Что такое электрический ток? | homeofknowledge.ru

Электрическим током называют направленное (упорядоченное) движение электрических зарядов — пишут в учебнике по физике Пёрышкин А.В. и Краукликс В.В.

Казалось бы, всё просто и понятно, но если постараться осмыслить это определение, то возникнут дополнительные вопросы (как выглядит электрический заряд? куда он направлен? кто направляет? и как бы углядеть этот процесс в целом?), на которые мы сразу внятных ответов не найдём. Более того, в процессе поиска в тех же самых классических учебниках, мы встретим множество оговорок, которые прямо влияют на изменение процесса протекания электрического тока. Ток бывает переменный и постоянный, в металлах и вакууме, в электролите и газе и т.д. Чем дальше мы будем углубляться в этом вопросе, тем больше мы будем “уходить” от первоначально поставленного вопроса (что такое электрический ток?), поэтому давайте не спешить с “погружением” в теоретическую физику электричества и постараемся, не спеша, обрести понимание электрического тока, отталкиваясь от того, что нам уже известно.

А известно нам то, что если засунуть пальцы в розетку, то нас тряханёт так, что запомним на всю жизнь (в случае если выживем). Почему же так происходит? Прежде чем дать ответ на этот вопрос, нужно вспомнить анатомию, и из чего мы состоим (кратко: мы состоим из органов => тканей => молекул => атомов, где постоянно двигаются (вращаются) электроны, которые и “скрепляют” наши атомы вместе, что б наше физ. тело не развалилось). Далее нужно вспомнить, из чего состоят провода, по которым “направленно движется” электрический ток. А состоят они обычно из алюминия или меди, которые в свою очередь тоже состоят из атомов и электронов, которые также удерживают (скрепляют) металл, чтобы он не развалился. По сути, в этом плане, человеческое тело не отличается от металла, там и там мельчайшей неделимой структурой является электрон.

Именно электрон является носителем электрического заряда, о котором говорится в первоначальном определении электрического тока, и одновременно, связующим звеном между атомами. Как именно электрон это делает, можно почитать в статье, как соединены атомы.

Итак, электроны. Как же их привести в “направленное движение”?. Ведь, по сути, они и так двигаются, но только по своим орбитам, а нам нужно, чтоб они двигались вдоль проводника. Нужна какая-то сила или причина, чтобы это произошло. И такая сила есть! Она так и называется – электродвижущая сила (ЭДС). ЭДС – это сторонний источник (к примеру батарейка или генератор) который подсоединяется к нашему проводнику и создаёт там напряжение, которое заставляет электроны “срываться” со своих орбит, и перескакивать на орбиты других атомов. И так по цепочке вплоть до конечного получателя.  Получается, что и в каждом проводе (к примеру от утюга или смартфона) уже есть эл. ток, и в человеческом теле тоже есть эл. ток, но только он не приведён в движение (там и там электроны). И если на человека подать напряжение (пальцы в розетку), то в теле начнётся процесс перемещения электронов с тех мест, где они должны быть, на те места, где они быть не должны. Человека начинает трясти, и если этот процесс не остановить, человеческое тело погибнет. Осталось только разобраться, как именно напряжение заставляет электроны направленно двигаться, пропихивая их вдоль проводника.

Напряжение и разность потенциалов.

По сути, напряжение – это явление, которым косвенно научился пользоваться человек, до конца не понимая его природу. Человек уловил, что каждая материя стремится к устойчивости (гармонии). И если эту гармонию разрушить, то на восстановлении этой гармонии можно “прокатиться” или “нагреть руки” (т.е. использовать с пользой для себя). В напряжении, гармонией будет является кол-во электронов в определённой области. И если в какой-либо области, электронов станет много, то они при первой же возможности  “побегут” туда, где их мало. Такую искусственную ситуацию создаёт обычная батарейка:

Батарейка “специально” создаёт избыток электронов в одной своей части, и их дефицит в другой. И электроны вынуждено “бегут” по проводнику, что нам и нужно. И чем выше будет создан этот искусственный дисбаланс (разность потенциалов), тем мощнее побегут электроны. Такова суть напряжения.

Обратите внимание, что на картинке электроны бегут от минуса к плюсу, хотя в классической физике принято считать наоборот =)

Не будем углубляться, что такое Анод и Катод, а вот что такое “плюс” и “минус” надо разобраться т.к. к нашему первоначальному определения эл. тока иногда добавляют соответствующую фразу: Эл. ток – это направленное (упорядоченное) движение электрических зарядов

от плюса к минусу.

Плюс и минус это полюса. А что такое полюс? Полюса бывают же и у нашей Земли, и у магнита, а в батарейке что это? А это просто концы батарейки (клеммы) для условного обозначения. Вот так, казалось бы, просто? Да, просто, если опустить следующий вопрос: Почему электроны бегут от минуса к плюсу, а в некоторых случаях наоборот?. Увы, но классическая физика внятного ответа на этот вопрос дать не может. Ближе к концу, мы попробуем разобраться в этом вопросе самостоятельно…

Постоянный и переменный ток.

Итак, всё, о чём писалось выше, касалось только постоянного тока. Т.е. движение электронов было однонаправленным и не на миг не прерывалось. Переменный же ток имеет всю ту же природу, но только меняет своё направление 50 раз за 1 секунду.

Т.е. электроны бегут то вперёд, то обратно, то вперёд, то обратно. И так 50 раз за 1 секунду, если мы говорим о бытовой розетке. Как же розетке удаётся так ими руководить? А дело в том, что источник (спрятанный за розеткой) меняет полюса местами 50 раз в секунду, соответственно и электроны меняют своё направление 50 раз в секунду. Вот и вся принципиальная разница между постоянным и переменным током.

Ну и что же тогда получается… когда все электроны истратятся, электрический ток кончится как исчерпаемый ресурс? Или они безконечные? Нет, электроны никуда не тратятся и не испаряются. Нужно помнить, что, как и в постоянном, так и в переменном токе эл. цепь всегда замкнута. И у розетки, и у батарейки есть “вход” и “выход”. В случае постоянного тока, электроны бегают по кругу, многократно проходя через свой “родной” первоначальный атом, стремясь устранить дисбаланс, который мы постоянно искусственно создаём. А в случае переменного тока, электроны не успевают далеко убежать и возвращаются на свои “родненькие” атомы т.к. источник меняет полюса местами.

Электроны никто не съедает. Это не бензин, который перерабатывается и превращается в выхлопной газ. Тогда как мы получаем энергию от электричества если мы ничего не тратим?! А нужно вспомнить первоначальное определение эл. тока, что эл. ток – это движение электрических

зарядов, а не электронов. А электрон – это носитель заряда. Ну и какой же количественный заряд имеет 1 электрон? 1 электрон имеет отрицательный заряд равный – 1.6 x 10^-19 Кл. (Кл – Кулон). Стоп, как что-то, что имеет определённую энергию, которая тратится на какую-либо полезную работу может иметь отрицательный заряд?! А вот так и может, т.к. это условность, которую ввели физики/теоретики, чтоб хоть как-то обозначить отношения ядра атома и электронов, которые мотаются вокруг него. Помните неведомый закон природы, что все стремится к гармонии (равновесию)? Так физики тут обозначили это равновесие указав, что протоны ядра атома имеют положительный заряд, а электроны, мотающиеся вокруг этого ядра, имеют отрицательный заряд. Баланс? Баланс. Но всё равно, как-то запутанно. Сложно в голове представить, что такое электрон (т.к. он проявляет себя не только как материя, но и как волна), а тут ещё он отрицательно заряженный…

Чувствуете, что чем дальше мы пытаемся вникнуть в суть природы явления эл. тока, тем больше мы сталкиваемся с новыми явлениями, вещами и терминологией, которые всё только усложняют и превращают в бессмыслицу? Это явный показатель того, что внятного и точно понимания природы эл. тока у современного научного мира нет.  Человек методом проб и ошибок нашёл способ поставить это явление себе на службу, но как внятно это объяснить…загвоздочка…

Поэтому я предлагаю взглянуть на этот вопрос с другой позиции, более современной, внятной и я б даже сказал революционной.

Принципиально новый взгляд.

Как нынешняя физика требует большого труда, чтоб разобраться что такое эл. ток, так и принципиально новый взгляд потребует отбросить “шоры”, навешанные современной наукой, чтобы суметь “увидеть” протекающие процессы, на которые мы ранее не обращали внимание.

И в первую очередь, внимание стоит обратить на то, что в некоторых вопросах научный мир всё же вынужденно и открыто сдаётся, т.к. он не может предположить, в чём причина того или иного явления. Например, в вопросе “почему галактики двигаются и вращаются?” научный мир обозначил эту неведомую силу как “тёмная материя”, т.е. неизвестно что (тёмная материя) двигает галактики, что составляет 90% материи большого космоса.  Но что именно представляет из себя тёмная материя, современный научный мир не знает даже приблизительно.

Как водится, начнём издалека.

Всё наше пространство неоднородно. Т.е. свойства и качества пространства меняются в зависимости от того, где мы находимся в этом пространстве. Глупо отрицать это. Простой пример с открытием глаз под водой подтверждает это.  Те предметы, которые мы увидим под водой, буду отличиться от того, если бы мы их увидели в воздушной среде. Более того, анализ радиоволн от отдалённых галактик, сделанный  доктором Джорджем Нодландом и доктором Джоном Ралстоном, подтвердили это в научном мире. Так вот, внутри этих неоднородностей пространства, могут формироваться звёзды и планеты.

 

Принципиально новый подход говорит, что вся наша Вселенная состоит из 7-ми первичных материй, которые взаимодействуя между собой образуют всё физ. вещество нашей Вселенной. Последовательно сливаясь между собой, каждая новая гибридная материя образует новое вещество внутри предыдущего гибридного вещества:

Так, внутри неоднородности, образовалась наша планета Земля. Это понимание очень важно для последующего понимания, что такое электрон и что такое эл.ток.

Можно сказать, что процессы протекающие на уровне галактик, звёзд и планет – это процессы макропространства, а процессы протекающие на уровне атома – это процессы микропространства.

Теперь представим ситуацию на уровне микропространства, что у нас слилось 6 первичный материй, а 7-ая не может, т.к. ей не хватает совсем чуть-чуть деформации самого микропростнаства. Но само пространство (микро и макро) никогда не находится в статическом положении. Всегда есть (хоть и небольшие) колебания. И как только это колебание достигает нашей деформации, оно кратковременно накладывается на нашу деформацию. На короткое время возникают условия, при которых все семь первичных материй в состоянии слиться и образовать гибридную форму. Начинается процесс синтеза, появляется материальное облако, которое начинает уплотняться, но процесс уплотнения не успевает завершиться. Именно это материальное облако и называют электроном!  Получается, что электрон – это крайне неустойчивая материя, которая постоянно балансирует на грани синтеза и распада.

