Электрический ток идет от плюса к минусу

Войдите , пожалуйста. Хабр Geektimes Тостер Мой круг Фрилансим. Войти Регистрация. Куда течет ток или где же этот чертов катод? Это возникает от того, что новое понятие не может однозначно зацепиться за уже известные факты в сознании, никак не получается построить новую связь в семантической сети фактов.

Поиск данных по Вашему запросу:

Электрический ток идет от плюса к минусу

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.

Содержание:

• То самое место
• Направление электрического тока
• Как движется ток от плюса к минусу
• Электрический ток
• Почему течет ток
• Направление тока в проводнике, как, откуда и куда течет электрический ток.

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: 🧲#9 Электрический ток и электроны

То самое место

Подключим к пальчиковой батарейке светодиод, и если полярность окажется соблюдена правильно, то он засветится. В каком направлении установится ток? В наше время всем известно, что от плюса к минусу. А внутри батарейки, стало быть, от минуса к плюсу — ток ведь в этой замкнутой электрической цепи постоянный.

За направление тока в цепи принято считать направление движения положительно заряженных частиц, но ведь в металлах то движутся электроны, а они, мы знаем, заряжены отрицательно.

Давайте разберемся, почему в то время как электроны текут по цепи от минуса к плюсу, все вокруг говорят, что ток идет от плюса к минусу. Для чего такая несуразность? Ответ кроется в истории становления электротехники. Когда Франклин разрабатывал свою теорию электричества, он рассматривал его движение подобно движению жидкости, которая как-бы перетекает от одного тела к другому. Где электрической жидкости больше — оттуда она течет в ту сторону, где ее меньше. Франклин поэтому и назвал тела с избытком электрической жидкости условно!

Отсюда и пошло представление о движении электрических зарядов. Положительный заряд перетекает, словно через систему сообщающихся сосудов, от одного заряженного тела к другому.

Позже французский исследователь Шарль Дюфе в своих экспериментах с электризацией натиранием установил, что заряжаются не только натираемые тела, но и натирающие, причем при контакте заряды обеих тел нейтрализуется.

Получалось, что есть на самом деле два отдельных вида электрического заряда, которые при взаимодействии друг друга нейтрализуют. Эту теорию двух электричеств развил современник Франклина Роберт Симмер, который на себе убедился в том, что в теории Франклина что-то не до конца правильно.

Шотландский физик Роберт Симмер носил по две пары чулок: утепленные шерстяные и сверху еще вторые шелковые.

Когда он снимал с ноги оба чулка сразу, а затем выдергивал один чулок из другого, то наблюдал такую картину: шерстяной и шелковый чулки раздуваются, принимая как бы форму его ноги и резко слипаются друг с другом. При этом чулки из одинакового материла, как шерстяные и шелковые, отталкивались друг от друга. Если же Симмер держал в одной руке два шелковых, а в другой — два шерстяных чулка, то когда он сближал руки, отталкивание чулков из одинакового материала и притяжение чулков из разного материала приводило к интересному взаимодействию между ними: разнородные чулки словно набрасывались друг на друга и сплетались в клубок.

Наблюдения за поведением собственных чулков привели Роберта Симмера к выводу, что в каждом теле имеется не одна, а две электрические жидкости — положительная и отрицательная, которые содержатся в теле в одинаковых количествах.

При натирании двух тел какая-то из них может перейти из одного тела в другое, тогда в одном теле окажется избыток одной из жидкостей, а в другом — ее недостаток. Оба тела станут наэлектризованными противоположными по знаку электричествами. Тем не менее, электростатические явления успешно можно было объяснить как при помощи гипотезы Франклина, так и при помощи гипотезы двух электричеств Симмера.

Эти теории некоторое время конкурировали между собой. Когда же в году Алессандро Вольта создал свой вольтов столб, после чего был исследован электролиз, ученые пришли к однозначному выводу, что действительно в растворах и жидкостях движутся два противоположных потока носителей заряда — положительные и отрицательные. Дуалистическая теория электрического тока, хотя и не была понятна всем, все же восторжествовала.

Наконец, в году, выступая перед Парижской академией наук, Ампер предлагает выбрать в качестве основного направления тока одно из направлений движения заряда. Ему было удобно сделать так, поскольку Ампер исследовал взаимодействия токов между собой и токов с магнитами. И чтобы каждый раз во время сообщения не упоминать, что в двух направлениях по одному проводнику движутся два потока противоположного заряда.

Ампер предложил просто принять за направление тока направление движения положительного электричества, и все время говорить о направлении тока, имея ввиду движение положительного заряда. С тех пор предложенное Ампером положение о направлении тока принято повсеместно, и используется до сих пор.

Когда Максвелл разрабатывал свою теорию электромагнетизма, и решил применять правило правого винта для удобства определения направления вектора магнитной индукции, он также придерживался этого положения: направление тока — это направление движения положительного заряда. Фарадей в свою очередь отмечал, что направление тока условно, это просто удобное средство для ученых, чтобы однозначно определять направление тока.

Это просто удобно. И даже после того как Томсон в году открыл электрон, условность направления тока все равно сохранилась. Даже если в проводнике или в вакууме реально движутся только электроны, все равно за направление тока принимается противоположное направление — от плюса к минусу.

Спустя уже более века с момента открытия электрона, несмотря на представления еще Фарадея об ионах, даже с появлением электронных ламп и транзисторов, хотя и появились трудности в описаниях, все равно привычное положение дел сохраняется. Так просто удобнее оперировать с токами, ориентироваться в их магнитных полях, и никаких реальных трудностей это, похоже, ни у кого не вызывает.

Искать в Школе для электрика:.

Направление электрического тока

Пишут, что если носитель электрон а это отриц частица ,тогда ток движется от минуса к плюсу. Тогда как в квартирах ток течет? Почему фазу называют «плюс»,если ток от неё бежит к нулю? Тогда ноль на самом деле нихя не ноль, а минус?

Давайте разберемся, почему в то время как электроны текут по цепи от минуса к плюсу, все вокруг говорят, что ток идет от плюса к минусу. Для чего.

Как движется ток от плюса к минусу

Достоверно известно, что электрический ток — это направленное движение электронов или, в некоторых случаях, положительных или отрицательных ионов. Электричество как таковое также связано с понятием ЭДС, то есть для тока в проводнике нужна разность потенциалов. Тогда направление движения тока при движении электронов и отрицательно заряженных ионов будет от отрицательного полюса к положительному, так как одноименные заряды отталкиваются, а разноименные притягиваются. Движение же положительных ионов будет связано с движением обратным по направлению. Почему тогда официально считается, что ток идет всегда от плюса к минусу и такое же направление указывается на электрических схемах?! Преподаватели физики мне отвечали, что так сложилось исторически, но ведь в двух случаях из трех это ошибка. Так тогда как понимать? Наверное, первые систематические опыты с ним можно датировать годом, когда итальянский учёный Алессандро Вольта опустил в банку с кислотой две пластинки — цинковую и медную. Так возникла первая батарея — Вольтов столб, хотя, безусловно, электрические явления не были в тот период новостью.

