Электрический ток ⭐️: что это такое, определение, действие в различных средах, единицы измерения, формула

Электрический ток имеет такие характеристики, как сила, плотность, мощность и частота.

Содержание

Виды электрического тока и его характеристики

Электрический ток используется во многих современных технологиях. Чтобы понять, что это такое, можно представить себе ток воды, текущий по трубам с определенной скоростью. В этом случае вода получает электрический заряд, скорость – силу заряда, а труба является проводником – средой, веществом или материалом, способным проводить электричество.

Простейшим проявлением электрического тока является:

• способность янтаря притягивать мелкие предметы при натирании шелком;
• блестящая шерсть кошки, когда ее расчесывают гребнем.

Эти единицы измерения Международной системы (СИ) не всегда удобны. На практике используются производные (миллиампер, килоом и т.д.). При расчете необходимо учитывать размеры всех величин, присутствующих в формуле. Например, если в законе Ома умножить ампер на килоом, то напряжение будет выражено совсем не в вольтах.

Классификация

Если в макроскопическом теле относительно среды движутся заряженные частицы, то такой ток называется током электропроводности. Если движутся макроскопические заряженные тела (например, заряженные капли дождя), то этот ток называется конвекционным. Различают переменный ток (AC), постоянный ток (DC), пульсирующий ток и различные их комбинации. Слово “электрический” в этих терминах часто опускается. Постоянный ток – это ток, направление и величина которого мало изменяются с течением времени.

Переменный ток – это ток, величина и направление которого изменяются с течением времени. В широком смысле переменный ток – это любой ток, который не является постоянным. Среди переменных токов основным является ток, величина которого изменяется по синусоиде.

Ток течет по проводам высоковольтной линии, ток включает стартер и заряжает аккумулятор в нашем автомобиле, молния во время грозы – это тоже электрический ток.

В этом случае потенциал каждого конца проводника изменяется относительно потенциала другого конца проводника попеременно от положительного к отрицательному и наоборот, проходя через все промежуточные потенциалы (включая нулевой).

В результате ток постоянно меняет направление: двигаясь в одном направлении, он увеличивается, достигая максимума, называемого амплитудным значением, затем уменьшается, некоторое время проходит через ноль, затем снова увеличивается, но уже в другом направлении и также достигает максимума, уменьшается, затем снова проходит через ноль, после чего цикл всех изменений возобновляется.

Квазистационарный ток

Это “относительно медленно меняющийся переменный ток, для которого мгновенные значения законов постоянного тока выполняются с разумной точностью”. (BSE). Этими законами являются закон Ома, принципы Кирхгофа и другие. Квазистационарный ток, как и постоянный ток, имеет одинаковый ток во всех сечениях неразветвленной цепи. При расчете квазистационарных токовых цепей емкости и индуктивности рассматриваются как сосредоточенные параметры из-за присутствующей индукции. Квазистационарные токи – это обычные промышленные токи, за исключением линий передачи на большие расстояния, где условие квазистационарности вдоль линии не выполняется.

Пульсирующий ток

Ток, для которого изменяется только величина, а направление остается постоянным.

Вихревые токи (токи Фуко)

Ограниченные электрические токи в твердом проводнике, которые возникают при изменении магнитного потока, пронизывающего его”, и, следовательно, вихревые токи – это индукционные токи. Чем быстрее изменяется магнитный поток, тем сильнее вихревые токи. Вихревые токи не текут по определенным путям в проводниках, а образуют вихревые петли в проводнике.

Существование вихревых токов приводит к скин-эффекту, т. е. переменный электрический ток и магнитный поток распределяются в основном в поверхностном слое проводника. Нагрев проводников вихревыми токами приводит к потерям энергии, особенно в сердечниках катушек переменного тока.

Для уменьшения потерь энергии вихревых токов сердечники переменного тока разделяют на отдельные пластины, изолированные друг от друга и расположенные перпендикулярно направлению вихревых токов, что ограничивает возможные контуры путей этих токов и значительно уменьшает их размеры.

Объемная мощность измеряется в ваттах на кубический метр.

Ток биаса

Иногда для простоты вводится термин ток смещения. Из определения следует, что плотность тока смещения – векторная величина, равная скорости изменения электрического поля – векторная величина, равная скорости изменения электрического поля ” width=”” height=””> со временем:

= ■frac>” width=”” height=””>

Дело в том, что при изменении электрического поля изменяется ток, и возникает магнитное поле, что делает эти два процесса похожими. Более того, изменение электрического поля обычно сопровождается переносом энергии. Например, когда конденсатор заряжается и разряжается, хотя между его обкладками не происходит движения заряженных частиц, через него протекает ток смещения, несущий определенную энергию и замыкающий электрическую цепь своеобразным образом. Ток смещения в конденсаторе задается формулой

Q>t> = -CfracU>t>” width=”” height=””>,

где – заряд на электродах конденсатора, – разность потенциалов между электродами, – разность потенциалов между электродами, – емкость конденсатора.

Ток смещения не является электрическим током, потому что он не связан с перемещением электрического заряда.

Проводники электрического тока

Электрический ток

Электрический ток – это направленное движение электрически заряженных частиц под воздействием электрического поля. Этими частицами могут быть электроны в проводниках, ионы (катионы и анионы) в электролитах, а также электроны и так называемые “дырки”. (“электронно-дырочная проводимость”) в полупроводниках. Существует также “ток смещения”, протекание которого вызвано процессом зарядки емкости, т.е. изменением разности потенциалов между клеммами. Движения частиц между катушками не происходит, но через конденсатор течет ток.

В теории электрических цепей ток рассматривается как направленное движение носителей заряда в проводящей среде под действием электрического поля.

Ток проводимости (просто ток) в теории электрических цепей – это количество электрической энергии, протекающей в единицу времени через поперечное сечение проводника: i=q/ t , где i – сила тока. A; q = 1,6 – 10 9 – заряд электрона, Кл; t – время, с.

