование электрического тока можно наблюдать внутри вещества только, если в нем имеются свободно перемещающиеся заряженные частицы. При этом сам заряд можно как иметься внутри вещества изначально, так и сформироваться под воздействием любых внешних факторов. Например, изменения температуры, действия электромагнитного поля, ионизаторов и т.д.

Сами заряженные частицы перемещаются беспорядочно – если на них не действует электромагнитное поле. Но при подключении к двум точкам среды, разность потенциалов превращает их движение в направленное — от одного вещества к другому.

Понятие, суть и проявления электрического тока

Под электрическим током понимают любое упорядоченное и направленное перемещение любых заряженных частиц.

Частицы при этом могут быть самыми разными:

• Электроны и ионы в газообразных средах;
• Свободные электроны в металле;
• Катионы и анионы в электролитической среде;
• При некоторых условиях – электроны внутри вакуума;
• Электроны и дырки внутри полупроводников – так называемая электронно-дырочная проводимость.

Важное замечание. Чаще всего приходится иметь дело с понятием электрического тока. В этом случае речь идет о токе смещения, возникающем из-за изменения параметров электрического поля.

Сам электрический ток может проявляться:

• Нагревом проводника. Однако в случае со сверхпроводниками тепловое проявление электрического тока не наблюдается;
• Через изменение химического состава некоторых видов проводников. Как правило, это наблюдается в электролитических средах;
• Образованием электрического поля – что наблюдается у всех проводников.

Как классифицируется электрический ток

Под так называемым электрическим током проводимости принято подразумевать явление движения заряженных частиц в макроскопических элементах вещества.

При этом существует и конвекционный ток – когда в движение приходят сами макроскопические заряженные тела. В качестве примера можно привести движение заряженных капель атмосферных осадков.

Электрический ток бывает:

• Постоянным;
• Переменным;
• Пульсирующим;
• Комбинированным – в сочетании этих видов.

Так под постоянным током понимают такой ток, который слабо изменят свои показатели направления и величины. Зато переменный изменяет свои показатели достаточно заметно.

Существует несколько видов переменного тока, однако основным принято считать тот, который изменяет свои величины по синусоиде. Потенциал на каждом конце проводника в этом случае изменяется относительно другого конца – с отрицательного на положительный и наоборот. Сам ток при этом проходит через все возможные промежуточные потенциалы. В результате таких изменений образуется электрический ток, непрерывно изменяющий свое направление. Во время движения по одному направлению, он растет, достигает своих максимальных значений, после чего начинает идти на спад. Показатель максимума в этом случае называют амплитудным значением. В какой-то момент все показатели переменного тока обнуляются, после чего снова наблюдается возрастание. И так – циклически.

Квазистационарный ток – разновидность переменного тока, изменяющегося сравнительно медленно. Для его мгновенных значений исполняются законы для постоянного электрического тока с достаточной точностью. В качестве примеров таких законов можно привести всем известный закон Ома или правило Кирхгофа. Квазистационарный ток обладает неизменной силой на всем сечении неразветвленной сети. Чтобы точно рассчитывать цепи с квазистационарным током, необходимо принимать во внимание сосредоточенные параметры. Различают также квазистационарный промышленный ток – когда условия квазистационарности вдоль линий не работают (за исключением тока в линии дальней передачи).

Переменные токи повышенной частотности – это электрические токи, внутри которых не работают условия квазистационарности. Такие токи как бы обтекают проводник, проходя только по его наружной поверхности. Данный эффект даже получил оригинальное название – скин-эффект.

Пульсирующие электрические токи – это токи, не меняющие своего направления, но изменяющие величину.

Существует также вихревой электрический ток (он же – ток Фуко). В данном случае подразумевают замкнутый электрический ток, располагающийся внутри массивного проводника. Он возникает в случае изменения магнитного потока. Следовательно, вихревой ток можно считать индукционным. Чем интенсивнее и заметнее наблюдается изменение магнитного потока, тем сильнее и вихревой ток. Он не течет по обычным проводам, а замыкается на проводнике и формирует вихреобразный контур.