Электрический ток

По определению, ток — это упорядоченное направленное движение заряженных частиц. Это определение, которое известно нам ещё со школы, и в нём не конкретизируется, какие именно частицы имеются в виду. Если масса заряженных частиц в некоторой области начала двигаться упорядоченно, то физики говорят, что в этой области существует электрический ток. Так, например, в электролитах такими носителями выступают ионы, получившиеся в растворе в следствие его диссоциации. Хороший и известный со школы пример — раствор обычной поваренной соли.

Электроника для начинающих Электроника для начинающих.

Почему течет ток

Электрический ток — одно из основных благ цивилизации, без которого жизнь современного человечества была бы невозможна. Применяемый во всех областях современного мира от простого электрочайника, встречающегося на кухни почти любой домохозяйки до мощной дуговой электроплавильной печи он делает жизнь людей более удобной и простой. В то же самое время очень мало из тех, кто пользуется многочисленными электроприборами, задумывается над природой данного явления. В частности, не все понимают, что оно собой представляет, на протекании каких процессов основывается, какое направление течения заряженных частиц в проводниках и электрических цепях. Для того чтобы разобраться в том, как течет ток, необходимо понять его физическую сущность, основанную на атомарно-молекулярной теории строения материи, узнать, какие условия необходимы для его возникновения и существования, какие виды токов бывают, и какими характеристиками они обладают.

Направление тока в проводнике, как, откуда и куда течет электрический ток.

Направление электрического тока. Подключим к пальчиковой батарейке светодиод, и если полярность окажется соблюдена правильно, то он засветится. При отсутствии электрического поля в металлическом проводнике ток идти не будет. Тем более, в то время не подозревали что он движется от минуса к плюсу. Когда Ампер предложил в первой половине го столетия направление тока от плюса к минусу, все восприняли это. Сколько энергии запасено конденсатором, столько он способен отдать в нагрузку при своём разряде.

Ток идет от минуса к плюсу.

Рассказ о природе электрического тока. веке, принято считать, что ток течет от плюса к минусу, т.е. в направлении, обратном движению электронов .

Канал ЭлектроХобби на YouTube. Электрический ток представляет собой упорядоченное движение заряженных частиц. В твердых телах это движение электронов отрицательно заряженных частиц в жидких и газообразных телах это движение ионов положительно заряженных частиц.

Регистрация Вход. Ответы Mail. Вопросы — лидеры Решите задачу по физике 1 ставка. Какая польза народному хозяйству от астрономии и теории эволюции?

По договорённости считается, что ток течёт в направлении от плюса к минусу. Поэтому физики и специалисты по электронике предпочитают говорить не о направлениях электрического тока, а о направлениях движения электронов, или зарядов.

Электрический ток может возникнуть только в замкнутой электрической цепи. Электрическая цепь состоит как минимум из следующих составляющих: источника электрического тока, проводников и какого-нибудь электрического устройства.

Источник тока всегда имеет два полюса — плюс и минус. Одним выключателем мы можем замыкать и размыкать электрическую цепь. Существуют различные виды механических выключателей. Например, кнопочный, как кнопка дверного звонка или планочный, как выключатель света в комнате.

Электрический ток представляет собой упорядоченное движение заряженных частиц. В твердых телах это движение электронов отрицательно заряженных частиц в жидких и газообразных телах это движение ионов положительно заряженных частиц. Более того ток бывает постоянным и переменным, и у них совсем разное движение электрических зарядов.

Как протекает ток от плюса к минусу

Регистрация Вход. Ответы Mail. Вопросы — лидеры Просвещение и лженауки : термины и понятия в русском и английском 1 ставка. Решите задачу по физике 1 ставка. Задача по физике 1 ставка. Провод КСПВ, вопрос к электрикам 1 ставка.

Поиск данных по Вашему запросу:

Как протекает ток от плюса к минусу

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.

Содержание:

• В какую сторону течет ток?
• Почему принято считать, что электрический ток движется от положительного заряда к отрицательному?
• Направление тока: от минуса к плюсу или наоборот?
• Научный форум dxdy
• Направление тока в проводнике, как, откуда и куда течет электрический ток.
• Как течёт постоянный ток.
• Как течет ток
• Направление электрического тока

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: 🧲#9 Электрический ток и электроны

В какую сторону течет ток?

Но это не совсем так. Действительно, обычная бытовая розетка служит для питания электроприборов переменным током. В ней есть два отверстия, в которых находятся фазный и нулевой контакты. Под понятием «фаза», имеется ввиду проводник, подключенный к началу одной из фазных обмоток источника питания. Фазные они потому, что электрический ток, проходя по обмоткам, изменяется. То-есть, проходит через определенные фазы. Нуль Нейтраль — это общая нулевая точка, где соединены концы трех фазных обмоток источника питания.

Нулем называется потому, что считается что проходя через эту точку ток имеет нулевые значения характеристик. Соответственно, проводник подключенный к этой точке тоже называется нулевым.

Считается что электрический ток — это движение заряженных частиц. Безусловно, что у каждого движения должно быть направление. Направление движения электрического тока принято условно считать от плюса к минусу. В других случаях наоборот. Значит, плюс и минус — это обозначение направления движения электротока. У постоянного тока направление движение постоянно в одну сторону. Постоянный ток — плюс начало, минус окончание движения. У переменного тока направление движения изменяется.

Переменный ток меняет направление своего движения в соответствии со своей частотой. Значит, ток с частотой 50 Герц меняет свое направление раз в секунду.

Получается, плюс и минус в розетке имеется. Но наносит на розетку их графическое изображение не имеет смысла. Слишком часто они изменяют свое местоположение.

Но все это справедливо при условии, что в розетку подключен электроприбор. Ведь только при включенном приборе начинается движение электротока. Без включения, нет движения тока и его силы. В розетке, в которую ничего не подключено, существует только разность потенциалов, то-есть напряжение. Значит, где плюс и минус мы можем обозначить только умозрительно. Так как нам нравиться. Допустим, плюс слева, а минус справа. Честно говоря, мы люди не знаем, что такое электрический ток.

Мы не знаем, движется ли он. В какую сторону он движется, мы тоже не знаем. Все понятия принимаются условно, для удобства использования. Для вашего удобства подборка похожих публикаций. Исторические байки про электричество. Почему в Америке вольт, а у нас ? Всем мира и добра. Подписывайтесь на канал и ставьте лайк — настраивайте свою ленту Дзен на показ похожих публикаций.

Почему принято считать, что электрический ток движется от положительного заряда к отрицательному?