Это выражение справедливо для цепей постоянного тока. В цепях переменного тока используется так называемое мгновенное значение тока, которое равно скорости изменения заряда во времени: i(t)= dq/ dt .

Первым условием длительного существования рассматриваемого электрического тока является наличие источника, или генератора, который поддерживает разность потенциалов между носителями заряда. Вторым условием является замкнутость пути. В частности, чтобы существовал постоянный ток, должен существовать замкнутый путь, по которому заряды могут перемещаться в цепи без изменения их величины.

Известно, что согласно закону сохранения электрических зарядов, они не могут ни возникать, ни исчезать. Поэтому, если любой объем пространства, в котором течет электрический ток, окружен замкнутой поверхностью, то ток, входящий в этот объем, должен быть равен току, вытекающему из него.

Замкнутый путь, по которому течет электрический ток, называется цепью электрического тока или электрической цепью. Электрическая цепь – делится на две части: внутреннюю, в которой электрически заряженные частицы движутся в направлении, противоположном направлению электростатических сил, и внешнюю, в которой эти частицы движутся в направлении электростатических сил. Концы электродов, к которым подключается внешняя цепь, называются зажимами.

Электрический ток возникает, когда электрическое поле, или разность потенциалов между двумя точками проводника, появляется в части электрической цепи. Разность потенциалов между двумя точками в электрической цепи называется напряжением или падением напряжения в этой части цепи.

Один ампер соответствует протеканию одного кулона (Cl) электрического тока через поперечное сечение проводника в течение одной секунды (с):

В общем случае, обозначая ток через i, а заряд через q, получаем:

Единицей измерения тока является ампер (A).

Ампер (A) – это сила неизменного тока, который, протекая по двум параллельным прямым проводникам бесконечной длины и пренебрежимо малого сечения, помещенным в вакуум на расстоянии 1 м друг от друга, производит 2 – 10 -7 Н на каждый метр длины между проводниками.

Сила тока в проводнике равна 1 А, если через поперечное сечение проводника за 1 с протекает электрический заряд, равный 1 кулону.

Рис. 1 Направленное движение электронов в проводнике

Если к проводнику приложено напряжение, то внутри проводника возникает электрическое поле. При напряженности поля E на электроны с зарядом e действует сила f = E. Значения f и E являются векторными. Во время свободного перемещения электроны совершают направленное и хаотичное движение. Каждый электрон имеет отрицательный заряд и приобретает компонент скорости, направленный в сторону, противоположную вектору E (рис. 1). Это упорядоченное движение, характеризующееся определенной средней скоростью электронов vcp, определяет течение электрического тока.

В разбавленных газах электроны также могут иметь направленное движение. В электролитах и ионизированных газах ток протекает в основном за счет движения ионов. В соответствии с тем, что в электролитах положительно заряженные ионы движутся от положительного полюса к отрицательному, исторически предполагалось, что направление тока противоположно направлению движения электронов.

За направление тока принимается направление, в котором движутся положительно заряженные частицы, т.е. направление, противоположное направлению движения электронов.
В теории электрических цепей направление тока в пассивной цепи (за исключением источников энергии) принимается как направление движения положительно заряженных частиц от более высокого потенциала к более низкому. Это направление было принято в самом начале развития электротехники и противоречит истинному направлению движения носителей заряда – электронов, движущихся в проводниках от минуса к плюсу.

Направление электрического тока в электролите и свободных электронов в проводнике

Величина, равная отношению силы тока к площади поперечного сечения S, называется плотностью тока: I / S

Предполагается, что ток равномерно распределен по поперечному сечению проводника. Плотность тока в проводниках обычно измеряется в А/мм2.

В зависимости от типа носителя заряда и его транспортной среды различают токи проводимости и реактивные токи. Проводимость подразделяется на электронную и ионную проводимость. При установившемся режиме различают два вида токов: постоянные и переменные.

Передача электрического тока – это явление, связанное с переносом электрических зарядов заряженными частицами или телами, движущимися в свободном пространстве. Основным видом протекания электрического тока является движение в пустом пространстве заряженных элементарных частиц (движение свободных электронов в электронных лампах), движение свободных ионов в разрядных устройствах.

Электрический ток (ток поляризации) – это упорядоченное движение связанных носителей электрического заряда. Этот тип тока можно наблюдать в диэлектриках.

Полный электрический ток – это скалярная величина, равная сумме тока проводимости, тока передачи и тока смещения через данную поверхность.

Постоянный ток – это ток, который может менять свою величину, но не меняет своего знака в течение любого промежутка времени. Подробнее об этой теме вы можете прочитать здесь: Постоянный ток

Ток намагничивания – Постоянный микроскопический (амперный) ток, который является причиной существования внутреннего магнитного поля намагниченных веществ.

Переменный ток – это ток, который периодически изменяется как по величине, так и по знаку. Переменный ток характеризуется частотой (измеряется в Герцах в системе СИ), а его сила периодически изменяется.

Высокочастотный переменный ток нагнетается на поверхность проводника. Высокочастотные токи используются в машиностроении для термообработки поверхностей деталей и сварки, а в металлургии – для плавки металлов. Переменные токи делятся на синусоидальные и несинусоидальные. Синусоидальный ток – это ток, который изменяется по гармоническому закону:

Скорость изменения переменного тока определяется его частотой, которая определяется как число полных, повторяющихся колебаний в единицу времени. Частота обозначается буквой f и измеряется в герцах (Гц). Например, частота сети 50 Гц соответствует 50 полным колебаниям в секунду. Угловая частота w – это скорость изменения тока в радианах в секунду и связана с частотой простым соотношением:

Стационарные (постоянные) значения постоянного и переменного токов обозначаются заглавной буквой I, переходные (мгновенные) – буквой i. Положительным направлением тока считается направление положительных зарядов.

Переменный ток – это ток, который изменяется по закону синусоиды во времени.

Переменный ток также относится к току в обычных однофазных и трехфазных сетях. В этом случае параметры переменного тока изменяются по гармоническому закону.