Тогда как же он двигается вокруг атома? А он вообще не двигается в физически плотной среде, и в первую очередь потому, что электрон не является в полном смысле физически плотной материей, а есть, ни что иное, как крайне неустойчивое граничное состояние этой материи. Электрон просто материализуется и распадается в разных участках орбиты атома, следуя “воле” волнам, которые несут так недостающую деформацию для слияния 7-ми первичных материй.

Раз электроны не двигаются вокруг ядра атома, значит они и не бегают вдоль проводника, как мы это указывали в первоначальном определении. Тут нужно вспомнить, что проводник (металл) имеет кристаллическую структуру (атомы жестко и упорядоченно “сцеплены”), и если в проводнике создать горизонтальный перепад мерности (неоднородность), то все материи, формирующие электроны в физ. мире буду  “сноситься” в одну сторону, а вторая сторона потребует действий, чтоб как-то компенсировать недостаток материй. Именно процесс восстановления баланса нехватки первичных материй и электронов и будет называться электрическим током.

Тут требуется пояснить, что каждая материя имеет свой собственный уровень мерности т.е. свои свойства и качества, которые она может проявить только в определённых условиях (пространстве). И если она туда не попадёт, то никак себя и не проявит. Материя стремится занять положение, где свойства и качества самой материи, будут тожественны свойствам и качествам пространства. Именно этим объясняется стремление материи к устойчивости, о котором говорилось выше.

Горизонтальный перепад мерности создаёт условия, при которых, положительные ионы должны двигаться против перепада, в то время, как отрицательные ионы—вдоль этого перепада мерности. Положительные ионы вынуждены двигаться «против течения», в то время как отрицательные «по течению». В результате этого скорость движения, а следовательно энергия положительных ионов уменьшается, а отрицательных ионов — увеличивается. Ускоренные подобным образом отрицательные ионы, при столкновении с кристаллической решёткой, теряют избыточные электроны, становясь нейтральными атомами. Кристаллическая решётка, при этом, приобретает дополнительные электроны. И, если теперь, соединить между собой эти две пластины с разными уровнями собственной мерности посредством провода из совместимого с ними материала, то в последнем (проводе) возникнет, так называемый, постоянный электрический ток — направленное движение электронов от плюса к минусу, где плюс—пластина, имеющая больший уровень собственной мерности, а минус — пластина имеющая меньший уровень собственной мерности. И если продолжить данный анализ, то перепад потенциалов между пластинами есть ни что иное, как перепад уровней собственной мерности кристаллических решёток этих пластин.

Сложно “въехать” в понятие эл.тока. А уж принципиально новый взгляд освоить и того сложнее. Чем больше изучаешь новую позицию, тем больше накапливается вопросов. Поэтому, если ваше любопытство ещё не остыло, отправляю вас к источнику столь замечательного и полезного труда “Неоднородная Вселенная” Н.В. Левашова, который распространяется в интернете абсолютно безплатно. Сам автор гораздо более детальнее и яснее изложит свою позицию.

Какие существуют токи (электрические). Виды тока (постоянный и переменный), их особенности.

Многие должны были слышать, что электрический ток бывает разный (постоянный, переменный). Те, кто особо не знаком с темой электрики и электроники порой могут путаться в типах тока, когда подают электрическую энергию на то или иное электрооборудование. Для одних устройств нужно именно постоянное напряжение (ток), другие же питаются только от переменного. Поскольку эти виды тока принципиально разные, то ошибка при подаче питания может привести к не работе (в лучшем случае), а в худшем варианте просто вывести электрооборудование из строя.

Итак, напомню, что электрический ток представляет собой упорядоченное движение электрически заряженных частиц (электронов) вдоль проводника. То есть, это простое, однонаправленное перемещение очень маленьких частичек (с огромной скоростью) внутри электрических проводников (в большинстве случаев металлов — медь, алюминий, серебро, золото и различных сплавов, хорошо проводящих ток).

 

Само же движение возникает по причине появления определённой разности электрических потенциалов, называемое напряжением. У электрического источника имеются два полюса, положительный (где сосредотачивается положительный заряд некой величины) и отрицательный (где сосредотачивается отрицательный заряд). Если нет замкнутой цепи между полюсами, то имеется только напряжение (стремление зарядов перейти на противоположный полюс). Как только цепь замыкается, появляется путь для прохождения зарядов в виде электрического проводника, то заряды стремительно начинают своё движение, что и создают их ТОК в проводнике.

Основных видов электрического тока существует два — постоянный и переменный (импульсный, это частичный случай переменного). Постоянный ток — это, не что иное как простое однонаправленное перемещение электрических зарядов в одну сторону. От одного полюса к другому без изменения направления во времени. На деле в твёрдых веществах (проводниках) электрический ток течет от минуса к плюсу (происходит перемещение отрицательных зарядов, электронов). В жидких и газообразных средах постоянный ток бежит, наоборот, от плюса к минусу (движение ионов, положительно заряженных частиц). В теоретической области было принято считать, что постоянный электрический ток всегда течет от плюса к минусу (при работе с принципиальными электрическими схемами).

Постоянный ток имеет постоянную величину своего напряжения (обычно наиболее используемые величины 3, 5, 6, 9, 12, 24 вольт). При работе его величина может изменяться всего на несколько процентов, по причине падения напряжения при динамической работе самой нагрузки (к примеру, постоянный электродвигатель, который может иметь плавающую механическую нагрузку на своём вале, ну и т.д.). Для постоянного напряжения (точнее электрических схем, работающие на постоянном типе тока) важно оставаться неизменным. Если схема рассчитана на постоянное напряжение 12 вольт, то и подаваться на неё должно строго 12 вольт с небольшим отклонением в несколько процентов. Для обеспечения этого используются различные решения начиная от правильно подобранных электрических деталей, компонентов, и заканчивая всевозможными электрическими, электронными схемами различных стабилизаторов, фильтров и т.д.

Постоянный ток имеет как свои достоинства, так и свои недостатки. Иначе бы использовался только этот тип электрического тока! Практически все электронные схемы нуждаются в питании именно постоянным током. Сам принцип действия и работа электронных элементов основан на этом виде тока. Также электрические аккумуляторы могут работать только с постоянным током, ну и т.д. Основным недостатком этого вида электротока является плохая передача электроэнергии на значительные расстояния (возникают большие потери). Кроме этого для его преобразования нужны более сложные электрические устройства.

Переменный электрический ток представляет собой упорядоченное, плавно изменяющееся (синусоидальное) движение электрических зарядов вдоль проводника, которое периодически меняет свои полюса. Наиболее распространённой частотой переменного тока является 50 Герц. То есть, за одну секунду направление тока в электрической цепи меняется с плюса на минус и наоборот аж 50 раз. Хотя это считается ещё и низкой частотой. Переменный ток может быть однофазным (используются 2 провода и напряжение между ними 220 вольт) или же трёхфазным (используются 3 фазных провода, напряжение между двумя любыми из них 380 вольт и один нулевой).

Переменный вид тока легко преобразуется и передается на большие расстояния с минимальными потерями на самой линии электропередач. Наиболее используемые величины переменного напряжения, от которых питаются конкретные электроприборы, это 220 вольт (напряжение для бытового использования населением) и 380 вольт (для промышленного использования, где важны именно 3 фазы). Для того, чтобы получить из одной величины тока или напряжения другую величину обычно применяют всего одно устройство, которое называется силовым трансформатором. На его вход подают одни значения напряжения или тока, а на выходе получают другие, более высокие или низкие.

P.S. Частным случаем переменного электрического тока можно считать импульсный ток, который может иметь различную форму, отличной от обычной синусоидальной. Данный вид электрического тока обычно используют в различной цифровой технике, в области электроники.

Лекция на тему: «Электрический ток»

Электрический ток

Электрическим током называется упорядоченное направленное движение электрически заряженных частиц.

Мы с вами знаем, что заряда без частицы не может быть. Поэтому, направленное упорядоченное движение и будет у нас представлять не что иное, как электрический ток.

Стоит отметить, что электрический ток — это не просто движение направленное и упорядоченное, надо себе достаточно точно представлять, что же это такое. И в таком случае можно сказать следующее, что движение зарядов, конечно же может быть хаотично, беспорядочно, но на это хаотично и беспорядочное движение, накладывается еще одно движение, которое определяет смещение всех частиц по определенному направлению.

Вот такое движение и надо себе представлять, как электрический ток. То есть заряженные частицы движутся беспорядочно, но в этом движении есть смещение частиц в конкретном направлении. И как раз такое движение и будет не чем иным, как электрическим током.

Разумеется, нужно отметить тот факт, что частицы могут быть заряжены по-разному. Это могут быть и отрицательно заряженные частицы. Чаще, конечно, это электроны, а могут быть и положительно заряженные частицы — ионы. Но, конечно же, бывают и отрицательно заряженные ионы, которые тоже способны определять электрический ток.

Кроме этого следует сказать еще о том, что когда мы с вами какое-либо тело зарядим, то есть сообщим заряд этому телу, и это тело будет двигаться у нас в пространстве, то и такое движение можно назвать электрическим током.

Другими словами, если например, движется заряженный шарик, то этот шарик, конечно же, обладает зарядом, и соответственно он будет определять электрический ток.

Давайте рассмотрим простейший случай электрического тока. Этот электрический ток мы называем постоянным, то есть, когда электрические заряды не меняют свое направление движения и передвигаются с постоянной скоростью и при этом ток своего значения не изменяет, то, следовательно, этот ток является постоянным.

Сила тока

Для характеристики электрического тока применяют такую величину, как сила тока. Обозначают эту силу большой латинской буквой – I, а измеряют силу тока в амперах.

Однако для определения понятия «сила тока», нам нужно рассмотреть действия силы тока. Но, сам электрический ток мы с вами видеть не имеем возможности, а можем говорить о нем, когда наблюдаем его в действии.

 

Магнитное действие

И наконец-то третье действие, которое очень часто нам встречается – это магнитное действие электрического тока. Вот именно магнитное действие и положено в основу измерения определения того, что же такое сила тока.

Конечно же, силу тока определяют заряды, которые проходят или протекают через поперечное сечение проводника за единицу времени. Следовательно, сила тока будет определяться отношением количества электричества, которое прошло через поперечное сечение за единицу времени или за интервал времени.

Сила тока, как мы уже говорили, обозначается латинской буквой I и определяется она следующим образом, как отношение количества электричества, которое прошло через поперечное сечение проводника к промежутку времени, за которое этот заряд прошел через сечение проводника.

А сила тока измеряется в амперах. Обозначение Ампера появилось в честь физика Андре Мари Ампера из Франции, который достаточно много посвятил в своих работах изучению вопросов об электрическом токе. И еще важно знать, что 1 ампер является отношением количества электричества в один Кулон, прошедшего через сечение данного проводника за одну секунду.

Следует понимать, что электрический ток в таком случае может характеризоваться скоростью движения электрического заряда. Сила тока как раз и будет той самой характеристикой, которая определяет быстроту прохождения заряда через поперечное сечение данного проводника.