Достоверно известно, что электрический ток — это направленное движение электронов или, в некоторых случаях, положительных или отрицательных ионов. Электричество как таковое также связано с понятием ЭДС, то есть для тока в проводнике нужна разность потенциалов. Тогда направление движения тока при движении электронов и отрицательно заряженных ионов будет от отрицательного полюса к положительному, так как одноименные заряды отталкиваются, а разноименные притягиваются. Движение же положительных ионов будет связано с движением обратным по направлению. Почему тогда официально считается, что ток идет всегда от плюса к минусу и такое же направление указывается на электрических схемах?! Преподаватели физики мне отвечали, что так сложилось исторически, но ведь в двух случаях из трех это ошибка. Так тогда как понимать?

За направление тока условно принято движение положительных зарядов, поэтому ток в цепи протекает от плюса к минусу. Электроны.

Направление тока: от минуса к плюсу или наоборот?

Пишут, что если носитель электрон а это отриц частица ,тогда ток движется от минуса к плюсу. Тогда как в квартирах ток течет? Почему фазу называют «плюс»,если ток от неё бежит к нулю? Тогда ноль на самом деле нихя не ноль, а минус? А минус получается нихя не минус,а плюс,потому что в проводе бегут отриц электроны? И почему электроны бегут,если масса не изменяется по проводу, получается электроны них-я не бегут, а стоят? А если две лампочки подключены последовательно, тогда где у первой лампочки ноль,если этот ноль будет являться фазой для второй лампочки. Что за хня происходит?

Научный форум dxdy

Канал ЭлектроХобби на YouTube. Электрический ток представляет собой упорядоченное движение заряженных частиц. В твердых телах это движение электронов отрицательно заряженных частиц в жидких и газообразных телах это движение ионов положительно заряженных частиц. Более того ток бывает постоянным и переменным, и у них совсем разное движение электрических зарядов.

Портал о науке и технике Статьи Новости Видео Обзоры.

Направление тока в проводнике, как, откуда и куда течет электрический ток.

Форумы paraplan. Федор АвторТемы. В какую сторону движется электрический ток? Набрел на душевный срач в комментах к видосу в ютубе по поводу в какую сторону движется эл. Другие- наоборот.

Как течёт постоянный ток.

Направление электрического тока. Подключим к пальчиковой батарейке светодиод, и если полярность окажется соблюдена правильно, то он засветится. При отсутствии электрического поля в металлическом проводнике ток идти не будет. Тем более, в то время не подозревали что он движется от минуса к плюсу. Когда Ампер предложил в первой половине го столетия направление тока от плюса к минусу, все восприняли это. Сколько энергии запасено конденсатором, столько он способен отдать в нагрузку при своём разряде. Ток идет от минуса к плюсу. Вот и всё.

Помогите, я не догоняю) В каком направлении течёт ток: от верхней по физике ток идет от минуса к плюсы, точнее перемещаются электроны, но в.

Как течет ток

Как протекает ток от плюса к минусу

Войти или зарегистрироваться. Искать только в заголовках Сообщения пользователя: Имена участников разделяйте запятой. Новее чем: Искать только в этой теме Искать только в этом разделе Отображать результаты в виде тем.

Направление электрического тока

Особенно вот эта картинка. Которая ну явно противоречит сама себе. На ней ясно видно, что ток упорядоченное движение электронов идет от минуса к плюсу. Но на ней же подписан прямой ток диода в обратном направлении.

Подключим к пальчиковой батарейке светодиод, и если полярность окажется соблюдена правильно, то он засветится. В каком направлении установится ток?

Электрический ток может быть представлен как направленное перемещение заряженных частиц, за которые традиционно принимаются носители отрицательного заряда или электроны. Это утверждение справедливо для твёрдых проводников, где постоянное присутствие свободных заряженных частиц считается нормой. Для жидких и газообразных сред такими носителями являются положительно заряженные ионы, посредством которых осуществляется перенос вещества. Для чёткого понимания того, как течёт ток, сначала потребуется ознакомиться с основными физическими явлениями, приводящими к образованию упорядоченного потока. Согласно молекулярно-атомистической теории, все природные тела независимо от их агрегатного состояния состоят из молекул и атомов, в состав которых входят отрицательно заряженные электроны. Для выяснения принципов образования потока заряженных частиц удобнее всего представить состав физических тел следующим образом:. Дополнительная информация.

Но это не совсем так. Действительно, обычная бытовая розетка служит для питания электроприборов переменным током. В ней есть два отверстия, в которых находятся фазный и нулевой контакты.

Направление тока от плюса к минусу

• Четверг, 12 декабря 2019 1:08
• Автор: Sereg985
• Прокоментировать

• Рубрика: Строительство
• Ссылка на пост
• https://firmmy.ru/

Содержание

• 1 Физическая сущность течения тока в цепи
• 2 Электрический ток и поток электронов
• 3 Электрический ток в параллельной цепи
• 4 Вид цепи и напряжение
• 5 Виды токов: постоянные и переменные
• 6 Двунаправленное перемещение зарядов
• 7 Значение перемещения электронов в электрической схеме
• 8 Видео

«Когда Ампер предложил в первой половине 19-го столетия направление тока от плюса к минусу, все восприняли это как должное и это решение никто не стал оспаривать. Прошло 70 лет, пока люди не выяснили, что ток в металлах происходит благодаря движениям электронов. А когда они это поняли (это случилось в 1916 году), все настолько привыкли к сделанному Ампером выбору, что уже не стали ничего менять.

«Когда Ампер предложил в первой половине 19-го столетия направление тока от плюса к минусу, все восприняли это как должное и это решение никто не стал оспаривать. Прошло 70 лет, пока люди не выяснили, что ток в металлах происходит благодаря движениям электронов. А когда они это поняли (это случилось в 1916 году), все настолько привыкли к сделанному Ампером выбору, что уже не стали ничего менять.

Электрический ток – одно из основных благ цивилизации, без которого жизнь современного человечества была бы невозможна. Применяемый во всех областях современного мира (от простого электрочайника, встречающегося на кухни почти любой домохозяйки до мощной дуговой электроплавильной печи) он делает жизнь людей более удобной и простой. В то же самое время очень мало из тех, кто пользуется многочисленными электроприборами, задумывается над природой данного явления. В частности, не все понимают, что оно собой представляет, на протекании каких процессов основывается, какое направление течения заряженных частиц в проводниках и электрических цепях.

Для того чтобы разобраться в том, как течет ток, необходимо понять его физическую сущность, основанную на атомарно-молекулярной теории строения материи, узнать, какие условия необходимы для его возникновения и существования, какие виды токов бывают, и какими характеристиками они обладают.

Физическая сущность течения тока в цепи

Наличие тока в цепи обусловлено направленным перемещением заряженных частиц. В твердых телах течение тока создается движением отрицательно заряженных электронов, в газах и жидкостях – положительными ионами. В таких широко распространенных веществах, как полупроводники, электрический ток возникает при движении частиц – электронов и «дырок» (положительно заряженных частиц, представляющих собой атомы с недостающим количеством электронов на внешних уровнях).