Поскольку переменный ток изменяется во времени, простые решения, подходящие для цепей постоянного тока, здесь не применимы напрямую. На очень высоких частотах заряды могут двигаться колебательно – перетекать из одного места цепи в другое и обратно. В этом случае, в отличие от цепей постоянного тока, токи в последовательно соединенных проводниках могут быть неравными.

Конденсаты, присутствующие в цепях переменного тока, усиливают этот эффект. Кроме того, на изменение тока влияют эффекты самоиндукции, которые становятся значительными даже на низких частотах, если используются катушки с высокой индуктивностью.

При относительно низких частотах цепи переменного тока все еще могут быть рассчитаны с использованием правил Кирхгофа, которые, однако, должны быть соответствующим образом изменены.

Цепь, состоящую из различных резисторов, индукторов и конденсаторов, можно рассматривать так, как если бы она состояла из обобщенных резистора, конденсатора и индуктора, соединенных последовательно.

Рассмотрим свойства такой цепи, подключенной к синусоидальному генератору переменного тока. Чтобы сформулировать правила расчета цепей переменного тока, необходимо найти зависимость между падением напряжения и падением тока для каждого из элементов такой цепи.

Конденсатор играет совершенно разные роли в цепях переменного и постоянного тока. Если, например, к цепи подключен электрохимический элемент, конденсатор начнет заряжаться до тех пор, пока напряжение на конденсаторе не сравняется с ЭДС элемента. Затем зарядка прекратится, и ток упадет до нуля.

Если цепь подключена к генератору переменного тока, то в один полупериод электроны будут вылетать с левой обкладки конденсатора и накапливаться на правой, а в другой полупериод – наоборот.

Эти движущиеся электроны создают переменный ток, сила которого одинакова с обеих сторон конденсатора. Пока частота переменного тока не очень высока, ток через резистор и индуктор также одинаков.

В бытовых приборах переменного тока переменный ток часто выпрямляется выпрямителями для получения постоянного тока.

Проводники электрического тока

Электрический ток во всех его проявлениях – это кинетическое явление, подобное потоку жидкости в закрытых гидравлических системах. По аналогии, процесс движения тока называется “ток”. (текущие потоки).

Материал, в котором течет ток, называется проводником. Некоторые материалы переходят в сверхпроводящее состояние при низких температурах. В этом состоянии они практически не оказывают сопротивления току, их сопротивление стремится к нулю.

Во всех остальных случаях проводник сопротивляется протеканию тока, в результате чего часть энергии электрических частиц преобразуется в тепло. Ток может быть рассчитан по закону Ома для участка цепи и по закону Ома для всей цепи.

Скорость движения частиц в проводниках зависит от материала проводника, массы и заряда частицы, температуры окружающей среды, приложенной разности потенциалов и намного медленнее скорости света. Тем не менее, скорость распространения собственно электрического тока равна скорости света в данной среде, т. е. скорости распространения электромагнитного волнового фронта.

Как электричество влияет на организм человека

Ток, проходящий через тело человека или животного, может вызвать электрические ожоги, фибрилляцию желудочков или смерть. С другой стороны, электрический ток используется в интенсивной терапии для лечения психических расстройств, особенно депрессии; электростимуляция определенных участков мозга применяется для лечения таких заболеваний, как болезнь Паркинсона и эпилепсия; кардиостимулятор, который стимулирует сердечную мышцу импульсным током, используется при брадикардии. У людей и животных ток используется для передачи нервных импульсов.

В целях безопасности минимальный ток, который может ощущаться человеком, составляет 1 мА. Опасный для жизни ток начинается примерно при 0,01 А. Ток прибл. 0,1 А смертелен для человека. Напряжение менее 42 вольт считается безопасным.

Если вам понравилась эта статья, пожалуйста, поделитесь ею в своих социальных сетях. Это очень поможет в развитии нашего сайта!

Сила тока

Источник тока

Вода в шланге поступает из водопроводной трубы, из водяного ключа в земле – в общем, она не берется из ниоткуда. Электричество также имеет свой источник.

Источником может быть, например, гальванический элемент (знакомая всем нам батарейка). Аккумулятор работает благодаря химическим реакциям, происходящим в нем. В результате этих реакций выделяется энергия, которая затем снова поступает в электрическую цепь.

Каждый источник имеет положительный и отрицательный полюс. Полюса – это его крайние положения. По сути, это клеммы, к которым подключается электрическая цепь. Фактически, ток течет от “+” к “-“.

А через электронагреватель или электрочайник протекает ток до 10 ампер.

Как создать непрерывный ток и что для этого необходимо?

Положительный заряд – это недостаток электронов, а отрицательный заряд – избыток электронов. Когда тела соединены проводником, отрицательные электроны устремляются к положительно заряженному телу.

И наконец, ток прекратился, потому что заряды тел сравнялись и тела стали электрически нейтральными. Мы знаем, что нейтральные тела не создают электрического поля.

Таким образом, ток существует до тех пор, пока существует электрическое поле. Поэтому мы должны каким-то образом поддерживать электрическое поле. Чтобы это произошло, одно из тел должно иметь избыток отрицательного заряда. То есть на одном из тел должен поддерживаться отрицательный заряд, а на другом – положительный. До тех пор, пока заряды на телах сохраняются, будет существовать ток.

Чтобы сохранить этот заряд на теле с положительным зарядом, электроны должны быть удалены из тела и отправлены обратно в отрицательно заряженное тело.

Такая схема напоминает фонтан, в котором насос поддерживает разницу давлений. Давление в нагнетательной трубе больше, чем в трубе, по которой вода поступает обратно в насос.

Именно эта разница заставляет воду течь вверх из одной трубы, а собранную в чаше воду возвращаться в насос. В то же время циркулирует такое же количество воды, т.е. водяной контур замкнут. Поток воды в этом контуре поддерживается специальным устройством – насосом. Он работает против силы тяжести.

Внешние силы – что они собой представляют

Источник тока устроен подобно насосу. Внутри источника действуют внешние силы. Они возвращают электроны к контакту “-“.