Прибор для измерения тока

Прибор для измерения силы тока называется амперметр. На данном приборе всегда ставится символ в виде буквы «А», которая говорит нам о том, что назначение этого прибора — измерение силы тока. На схеме амперметр, обозначается кружочком, в котором внутри ставится буква «А». А вот данные две черты обозначают соединительные провода, при помощи которых амперметр подключают в электрическую цепь. Амперметр подключается в цепь последовательно, так чтобы весь электрический ток прошел через этот прибор.

Электрический ток можно сравнить с движением воды по трубе. А вот амперметр в таком случае, будет прибором, который измеряет скорость течения этой воды по трубе.

 

 

 

 

Плотность электрического тока постоянный электрический ток

Электрический ток – это сложный физический процесс, изучением и исследованием которого продолжают заниматься тысячи ученых, физиков, энергетиков по всему миру. Фактически, такое известное явление как электрический ток, представляет собой упорядоченное движение, перемещение электрических зарядов в определенном направлении по проводникам.

Установлено, что ток движется именно в том направлении, куда перемещаются положительно заряженные частицы. В противоположном направлении движению тока отмечается перемещение отрицательных зарядов.

Рассмотрим типы электрического тока, встречающиеся на практике!

Чтобы понимать, что такое плотность электрического тока и каким образом данный параметр оказывает влияние на протекающие процессы в различных сферах, необходимо вспомнить, какие виды электрического тока существуют.

Токи проводимости

Их появление обеспечивается воздействием электрического поля. Здесь, необходимо отметить, что для различных типов проводников характерны определенные свойства частиц, которые осуществляют перенос заряды. Это:

• Электроток металлов, представляющий собой направленное перемещение свободных электронов;
• Электроток, в ряде случаев, в некоторых твердых телах и полупроводниках, может образовываться благодаря ориентированному, направляемому движению ионов;
• В жидких проводниках, среде, относящейся к категории электролитов, электрический ток формируется за счет осуществляющих разнонаправленное движение положительно заряженных частиц и отрицательных ионов.

Иные виды токов

• Конвекционные или переносные токи. Они формируются, провоцируются при инерционном перемещении свободных электронов (второе название – переносные токи).
• Электротоки в вакуумной среде. Это не что иное, как поток электронов, создаваемый в электронной лампе.

Ключевые параметры

При исследовании такого физического явления, как электрический ток, специалистами выделен ряд показателей, на которые не только необходимо обращать внимание в процессе работы, но и исследовать их влияние на данную величину. Основными параметрами электрического тока являются:

• Сила тока.
• Плотность электрического тока в проводнике.

Известно, что сила тока определяется как скалярная величина. В абсолютных значениях она прямо пропорциональна проходящему в определенный временной отрезок заряду через поперечное сечение проводника. Одновременно, сила тока будет обратно пропорциональна длительности данного временного отрезка.

Установлено, что в природе существует всего 2 вида тока: постоянный и переменный.

• Постоянным является такой ток, в котором через сечение проводника за единицу времени (временной отрезок) будет проходить всегда одинаковое количество электричества. И еще одно важное условие – при этом, направление движения частиц не меняется.

Для существования в природе постоянного тока должны быть созданы (соблюдены) определенные условия, а именно:

• Наличие свободных носителей заряда;
• Существование постоянно действующего электрического поля;
• Факт замкнутой цепи, по которой осуществляется циркуляция носителей заряда.

Отличительная особенность переменного тока от постоянного заключается в том, что здесь осуществляется переменное направление движения электронов. Все зависит от частоты подключенного генератора. Если учесть, что у нас принят параметр 50 Гц, то всего за 1 секунду направление движения электронов изменится ровно 100 раз. Это позволяет нам не задумываясь включать в розетку вилку любой стороной без угрозы КЗ.

Плотность электрического тока

Такой параметр как плотность, используется в качестве одного из параметров, позволяющих получить количественную оценку электрического тока (постоянного и переменного).

Электрический ток характеризуется тем, что перемещается он, распространяется по поверхности проводника неравномерно, величина тока постоянно колеблется и меняется, что сказывается и на таком параметре, как плотность тока.

И вот то, насколько сильно колеблется и каким образом фактически происходит рассредоточение электричества, силы тока по поперечному сечению проводника и характеризуется плотностью тока. Данный параметр является величиной векторной и позволяет, одновременно с насыщенностью электротока определить параметры сети. Данная физическая характеристика не постоянна, она меняется под воздействием изменения внешних условий.

Вычисляется как параметр, прямо пропорциональный электрическому заряду, проходящему через поперечное сечение проводника и, одновременно, обратно пропорциональный определенному временному отрезку (промежутку), в течение которого указанная величина тока заряд протекает по цепи. Учитывается также и обратно пропорциональная зависимость к площади сечения проводника (диаметрального). Важно для понимания: вектор плотности тока (а ранее мы установили, что данный параметр – это величина векторная) всегда направлен вдоль оси по направлению движения электрического тока.

Для постоянного тока неизменной на всем протяжении исследуемого периода остается не только сила тока, но и его плотность. Данные параметры одинаковы во всех сечениях проводника. Поэтому, если с помощью специальных фиксирующих приборов будет установлено изменение силы тока, это означает, что ток переменный. Соответственно, меняется и плотность его. В соответствии с формулой: j = I / S, отмечаем, что плотность тока будет равна величине заряда, который проходит через сечение проводника за единицу времени. Рассматривается поверхность среза, сделанного перпендикулярно по отношению к направлению движения электронов.

Как уже было отмечено ранее, переменный ток в секунду 100 раз меняет направление движения электронов. Соответственно, предположение, что ток здесь распределяется по сечению так же равномерно, аналогично постоянному току.

На самом деле, у переменных токов распределение плотности по сечению будет неравномерным. Для данной ситуации характерным является неравномерное распределение плотности по сечению, а именно: плотность постепенно повышается от оси проводника к его периферии. Если обеспечить высокую частоту в цепи, весь ток будет располагаться на поверхности проводника, и толщина такого слоя составит не более нескольких микрон. Данное явление в кругах физиков именуется «скит-эффектом» (от англ. «поверхностный слой» или «кожа»).

Теперь мы знаем, чему равна плотность электрического тока. Напомним, что измеряется данный физический параметр в единицах тока А (Амперах), разделенных на квадратный метр (А / м ²).

Подведем итог

Предоставленная в разделе информация раскрывает такие показатели сети, как сила тока и его плотность. Кроме того, указаны варианты существования тока (постоянный и переменный), названы их характерные особенности.

Что представляет из себя электрический ток?

Люди, далекие от электротехники и смежных областей, где электричество играет не последнюю роль, смутно представляют себе — что же такое электрический ток? Попробуем на пальцах рассказать об этом явлении. Информация будет полезна как начинающему радиолюбителю, так и просто любопытствующему, желающему расширить кругозор.

Итак, учебник физики нам говорит: электрический ток — это упорядоченное движение электронов или иных заряженных частиц. Не вижу смысла углубляться в познания о том, какие заряженные частицы существуют помимо электронов — на данном этапе предлагаю остановиться только на них. Именно электроны, в большинстве своем, являются той невидимой субстанцией, которая течет по проводам и заставляет работать различные приборы.

Именно поток заряженных частиц называют током, если электроны никуда целенаправленно не двигаются — тока нет! Многие электрические явления очень хорошо объясняются на примере воды и даже своим названием, ток (от слова течь, протекать) обязан водной стихии. Поэтому мы также будем использовать аналогию с водой.

Для потока воды необходимы определенные условия:
— Уклон местности и земное притяжение — так протекают реки, где движущей силой является гравитация, которая заставляет воду двигаться вдоль русла.
— Давление в трубах и открытый кран — подобным образом мы получаем воду из крана, где движущей силой является давление, которое при первой же возможности выталкивает воду из трубы в открытый кран.

Подобно воде, для электрического тока необходимы два условия: движущая сила и замкнутая траектория движения.

На первый взгляд молния не образует замкнутую электрическую цепь с землей. На самом деле землю и облако можно представить в виде огромной «батарейки», в которой тепловая, механическая и химическая энергии преобразуются в электрическую. Когда заряд на этой «батарейке» становится слишком большим — бьет молния. Справедливисти ради хочу заметить, что очень поверхностное объяснение — процесс образования молний досконально не изучен.

Смотрите видео о том, что такое электрический ток:

Что такое электрический ток?
 

Движущей силой для электрического тока является электрическое поле, которое создается в источнике — генераторе, аккумуляторе или химическом элементе. Электрическая движущая сила, сокращенно ЭДС, есть не что иное, как напряжение. Вдумайтесь в это слово: НА-ПРЯ-ЖЕ-НИ-Е — это значит, что нарушено равновесие, которое природа будет пытаться уравновесить. Так вот ток — это как раз и есть процесс уравновешивания электрических потенциалов в материи. Пока имеется напряжение или ЭДС (на самом деле электротехника различает эти понятия, подробности в следующей публикации) — электроны будут пытаться «пробраться» в ту область электрической цепи, где имеется их недостаток.

Тут пришла пора четко разделить понятия ток и напряжение:

На вопрос о различии тока и напряжения существует отличная аналогия: если вообразить электрическую систему в виде водопроводной, то напряжение — это давление в водопроводе, а ток — это непосредственно сама протекающая вода. Из этого следует вывод, что наличие давления еще не утверждает о течении: все краны закрыты и вода никуда не течет, хотя и находится под давлением. Точно также с электрической розеткой: пока в нее не включен электроприбор — тока нет, есть только напряжение!

Помимо самого явления, очень часто слово «ток» употребляют для обозначения величины этого самого потока электронов. Интенсивность движения электронов называют сила тока или просто ток. Силу тока оценивают числом электронов, проходящих через проводник в течение 1 секунды и число это огромно! Например через нить накала лампочки карманного фонаря каждую секунду проходит около 2 000 000 000 000 000 000 электронов!

Поэтому характеризовать силу тока количеством электронов очень неудобно — пришлось бы иметь дело с громадными числами. За единицу электрического тока принят ампер (сокращенно пишут А). Так ее назвали в честь французского физика и математика Андре Мари Ампера (1775-1836), изучавшего законы механического взаимодействия проводников с током и другие электрические явления. Ток 1 А — это ток, при котором через поперечное сечение проводника за 1с проходит 6250 000 000 000 000 000 электронов.

В различных формулах, электрических схемах и описаниях, ток обозначают латинской буквой I или i. Например, пишут: I=2A или i=2А.

Наряду с ампером применяют более мелкие единицы тока: миллиампер (пишется мА), равный 0,001 А, и микроампер (пишется мкА, но чаще спецсимволом µА), равный 0,000 001 А, или 0,001 мА. Следовательно, 1 А равен 1000 мА, или 1 000 000 мкА.

Измеряют силу тока (или просто говорят: ТОК) при помощи специальных приборов амперметров (миллиамперметров и микроамперметров). Прибор подключается в разрыв исследуемой цепи. Измерение будет считаться тем качественнее, чем меньшее влияние амперметр оказывает своим присутствием на электрическую цепь. А это (влияние), в свою очередь зависит от внутреннего сопротивления прибора — чем оно меньше, тем меньше ненужное влияние.