Основными условиями возникновения и существования электрического тока являются:

• Наличие носителей зарядов – перемещающиеся по проводнику, газу или электролиту частицы;
• Создаваемое определенным источником питания электрическое поле – без данного силового поля движение свободных носителей зарядов будет хаотичным, не имеющим определенного направления;
• Замкнутая цепь – направленное движение зарядов возможно только в замкнутых цепях. Так, например, состоящий из источника питания ключа (переключатель) и лампочки накаливания ток будет протекать только тогда, когда ключ, располагающийся в разрыве проводника между одним из полюсов питания и лампой, находится во включенном состоянии, позволяя носителям заряда перемещаться по замкнутой цепи от отрицательного полюса батареи к положительному.

Электрический ток и поток электронов

Разобравшись в том, что в большинстве случаев носителями электрических зарядов являются электроны, необходимо понять, почему они движутся. Для этого необходимо заглянуть в микромир частиц – атомов и понять их строение, физические процессы, происходящие с ними.

Атом состоит из ядра и вращающихся вокруг него множества электронов, количество которых зависит от суммарного заряда ядра. Электроны передвигаются по определенным траекториям – орбиталям (уровням). При этом те из них, которые располагаются ближе всего к ядру, удерживаются им очень сильно и не участвуют в химических реакциях и физических процессах. Те частицы, которые находятся на внешних уровнях, являются активными и определяющими способность того или иного атома к химическому взаимодействию и образованию свободных зарядов. Их называют валентными.

Активность и способность атомов к отщеплению свободных электронов зависят от количества частиц на внешних уровнях. Так, у одних веществ многочисленные электроны удалены от ядра, поэтому срываются со своих орбиталей и начинают устремляться к другим атомам, в результате чего наблюдается перемещение свободных зарядов. При подаче электрических потенциалов (напряжения) движение электронов становится направленным, появляется электрический ток. Поэтому твердые тела (например, металлы) с большим количеством свободных электронов являются проводниками.

У диалектиков частицы, способные переносить электрический заряд, отсутствуют – у них мало электронов на внешних уровнях, поэтому они не могут срываться, переходя сначала в хаотичное, потом и в направленное движение.

Промежуточное положение между диэлектриками и проводниками занимают полупроводники, электропроводность которых зависит от внешних факторов (температуры, освещенности и т. д.).

Электрический ток в параллельной цепи

В электрических схемах предусмотрены параллельные и последовательные соединения элементов. При параллельном соединении, например, резисторов, напряжение одинаково для каждого из них, а сила тока, протекающего через каждый элемент, пропорциональна его сопротивлению. Чтобы определить величину тока через каждый компонент при параллельной комбинации их соединения, используют закон Ома.

Вид цепи и напряжение

В зависимости от направления протекания тока и особенностей напряжения, различают два вида электрических цепей:

• Цепи постоянного тока;
• Цепи переменного тока.

Напряжение цепей постоянного тока является работой, совершаемой электрическим полем в ходе перемещения пробного плюсового заряда из точки A в точку Б. Напряжение в цепи постоянного тока определяется как разность потенциалов на его концах. В таких цепях принято считать, что ток идет от плюса к минусу (от плюсового полюса к минусовому).

На заметку. В реальности ток течет не от плюса к минусу, а, наоборот, от минуса к плюсу. Сформировавшееся ошибочное представление о направлении течения именно от плюса не стали изменять и оставили для удобства понимания физической сущности данного явления.

Для цепей переменного тока характерны такие виды и значения напряжения, как:

• мгновенное;
• амплитудное;
• среднее значение;
• среднеквадратическое;
• средневыпрямленное.

Напряжение в таких цепях – это достаточно сложная функция времени. Грубо говоря, ток в них течет от фазного провода, проходит через нагрузку и частично уходит в нулевой (течет от фазы к нулю)

Виды токов: постоянные и переменные

В зависимости от изменения направления протекания заряженных частиц, различают следующие виды токов:

• Постоянный – формируется движением заряженных частиц в одном направлении. Его основные характеристики (сила тока, напряжение) имеют постоянные значения и не изменяются во времени;
• Переменный – направление перемещения зарядов при таком виде движения заряженных частиц периодически меняется. Количество изменений направления движения за единицу времени, равную одной секунде, называется частотой тока и измеряется в Герцах. Так, например, значение данной характеристики в обычной бытовой электрической цепи равно 50 Гц. Это означает, что в течение 1 секунды движущиеся по цепи электроны меняют свое направление 50 раз, вызывая тем самым такое же количество изменений напряжения в фазном проводе от 220 до 0 В.

Двунаправленное перемещение зарядов

Наряду с упорядоченным движением носителей зарядов (электронов), в проводниках наблюдается также незначительный обратный процесс – условное перемещение положительных зарядов, потерявших отрицательные частицы атомов. Вместе с основным током данное явление получило название двунаправленное перемещение зарядов. Особенно оно ярко проявляется при протекании электричества через электролиты (явление электролиза).

Значение перемещения электронов в электрической схеме

Понимание того, как идет в цепи ток, необходимо при составлении такого графического изображения расположения электронных деталей, как схема. Важно понимать, откуда течет ток, для того чтобы правильно располагать на схеме, затем соединять различные радиоэлектронные элементы. Если для таких радиодеталей, как конденсатор, резистор, полярность подключения не имеет значения, то полупроводниковый транзистор,

диод необходимо размещать на схеме и затем запитывать, учитывая направление движения тока, иначе они и собираемое с их использованием устройство, электронный блок не будут правильно функционировать.

Таким образом, знание физической сущности направления течения заряженных частиц в проводнике, электролите, полупроводнике позволит любому человеку не только расширить свой кругозор, но и применять его на практике при монтаже электропроводки, пайке различных электронных блоков и схем. Также подобная информация поможет разобраться в том, почему произошла поломка того или иного электроприбора, как ее устранить и предотвратить в будущем.

Видео

Как работает батарея?

Энергия не может быть создана или уничтожена, но ее можно сохранить в различных формах. Один из способов его хранения — в виде химической энергии в батарее. При подключении к цепи батарея может производить электричество.

Батареи преобразуют химическую энергию в электрическую

Батарея имеет два вывода: положительный (катод) и отрицательный (анод). Если вы соедините две клеммы проводом, образуется цепь. Электроны будут течь по проводу, и будет производиться электрический ток. Внутри батареи происходит реакция между химическими веществами. Но реакция происходит только при наличии потока электронов. Батареи могут храниться в течение длительного времени и продолжать работать, потому что химический процесс не начнется, пока электроны не перейдут от отрицательного к положительному выводу через цепь.