В электрическом поле на заряды будет действовать сила. Эта сила называется кулоновской и является электрической по своей природе. Электроны будут притягиваться к телу, имеющему положительный заряд.

Кулоновская сила будет препятствовать возвращению электронов к отрицательному телу. Так же как и сила гравитации, которая не позволяет воде в фонтане двигаться вверх.

Чтобы вернуть электроны на отрицательно (“-“) заряженное тело, необходимо совершить работу против кулоновской силы. Поэтому должна существовать какая-то внешняя сила, которая возвращает электроны к отрицательно (“-“) заряженному телу. Эта сила неэлектрическая по своей природе и называется внешней силой.

Теперь мы можем ответить на вопрос: что такое источник тока?

Источник тока – это устройство, внутри которого внешние силы перемещают заряды против кулоновской силы.

Кулоновская сила – это сила, с которой электростатическое поле действует на заряд.

Во время существования электрического тока сами электроны не расходуются. Они, как вода в фонтане, циркулируют по замкнутому пути.

Условие 3: Чтобы ток существовал постоянно, электрическое поле должно сохраняться в течение длительного времени.

Чтобы ток существовал постоянно, между противоположно заряженными телами должно постоянно существовать электрическое поле.

Примечание: Контакты источника тока можно рассматривать как противоположно заряженные тела.

Для этого электроны должны проходить через замкнутый контур, т.е. непрерывную электрическую цепь. Поэтому еще одним условием существования постоянного тока является замкнутая электрическая цепь. Как только цепь замыкается, все заряженные частицы в цепи начинают двигаться направленно.

Условие 4: Чтобы существовал ток, электрическая цепь должна быть замкнута.

В такой цепи заряды циркулируют по замкнутому пути. Это означает, что заряд, покинувший источник и совершивший полный оборот, потечет обратно в источник тока. Там он будет подхвачен силами извне источника и вернется в цепь через противоположный выход источника тока. Затем он пройдет дальше и сделает еще один круг. Поэтому при протекании электрического тока сами заряды не расходуются.

При протекании электрического тока сами заряды не расходуются. То есть в замкнутом контуре движутся одни и те же заряды. После кругового движения они входят в источник и, выходя из противоположного выхода источника, возвращаются в контур.

Мы знаем, что если на заряд действует сила и под действием этой силы заряд движется, то сила совершает работу.

Это означает, что внешние силы в источнике выполняют работу. Подробнее о действии внешних сил (ссылка).

Читайте далее:

• 1 Понятие электромагнитного поля и его различные проявления. Материальность – Работа в школе.
• Электрический заряд и элементарные частицы. Закон сохранения заряда.
• Значение слова ЭЛЕКТРОТЕХНИКАЦИЯ. Что такое ЭЛЕКТРОТЕХНИКА?.
• Многоликий протон.
• Электричество. Сила электричества.
• Урок 7 Свободные и вынужденные электромагнитные колебания. колебательный контур – физика – 11 класс – Русская электронная школа.
• Условия существования электрического тока.

что это такое, формулы, примеры задач

Содержание:

Что такое работа тока

При хаотичном движении заряженных частиц в проводнике электрическое поле будет совершать работу, которую решили назвать работой тока. Определение работы тока следующее: это работа электрического поля по переносу зарядов внутри проводника.

Важно! Помимо электрических сил, на проводник действуют еще и магнитные, которые также могут совершать работу. Однако в обычных условиях она будет очень мала.

Движение зарядов в проводнике

Единицы измерения

Любая физическая величина, которая может быть превращена в энергию, будет измеряться в Джоулях (Дж). 1 Джоуль равен работе при перемещении точки, к которой приложена сила, равная 1 Ньютону, умноженному на Путь в 1 метр. Получается, что 1 Дж = 1 Н · 1 м.

Единица измерения мощности — это Ватт (Вт). Он равен работе 1 Дж, совершенной за единицу времени в 1 с. Таким образом, 1 Вт = 1 Дж : 1 с

Единица измерения мощности

Формула вычисления

В 1841 году английский ученый Джеймс Джоуль сформулировал закон для нахождения количественной меры теплового воздействия электрического тока. В 1842 году этот же закон был также открыт русским физиком Эмилием Ленцем. Из-за этого он получил двойное название закона Джоуля-Ленца. В общем виде закон записывается следующим образом: Q = I² • R • t.

Он имеет достаточно обобщенный характер, так как не имеет зависимости от природных сил, генерирующих ток. Сегодня этот закон активно применяется в быту. Например, для определения степени нагрева вольфрамовой нити, используемой в лампочках.

Закон Джоуля-Ленца

Закон Джоуля-Ленца определяет количество теплоты, выделяемое током. Но, тем не менее, это поможет узнать, по каким формулам вычисляется работа электрического поля. Всё потому, что она впоследствии проявляется в виде нагревания проводника. Это говорит о том, что работа тока равна теплоте нагревания проводника (A=Q). Работа эл тока, формула: А= I² • R • t. Это не единственная формула для нахождения работы. Если использовать закон Ома для участка цепи (I=U:R), то можно вывести еще две формулы: А=I•U•t или A=U²:R.

Вам это будет интересно  Ручные пресс клещи
Портреты Джоуля и Ленца

Общая формула для того, чтобы вычислять мощность, заключается в ее прямой пропорциональности работе и обратной зависимости от времени (P=A:t). Если говорить о мощности в электрическом поле, то исходя из предыдущих формул, можно составить целых три: Р= I² • R; Р=I•U; Р=U²:R.

Закон Ома для участка цепи

Интерпретация закона сохранения энергии. Закон Джоуля-Ленца

Закон Ома для однородного участка цепи при сопротивлении R отражает формула:

RI=U

Умножим обе части выражения на IΔt и получим соотношение:

RI2∆t=UI∆t=∆A.

Полученный результат является выражением закона сохранения энергии для однородного участка цепи.