Если щупы мультиметра замкнуть между собой, тем самым пустив ток напрямую от аккумулятора к светодиоду, диод будет светить немного ярче. Это потому, что внутренние цепи мультиметра обладают некоторым сопротивлением, из-за чего в измерение вносится погрешность.

В радиолюбительской практике для измерения тока чаще всего используют мультиметр, который имеет функцию измерения тока. Однако многие мультиметры имеют ограниченные диапазоны измерений, которых порой недостаточно. О том, как расширить диапазон измеряемых токов в этой статье.

А вот токоизмерительные клещи вообще не разрывают цепь, роль разорванного участка выполняет проводник, к которому клещи приставляются. Оценка силы тока происходит по интенсивности магнитного поля вокруг исследуемого проводника. Клещи — пример амперметра, который не оказывает влияния на работу измеряемой цепи.

Любопытный и немаловажный факт о направлении движения электрического тока:
Во времена зарождения электротехники, Ампер (который Андре Мари) предложил считать, что ток движется от плюса к минусу. В связи с этим было выпущено множество литературы и принципиальных схем.
Только по прошествию многих лет ученые открыли электрон (и ион). А из этого следовало, что электроны двигаются от минуса к плюсу. Если же носителями электрических зарядов являются ионы (например, когда ток течет через электролит), то действительно, направление движения от положительного электрода к отрицательному.
Поэтому, чтобы не вносить путаницу в научный и технический мир, было принято решение оставить все как есть: при обозначении и объяснении принципиальных схем постоянный ток течет от плюса к минусу. Однако при более глубоком изучении различных явлений, например процессов в полупроводниковых элементах, принимается реальное движение заряженной частицы.

По типу токи делят на постоянные и переменные. Постоянный не меняет своего направления, в отличие от переменного, при котором электроны движуся то в одну сторону, то в противоположную. Промежуточное место занимает пульсирующий ток: он не меняет своего направления (очень условно), но периодически меняет свою интенсивность. Несмотря на то, что пульсирующий ток по логике можно скорее отнести к постоянному, во многих явлениях он идентичен действию переменного.

Как же измеряется переменный или пульсирующий ток, ведь количество протекающих электронов постоянно изменяется?

Переменные токи оценивают по так называемому действующему значению. Действующее значение тока — это среднеквадратическое значение тока за период. Другими словами: это такое значение тока, которое соответствует постоянному току некоторой величины, производящему такую же работу.

Для приблизительной оценки: действующее значение переменного тока синусоидальной формы составляет примерно 0,7 от его амплитудного значения.

Собственно это все, что хотелось сказать по теме. Напоследок замечу, что у ученых до сих пор остались вопросы по этому загадочному явлению. Несмотря на то, что электричество уже не первое столетие служит человечеству, некоторые светлые умы сомневаются в действительности существования электрического поля. Этим я хочу сказать, что электрический ток и по сей день является явлением загадочным и неизученным.

Оцените публикацию: Оценка: 0.0 (0 голосов)

Смотрите также другие статьи

Зачем нужны транзисторы

Транзистор — радиоэлектронный компонент из полупроводникового материала, обычно с тремя выводами, способный от небольшого входного сигнала управлять значительным током в выходной цепи, что позволяет использовать его для усиления, генерирования, коммутации и преобразования электрических сигналов.

Что означает название «транзистор»

Транзистор не сразу получил такое привычное название. Первоначально, по аналогии с ламповой техникой его называли полупроводниковым триодом. Современное название состоит из двух слов. Первое слово – «трансфер», (тут сразу вспоминается «трансформатор») означает передатчик, преобразователь, переносчик. А вторая половина слова напоминает слово «резистор», — деталь электрических схем, основное свойство которой электрическое сопротивление.

Именно это сопротивление встречается в законе Ома и многих других формулах электротехники. Поэтому слово «транзистор» можно растолковать, как преобразователь сопротивления. Примерно так же, как в гидравлике изменение потока жидкости регулируется задвижкой. У транзистора такая «задвижка» изменяет количество электрических зарядов, создающих электрический ток. Это изменение есть не что иное, как изменение внутреннего сопротивления полупроводникового прибора.

Усиление электрических сигналов

Наиболее распространенной операцией, которую выполняют транзисторы, является усиление электрических сигналов. Но это не совсем верное выражение, ведь слабый сигнал с микрофона таковым и остается.

Усиление также требуется в радиоприеме и телевидении: слабый сигнал с антенны мощностью в миллиардные доли ватта необходимо усилить до такой степени, чтобы получить звук или изображение на экране. А это уже мощности в несколько десятков, а в некоторых случаях и сотен ватт. Поэтому процесс усиления сводится к тому, чтобы с помощью дополнительных источников энергии, полученной от блока питания, получить мощную копию слабого входного сигнала. Другими словами маломощное входное воздействие управляет мощными потоками энергии.

Усиление в других областях техники и природе

Такие примеры можно найти не только в электрических схемах. Например, при нажатии педали газа увеличивается скорость автомобиля. При этом на педаль газа нажимать приходится не очень сильно – по сравнению с мощностью двигателя мощность нажатия на педаль ничтожна. Для уменьшения скорости педаль придется несколько отпустить, ослабить входное воздействие. В этой ситуации мощным источником энергии является бензин.

Такое же воздействие можно наблюдать и в гидравлике: на открытие электромагнитного клапана, например в станке, энергии, идет совсем немного. А давление масла на поршень механизма способно создать усилие в несколько тонн. Это усилие можно регулировать, если в маслопроводе предусмотреть регулируемую задвижку, как в обычном кухонном кране. Чуть прикрыл — давление упало, усилие снизилось. Если открыл побольше, то и нажим усилился.

На поворот задвижки тоже не требуется прилагать особых усилий. В данном случае внешним источником энергии является насосная станция станка. И подобных воздействий в природе и технике можно заметить великое множество. Но все-таки нас больше интересует транзистор, поэтому далее придется рассмотреть…

Усилители электрических сигналов

В большинстве усилительных схем транзисторы или электронные лампы используются как переменный резистор, сопротивление которого изменяется под действием слабого входного сигнала. Этот «переменный резистор» является составной частью электрической цепи постоянного тока, которая получает питание, например, от гальванических элементов или аккумуляторов, поэтому в цепи начинает протекать постоянный ток. Начальное значение этого тока (входного сигнала еще нет) устанавливается при настройке схемы.

Под действием входного сигнала внутреннее сопротивление активного элемента (транзистора или лампы) изменяется в такт входному сигналу. Поэтому постоянный ток превращается в переменный, создавая на нагрузке мощную копию входного сигнала. Насколько точной будет эта копия, зависит от многих условий, но об этом разговор будет позже.

Действие входного сигнала очень напоминает упомянутые выше педаль газа или задвижку в гидросистеме. Чтобы разобраться в том, что же является такой задвижкой в транзисторе, придется рассказать, хотя бы очень упрощенно, но верно и понятно о некоторых процессах в полупроводниках.

Электропроводность и строение атома

Электрический ток создается за счет движения электронов в проводнике. Для того, чтобы разобраться, как это происходит, придется рассмотреть строение атома. Рассмотрение, конечно, будет максимально упрощенное, даже примитивное, но позволяющее вникнуть в суть процесса, не более, чем нужно для описания работы полупроводников.

В 1913 году датский физик Нильс Бор предложил планетарную модель атома, которая показана на рисунке 1.

Рисунок 1. Планетарная модель атома

Согласно его теории атом состоит из ядра, которое, в свою очередь, состоит из протонов и нейтронов. Протоны являются носителями положительного электрического заряда, а нейтроны электрически нейтральны.

Вокруг ядра по орбитам вращаются электроны, электрический заряд которых отрицательный. Количество протонов и электронов в атоме одинаково, и электрический заряд ядра уравновешивается общим зарядом электронов. В таком случае говорят, что атом находится в состоянии равновесия или электрически нейтрален, то есть не несет положительного или отрицательного заряда.

Если атом потеряет электрон, то его электрический заряд становится положительным, а сам атом в этом случае становится положительным ионом. Если атом присоединяет к себе чужой электрон, то его называют отрицательным ионом.

На рисунке 2 показан фрагмент периодической таблицы Менделеева. Обратим внимание на прямоугольник, в котором находится кремний (Si).

Рисунок 2. Фрагмент периодической таблицы Менделеева

В правом нижнем углу находится столбик цифр. Они показывают, как распределены электроны по орбитам атома, — нижняя цифра самая ближняя к ядру орбита. Если внимательно приглядеться к рисунку 1, то с уверенностью можно сказать, что перед нами атом кремния с распределением электронов 2, 8, 4. Рисунок 1 объемный, на нем почти видно, что орбиты электронов сферические, но для дальнейших рассуждений можно считать, что они находятся в одной плоскости, и все электроны бегают по одной дорожке, как показано на рисунке 3.

Рисунок 3.

Латинскими буквами на рисунке отмечены оболочки. В зависимости от количества электронов в атоме их количество может быть разным, но не более семи: K = 2, L = 8, M = 18, N = 32, O = 50, P = 72, Q = 98. На каждой орбите может находиться определенное количество электронов. Например, на последней Q целых 98, меньше можно, больше нельзя. Собственно на это распределение в плане нашего рассказа можно внимания не обращать: нас интересуют только электроны, расположенные на внешней орбите.

Конечно, на самом деле все электроны вращаются вовсе не в одной плоскости: даже 2 электрона, которые находятся на орбите с именем K, вращаются по сферическим орбитам, расположенным очень близко. А что уж говорить об орбитах с более высокими уровнями! Там такое происходит… Но для простоты рассуждений будем считать, что все происходит в одной плоскости, как показано на рисунке 3.

В этом случае даже кристаллическую решетку можно представить в плоском виде, что облегчит понимание материала, хотя на самом деле все намного сложней. Плоская решетка показана на рисунке 4.

Рисунок 4.

Электроны внешнего слоя называют валентными. Именно они и показаны на рисунке (остальные электроны для нашего рассказа значения не имеют). Именно они участвуют в соединении атомов в молекулы, и при создании разных веществ определяют их свойства.

Именно они могут отрываться от атома и свободно блуждать, а при наличии некоторых условий создавать электрический ток. Кроме того, именно во внешних оболочках происходят те процессы, в результате которых получаются транзисторы – полупроводниковые усилительные приборы.

Ранее ЭлектроВести писали, что дожди могут стать новым источником возобновляемой и предельно дешевой энергии: ученые из Гонконга придумали новый тип электрогенератора с высоким КПД и удельной мощностью в тысячу раз большей, чем у существовавших до сих пор других подобных устройств. Их изобретение позволяет получать из падения одной капли воды с высоты 15 см напряжение свыше 140 вольт, а энергии этого падения хватит для питания 100 небольших светодиодных ламп.

По материалам: electrik.info.