В батарее происходит химическая реакция 

Простой пример. Батарея из лимонных элементов

Начнем с очень простой батареи, в которой используется лимон, в который, например, вставлены два разных металлических предмета. оцинкованный гвоздь и медная монета или проволока. Медь служит положительным электродом или катодом, а гальванизированный (оцинкованный) гвоздь — отрицательным электродом или анодом, производящим электроны. Эти два объекта работают как электроды, вызывая электрохимическую реакцию, которая создает небольшую разность потенциалов.

Поскольку атомы меди (Cu) притягивают электроны больше, чем атомы цинка (Zn), если вы поместите кусок меди и кусок цинка в контакт друг с другом, электроны перейдут от цинка к меди. Когда электроны концентрируются на меди, они будут отталкиваться друг от друга и останавливать поток электронов от цинка к меди. С другой стороны, если вы поместите полоски цинка и меди в проводящий раствор и соедините их снаружи проводом, реакции между электродами и раствором позволят электронам непрерывно течь по проводу.

ЛИМОННАЯ БАТАРЕЯ

Как работает лимонная батарейка? Лимонная батарея состоит из лимона и двух металлических электродов из разных металлов, таких как медная монета или проволока, и оцинкованного (оцинкованного) гвоздя. Энергия для батареи исходит не от лимона, а от химического превращения цинка (или другого металла). Цинк окисляется внутри лимона, обменивая часть своих электронов, чтобы достичь более низкого энергетического состояния, а высвобождаемая энергия обеспечивает энергию. Лимон просто обеспечивает среду, в которой это может произойти, но они не расходуются в процессе. Если предположить, что используются цинковые и медные электроды (например, медная монета и оцинкованный гвоздь), то один лимон может генерировать примерно 0,9 Вольт. Слева последовательная цепь лимонов показывает, что вырабатывается 3,41 вольта. ПРИМЕЧАНИЕ:  Можно использовать картофель, яблоки, квашеную капусту или любые другие фрукты или овощи, содержащие кислоту или другой электролит, но лимоны предпочтительнее из-за их более высокой кислотности. Например, в картофеле электролитом является фосфорная кислота, а в лимонах — лимонная кислота.

В лимонной батарее происходит как окисление (потеря электронов), так и восстановление (приобретение электронов). Эта батарея похожа на оригинальные «простые гальванические элементы», изобретенные Алессандро Вольта (см. Ниже). На аноде металлический цинк окисляется и переходит в кислый раствор в виде ионов Zn2+:

Zn —> Zn2 + + 2 e-

На медном катоде ионы водорода (сольватированные протоны из кислого раствора в лимоне) восстанавливаются с образованием молекулярного водорода:

2H++ 2e- —> h3

Что заставляет электроны двигаться?

Когда вы отпускаете мяч, который держите в руках, он падает на землю, потому что гравитационное поле Земли тянет мяч вниз. Точно так же заряженные частицы, такие как электроны, должны совершить работу, чтобы переместиться из одной точки в другую. Количество работы на единицу заряда называется разностью электрических потенциалов между двумя точками. Единица разности потенциалов называется вольт.

Разность потенциалов между катодом и анодом определяется химической реакцией. Внутри батареи электроны подталкиваются химической реакцией к положительному концу, создавая разность потенциалов.

Именно эта разность потенциалов заставляет электроны двигаться по проводу.

Разность потенциалов может быть положительной или отрицательной, подобно гравитационной энергии, движущейся вверх или вниз по склону. В батарее поток электронов направлен вниз… электроны могут течь вверх, как в случае с зарядным устройством.

Почему внутри батареи электроны не перемещаются от анода к катоду?

Электролит в батарее не дает одиноким электронам двигаться прямо от анода к катоду внутри батареи. Когда клеммы соединены токопроводящим проводом, электроны могут легко течь от анода к катоду.

В каком направлении движутся электроны в проводе?

Электроны заряжены отрицательно, поэтому они будут притягиваться к положительному концу батареи и отталкиваться от отрицательного конца. Когда батарея подключена к устройству, которое позволяет электронам течь через нее, они текут от отрицательного (анодного) к положительному (катодному) выводу.

Кто изобрел гальванический элемент (батарейку)?

ПЕРВАЯ БАТАРЕЯ VOLTA

Аккумулятор производства Volta считается первым гальваническим элементом. Он состоит из двух электродов: один из цинка, другой из меди. Электролит представляет собой серную кислоту или смесь солевого раствора соли и воды. Электролит существует в форме 2H+ и SO42-. Цинк, который в электрохимическом ряду выше меди и водорода, реагирует с отрицательно заряженным сульфатом SO42- . Положительно заряженные ионы водорода (протоны) захватывают электроны меди, образуя пузырьки газообразного водорода h3. Это делает цинковый стержень отрицательным электродом, а медный стержень — положительным электродом. Теперь у нас есть две клеммы, и ток будет течь, если мы их соединим. Реакции в этой ячейке следующие: цинк Zn —> Zn2+ + 2e- серная кислота  2H+ + 2e- —> h3 Медь не вступает в реакцию, действуя как электрод для химической реакции.

Как работает современный аккумулятор (угольно-цинковый аккумулятор)?

Сухой угольно-цинковый элемент или батарея упакованы в цинковую банку, которая служит как контейнером, так и отрицательной клеммой (анодом). Положительная клемма представляет собой угольный стержень, окруженный смесью диоксида марганца и угольного порошка. В качестве электролита используется паста из хлорида цинка и хлорида аммония, растворенных в воде. Углеродный (графитовый) стержень собирает электроны, поступающие от анодной части батареи, чтобы вернуться к катодной части батареи. Углерод является единственным практичным материалом проводника, потому что любой обычный металл быстро подвергается коррозии в положительном электроде в электролите на основе соли. Цинк окисляется в соответствии со следующим полууравнением. Zn(s) —> Zn2+(aq) + 2 e- [e° = -1,04 вольта] Диоксид марганца смешивают с угольным порошком для увеличения электропроводности. Реакция выглядит следующим образом:  2MnO2(т) + 2 e- + 2Nh5Cl(водн.) —>  Mn2O3(т) + 2Nh4(водн.) + h3O(водн.) + 2 Cl- [e° ˜ +,5 v] , а CL сочетается с Zn2+. В этой полуреакции марганец восстанавливается из степени окисления (+4) в (+3). Возможны и другие побочные реакции, но общую реакцию в угольно-цинковом элементе можно представить как: Zn(тв) + 2MnO2(тв) + 2Nh5Cl(вод) —> Mn2O3(тв) + Zn(Nh4)2Cl2 (вод) + h3O(ж) Аккумулятор имеет Э. Д.С. около 1,5 В.

 

Какие существуют типы батарей?

В разных типах батарей используются разные типы химических веществ и химических реакций. Некоторые из наиболее распространенных типов батарей: 

Щелочные батареи

Используется в батареях Duracell® и Energizer® и других щелочных батареях. Электроды цинково-марганцево-оксидные. Электролит представляет собой щелочную пасту.