Именно благодаря наличию вихревых токов и наблюдается скин-эффект, упомянутый выше. В этом случае поток и переменные электрические токи распространяются по поверхности проводника. Так как проводник нагревается из-за действия вихревого тока, наблюдаются потери энергии и порой весьма значительные. Особенно это заметно в сердечниках катушек с переменным током.

Для уменьшения энергопотерь, используют деление проводов с переменным током на раздельные пластинки, друг от друга изолированные и располагающиеся под углом в 90 градусов к направлению вихревого тока. Это, в свою очередь, приводит к ограничению возможных контуров путей тока, значительно уменьшает его величину.

Чем характеризуется электрический ток

Так исторически сложилось, что первые обнаруженные электрические токи имели направление своего движения, совпадающее с направлением перемещения положительно заряженных частиц.

Но носители электрического тока могут быть разными. Например, если речь идет об электронах, которые имеют отрицательный заряд, то направление тока будет противоположным направлению движения положительных частиц.

Скорость, с которой движутся заряженные частицы, зависит от таких параметров, как:

• Величина заряда;
• Разность потенциалов на концах проводника;
• Температура среды;
• Материал, из которого проводник изготовлен;
• А также масса самих частиц.

Сами частицы (например, электроны) при этом перемещаются с крайне незначительной скорости – всего доли миллиметра в секунду. Однако само поле распространяется крайне стремительно – практически со скоростью света. Потому и электрический ток внутри проводника распространяется с той же самой скоростью.

Основные виды проводников

В электропроводящих веществах (проводниках) существуют свободные частицы (носители) некомпенсированного заряда. Именно они и приходят в движение, находясь под действием сил электрических потенциалов. Именно они и «отвечают» за образование электрического тока.

Вольтамперные показатели – то есть зависимость силы тока от его напряжения – вот что считается основной характеристикой любого проводника.

В случае с металлами и электролитами такая зависимость самая простая: чем больше напряжение – тем больше и сила тока. Это выявил еще знаменитый ученый Георг Ом и отобразил в своем законе.

В металлических проводниках в качестве носителей электрического тока выступают свободные электроны, рассматриваемые в данный момент физиками как некий электронный газ. Действительно, эти частицы весьма явно проявляют свойства вырожденного газа.

Различают и такое особое агрегатное состояние вещества, как плазма. Она представляет собой ионизированный газ. В ней с помощью ионов и свободных электронов переносятся электрозаряды. Свободные электроны в плазме формируются из-за действия рентгеновского или ультрафиолетового излучений, либо после значительного нагревания среды.

Электролиты – часто жидкие, но могут быть и твердые – вещества, имеющие значительную концентрацию ионов. Это обуславливает прохождение через них тока. Ионы в электролитах формируются в результате так называемой электролитической диссоциации. Чем выше температура электролитической среды – тем ниже ее показатели сопротивления. Это объясняется ростом количества молекул, разложившихся на ионы. Когда ток проходит через электролит, ионы устремляются к электродам, оседают на них и приходят в нейтральное состояние. Это явление носит название электролиза.

Закон электролиза выявил знаменитый ученый Майкл Фарадей. Он определяет массу вещества, которое оседает на электроде.

Наконец, существует еще и вакуумный электрический ток, который находит применение в электронно-лучевых трубках всевозможных приборах и бытовой техники.

Что такое электрический ток? Знайте интенсивность и ее виды – Окружные школы

Содержание

что такое электричество? Определение

Электрический ток — это поток электрического заряда, который проходит через проводящий материал в течение определенного периода времени . Она выражается в Кл/с, кулонах в секунду в Международной системе единиц, и эта единица известна как Ампер (А).

Чтобы появился электрический ток, электроны, наиболее удаленные от ядра атома материала, должны отделиться и свободно циркулировать между атомами указанного тела. Это явление также может иметь место с вариациями в природе, когда заряженные облака испускают струи электронов, которые циркулируют в воздухе и вызывают молнии.