Скорость электрического тока

Жизнь современного человека полна комфорта. Сегодня мы имеем все блага цивилизации в свободном доступе. Главным достижением, которое совершенствовалось в течение долгого времени, является электрическая энергия, доступная практически в любой части мира. Мы привыкли к тому, что электроэнергия повсюду и задумываемся о ней лишь в тот момент, когда она внезапно пропадает. На самом деле явление электричества таит в себе много интересного, что желательно было бы знать каждому человеку.

Например, одним из вопросов, которым нужно задаться, является скорость электрического тока. Мало кто думал о том, как быстро зажжется лампочка, находящаяся в сотне километров от источника энергии. Этот вопрос актуален для населенных пунктов, которые находятся вдали от цивилизации.

Опытным путем учеными и исследователями было доказано, что электрический сигнал движется по кабелю со скоростью света, а именно 300 тысяч км/сек.

Важно отметить, что электроны и ионы в проводнике при этом движутся совсем не с такой скоростью. Они просто на просто не могут иметь столь высокую скорость в проводящем материале. 

Под скоростью света в случае с электрическим током понимается показатель скорости, с которым заряженные частицы приходят в движение друг за другом, а не движутся относительно друг друга. Носители заряда при этом обладают средней скоростью, равной, как правило, нескольким миллиметрам за 1 сек.

Более подробно объясним данную ситуацию примером:

К заряженному конденсатору присоединяются провода большой длины, идущие к лампе, что находится на расстоянии около 100 км. Замыкание цепи происходит вручную. После этого носители зарядов приходят в движение на том отрезке провода, который подключен к конденсатору. При этом начинается покидание электронами минусовой обкладки конденсатора, следовательно, происходит уменьшение электрического поля в конденсаторе параллельно с уменьшением плюсовой обкладки.

Таким образом, между обкладками сокращается разность потенциалов. При этом электроны, пришедшие в движение, приходят на место тех, что ушли. То есть, запущен процесс перераспределения электронов внутри провода за счет влияния электрического поля. Данный процесс растет, как снежный ком, и переходит дальше по всей длине провода, достигая в итоге нити накаливания лампы.

Получается, что перемены в состоянии электрического поля распространяются внутри проводника со скоростью, равной скорости света. При этом происходит активация электронов в электрической цепи с аналогичной скоростью. Хотя сами электроны движутся друг за другом по проводнику с гораздо меньшей скоростью.

Теперь разберемся в явлении гидравлической аналогии. Рассмотрим это понятие на примере движения водного потока из пункта А в пункт Б.

Допустим, что из небольшого населенного пункта по трубе в город поступает вода. Для этого функционирует специальный насос, который повышает давление внутри трубы, и вода под влиянием давления движется гораздо быстрее. Малейшие перемены в давлении по трубе распространяются очень быстро (приблизительно 1400 км/сек). Скорость распространения данных перемен напрямую зависит от показателя плотности жидкости, ее температуры и степени оказываемого давления. Через совсем короткий промежуток времени (доля секунды) вода уже поступила в город. Но это уже совсем другая вода. Ведь молекулы в ее составе провоцируют движение друг друга из-за столкновений между собой. При этом скорость движения данных молекул гораздо меньше, ведь дрейфовая скорость имеет прямую связь с силой напора. То есть, столкновения молекул друг с другом распространяются очень быстро, а скорость одной молекулы при этом не увеличивается.

Абсолютно аналогичный процесс происходит с электрическим током. Проведем параллели: скорость распространения поля есть скорость распространения давления, а скорость движения молекул, следовательно, есть скорость электронов, создающих ток.

Дрейфовая скорость – это скорость последовательного движения заряженных частиц. Электронами данная скорость приобретается за счет действия внешнего электрического поля.

В случае, если внешнее электрическое поле отсутствует, то движение электронов внутри проводника происходит хаотично. Иными словами, конкретного направления у электрического тока нет, а дрейфовая скорость при этом нулевая.

При наличии внешнего электрического поля у проводника носители заряда приходят в движение, скорость которого зависит от ряда факторов (концентрация свободных электронов, площадь сечения провода, величины тока).

Таким образом, электрический ток имеет скорость распространения по проводнику равную скорости света. При этом скорость  движения тока в проводнике – очень мала.

Вам будут интересны такие познавательные статьи, как:

Quia — Научные карточки 4.3 Электричество

A	B
Какое электричество работает в вашем доме или когда вы подключаете цепь к батареям?	ток электричество
Когда электричество включено, ток течет через _____.	схема
Какой вид электричества был открыт первым?	статическое электричество
_____ электричество рассматривается как искра после трения предметов друг о друга.	Статический
_____ — это поток электрического заряда или поток электронов в проводе.	Электрический ток
Что мы называем материалами, которые позволяют электрическому заряду легко проходить через них?	Проводники
Какой пример проводника?	серебро, медь, алюминий
Почему металлы являются хорошими проводниками?	Металлы являются хорошими проводниками, потому что их электроны текут более свободно, чем электроны в других твердых телах.
Все, что замедляет прохождение электрического заряда в материале, называется _____.	сопротивление
Сопротивление изменяет электрическую энергию на _____ и _____.	тепло и свет
_____ — это вещество, которое проводит очень мало электричества.	изолятор
Назовите несколько примеров изоляторов.	пластик, стекло, дерево
Цепь, которая разрешает движение электрической энергии, является _____.	замкнутая цепь
Цепь, предотвращающая движение электрической энергии, _____.	обрыв цепи
Опишите последовательную цепь.	Ток движется только по одному пути.
Опишите параллельную цепь.	Течение может двигаться более чем по одному пути.
Какой тип Ciruit управляет электроприборами в вашем доме?	параллельная цепь
Каков был вклад Бенджамина Франклина в производство электроэнергии?	Он доказал, что молния — это форма электричества, и помог разработать громоотвод.
Кто изобрел лампу накаливания и фонограф и спроектировал первую в мире электростанцию?	Томас Эдисон
Кто создал электромагнит?	Майкл Фарадей
Как сделать электромагнит?	Оборачивая проволоку вокруг железосодержащего металла (гвоздь) и создавая замкнутую цепь
Непрерывный поток отрицательных зарядов (электронов) создает _____.	электрический ток
Путь, по которому проходит электрический ток, равен _____.	схема
Разряд статического электричества в атмосфере называется _____.	молния
Электрическая энергия может быть преобразована в _____, _____ или _____.	тепло, свет или механическая энергия
Электрический ток создает _____.	магнитное поле
Движущееся магнитное поле создает ______.	электрический ток
Ток, протекающий по проводу, создает ______.	магнитное поле
Некоторые железосодержащие металлы притягивают _____, _____ и _____.	железо, кобальт и никель

Обзор | Безграничная физика

Обзор электрического тока

Электрический ток — это поток электрического заряда, а сопротивление — это сопротивление этому потоку.

Цели обучения

Объясните разницу между проводником и резистором

Основные выводы

Ключевые моменты

• Электрический ток — это движение электрического заряда через проводящую среду.
• Мы также используем термин «ток» как величину, чтобы описать скорость, с которой заряд протекает через среду. Единицей измерения тока в системе СИ является ампер (А), который равен кулону в секунду (Кл / с).
• Проводимость — это величина, описывающая, насколько легко заряд может проходить через материал, в то время как сопротивление — обратная величина, мера того, насколько сильно материал противодействует электрическому потоку.
• Объект, который позволяет заряду легко течь, называется проводником, а объект, который сопротивляется потоку заряда, называется резистором.

Ключевые термины

• проводящая среда : Материал, который может передавать электричество.
• электрическое сопротивление : Противодействие, оказываемое электрическим проводником протеканию тока через себя, приводящее к преобразованию электрической энергии в тепло и излучение. Производной единицей сопротивления в системе СИ является ом. Символ:
R.
• электрический заряд : квантовое число, определяющее электромагнитные взаимодействия некоторых субатомных частиц; По соглашению, электрон имеет электрический заряд -1, а протон +1, а кварки имеют дробный заряд.

Введение в электрический ток и сопротивление

Электричество — от потолочных светильников до микросхем, от усилителя руля до просмотра веб-страниц — является основой наших технологий и цивилизации. Возбуждение нейронов в вашем мозгу также является примером электрического тока, то есть движения электрического заряда через проводящую среду. В электрических цепях этот заряд часто переносится перемещением электронов по проводу. Он также может переноситься ионами в электролите или ионами и электронами, например, в плазме.

Электрический ток

Когда мы говорим об электрическом токе, мы часто имеем в виду определенную величину — скорость , с которой течет заряд. Большой ток, такой как тот, который используется для запуска двигателя грузовика, перемещает большое количество заряда за короткое время, тогда как небольшой ток, такой как тот, который используется для работы портативного калькулятора, перемещает небольшое количество заряда через длительный период времени. В форме уравнения электрический ток I определяется как

[латекс] \ text {I} = \ frac {\ Delta \ text {Q}} {\ Delta \ text {T}} [/ latex]

, где Q — количество заряда, проходящего через заданную область за время t.Единицей измерения тока в системе СИ является ампер (А), названный в честь французского физика Андре-Мари Ампера (1775–1836). Поскольку I = ΔQ / Δt, мы видим, что ампер равен одному кулону в секунду:

[латекс] 1 \ \ text {A} = 1 \ \ text {C} / \ text {s} [/ latex]

Для потока электричества требуется среда, в которой может течь заряд. Мы называем объект или среду, которая позволяет заряду проходить через проводник , , в то время как эмпирическая мера способности материала проводить заряд называется электрической проводимостью .Единицей измерения проводимости в системе СИ является сименс (S).

Электрический ток : Скорость протекания заряда соответствует току. Ампер — это расход одного кулона через область за одну секунду.

Сопротивление

Противоположностью проводимости является сопротивление — величина, которая описывает, насколько сильно материал препятствует прохождению электрического тока. Объект или среда с высоким электрическим сопротивлением называется резистором . Мы увидим, что сопротивление объекта зависит от его формы и материала, из которого он состоит.Единица измерения сопротивления в системе СИ — Ом (символ:).

Электрические схемы

Полезный и практичный способ узнать об электрическом токе и сопротивлении — изучить схемы. На рисунке выше показаны простая схема и стандартное схематическое изображение батареи, проводящего пути и нагрузки (резистора). Схемы очень полезны для визуализации основных характеристик схемы. Одна схема может отображать самые разные ситуации. Схема на (b), например, может представлять что угодно, от аккумулятора грузовика, подключенного к фаре, освещающей улицу перед грузовиком, до небольшой батареи, подключенной к фонарику, освещающему замочную скважину в двери.Такие схемы полезны, потому что анализ одинаков для самых разных ситуаций. Нам нужно понять несколько схем, чтобы применить концепции и анализ к большему количеству ситуаций.

Простая электрическая цепь : (a) Простая электрическая цепь. Замкнутый путь прохождения тока обеспечивается проводящими проводами, соединяющими нагрузку с выводами батареи. (b) На этой схеме батарея представлена ​​двумя параллельными красными линиями, проводящие провода показаны прямыми линиями, а зигзаг представляет нагрузку.На схеме представлено большое количество подобных схем.