Свинцово-кислотный аккумулятор

Используются в автомобилях. Электроды изготовлены из свинца и оксида свинца с сильной кислотой в качестве электролита.

Литиевая батарея	Эти батарейки используются в фотоаппаратах для вспышки. Они изготавливаются из лития, йодида лития и йодида свинца. Они могут обеспечить скачки электричества для вспышки.
Литиевая батарея	Эти батарейки используются в фотоаппаратах для вспышки. Они изготавливаются из лития, йодида лития и йодида свинца. Они могут обеспечить скачки электричества для вспышки.
Литий-ионный аккумулятор	Эти батареи используются в портативных компьютерах, сотовых телефонах и другом портативном оборудовании с интенсивным использованием.
Никель-кадмиевая или никель-кадмиевая батарея	Электроды никель-гидроксидно-кадмиевые. Электролит – гидроксид калия.
Цинк-угольная батарея или стандартная угольная батарея –	Цинк и углерод используются во всех обычных или стандартных сухих батареях AA, C и D. Электроды изготовлены из цинка и углерода, а паста из кислотных материалов между ними служит электролитом.

---

ССЫЛКИ И ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА

Potato Power: Руководство для учителя
История батареи
Электрохимические реакции
Углеродно-цинковая батарея в батарее 9005?
Как работают батареи Анимированное руководство по науке о батареях

---

Оценка Вопросы:

M ultiple Выбор вопросов

1. В батарея, положительная клемма называется:
а) анод
б) катод
в) электролит
г) провод

2. Что заставляет электроны течь по проводу:
а) гравитационный потенциал выталкивает электроны через провод
б) кислоты проталкивают электроны по проводу
в) разность потенциалов между анодом и катодом толкает электроны по проводу
г) электроны текут не по проводу, а по электролиту

3. Какое утверждение о лимонной батарейке верно?
а) Энергия для батареи исходит не от лимона, а скорее химическое изменение цинка (или другого металла)
б) Батарея состоит из двух металлических электродов разной металлы, такие как медная монета или проволока и оцинкованный гвоздь.
в) В лимонной батарейке происходит как окисление (потеря электронов), так и восстановление (приобретение электронов).
г) все вышеперечисленное верно

4. Какой тип батареи используется в ноутбуках и мобильных телефонах?
а) Щелочная батарея
б) Цинк-угольная батарея
в) Литий-ионный аккумулятор
г) свинцово-кислотный аккумулятор

5. Каковы основные компоненты первой электрохимической ячейки Вольта?
а) Цинк, угольный стержень и серная кислота в качестве электролита
б) Цинк, медь и лимонный сок в качестве электролита
в) Медь, цинк и серная кислота в качестве электролита
г) Цинк, графит и серная кислота в качестве электролита

 

Как протекает ток в цепи переменного тока?

@neo23 • 26 августа, 2011 • 2 лайка

Меня очень смущает направление переменного тока в цепи. Если ток меняет свое направление для каждой положительной и отрицательной половины , значит ли это, что — электроны перетекают из фазы в нейтраль в положительном полупериоде и аналогично для отрицательного полупериода электроны перетекают из нейтрали в фазу? Пожалуйста, проясните мое мнение по этому поводу…..

@narayana murthy • 26 августа 2011 г. Надеюсь, это поможет вам
Переменный ток

@PraveenKumar Purusothaman • 26 августа 2011

@neo23 • 26 августа 2011 г. Все еще сомневаюсь… Значит ли это, что электроны колеблются взад и вперед в своем среднем положении? Разве они не проходят весь путь от источника до загрузки и обратно? И еще одно сомнение….если переменный ток меняет направление, ТО КАКАЯ РАЗНИЦА МЕЖДУ ФАЗОЙ И НЕЙТРАЛЬЮ? КАК Я УЗНАЛ, ЧТО ФАЗА ИМЕЕТ ПОТЕНЦИАЛ, А НЕЙТРАЛЬ — 0В. ОБРАЩЕНИЕ НАПРАВЛЕНИЯ ТОКА В ОТРИЦАТЕЛЬНОМ ПОЛУПЕРИОДЕ ЯВНО УКАЗЫВАЕТ, ЧТО НЕЙТРАЛЬ ДОСТИГАЕТ ПОТЕНЦИАЛА, И ТОК НАЧИНАЕТ ТЕЧАТЬ НАЗАД В ЭТОМ ЦИКЛЕ? ПОЖАЛУЙСТА, РАЗЪЯСНИТЕ СОМНЕНИЯ. 0003

@PraveenKumar Purushothaman • 26 августа 2011 г. Ага, ток повернулся вспять… 😀

@narayana murthy • 28 августа 2011 г. @bioramini: сэр, я думаю, что вы говорите о пропускной способности и перескоке электронов из валентной зоны в зону проводимости, что это принцип

@aj_onduty • 30 августа, 2011 • 2 лайка С самого начала моего изучения токов я думал о фазе и нейтрали следующим образом.
Генератор переменного тока (генератор) на электростанции имеет три фазы, подключенные к распределительной станции, откуда он передается и распределяется. Нейтраль подключается через NGR к земле (хотя NGR я узнал чуть позже! 😉, не в первые дни). Это означает, что потенциал земли является нейтральным. Это экономит один дополнительный соединительный проводник от генератора к вашему дому, нулевой соединительный проводник. Итак, когда вы получаете нейтральный провод от электрощита, пожалуйста, поймите, что на самом деле подстанция, которая снабжает вас энергией, имеет собственное заземление, подключенное к земле, а не к генератору, поскольку потенциалы равны, или цепь завершено через землю. Теперь, когда вы берете фазный провод, а затем подключаетесь через любой прибор к нейтрали, вы фактически заземляете фазу.
Пожалуйста, не путайте провод заземления с нейтральным проводом.
Заземляющий провод проводит только незаконный ток (как я его называю, который находится там, где его быть не должно, например корпус старых электроутюгов и т.д.), а не фазу. Но он может выполнять ту же функцию, что и нейтраль. Но для этого на самом деле нужно качественное заземление, которого обычно ни у кого нет (в Индии 😉 ). Это заземление обеспечивается ближайшей к вам подстанцией.
Теперь, когда вы подключаете фазу к нейтрали, вы фактически закорачиваете ее, и в это время ток течет от фазного провода к нейтральному проводу, точно так же, как ток короткого замыкания.
Надеюсь, ты это понимаешь. Пожалуйста, спросите, если есть сомнения. Мои способности к объяснению немного посредственны. Извините! 😁