Для измерения электрического тока используется закон Ома ,  , который использует электрический ток, напряжение и сопротивление.

Первые эксперименты с электричеством были проведены в 18 веке, и электрические заряды были получены только путем трения (статического) или индукции. Чтобы проверить постоянное движение электрического заряда, потребовалось до 1800 года, когда итальянский физик Алессандро Вольта изобрел электрическую батарею.

Сила электрического тока

Электрическая напряженность    — это заряд или электрический ток, который циркулирует через площадь в единицу времени, его обычно называют буквой I   (интенсивность), а его единицей измерения обычно является  Ампер   (А) . Все электрические проводники должны выдерживать разную величину нагрузок, и чем выше нагрузка, тем больше сопротивление материала, из которого они изготовлены.

Как производится электрический ток?

Ток возникает в результате движения свободных зарядов (обычно электронов), находящихся внутри конкретного проводящего материала в электрической цепи. В замкнутой электрической цепи заряд электронов всегда движется от отрицательного полюса к положительному полюсу.

Что означает этот ток?

 реальное направление электрического тока   всегда циркулирует электроны от отрицательного полюса (-) к положительному полюсу (+), однако обычное направление их циркуляции противоположно положительному полюсу к отрицательному полюсу.

Это потому, что в свое время существование электронов не было известно, и научное сообщество решило применить этот тип вождения.

Как измерить электрический ток?

Чтобы измерить ток электричества в цепи, мы будем использовать закон Ома, который мы обсуждали ранее, формула выглядит следующим образом:

Интенсивность = Напряжение / Сопротивление вольт, а сопротивление в омах.

Иногда мы находим источники переменного тока  , которые постоянно меняют результат, в этом случае мы будем использовать такие инструменты, как мультиметр или амперметр  , который поможет нам правильно измерить силу тока.

Эти мультиметры имеют 2 наконечника, которые позволяют измерять ток в серии .

Виды электрического тока

В зависимости от своей природы электрический ток может быть нескольких видов:

• Постоянный ток (DC)

  Постоянный ток – вид электрического тока с непрерывным протеканием электрического заряда по проводнику между двумя точками разного потенциала и заряда, односторонней циркуляцией потока, не меняющейся от положительного полюса к отрицательному полюсу. Чтобы обозначить, что ток является непрерывным, необходимо, чтобы ток не менял направление, за истекшее время он всегда должен течь в одном и том же направлении. Интенсивность может варьироваться до тех пор, пока сохраняется одна и та же полярность.

• Переменный ток (AC)

  Переменный ток — вид электрического тока, характеризующийся изменениями во времени как величины, так и направления через равные промежутки времени. Напряжение переменного сигнала изменяется между его максимумами и минимумами циклически, половина цикла положительна, а другая половина — отрицательна. Это означает, что ток циркулирует в обоих направлениях, в зависимости от того, положительный он или отрицательный. Этот цикл постоянно повторяется. Это тип энергии, который мы используем в наших домах для питания всех электроприборов с постоянной частотой 50 Гц. Он был разработан и приведен в действие Николой Теслой.

• Однофазный ток

  Однофазный ток    достигается, когда берутся фаза трехфазного тока и нейтральный кабель. Это система, которая использует распределение, производство и потребление электроэнергии в одной фазе, поэтому напряжение всегда изменяется вместе.

  Чаще всего используется для электродвигателей, отопления или освещения.

• Трехфазный ток

  Трехфазный ток представляет собой систему, состоящую из 3 переменных токов, которые отвечают за производство, распределение и потребление электроэнергии, их напряжения являются переменными и передаются проводящими системами, известными как R, S и T.

  Преимущество этого вида тока в том, что он более экономичен, чем другие, за счет экономии на трансформаторах и транспортных линиях, так как они представляют собой более тонкие провода, чем однофазный ток, что позволяет добиться большей производительности в двигателях.

Воздействие электрического тока Когда электрическое сопротивление проводника очень мало, он выделяет тепло и свет.