Определение 2

Работа ΔA электрического тока I, протекающего по неподвижному проводнику с сопротивлением R, преобразуется в тепло ΔQ, выделяющееся на проводнике.

∆Q=∆A=RI2∆t

Данный закон называется законом Джоуля-Ленца.

Закон носит название сразу двух известных физиков, поскольку экспериментальным путем был установлен ими обоими в независимости друг от друга.

Определение 3

Мощность электрического тока есть отношение работы тока ΔA к интервалу времени Δt, за которое эта работа была произведена.

Можно сказать проще: мощность – это работа, выполненная в единицу времени. Запишем формулу, связывающую работу тока и его мощность:

P=∆A∆t=UI=I2R=U2R

Работу электрического тока выражают в джоулях (Дж), мощность тока измеряется в ваттах (Вт), время – в секундах (с): 1 Вт=1 Дж1 с. Измерение мощности тока происходит при помощи ваттметра, а работа находится расчетно как результат перемножения силы тока, напряжения и времени протекания тока по цепи: A=IUt.

Следующей разберем полную цепь постоянного тока, включающую в себя источник с электродвижущей силой δ и внутренним сопротивлением rи внешний однородный участок с сопротивлением R.

Определение 4

Закон Ома для полной цепи выглядит так:

(R+r)I=δ

Нужна помощь преподавателя?Опиши задание — и наши эксперты тебе помогут!Описать задание

Перемножим обе части выражения с Δq=IΔt и получим соотношение, которое будет служить выражением закона сохранения энергии для полной цепи постоянного тока:

RI2∆t+rI2∆t=δI∆t=∆Aст

Левая часть выражения содержит ΔQ=RI2Δt(тепло, которое выделяется на внешнем участке цепи за время Δt) и ΔQист=rI2Δt (тепло, которое выделяется внутри источника за такое же время).

Выражение δIΔt является равным работе сторонних сил ΔAст, которые действуют внутри источника.

Определение 5

При протекании электрического тока по замкнутой цепи происходит преобразование работы сторонних сил ΔAст в тепло, которое выделяется во внешней цепи (ΔQ) и внутри источника (ΔQист).

∆Q+Qист=∆Aст=δI∆t

Необходимо отметить следующий факт: в указанное соотношение не включена работа электрического поля. Когда ток проходит по замкнутой цепи, электрическое поле работы не совершает; значит тепло производится лишь посредством сторонних сил, которые действуют внутри источника. Электрическое поле здесь выполняет перераспределение тепла между различными участками цепи.

Внешней цепью может служить не только проводник с сопротивлением R, но и какое-то устройство, которое потребляет мощность, к примеру, электродвигатель постоянного тока. Тогда R необходимо расценивать как эквивалентное сопротивление нагрузки. Энергия, которая выделится во внешней цепи, имеет возможность частично или полностью преобразоваться как в тепло, так и в иные виды энергии, к примеру, в механическую работу, совершаемую электродвигателем. Таким образом, тема использования энергии источника тока имеет важное практическое значение.

Работа, мощность и тепловое действие электрического тока

Работа электрического тока на участке цепи равна произведению напряжения на этом участке, силы тока и времени, в течение которого совершается работа. Единицей работы является джоуль (1 Дж).

Работа электрического тока на участке цепи равна произведению напряжения на концах этого участка на силу тока и на время, в течение которого совершалась работа.

Полная мощность — величина, равная произведению действующих значений периодического электрического тока.

Под тепловым действием электрического тока понимают выделение тепловой энергии в процессе прохождения тока по проводнику. Когда через проводник проходит ток, образующие ток свободные электроны сталкиваются с ионами и атомами проводника, нагревая его

Работа электрического тока

Выясним, как вычисляется работа тока в электрической цепи.

Полную работу тока на участке цепи, который является потребителем, можно найти по формуле (15.10):

где
— напряжение на участке цепи, а
— заряд, перенесенный через поперечное сечение проводника за время прохождения
тока. Так как
, то

Поскольку напряжение и ток на участке цепи можно измерить вольтметром и амперметром, формула (17. 1) удобна на практике для вычисления полной работы тока. По этой формуле работу можно вычислить независимо от того, в какой вид энергии превращается электрическая энергия на рассматриваемом участке цепи.

Когда вся электрическая энергия превращается во внутреннюю энергию (т. е. затрачивается на нагревание участка цепи), справедлива формула (16.11):
. Подставляя это выражение в (17.1), получим другую формулу для вычисления работы тока на участке цепи без э. д. с.:

Поскольку
, формулу (17.1) можно записать еще следующим образом:

Итак, при вычислении работы тока на участке цепи без э. д. с. можно пользоваться любой из формул (17.1) — (17.3).

Рассмотрим теперь участок цепи с э. д. с. Вспомним, что когда у потребителя имеется противо-э. д. с., то электрическая энергия частично превращается во внутреннюю энергию и частично — в другие виды энергии. Электрическая энергия, израсходованная в этом случае, вычисляется по формуле (17.1). Остается установить, как подсчитать количество электрической энергии, которое превратилось во внутреннюю энергию на таком участке цепи.

Поскольку падение напряжения 
показывает, какое количество электрической энергии превратилось во внутреннюю энергию участка цепи при прохождении единичного заряда, то, если по участку цепи пройдет заряд
, увеличение внутренней энергии участка будет равно
, но поскольку
, получаем
. Таким образом, работа тока, определяющая электрическую энергию, которая затрачивается на тепловое действие в данном участке цепи, выражается формулой (17.3):

Заметим, что эта формула справедлива для любого участка цепи, в том числе и для генератора.

Работа сторонних сил в генераторе, которой оценивают полученное в нем количество электрической энергии засчет других видов энергии, находится из соотношения (16.8). Так как
, получаем

Формулу (17.4) можно применять и к потребителю. В этом случае
обозначает противо-э. д. с., а работа А определяет, какое количество электрической энергии превратилось в механическую или химическую энергию.