@aj_onduty • 30 августа 2011 г. Обычно это петли переменного тока.
Говоря это, я имею в виду изменение полярности переменного тока. Если вы спросите меня, «вы сказали, что нейтраль не идет напрямую от генератора, но почему идет два провода каждой фазы?»
Ну, это петля. Генератор внутри имеет два полюса (или много полюсов, из которых, если всего 4, 2 соединены друг с другом, таким образом, электрически есть только два полюса (это просто пример для понимания)). Два выходящих провода соединены с каждой из двух групп полюсов. Изменение направления тока, или, надо сказать, колебание тока происходит только внутри петли. Если вы хотите использовать или использовать потенциал того же самого, вы должны заземлить контур. Я могу объяснить все это на многих примерах, но я думаю, что этого объяснения достаточно, потому что люди на самом деле жалуются на мои длинные посты. И все же проанализируйте одну вещь, почему элементы распределительного устройства на электростанции повреждаются только тогда, когда цепь закорочен на землю или любой другой низкопотенциальный источник? Разве по проводникам не проходит такое же количество энергии, когда они не закорочены? Пожалуйста, удалите теоретические вещи, такие как увеличение напряжения и уменьшение тока, и такие скучные вещи. Пожалуйста, используйте ресурс, уникальный для вас, вашей головы! 😉

@ramgopalverma • 02 сент. 2011 г. Да, ты прав, дай мне. curent попеременно меняет свое направление

@Mr.Don • 30 Dec, 2011 Пожалуйста, аджит, дайте нам еще несколько примеров в этой теме 😕

@Ramani Aswath • 02 января 2012 г. Не совсем. Если имеется n резисторов различных номиналов, подключенных параллельно к источнику питания, каждый резистор будет нести ток, обратно пропорциональный сопротивлению. Весь ток не будет течь только через наименьшее сопротивление.

@Рамани Асват • 02 января 2012 г. Превосходно. Не торопитесь Трудно объяснить концепции простыми для понимания терминами.

@pcd • 27 августа 2012 г. Во всей этой дискуссии, где стоит выключатель?

@ХАНУШ ПИТТУ • 05 июля 2016 г. если направление тока меняется на противоположное в сети переменного тока (поставляется для дома, однофазная), то почему тестер не светится, когда мы помещаем его в нейтральное отверстие настенной розетки, так как в отрицательный полупериод он должен получить высокий потенциал . ..

@HANUSH PITTU • 05 июля 2016 г. если направление тока меняется на переменное (для бытовых целей), то почему тестер не светится, когда мы помещаем его в нейтральное отверстие сетевой розетки, так как он должен получить высокий потенциал в отрицательный полупериод

@ХАНУШ ПИТТУ • 05 июля 2016 г. Пожалуйста, ответьте и поправьте меня, если я ошибаюсь

@Ramani Aswath • 05 июля 2016 г. Тестер измеряет напряжение между нулем земли и точкой. Нейтральное значение всегда равно нулю.

@ХАНУШ ПИТТУ • 06 июля 2016 г. сэр, тогда какое напряжение появится в фазе во время отрицательного полупериода. будет ли он выше нейтрали (выше нуля) или будет ниже нейтрали (ниже нуля)
и каково будет направление тока во время отрицательного полупериода

@ХАНУШ ПИТТУ • 08 июля 2016 г. сэр, как вы сказали, во время отрицательного полупериода напряжение отрицательно по отношению к нейтрали (которая всегда равна нулю). Это означает, что когда мы помещаем тестер в отверстие настенной розетки, во время отрицательного полупериода ток будет течь от земли к сетевой розетке (по мере того, как тестер светится), поскольку настенная розетка имеет меньший потенциал по сравнению с землей. объясните пожалуйста…

@Ramani Aswath • 09 Jul, 2016 На самом деле в цепи переменного тока не так много движения электронов. Они просто колеблются вокруг среднего положения.
Вот пример расчета того, что происходит в цепи переменного тока:
Скорость дрейфа — Википедия, свободная энциклопедия

@HANUSH PITTU • 10 июля 2016 г. спасибо, сэр….

@HANUSH PITTU • 10 июля 2016 г. сэр, во время отрицательного полупериода
как это отрицательное напряжение (меньше нуля)… появляется в настенной розетке..
Я немного запутался в этом отрицательном напряжении…
что означает, что напряжение создается меньше НУЛЯ
пожалуйста объясните в этой степени..

@Kaushik Banerjee • 04 августа 2016 г. Я не понимаю, какой ток течет в цепи, когда цепь возбуждается источником переменного тока? Имеет ли ток среднеквадратичное значение или пиковое значение тока? А также течет ли один и тот же ток во всех типах цепей, что и в цепях RL, RC, LC и RLC? И какой ток протекает в цепи при возбуждении цепи источником постоянного тока? Помогите мне, пожалуйста!

@Stephen B Johnson • 07 августа 2016 г. Переменный ток «течет», как если бы он был переменным. Небольшие перемещения туда и обратно… повторяющиеся снова и снова с самым детерминистическим периодом. Обычно он отстает от напряжения, но это зависит от схемы.

@Шемин Хосе • 13 июня 2017 г. Сэр, у меня есть сомнения, пожалуйста, помогите
Должен ли ток переменного тока нуждаться в замкнутой цепи для потока? Если вы скажете да, то как работает тестер напряжения. Один конец к фазе, другой конец к земле. Все говорят, что паразитная емкость, сомбеди, говорит, что она проходит через землю и входит в заземляющий провод, а затем возвращается в нейтраль?

@Рамани Асват • 15 июня 2017 г. Неоновый свет в тестере требует очень небольшого тока, чтобы загореться. Все источники питания переменного тока заземлены. Когда щуп касается источника с напряжением выше минимального, а палец человека касается металлического колпачка в нижней части тестера, ток, достаточный для прохождения через лампу и человека на землю, чтобы зажечь ее.

@Рамани Асват • 16 июня 2017 г. Несмотря на то, что вы «изолированы», все равно существует конечное сопротивление. Это будет проводить некоторый ток. Когда провод висит, между проводом и человеком возникает емкость. Для переменного тока существует частотно-зависимая емкостная индуктивность. Это позволяет протекать небольшому току.

Анализ потока энергии (1): Теория | Тони Йен | Renewable Energy Digest

В этом и следующих видеороликах мы поговорим об анализе потоков электроэнергии. Это одна из наиболее важных и фундаментальных областей науки, когда мы хотим проверить, может ли энергосистема работать безопасным и стабильным образом.

Но сначала нам нужно знать, что это такое, почему это важно и что оно обычно может или не может делать. Затем мы углубимся в физику и математику лежащей в основе теории. В более поздних видеороликах мы обсудим методы фактического проведения анализа потока мощности.

Так что же такое анализ потока энергии? По сути, это метод количественной оценки того, сколько мощности или тока передается по линиям электропередач, а также каково напряжение в каждом узле энергосистемы. Очевидно, что это очень важные параметры, которые мы хотим либо отслеживать в режиме реального времени, либо моделировать сценарий в будущем, потому что мы не хотим, чтобы линии электропередач или силовая электроника выходили из строя из-за перегрузки или пониженного и повышенного напряжения.