Электрический ток предлагает человечеству огромное количество практических преимуществ:

Среди эффектов электрического тока обычно выделяют три:

Статьи по теме

Модель электрического тока: физика и наука об электричестве

Смоделируйте движение электронов по проводу, нажимая на круг маленьких магнитов вокруг края большого магнита.

---

Тема: 

Физика

Электричество и магнетизм

Ключевые слова: 

магнит

электрон

магнитное поле

Модель

NGSS и EP & CS:

PS

PS2

CCCS

Причина и эффект

Стабильность и изменение

---

---

Инструменты и материалы

---

и материалы

---

и материалы

9007 2

---

и материалы

9007 2

---

и материалы

92

---

. Цилиндрический магнит диаметром 1 дюйм (2,5 см) или больше

• Шесть маленьких цилиндрических магнитов диаметром около 0,25 дюйма (0,5 см) и той же высоты, что и больший магнит.
• Дополнительно: стальная шайба меньшего диаметра, чем большой магнит.

---

Сборка

Поместите маленькие магниты вокруг края большого магнита. Используйте 4, 5 или 6 магнитов в зависимости от их размера. Между ними должен быть небольшой зазор.

Примечание. Убедитесь, что все магниты чистые и не содержат железных опилок или другой грязи, которая может помешать плавному вращению магнитов.

---

Действия и уведомления

Обратите внимание, как маленькие магниты отталкиваются друг от друга и равномерно распределяются по краю большого магнита.

Пальцем протолкните один из маленьких магнитов на небольшое расстояние вокруг обода (см. фото ниже). Обратите внимание, что все магниты вокруг обода двигаются одновременно с тем, на который вы нажимаете. Каждый раз, когда новый маленький магнит занимает место, освобожденное предыдущим магнитом, толкайте его пальцем. Повторяйте до тех пор, пока исходный магнит не вернется в исходное положение.

Если у вас есть стальная шайба меньшего диаметра, чем большой магнит, поместите собранные магниты на гладкую поверхность так, чтобы шайба находилась под большим магнитом. Шайба предотвратит трение маленьких магнитов о поверхность во время их движения.

---

Что происходит?

Если центральный большой магнит направлен северным полюсом вверх, то, чтобы прилипнуть к его краю, все меньшие магниты должны иметь южные полюса вверх. В этой ориентации все меньшие магниты отталкивают друг друга. Это заставляет их отделяться друг от друга на равную величину.

Когда вы нажимаете на один магнит, он магнитно отталкивает магнит, к которому вы его подталкиваете. Магнитное отталкивание распространяется со скоростью света, и магнит тут же начинает двигаться. Затем он толкает своего соседа так, что за очень короткое время все магниты приходят в движение. Однако, несмотря на то, что все они начинают двигаться немедленно, их фактическая скорость определяется тем, насколько быстро вы толкаете магнит под пальцем. Это движение намного медленнее скорости света!

Эта закуска моделирует ток электронов, протекающих по проводу: маленькие магниты представляют собой электроны, а ваш палец представляет собой батарею. Магниты отталкиваются друг от друга из-за своей ориентации, а электроны отталкиваются друг от друга, потому что все они имеют отрицательный электрический заряд.

---

Дальше

Магниты в этой модели Snack показывают, что происходит в электрических цепях постоянного тока, таких как те, что питают фары вашего автомобиля. Когда вы замыкаете переключатель фар, электроны движутся по проводке вашего автомобиля, и свет загорается. Электрическая сила, заставляющая электроны двигаться, распространяется по проводу со скоростью, в несколько раз превышающей скорость света. Как только электроны в фарах начинают двигаться, фары включаются, даже несмотря на то, что для того, чтобы любой конкретный электрон прошел через проводку автомобиля от аккумулятора к фарам, требуется несколько часов. Слава богу, нет необходимости ждать, пока этот электрон проделает весь путь, прежде чем вы сможете увидеть, что находится перед вами, когда вы за рулем!

---

Похожие закуски

Короткое замыкание

Что происходит, когда вы перегораете предохранитель?

Странный аттрактор

Притяжение и отталкивание магнитов производят завораживающее, непредсказуемое движение.