Напомним, что при вычислениях в СИ работа получается в джоулях (ватт-секундах). Однако в электротехнике работу обычно выражают в ватт-часах или в киловатт-часах:

Поскольку час содержит 3,6 . 103 с, то для вычисления работы тока в ватт-часах достаточно подставлять в приведенные выше формулы время в часах (вместо секунд). Заметим, что прибор для измерения работы тока называют электрическим счетчиком, а стоимость единицы работы тока — тарифом. Например, для населения Москвы тариф составляет 4 коп. (или 2 коп.) за 1 кВт-ч.

Мощность электрического тока

Вспомним, что мощностью называют величину, характеризующую скорость выполнения работы. Мощность тока на участке цепи измеряют работой тока за единицу времени. Поскольку в электротехнике мощность принято обозначать Р, имеем

Единицей мощности в СИ является ватт: 1 Вт=1 Дж/с.

Подставляя в (17.5) значения А из формул предыдущего параграфа, получим формулы для вычисления мощности в электрических цепях. Мощность тока на участке цепи без э. д. с. можно вычислять по любой из следующих формул (при расчетах надо выбирать ту из них, которая удобнее для рассматриваемого случая):

Когда потребитель имеет э. д. с.
, формула

дает полную мощность тока, а формула

дает мощность тока, затрачиваемую на тепловое действие. Формула

позволяет определить мощность тока, затраченную на получение других видов энергии, кроме внутренней. Для генератора формула (17.9) определяет мощность, затраченную на получение электрической энергии в генераторе.

При расчетах следует помнить, что мощность тока во всей внешней цепи при любом соединении равна сумме мощностей на отдельных участках цепи. Отметим, что мощность тока в подводящих проводах часто называют потерей мощности.

Тепловое действие электрического тока

Закон Джоуля — Ленца. Тепловое действие тока на опытах было изучено английским ученым Дж. Джоулем и русским физиком Э. Ленцем. Количество тепла, выделенного током в проводнике, равно работе электрического поля по преодолению сопротивления проводника:

Формула (17.10) является математическим выражением закона Джоуля — Ленца: количество тепла, выделенного током в проводнике, прямо пропорционально сопротивлению проводника, квадрату силы тока и времени его прохождения. Заметим еще раз, что формула (17.10) позволяет вычислять количество теплоты, выделенной током в любом участке цепи с сопротивлением
.

При последовательном соединении проводников с сопротивлениями
и 
(рис. 17.1, а) количество выделенного в них тепла можно выразить следующим образом:

откуда вытекает, что

Следовательно, количество теплоты, выделенной током в каждом проводнике при последовательном соединении, прямо пропорционально сопротивлению этих проводников.

При параллельном соединении двух участков цепи без э. д. с. С сопротивлениями
и 
(рис. 17.1,б) количество тела, выделенного током в каждом участке в отдельности, равно

откуда

Количество теплоты, выделенной током в параллельно соединенных участках цепи без э. д. c., обратно пропорционально сопротивлению этих участков.

Из (17.11) и (17.12) видно, что при последовательном соединении большее количество теплоты выделяется в проводнике с большим сопротивлением, а при параллельном соединении — с меньшим.

Определение работы электротока

Работа как таковая представляет собой величину, описывающую переход энергии в другую форму. К примеру, когда некоторый предмет движется, он обладает кинетической энергией. После того, как движение прекращается, а предмет поднимается на определенную высоту, можно говорить о переходе энергии в потенциальную форму.

Когда электрические заряды перемещаются в цепи по проводниковому материалу, их движение инициируется электрополем, поэтому можно говорить о том, что рабочая нагрузка лежит на последнем. Таким образом, работа электрического тока – величина, характеризующая трансформацию электроэнергии в иные разновидности, например, механическую энергию или тепло. В формульных представлениях величина обозначается заглавной латинской литерой А.

Важно! Работа эл тока по модулю равна произведению периода времени, в течение которого она совершалась, на значение токовой силы и на напряжение на концах фрагмента электроцепи. Когда любой из компонентов произведения растет или понижается, в этом же направлении изменится и рабочий показатель. Сама величина показывает, какое количество электрической энергии претерпело трансформацию в другие ее виды за определенный промежуток времени.

Что такое электрический ток и напряжение

Электрический ток – это упорядоченное движение заряженных частиц (носителей электрического заряда). Носителями электрического тока являются электроны (в металлах и газах), катионы и анионы (в электролитах), дырки при электронно-дырочной проводимости. Данное явление проявляется созданием магнитного поля, изменением химического состава или нагреванием проводников. Основными характеристиками тока являются:

• сила тока, определяемая по закону Ома и измеряемая в Амперах (А), в формулах обозначается буквой I;
• мощность, согласно закону Джоуля-Ленца, измеряемая в ваттах (Вт), обозначается буквой P;
• частота, измеряемая в герцах (Гц).

Электрический ток, как носитель энергии используют для получения механической энергии с помощью электродвигателей, для получения тепловой энергии в отопительных приборах, электросварке и нагревателях, возбуждения электромагнитных волн различной частоты, создания магнитного поля в электромагнитах и для получения световой энергии в осветительных приборах и различного рода лампах.

Напряжение – это работа, совершаемая электрическим полем для перемещения заряда в 1 кулон (Кл) из одной точки проводника в другую. Исходя из данного определения, все-таки сложно осознать, что же такое напряжение.

Чтобы заряженные частицы перемещались от одного полюса к другому, необходимо создать между этими полюсами разность потенциалов (именно она и именуется напряжением). Единицей измерения напряжения является вольт (В).

Для окончательного понимания определения электрического тока и напряжения, можно привести интересную аналогию: представьте, что электрический заряд — это вода, тогда давление воды в столбе – это и есть напряжение, а скорость потока воды в трубе – это сила электрического тока. Чем выше напряжение, тем больше сила электрического тока.

Что такое переменный ток

Если менять полярность потенциалов, то направление протекания электрического тока меняется. Именно такой ток и называется переменным. Количество изменений направления за определенный промежуток времени называется частотой и измеряется, как уже было сказано выше, в герцах (Гц). Например, в стандартной электрической сети в нашей стране частота равна 50 Гц, то есть направление движения тока за секунду меняется 50 раз.