Обратите внимание, что направление тока на рисунке от положительного к отрицательному. Направление обычного тока — это направление, в котором будет течь положительный заряд. В зависимости от ситуации могут перемещаться положительные заряды, отрицательные заряды или и то, и другое. В металлических проводах, например, ток переносится электронами, то есть движутся отрицательные заряды. В ионных растворах, таких как соленая вода, перемещаются как положительные, так и отрицательные заряды.

Важно понимать, что в проводниках есть электрическое поле, ответственное за производство тока. В отличие от статического электричества, когда проводник в равновесии не может иметь в себе электрического поля, проводники, несущие ток, имеют электрическое поле и не находятся в статическом равновесии. Электрическое поле необходимо для подачи энергии для перемещения зарядов.

Вооружившись этими основами, мы приступим к рассмотрению более сложных деталей этой темы в следующем разделе.

ACT Science — ACT Science

Магниты и электрические заряды имеют определенное сходство.Например, как магниты, так и электрические заряды могут оказывать воздействие на окружающую среду. Эта сила, создаваемая магнитом, называется магнитным полем. Когда она создается электрическим зарядом, сила называется электрическим полем. Было замечено, что сила как магнитного, так и электрического полей обратно пропорциональна квадрату расстояния между магнитом или электрическим зарядом и объектами, на которые они влияют.

Ниже трое ученых обсуждают связь между электричеством и магнетизмом.

Ученый 1:

Электричество и магнетизм — два разных явления. Такие материалы, как железо, кобальт и никель, содержат магнитные домены: крошечные области магнетизма, каждая с двумя полюсами. Обычно домены имеют случайную ориентацию и не выровнены, поэтому магнетизм некоторых доменов компенсирует магнетизм других доменов; однако в магнитах домены выстраиваются в одном направлении, создавая два полюса магнита и вызывая магнитное поведение.

Напротив, электричество — это движущийся электрический заряд, который вызывается потоком электронов через материал.Электроны текут через материал из области с более высоким потенциалом (более отрицательный заряд) в область с более низким потенциалом (более положительный заряд). Мы можем измерить этот поток электронов как ток, который относится к количеству заряда, передаваемому за период времени.

Ученый 2:

Электричество и магнетизм — подобные явления; однако одно не сводится к другому. Электричество включает в себя два типа зарядов: положительный и отрицательный. Хотя электричество может присутствовать в движущейся форме (в форме тока или электрического заряда, движущегося по проводу), оно также может возникать в статической форме.Статическое электричество не требует движущихся зарядов. Вместо этого объекты могут иметь чистый избыток положительного заряда или чистый избыток отрицательного заряда — из-за потери или приобретения электронов соответственно. Когда два статических положительных электрических заряда или два статических отрицательных электрических заряда сближаются, они отталкиваются друг от друга. Однако когда положительный и отрицательный статический заряд объединяются, они притягиваются друг к другу.

Точно так же все магниты имеют два полюса. Одинаковые магнитные полюса отталкиваются друг от друга, а разные магнитные полюса притягиваются.Магниты и статические электрические заряды схожи в том, что они проявляют притяжение и отталкивание в одинаковых обстоятельствах. Однако, хотя в природе существуют изолированные статические электрические заряды, не существует отдельных изолированных магнитных полюсов. Все магниты имеют два полюса, которые нельзя отделить друг от друга.

Ученый 3:

Электричество и магнетизм — два аспекта одного и того же явления. Движущийся поток электронов создает вокруг себя магнитное поле. Таким образом, везде, где существует электрический ток, будет также существовать магнитное поле.Магнитное поле, создаваемое электрическим током, перпендикулярно направлению потока электрического тока.

Кроме того, магнитное поле может индуцировать электрический ток. Это может произойти, когда провод перемещается поперек магнитного поля или когда магнитное поле перемещается рядом с проводящим проводом. Поскольку магнитные поля могут создавать электрические поля, а электрические поля могут создавать магнитные поля, мы можем понимать электричество и магнетизм как части одного явления: электромагнетизма.

Введение в электричество и электромагнетизм

Поговорим об электричестве.

Мы используем электрические устройства, такие как фонари, радио, мобильные телефоны, компьютеры и т. Д. Каждый день. Мы подключаем эти устройства к розетке в стене или заряжаем их батареями, но что такое электричество?

Чтобы понять электричество, нам сначала нужно исследовать атом. Атомы — это основные строительные блоки всего материала вокруг нас. Они состоят из нескольких более мелких частиц, включая электроны.

Электроны имеют отрицательный электрический заряд и вращаются вокруг положительно заряженного ядра (состоящего из положительно заряженных протонов и нейтронов, которые не несут электрический заряд) внутри атомов.Иногда эти электроны убегают и перемещаются между атомами или захватываются другим атомом. Эти ускользнувшие электроны — основа электричества, которое мы используем каждый день.

Некоторые материалы, называемые изоляторами , очень плотно удерживают свои электроны. Электроны не могут легко перемещаться через эти материалы. Примеры изоляторов включают пластик, дерево, ткань, стекло или даже сухой воздух. Хотя электроны обычно не проходят через изоляторы легко, все же возможно переносить часть электронов от одного изолятора к другому.Один из распространенных способов — потереть два таких предмета вместе. Это создает дисбаланс положительных и отрицательных зарядов, называемый статическим электричеством. Если вы когда-нибудь терли воздушный шар о ткань, а затем прикрепляли его к стене, это пример статического электричества. Волосы встают дыбом в холодный зимний день — еще один пример статического электричества.

Но знаете ли вы, почему воздушный шар прилипает к стене или у вас волосы дыбом? Это происходит потому, что они становятся электрически заряженными, а электрические заряды толкают и притягивают друг друга.Противоположные заряды (положительный и отрицательный) притягиваются или притягиваются друг к другу. Напротив, одинаковые заряды (два положительных или два отрицательных) отталкиваются или отталкиваются друг от друга. На рисунке 1 ниже показано это взаимодействие между зарядами.

Рис. 1. Одинаковые электрические заряды (два положительных заряда, как показано, или два отрицательных заряда) отталкивают друг друга или отталкивают друг друга, в то время как противоположные заряды (положительный и отрицательный) притягиваются или притягиваются друг к другу. На этом рисунке показано, что произошло бы, если бы у вас были электрически заряженные шары, свисающие с веревок.Два одинаковых заряда отталкиваются друг от друга, а два противоположных заряда тянутся друг к другу.

Нечто подобное изображенному на Рисунке 1 (левое изображение) происходит, когда волосы встают дыбом на вашей голове, когда вы снимаете шерстяную шляпу в холодный зимний день. Трение волос о шерстяную шляпу электрически заряжает волосы, и поскольку все волосы имеют «одинаковые» электрические заряды, они отталкиваются друг от друга, поэтому волосы удаляются как можно дальше друг от друга.

Иногда, когда на объекте накапливается достаточно статического электричества, возникает искра.Искра — это когда электроны прыгают по воздуху от одного близлежащего объекта к другому. Это называется статическим разрядом. Вы можете почувствовать крошечный статический разряд, шаркая ногами по ковру, а затем коснувшись металлического предмета, например дверной ручки. Молния — это пример очень большого (и опасного!) Статического разряда.

Интересный объект
Атом, который теряет один или несколько электронов, имеет больше положительных зарядов, чем отрицательных зарядов (электронов). Следовательно, он заряжен положительно.Атом, захватывающий один или несколько дополнительных электронов, получает полный отрицательный заряд. Заряженные атомы называются ионами.

Электрический ток

Итак, заряженные частицы лежат в основе всего электричества, а статическое электричество — это явление, вызванное электрическими зарядами в состоянии покоя.

У некоторых материалов есть несколько слабо удерживаемых электронов, которые могут вылетать из одного атома и легко перемещаться между другими атомами. Мы называем эти электроны свободными электронами. Материалы с большим количеством свободных электронов называются проводниками.Они хорошо проводят электричество. Большинство металлов — хорошие проводники. +

Когда множество свободных электронов движется в одном направлении, мы называем это электрическим током. Величина электрического тока относится к числу электронов или, если быть точнее, к их зарядам, проходящим через площадь за единицу времени, и измеряется в амперах (амперах).

Точно так же, как воде нужна разница давлений, чтобы начать течь, электронам нужна разность электрических потенциалов, чтобы заставить их двигаться. Разность потенциалов дает энергию для движения.Разность электрических потенциалов также называется напряжением и измеряется в вольтах (сокращенно В). В случае воды давление может создаваться водяным насосом или перепадом высоты, как в водонапорной башне. В электронике распространенными источниками напряжения являются батареи и электрические генераторы. Наличие двух разных зарядов также создает напряжение; он дает электрическим зарядам энергию для протекания.

Проводники позволяют току легко проходить через них, а заряды не теряют много энергии при прохождении через эти материалы.Подобно тому, как вода замедляется, когда сталкивается с меньшим участком трубы, электрический ток может встречаться с материалами, через которые труднее пройти. Это препятствие для потока определяется величиной, называемой сопротивлением, и измеряется в омах (сокращенно Ω). Чем выше значение сопротивления, тем больше материал препятствует (или сопротивляется) току и тем больше энергии теряется при прохождении тока через него. Напряжение, ток, который он генерирует, и сопротивление взаимосвязаны; это соотношение теперь известно как закон Ома и гласит, что напряжение равно току, умноженному на сопротивление.

Полная электрическая энергия, вырабатываемая источником, равна сумме заряда, умноженной на напряжение. Источник, обеспечивающий большее напряжение или большее количество зарядов (больше электронов), приведет к доставке большего количества электроэнергии, что, в свою очередь, позволяет ему питать «более тяжелые» электрические устройства или приборы.

Достопримечательность: Направление электрического тока

Электроны, будучи маленькими и легкими, легко перемещаются и создают основную часть электрического тока, с которым мы сталкиваемся, как ток, получаемый от настенных розеток или производимый большинством батарей.Иногда электрический ток создается потоком других заряженных частиц, таких как ионы (атомы, которые имеют чистый электрический заряд из-за недостатка или избытка электронов). Чтобы учесть все вариации, электрический ток более точно определяется как количество электрического заряда, проходящего за единицу времени, независимо от того, какие частицы несут электрический заряд.

Пока что мы описали только величину тока. Направление задается знаком (положительным или отрицательным) тока. Обычно положительный электрический ток противоположен направлению потока электронов.Это называется обычным током. Это означает, что если вы нарисуете стрелку в направлении, в котором электроны движутся по проводу, обычный ток укажет в противоположном направлении. См. Рисунок 2 ниже.

Батареи часто используются в качестве источника электрического тока. Батарея имеет положительную клемму, обозначенную символом «+», и отрицательную клемму (хотя «-» — это символ отрицательной полярности, обычно он не печатается на батарее). Отрицательный вывод имеет избыток электронов, что придает ему отрицательный заряд.Эти электроны текут от отрицательного вывода к положительному при наличии проводящего пути, соединяющего их. Направление обычного тока противоположно этому — от положительной клеммы к отрицательной, как показано на рисунке 3.