Поскольку эти параметры, поток мощности, ток и напряжение, возможно, являются наиболее важными физическими параметрами в любой энергосистеме, анализ потока мощности является основным инструментом для любых испытаний на безопасность и стабильность как при мониторинге, так и при моделировании. Однако вы, наверное, заметили, что чего-то не хватает — здесь не упоминалась частота сетки. Это связано с тем, что мы обычно предполагаем, что энергосистема находится в фиксированной стационарной точке при проведении анализа потока мощности, поэтому частота сети вообще не изменяется при этом предположении, и, таким образом, это статический анализ временного интервала энергосистемы.

Как мы узнаем из следующих видеороликов, мы можем найти чувствительность системных параметров — напряжения и потока мощности — друг к другу, чтобы мы могли получить представление о том, насколько легко или сложно для системы отклоняться от желаемой фиксированной стационарной точки, но это все же не динамический анализ энергосистемы, и мы не можем моделировать непредвиденные обстоятельства, такие как внезапный отказ обычной электростанции, с помощью этого типа статического анализа. Конечно, можно смоделировать эволюцию потоков мощности в линиях, уровни напряжения в узлах и, возможно, каскадный отказ электроники в непредвиденных обстоятельствах с помощью динамической модели, но этого будет слишком много для нашего вводного видео.

Удивительно, но физика, лежащая в основе анализа потока энергии, довольно проста. Мы все делали упрощенную версию этого в средней или старшей школе.

Представим аккумулятор, подключенный к нагрузке. Напряжение питания от батареи равно V, а сопротивление нагрузки равно R. Теперь, как вам скажет любой учебник по физике для средней школы, ток, протекающий по линии, подчиняется закону Ома , то есть I = V / R, и мощность, подаваемая от аккумулятора в нагрузку, подчиняется Закон электрической мощности P = V I.

Что происходит, когда в цепь добавляется еще одна нагрузка, но мы знаем только ее потребляемую мощность P, а не ее сопротивление?

Ну, мы еще можем вычислить разницу напряжений между второй нагрузкой; это V’ = V — I R. Но мы также знаем из закона электрической мощности, что V’ = P / I. Таким образом, мы должны иметь

Таким образом, ток цепи I является решением квадратного уравнения

Который имеет решения

И поэтому

На самом деле это самый простой случай анализа потока энергии, который мы можем получить, но он уже показывает нам некоторые важные концепции для дальнейшего. Наиболее важным из всех является то, что существует фундаментальный предел энергопотребления нагрузки, выходящей из математики; а именно, если P > V²/4R，тогда в скобке квадратного корня будет отрицательное значение, поэтому не будет физически значимого решения для V’; система выходит из строя, и мы называем эту ситуацию коллапсом напряжения.

Если P в точности равно V²/4R, у нас есть ровно 1 решение: V’ = 2RP/V. Мы иногда называем эту точку носом кривой решения. Нарисуйте возможные решения V’ как функцию P, и вы поймете, почему это так называется; хотя более формально мы должны назвать это точкой бифуркации.

На графике также видно, что произойдет, если P меньше, чем V²/4R: у нас будет 2 решения. Взяв в скобках знак минус, получим высоковольтное решение , при снятии плюсика в скобке получаем низковольтное решение . Набор высоковольтных решений иногда называют высоковольтной ветвью , а набор низковольтных решений низковольтной ветвью ; как ясно видно на графике, две ветви встречаются в точке бифуркации.

Оба решения физически возможны, но они имеют разные свойства устойчивости. На графике видно, что решение для высокого напряжения всегда имеет отрицательный наклон по отношению к P, в то время как решение для низкого напряжения всегда имеет положительный наклон по отношению к P. Таким образом, контроллер нагрузки, который имеет цепь отрицательной обратной связи для управления P в соответствии с к отклонениям V ‘будет работать только для решения с высоким напряжением, и поэтому система будет нестабильной, когда она находится на ветви решения с низким напряжением.

В действительности мы предпочитаем высоковольтное решение, поскольку оно имеет меньшие потери мощности в линии.

Итак, как только мы познакомились с основами физики, мы теперь готовы выполнить анализ потока энергии в сложной сети альтернативного тока.

Во-первых, теперь это AC, поэтому нам нужно будет иметь дело с комплексными числами. Это означает, что напряжение, ток, сопротивление и поток мощности теперь являются комплексными числами. В мире переменного тока закон Ома все тот же, но мы обычно называем комплексное сопротивление «импедансом» и записываем его как Z, поэтому V = ZI; тогда как мы записываем комплексную мощность как S, и уравнение мощности становится S = VI*, где I* означает сопряжение тока.

Обычно у нас есть три фазы в энергосистеме переменного тока, но в нашем анализе мы всегда будем ограничиваться пофазным анализом, что является чрезмерным упрощением, если мы хотим провести динамический анализ, поскольку дисбаланс внутри трех фаз может возникнуть во время непредвиденные обстоятельства, но это не то, что статический анализ может охватить в любом случае.

Во-вторых, мы хотим иметь дело с сетками, которые имеют более сложную топологию, чем последовательная схема, которую мы только что показали ранее. Очевидно, что нам нужен более систематический подход для атаки на такую ​​сложную сеть, а не использование закона Ома по одной цепи за раз.

Для систематического анализа сложной сетки нам нужен еще один закон: текущий закон Кирхгофа . В нем говорится, что для каждого узла в сетке сумма тока, входящего в узел, равна сумме тока, выходящего из него.

Предположим, у нас есть сетка с m линиями и n узлами. Мы определяем m на n матрицу инцидентности [N] следующим образом: запись N_ij равна 1, когда начальная точка линии #i является узлом #j, -1, когда конечной точкой линии #i является узел #j, и 0, если иначе. Направление должно быть задано для каждой линии, но оно может быть выбрано произвольно.

Например, мы можем представить топологию этой сетки в виде показанной матрицы инцидентности, и мы можем поменять местами -1 и 1 для любой пары начальной и конечной точек линий.

Тогда по закону тока Кирхгофа нам нужно иметь

Где {I} — ток на каждой линии, а {I_0} — ток входящий/выходящий из рассматриваемой сетки в каждом узле.

Закон Ома также можно записать в компактной форме, если определить a m через m матрицу полной проводимости [И]. Адмиттанс в основном является обратной величиной импеданса Z, и в большинстве практических случаев матрица проводимости будет диагональной матрицей, где диагональные члены указывают на проводимость каждой линии. Мы можем записать закон Ома как

, где {V} — напряжение в каждом узле. Обратите внимание, что значения напряжения могут быть назначены только узлам, поэтому, если на линии есть батарея или любой другой тип источника напряжения, нам нужно заменить его на эквивалентный источник тока с законом Тевенина-Нортона.

Комбинируя компактные формы закона тока Кирхгофа и закона Ома, мы получаем

Или

Это линейная система уравнений {V}, и мы должны быть в состоянии решить ее, если нам предоставлена ​​достаточная информация, например, если известно напряжение 1 из узлов.