Что такое постоянный ток

Когда упорядоченное движение заряженных частиц имеет всегда только одно направление, то такой ток именуется постоянным. Постоянный ток возникает в сети постоянного напряжения, когда полярность зарядов с одной и другой стороны постоянна во времени. Его очень часто используют в различных электронных устройствах и технике, когда не требуется передача энергии на большое расстояние.

 Преобразование переменного тока в постоянный

Из переменного тока, можно получить постоянный ток, для этого достаточно  подключить сети переменного тока диодный мост или как его еще называют “выпрямитель”.  Из названия “выпрямитель” как нельзя лучше понятно, что делает диодный мост, он выпрямляет синусоиду переменного тока в прямую линию тем самым заставляя двигаться электроны в одном направлении.

История открытия переменного тока

Впервые переменным токам стали уделять внимание ввиду коммерческой ценности после появления на свет изобретений, созданных Николой Тесла. Материальный конфликт с Эдисоном отметил сильным отпечатком судьбы обоих. Когда американский предприниматель забрал назад обещания перед Николой Тесла, потерял немалую выгоду. Выдающемуся ученому не понравилось вольное обращение, серб выдумал двигатель переменного тока промышленного типа (изобретение сделал намного раньше). Предприятия пользовались исключительно постоянным. Эдисон продвигал указанный вид.

Тесла впервые показал: переменным напряжением можно достичь гораздо больших результатов. В особенности, когда энергию приходится передавать на большие расстояния. Использование трансформаторов без труда позволяет повысить напряжение, резко снижая потери на активном сопротивлении. Приемная сторона параметры вновь возвращает к исходным. Неплохо сэкономите на толщине проводов.

Сегодня показано: передача постоянного тока экономически выгоднее. Тесла изменил ход истории. Придумай ученый преобразователи постоянного тока, мир выглядел бы иначе.

Начало активному использованию переменного тока положил Никола Тесла, создав двухфазный двигатель. Опыты передачи энергии на значительные расстояния расставили факты по своим местам: неудобно переносить производство в район Ниагарского водопада, гораздо проще проложить линию до места назначения.

Школьный вариант трактовки переменного и постоянного тока

Переменный ток демонстрирует ряд свойств, отличающих явление от постоянного. Вначале обратимся к истории открытия явления. Родоначальником переменного тока в обиходе человечества считают Отто фон Герике. Первым заметил: заряды природные двух знаков. Ток способен протекать в разном направлении. Касательно Тесла, инженер больше интересовался практической частью, авторские лекции упоминают двух экспериментаторов британского происхождения:

1. Вильям Споттисвуд лишен странички русскоязычной Википедии, национальная часть – замалчивает работы с переменным током. Подобно Георгу Ому, ученый – талантливый математик, остается сожалеть, что с трудом можно узнать, чем именно занимался муж науки.
2. Джеймс Эдвард Генри Гордон намного ближе практической части вопроса применения электричества. Много экспериментировал с генераторами, разработал прибор собственной конструкции мощностью 350 кВт. Много внимания уделял освещению, снабжению энергией заводов, фабрик.

Считается, первые генераторы переменного тока созданы в 30-е годы XIX века. Майкл Фарадей экспериментально исследовал магнитные поля. Опыты вызывали ревность сэра Хемфри Дэви, критиковавшего ученика за плагиат. Сложно потомкам выяснить правоту, факт остается фактом: переменный ток полвека просуществовал невостребованным. В первой половине XIX-го века выдуман электрический двигатель (авторство Майкла Фарадея). Работал, питаемый постоянным током.

Никола Тесла впервые догадался реализовать теорию Араго о вращающемся магнитном поле. Понадобились две фазы переменного тока (сдвиг 90 градусов). Попутно Тесла отметил: возможны более сложные конфигурации (текст патента). Позднее изобретатель трехфазного двигателя, Доливо-Добровольский, тщетно силился запатентовать детище плодотворного ума.

Продолжительное время переменный ток оставался невостребованным. Эдисон противился внедрению явления в обиход. Промышленник боялся крупных финансовых потерь.

Никола Тесла изучал электрические машины

Никола Тесла: вопросы безопасности и эффективности

Никола Тесла посетил конкурирующую с эдисоновской компанию, продвигая новое явление. Увлекся, часто ставил эксперименты на себе. В противовес сэру Хемфри Дэви, который укоротил жизнь, вдыхая различные газы, Тесла добился немалого успеха: покорил рубеж 86 лет. Ученый обнаружил: изменение направления течения тока со скоростью выше 700 раз в секунду делает процесс безопасным для человека.

Во время лекций Тесла брал руками лампочку с платиновой нитью накала, демонстрировал свечение прибора, пропуская через собственное тело токи высокой частоты. Утверждал: явление безвредно, даже приносит пользу здоровью. Ток, протекая по поверхности кожи, одновременно очищает. Тесла говорил, экспериментаторы прежних дней (смотрите выше) пропускали удивительные явления по указанным причинам:

• Несовершенные генераторы механического типа. Вращающееся поле использовалось в прямом смысле: при помощи двигателя раскручивался ротор. Подобный принцип бессилен выдать токи высокой частоты. Сегодня проблематично, невзирая на нынешний уровень развития технологии.
• В простейшем случае применялись ручные размыкатели. Вовсе нечего говорить о высоких частотах.

Сам Тесла использовал явление заряда и разряда конденсатора. Подразумеваем RC-цепочку. Будучи заряжен до определённого уровня, конденсатор начинает разряжаться через сопротивление. Параметров элементов определяют скорость процесса, протекающего согласно экспоненциальному закону. Тесла лишен возможности использовать методы управления контуров полупроводниковыми ключами. Термионные диоды были известны. Рискнем предположить, Тесла мог использовать изделия, имитируя стабилитроны, оперируя с обратимым пробоем.