Рис. 3. Когда проводящий материал соединяет две клеммы батареи, электроны будут течь от отрицательной клеммы к положительной. Обычный ток будет указывать с положительной клеммы на отрицательную.

Интересное место: потребляемая энергия

Большинство наших приборов указывают, сколько электроэнергии им требуется в секунду, когда они используются. Это называется мощностью, выраженной в ваттах (сокращенно Вт). Мощность представляет собой количество электроэнергии (или напряжение, умноженное на заряд), потребляемое приборами в секунду, когда они работают.

Электромагнетизм

Электричество и магнетизм очень тесно связаны. Изучение того и другого и того, как они связаны, называется электромагнетизмом.Ниже приведено лишь краткое введение в электромагнетизм.

Одним из распространенных примеров взаимодействия электричества и магнетизма является электромагнит. Электромагнит — это особый тип временного магнита, который генерирует магнитное поле только при протекании электрического тока, и это делает электромагниты очень удобными, поскольку их можно легко включать и выключать, и они могут создавать очень сильные магнитные поля.

Одиночный прямой провод, по которому течет ток, создает конфигурацию кругового магнитного поля, как показано здесь

На этом рисунке показано магнитное поле вокруг токоведущего провода.Текущий (заглавная буква «I») обозначен белой стрелкой. Магнитное поле (заглавная буква «B») показано красными стрелками. Вы можете использовать свою правую руку, как показано на рисунке, чтобы определить направление магнитного поля.

Рука на иллюстрации выше представляет правило правой руки, используемое для предсказания направления магнитного поля, создаваемого током. Когда вы указываете большим пальцем правой руки в направлении тока, ваши пальцы сгибаются в направлении магнитного поля.Если ток меняет направление, силовые линии магнитного поля также меняют направление.

Чем больше ток, тем сильнее магнитное поле. Однако даже сильный ток в одиночном проводе не создает очень сильного электромагнита. Чтобы сделать электромагнит намного более сильным, вы можете свернуть провод в катушку, как показано ниже

Когда нет тока, протекающего через проволочную катушку, магнитное поле отсутствует (вверху). Когда электрический ток протекает через катушку, он создает магнитное поле, очень похожее на поле вокруг стержневого магнита, представленное зеленой / красной стрелкой в ​​катушке (в центре)).Если направление тока меняется на противоположное, направление магнитного поля также меняется на противоположное (внизу).

Электрический ток — это не что иное, как перемещение электрических зарядов. Каждый раз, когда электрический заряд движется, создается магнитное поле. Вы можете задаться вопросом, будут ли движущиеся магниты (или изменяющееся магнитное поле) создавать электрический ток или заставлять электрические заряды двигаться?

Как вы думаете?

Lascells и энергия

Lascells производит оборудование для естественнонаучного образования на своем заводе в Великобритании более 20 лет.Мы гордимся качеством, обслуживанием клиентов и удовлетворением потребностей в сложных вопросах. Помогите своим ученикам подготовиться к карьере в области науки и техники с помощью практических экспериментов.

14 января 2020 г.

Как работает статическое электричество?

Ответ

Нарушение баланса между отрицательными и положительными зарядами в объектах.

Две девочки «электрифицированы» во время эксперимента в Центре науки о свободе «Кэмп-ин», 5 февраля 2002 года.История Америки, Библиотека Конгресса.

Вы когда-нибудь шли через комнату, чтобы погладить свою собаку, но вместо этого получали шок? Возможно, вы сняли шляпу в засушливый зимний день и испытали на себе «волосы дыбом»! Или, может быть, вы прилепили воздушный шарик к стене после того, как потерлись им о свою одежду?

Почему это происходит? Это волшебство? Нет, это не волшебство; это статическое электричество!

Прежде чем понять статическое электричество, нам сначала нужно понять основы атомов и магнетизма.

Молодой человек сидит рядом с машиной электростатического воздействия Хольца, Колледж Дикинсона, 1889 год. Каталог эстампов и фотографий, Библиотека Конгресса.

Все физические объекты состоят из атомов. Внутри атома находятся протоны, электроны и нейтроны. Протоны заряжены положительно, электроны заряжены отрицательно, а нейтроны нейтральны.

Следовательно, все состоит из зарядов. Противоположные заряды притягиваются друг к другу (от отрицательного к положительному).Одинаковые заряды отталкиваются друг от друга (от положительного к положительному или от отрицательного к отрицательному). В большинстве случаев положительный и отрицательный заряды уравновешиваются в объекте, что делает его нейтральным.

Статическое электричество является результатом дисбаланса между отрицательными и положительными зарядами в объекте. Эти заряды могут накапливаться на поверхности объекта, пока не найдут способ высвободиться или разрядиться. Один из способов разрядить их — через цепь.

Группа молодых женщин, изучающих статическое электричество в обычной школе, Вашингтон, округ Колумбия.К. Фрэнсис Бенджамин Джонстон, фотограф, около 1899 г. Отдел эстампов и фотографий, Библиотека Конгресса,

При трении определенных материалов друг о друга могут передаваться отрицательные заряды или электроны. Например, если вы потереть обувь о ковер, ваше тело собирает лишние электроны. Электроны цепляются за ваше тело до тех пор, пока их не освободят. Когда вы дотрагиваетесь до своего пушистого друга, вы испытываете шок. Не волнуйтесь, это только избыточные электроны, которые вы передаете своему ничего не подозревающему питомцу.

А как насчет того опыта «пробуждения волос»? Когда вы снимаете шляпу, электроны переходят от шляпы к волосам, создавая интересную прическу! Помните, объекты с одинаковым зарядом отталкиваются друг от друга. Поскольку у них одинаковый заряд, у вас волосы встанут дыбом. Ваши волосы просто пытаются уйти как можно дальше друг от друга!

Морской пехотинец использует жезл статического разряда для снятия избыточного статического электричества перед тем, как прикрепить гаубицу M777 к вертолету CH-53E Super Stallion во время комплексной тренировки с перегрузкой в ​​базовом лагере морской пехоты в Пендлтоне, 12 апреля 2017 года.Капрал Фрэнк Кордова, фотограф. Галерея изображений Министерства обороны США

Когда вы трете воздушный шар о свою одежду, и он прилипает к стене, вы добавляете избыток электронов (отрицательные заряды) на поверхность воздушного шара. Стена теперь заряжена более положительно, чем воздушный шар. Когда они соприкасаются, воздушный шар будет прилипать из-за правила притяжения противоположностей (от положительного к отрицательному).

Дополнительную информацию о статическом электричестве и экспериментах см. В разделах «Интернет-ресурсы» и «Дополнительная литература».

ВМС США выпускают пороховые фляги из латуни для предотвращения случайного воспламенения пороха из-за искр или статического электричества. Поле битвы в Уилсон-Крик, 2010 г. Служба национальных парков США, NP Gallery

Опубликовано: 19.11.2019. Автор: Справочная секция по науке, Библиотека Конгресса

Разница между электрическим зарядом и электрическим током

Электрический заряд

Электрический заряд — это физическое свойство вещества, которое заставляет его испытывать силу при помещении в электромагнитное поле.Есть два типа электрических зарядов: положительный и отрицательный. Положительно заряженные вещества отталкиваются от других положительно заряженных веществ. Однако их привлекает отрицательно заряженная материя.

То же самое и с отрицательно заряженной материей: они отталкиваются от другой отрицательно заряженной материи и притягиваются к положительно заряженной материи. Если объект имеет избыток электронов, он будет заряжен отрицательно, в противном случае он будет либо положительно заряжен, либо не заряжен.

Электрический заряд — это фундаментальное свойство материи, которое проявляет электростатическое притяжение или отталкивание в присутствии другой материи. Электрический заряд — характерное свойство многих субатомных частиц. Майкл Фарадей был первым, кто заметил дискретную природу электрического заряда в своих экспериментах по электролизу.

После того, как вы разделите объект на молекулы, они могут быть разбиты на атомы. Здесь вы обнаруживаете частицы электрического заряда.Большинство учебников по естествознанию сообщают нам, что твердые объекты состоят из атомов. Объекты состоят из равных количеств положительного и отрицательного заряда, и объекты остаются вместе из-за притяжения между количествами противоположного заряда внутри них. Все химические связи имеют электрическую природу.

Электрический ток

Электрический ток — это поток электрического заряда. Этот заряд обычно переносится перемещением электронов по проводу в случае электрических цепей.Он также может переноситься ионами в электролите или ионами и электронами, например, в плазме.

Международная система единиц (СИ) для измерения электрического тока — это ампер, который представляет собой поток электрических зарядов через поверхность со скоростью один кулон в секунду. Электрический ток можно измерить с помощью амперметра.
Электрические токи вызывают несколько последствий, включая нагрев и магнитные поля, которые широко используются в двигателях, индукторах и генераторах.

Статьи по теме:

Ионы и электрический заряд

Электричество — это вид энергии?

Что такое электрический ток

Что нужно знать об электрических проводах

Майкл Фарадей (1791-1867)

Статический заряд

Статический заряд

Статический заряд

Элизабет Хейл

22 февраля 2000 г.

Краткое описание урока: Учащиеся поймут, что статический электричество состоит из электрического заряда на поверхности объекта путем прогнозирования и испытание эффекта трения двух воздушных шаров шерстяной тканью и пластиком и воздушные шары вместе.

Стандарты уровня обучения и курса обучения: Четвертый класс

Студенты будут:

Связанное трение с предметами, заряженными статическим электричеством (AL 4.34)

Использовать методы, необходимые для научных исследований

— Распознавать несоответствия

-Демонстрация критического мышления

-Запись наблюдений

-Прогнозирование возможных результатов (AL 4.1)

Показывать привычки, необходимые для ответственного научного исследования.

-Любопытство

-Внимание к деталям

-Объективность (AL 4.2)

Эффективная передача научного содержания (AL 4.3)

Создавать ментальные, вербальные или физические представления идей, объектов и событий

(AL 4.4).

Признать влияние факторов, которыми управляют и которыми управляют, на исход событий (AL 4.5).

Общая информация для учителя: Вся материя состоит из крошечных частиц. Некоторые из этих частиц несут кусочки электричества, называемые электрическими зарядами. Электрические заряды несут ответственность за все электрические явления. Каждое вещество состоит из крошечных частиц называется атомами. Атомы состоят из протонов, электронов и нейтронов. Привлечение между протонами и электронами удерживает частицы вместе. Электрический заряд может быть либо положительным или отрицательным.Положительный электрический заряд называется протоном. Отрицательный электрический заряд — электрон. У нейтрона нет заряда. Отрицательные заряды могут свободно перемещаться из один объект к другому. Протоны и нейтроны никогда не переходят от объекта к объекту. В энергия, исходящая от этих заряженных частиц, называется электрической энергией.

Когда отрицательные заряды движутся к нейтральному объекту, электрический заряд накапливается. на обоих объектах. Первый объект имеет общий положительный заряд, а второй — общий отрицательный заряд.Когда объект получает электроны, он имеет избыток электронов и считается, что имеет отрицательный заряд. Когда объект теряет электроны, ему не хватает электронов, он имеет нехватку электронов и, как говорят, имеет положительный заряд. Наращивание электрических зарядов называется статическим электричеством.

Если объект заряжен статическим электричеством, на нем накапливаются электрические заряды. поверхность. Если объекты накапливаются из одинаковых зарядов, они отталкиваются.Если у объектов есть сборка Имея разнородные заряды, они будут притягиваться или притягиваться друг к другу. Сборы, которые накапливаются таким образом не оставайтесь на заряженном объекте. Рано или поздно обвинения снимутся. Говорят, что когда статические заряды движутся от объекта, возникает электрический разряд.

Концепции, рассматриваемые на уроке:

Статическое электричество — это накопление электрических зарядов на объекте.

Как заряды отталкивают.

В отличие от обвинений привлекают.

Объекты имеют положительные и отрицательные частицы.

Электрон заряжен отрицательно.

Протон заряжен положительно.

У нейтрона нет заряда.

Положительно заряженный объект имеет больше протонов, чем электронов.

У отрицательно заряженного объекта больше электронов, чем протонов.

У нейтрального объекта такое же количество протонов, как и электронов.

Электроны или отрицательные заряды могут свободно перемещаться от объекта к объекту.

Материалы и оборудование: Воздушные шары (достаточно для каждой группы детей, чтобы иметь 2), веревка, шерстяная ткань, полиэтиленовая пленка, таблица данных, классная доска, мел

Процедуры:

Введение. Спросите студентов: «Вы когда-нибудь втирали воздушный шарик в волосы? Что? случилось? »Надеюсь, они ответят, что встал.Спросите: «Вы знаете, что заставляет его встать? Что ж, сегодня мы узнаем о статическом электричестве ».

1. Попросите учащихся поработать с партнером. И раздайте каждой группе все материалы (2 воздушные шары, 2 нити, шерстяная ткань, кусок полиэтиленовой пленки и дайте каждому ребенку данные Диаграмма). Возможно, вы захотите, чтобы они уже отключились, чтобы сэкономить время.

2. Дайте инструкции. Скажите детям, что они будут следовать таблице данных (это подскажите, чем натирать воздушные шары).Скажите им, чтобы они держали воздушные шары около 10 в дюймах друг от друга, чтобы увидеть, как они реагируют друг на друга после того, как их натерли либо шерстяная, либо полиэтиленовая пленка.

3. Пусть студенты приступят к исследованию. Постарайтесь не давать им слишком много указаний, пусть диаграмма данных будет их руководством. Пусть они откроют для себя столько, сколько могут. Обязательно попросите их записать свои наблюдения на диаграмме данных. Разрешать их около 20-25 минут на изучение.

4. Теперь отведите учеников от их столов к кругу на полу, чтобы коллоквиум. Это не позволит им отвлекаться на материалы. Пусть студенты расскажу, что они обнаружили. Обратите внимание на их открытия на доске. После они закончили рассказывать вам о том, что они обнаружили, спросите их, могут ли они прийти в какой-нибудь выводы о статическом электричестве.

5. При необходимости введите термины. Сделайте творческую драму, чтобы объяснить, как воздушные шары с одинаковые и непохожие заряды реагируют друг на друга.Пусть дети будут воздушными шарами. Иметь они либо отталкивают, либо привлекают. Также вы можете продемонстрировать, как отрицательные электроны могут свободно перетекают от объекта к объекту и создают положительный или отрицательный заряд в объект. Пусть мальчики будут электронами, а девочки — протонами. Придут 4 мальчика и 4 девочки и повесьте по две штуки на листе плаката (каждый плакат представляет собой объект). Затем спросите, что могут сделать электроны, чтобы сделать один из объектов положительным. Потом отрицательный.

6. Теперь завершите коллоквиум, задав вопросы для оценки студентов. понимание концепций. Также проведите еще одну демонстрацию, чтобы увидеть, могут ли они сказать вы почему и событие произошло. (См. Оценку).

Оценка: Чтобы оценить студентов, я буду задавать им вопросы на коллоквиуме, чтобы узнать, понять основные концепции статического электричества. Я смогу оценить их понимание по их ответам.Также я собираюсь провести демонстрацию с помощью воздушного шара. натереть шерстью и крошечными кусочками бумаги. Если они понимают концепции, они должны быть в состоянии сказать мне, как воздушный шар и листы бумаги будут реагировать друг на друга. Они также должен быть в состоянии сказать, почему воздушный шар притягивает клочки бумаги. Листы наблюдений что студенты, заполненные во время расследования, также будут использоваться как способ оценка. Я также буду оценивать через наблюдение.

Полезные ресурсы в Интернете:

Технологические навыки:

Прогноз

Интерпретация данных

Вывод

Наблюдение

Общение

Критика:

Сегодня я провел урок статического электричества.Я чувствовал, что все прошло довольно гладко. я в дополнительном классе, а мой учитель не преподает науку или математику, поэтому понятия не имел, что уровень, на котором они были, и чего я мог от них ожидать. Если честно, мне было страшно смерть. Мне казалось, что я их не знаю, и они меня тоже не знали. Это реально напугал меня контролировать класс и даже не знать имен детей. Это был Первый урок я провел в двух классах. Я провел урок в трех классах.Посредством В третий раз, когда я проводил урок, я чувствовал себя довольно уверенно и решил все нюансы, так что урок прошел более гладко. Моя главная цель на уроке заключалась в том, чтобы студенты развлечься, получая понимание статического электричества. Я думаю, что по большей части эти цели были достигнуты. Студенты определенно повеселились, и я думаю, что большинство студенты поняли понятие статического электричества. Некоторые были немного сбиты с толку.

Я мало рассказывал студентам о статическом электричестве до того, как они начали изучение.Я хотел, чтобы они открыли для себя как можно больше. я был неуверенный в том, сколько я должен рассказать детям о статическом электричестве, прежде чем я начну урок. Единственное, что я в итоге представил, — это задать детям несколько вопросов. о статическом электричестве. (Например. Вы когда-нибудь расчесывали волосы расческой и он встал дыбом? Чем это вызвано?) Я бы так и представил урок опять таки. Я не давал им много инструкций, так как хотел, чтобы они открыли для себя самих себя.Я намеревался использовать лист наблюдений в качестве их руководства. У них действительно было не знаю, что делать. Некоторые не выполнили свое расследование правильно, и поэтому не получали правильных наблюдений. В следующий раз я бы поступил иначе. Давая более подробные инструкции не помешали бы им обнаружить сами концепции. Если бы мне пришлось повторить этот урок еще раз, я бы немного направил их через расследование, но позвольте им делать наблюдения и записывать их самостоятельно.Классы расширения сгруппированы по способностям. Первый класс, которому я преподала урок, был самый низкий уровень способностей. Им нужно было много наставлений. Группа верхнего уровня сделала очень хорошо с небольшими указаниями, которые им дали.

Сам эксперимент прошел неплохо. У меня уже были все материалы вместе и разложил по столам. В первый раз, когда я проводил урок, у меня дети взорвали свои воздушные шары и привяжите к ним шнурок.Многие дети нуждались в помощи и Мне потребовалось время, чтобы помочь им всем. Пока я помогал одним детям, другие продвигаются вперед и проводят свое расследование. Из-за этого все заканчивали по-разному. раз. Когда они закончили, они поиграли со своими воздушными шарами и стали довольно громкими. Вещи вышли из-под контроля. В следующий раз я бы уже взорвал воздушные шары и связать, и хранить их в мешке для мусора, чтобы их можно было быстро потерять.Тогда все смогут вместе начать расследование. Студентам очень понравилось тестирование материалов. Они записали свои наблюдения в лист данных, который был подробный и полный. Уровень шума во время расследования был довольно громким. Этот сначала добрались до меня, потому что вы не думаете о классе как о шумном месте. Но потом Я понял, что они просто обсуждают свои наблюдения. Когда они закончили В ходе расследования я попросил их положить воздушные шары на стол и терпеливо ждать.Это вообще не сработало. В итоге мне пришлось просто взять их воздушные шары и разместить их в задней части комнаты. Когда дети закончили, я попросил их сесть на пол в кружке для коллоквиума.

Коллоквиум прошел намного лучше, чем я ожидал. Я попросил группу делятся своими открытиями. Я их никак не подсказывал. У них было много вещей, чтобы поделитесь, так что у нас была действительно хорошая дискуссия. В одном классе один очень умный мальчик обнаружил много или он много знал об электричестве.Он взял на себя большую часть коллоквиума. я должен дали возможность другим детям поделиться своими открытиями. Я был просто таким шокирован тем, что он говорил, думаю, я просто хотел увидеть все, что он знал. Они обнаружил то, что я не собирался для них открывать. Один ребенок сказал: «Это (воздушный шар)» прилипает к моей рубашке «. На коллоквиуме я хотел, чтобы они могли высказаться, когда они хотели поделиться, но все пытались поговорить одновременно. Так что в итоге я заставил их поднять их руки.В следующий раз я обязательно начну коллоквиум с того, что расскажу детям как будет работать коллоквиум, и привести примеры. Нужно было немного больше структурирован, чтобы предотвратить хаос.

В первом классе я не занимался творческой драмой. Дети немного запутались о том, как отрицательные заряды могут свободно течь от объекта к объекту и заставлять объект становятся положительно или отрицательно заряженными. В творческой драме наверняка бы прояснил их замешательство.На следующем уроке я попросил их разыграть творческую драму. Сначала я пусть студенты попробуют понять, что им делать. Они были еще немного запутались, поэтому я им помогал. После драмы они так хорошо поняли концепции. я Остался очень доволен результатами и эффективностью творческой драмы.

В целом, самой большой проблемой, с которой я столкнулся во время этого урока, был класс. управление. Мне нужно было найти способ, который узнают дети, чтобы привлечь их внимание.Поскольку в комнате было довольно шумно, мне пришлось крикнуть, чтобы привлечь их внимание. Мой голос мягкий и я были проблемы с привлечением их внимания. И как я уже сказал ранее, у меня были бы все свои материалы готовы, чтобы дети могли вместе начать свои исследования и, надеюсь, закончить примерно в то же время. Это предотвратило бы много хаоса.

К концу урока я почувствовал, что студенты достаточно хорошо изучили понимание статического электричества.Я провел с ними групповое занятие, чтобы прояснить любые недопонимания и оценить их. Они объяснили мне, что, по их мнению, было происходит и почему. При необходимости я мог их исправить. Я думал, что это было очень эффективное завершение урока. Я обязательно проведу этот урок таким же образом снова с небольшими изменениями. Студентам было очень весело проводить этот урок. После того как мы Когда закончили, они спросили меня, можем ли мы провести еще эксперименты.

.