Однако вопросы безопасности лишены почетного первого места. Частоту 60 Гц (общепринятая США) предложил Никола Тесла, как оптимальную для функционирования двигателей собственной конструкции. Сильно отличается от безопасного диапазона. Проще сконструировать генератор. Переменный ток в обоих смыслах выигрывает у постоянного.

Предыдущая

РазноеЭлектролизсолей, щелочей, кислот

Следующая

РазноеСхемы подключения трехфазного счетчика. Установка трёхфазного счетчика

Текущее определение и значение | YourDictionary

kûrənt, kŭr-

течения

прилагательное

В настоящее время; современный.

Текущий мод.

Новый мир Вебстера

Продолжаем; сейчас в процессе.

текущий месяц, его текущая работа.

Новый мир Вебстера

Течет или течет.

Новый мир Вебстера

Распространено, особенно в настоящее время.

Актуальная мода.

Американское наследие

Переход от человека к человеку; циркулирующий.

Текущие деньги, текущие слухи.

New World Webster

Синонимы:

• Синонимы:
• Актуальные
• Присутствие
• 0055
• contemporaneous
• coeval
• coetaneous
• rife
• prevalent
• prevailing
• circulating

Antonyms:

• Antonyms:
• noncurrent
• past
• old-fashioned
• old
• uncommon
• несовременный
• устаревший

Реклама

существительное

течения

Устойчивый, плавный поступательный поток или движение.

Поток воздуха от вентилятора; поток произносимых слов.

Американское наследие

Часть тела жидкости или газа, которая непрерывно движется вперед.

Выплыл в быстрое течение реки.

Американское наследие

Поток воды или воздуха, особ. когда сильный или быстрый, в определенном направлении; спец., такое течение в более крупном водоеме или воздушной массе.

Новый мир Вебстера

Общая тенденция или дрейф; курс.

Webster’s New World

Поток или скорость потока электронов, ионов или дырок в проводнике или среде между двумя точками, имеющими разность потенциалов, измеряемую в амперах и равную отношению напряжения к сопротивлению: symbol, I.

Webster’s New World

Synonyms:

• Synonyms:
• stream
• tide
• surge
• spate
• rush
• flux
• flow
• паводок
• занос
• электроток
• актуальный
• быстрый
• распространенный
• бег
• пробег

реклама

3 Другие словоформы тока

Существительное

Единственное число:

ток

Множественное число:

ток

Происхождение тока

• Из среднеанглийского curraunt , из старофранцузского curant ( французский : courant ), причастие настоящего времени courre («бежать»), от латинского currere , инфинитив настоящего активного действия currō («я бегу»).

  От Wiktionary

• Средний английский Curraunt из Old French Corant Причастие

  Courre , чтобы запустить от Latin Currere Kers-in indo- in indo- in indo- in indo- in indo- in indo- in indo- in indo- in indo- in indo- in indo- in indo- in indo- in indo- indo-0003

  От Словарь английского языка американского наследия, 5-е издание

Статьи по теме

Реклама

Ток также упоминается в

• zap
• сверхпроводник
• изолирующий трансформатор
• коэффициент инвестиций в производственные активы
• раздельный динамометр
• потенциально разводняющие ценные бумаги
• dub
• 7 5 P-
• 1
055
• налоговая палата
• трансформатор
• тестер фазы
• диллио

Найдите похожие слова

Найдите похожие слова на текущий с помощью кнопок ниже.

Слова рядом с током в словаре

• детектор валюты
• ремешок для валюты
• скидка при торговле валютой
• код валюты
• знак валюты
• валютная война
• текущий
• оборотные активы
• плотность тока
• текущий счет
• текущие дела
• текущие активы

Текущее определение и значение | Словарь Britannica Dictionary

6 ЗАПИСЕЙ НАЙДЕНО:

• текущий (прилагательное)
• текущий (существительное)
• текущий счет (существительное)
• текущие события (существительное)
• переменный ток (существительное)
• постоянный ток (существительное)

¹ текущий /ˈkɚrənt/ прилагательное

¹ текущий

/ˈkɚrənt/

прилагательное

Britannica Dictionary определение CURRENT

[более актуальный; самый последний]

1

всегда используется перед существительным

:

происходит или существует сейчас

:

принадлежащий или существующий в настоящее время

• текущий месяц

• журнал текущий номер

• Текущее издание словаря содержит 10 000 новых слов.

• текущий политический кризис

• По нынешним [= современным ] стандартам они были очень молоды, когда поженились.

• Кто ваш текущий работодатель?

• актуальные тренды/моды

• актуальные идеи об образовании

[+] больше примеров [-] скрыть примеры [+] Примеры предложений [-] Скрыть примеры

2

не употребляется перед существительным,

в основном США

:

осведомлены о том, что происходит в той или иной сфере деятельности

• Как учитель я должен оставаться текущим [= современным ] в своей области, то есть в биологии.

• Нам нужно поддерживать в актуальном состоянии с самой последней информацией.

[+] больше примеров [-] скрыть примеры [+] Примеры предложений [-] Скрыть примеры

наречие

• Она в настоящее время [= в настоящее время ] живет в Техасе.

• Продукт не в настоящее время доступен.

• В настоящее время [=в настоящее время], у полиции нет подозреваемых по делу.

[+] больше примеров [-] скрыть примеры [+] Примеры предложений [-] Скрыть примеры

² текущий /ˈkɚrənt/ существительное

множественное число токи

² текущий

/ˈkɚrənt/

существительное

множественное число токи

Британское словарное определение CURRENT

1 

[считать]

:

непрерывное движение воды или воздуха в одном направлении

• Сильные течения унесли пловца в море.

• Воздух потоки несли воздушный шар на многие мили.

[+] больше примеров [-] скрыть примеры [+] Примеры предложений [-] Скрыть примеры

2

:

поток электричества

[число]

[+] больше примеров [-] скрыть примеры [+] Примеры предложений [-] Скрыть примеры

[не в счет]

[+] больше примеров [-] скрыть примеры [+] Примеры предложений [-] Скрыть примеры

— см.