Дайте определение что такое электрический ток. Что такое ток: основные характеристики и понятия
Что такое электрический ток
Направленное движение электрически заряженных частиц под воздействием . Такими частицами могут являться: в проводниках – электроны
, в электролитах – ионы
(катионы и анионы), в полупроводниках – электроны
и, так называемые, «дырки»
(«электронно-дырочная проводимость»). Также существует «ток смещения
«, протекание которого обусловлено процессом заряда емкости, т.е. изменением разности потенциалов между обкладками. Между обкладками никакого движения частиц не происходит, но ток через конденсатор протекает.
В теории электрических цепей за ток принято считать направленное движение носителей заряда в проводящей среде под действием электрического поля.
Током проводимости (просто током) в теории электрических цепей называют количество электричества, протекающего за единицу времени через поперечное сечение проводника: i=q/t , где i — ток. А; q = 1,6· 10 9 — заряд электрона, Кл; t — время, с.
Это выражение справедливо для цепей постоянного тока. Для цепей переменного тока применяют так называемое мгновенное значение тока, равное скорости изменения заряда во времени: i(t)= dq/dt .
Электрический ток возникает тогда, когда на участке электрической цепи появляется электрическое поле, или разность потенциалов между двумя точками проводника. Разность потенциалов между двумя точками называют напряжением или падением напряжения на этом участке цепи .
Вместо термина «ток» («величина тока») часто применяется термин «сила тока». Однако последний нельзя назвать удачным, так как сила тока не есть какая-либо сила в буквальном смысле этого слова, а только интенсивность движения электрических зарядов в проводнике, количество электричества, проходящего за единицу времени через площадь поперечного сечения проводника.
Один ампер соответствует перемещению через поперечное сечение проводника в течение одной секунды (с) заряда электричества величиной в один кулон (Кл):
1А = 1Кл / с.
В общем случае, обозначив ток буквой i, а заряд q, получим:
i = dq / dt.
Единица тока называется ампер (А)
. Ток в проводнике равен 1 А, если через поперечное сечение проводника за 1 сек проходит электрический заряд, равный 1 кулон.
Если вдоль проводника действует напряжение, то внутри проводника возникает электрическое поле. При напряженности поля Е на электроны с зарядом е действует сила f = Ее. Величины f и Е векторные. В течение времени свободного пробега электроны приобретают направленное движение наряду с хаотическим. Каждый электрон имеет отрицательный заряд и получает составляющую скорости, направленную противоположно вектору Е (рис. 1). Упорядоченное движение, характеризуемое некоторой средней скоростью электронов vcp, определяет протекание электрического тока.
Электроны могут иметь направленное движение и в разреженных газах. В электролитах и ионизированных газах протекание тока в основном обусловлено движением ионов. В соответствии с тем, что в электролитах положительно заряженные ионы движутся от положительного полюса к отрицательному, исторически направление тока было принято обратным направлению движения электронов.
За направление тока принимается направление, в котором перемещаются положительно заряженные частицы, т.е. направление, противоположное перемещению электронов.
В теории электрических цепей за направление тока в пассивной цепи (вне источников энергии) взято направление движения положительно заряженных частиц от более высокого потенциала к более низкому. Такое направление было принято в самом начале развития электротехники и противоречит истинному направлению движения носителей заряда — электронов, движущихся в проводящих средах от минуса к плюсу.
Величина, равная отношению тока к площади поперечного сечения S, называются плотностью тока (обозначается δ ): δ= I / S
При этом предполагается, что ток равномерно распределен по сечению проводника. Плотность тока в проводах обычно измеряется в А/мм2.
По типу носителей электрических зарядов и среды их перемещения различают токи проводимости
и токи смещения
. Проводимость делят на электронную и ионную. Для установившихся режимов различают два вида токов: постоянный и переменный.
Электрическим током переноса называют явление переноса электрических зарядов заряженными частицами или телами, движущимися в свободном пространстве. Основным видом электрического тока переноса является движение в пустоте элементарных частиц, обладающих зарядом (движение свободных электронов в электронных лампах), движение свободных ионов в газоразрядных приборах.
Электрическим током смещения (током поляризации)
называют упорядоченное движение связанных носителей электрических зарядов. Этот вид тока можно наблюдать в диэлектриках.
Полный электрический ток
— скалярная величина, равная сумме электрического тока проводимости, электрического тока переноса и электрического тока смещения сквозь рассматриваемую поверхность.
Постоянным называют ток, который может изменяться по величине, но не изменяет своего
Что такое ток. Единица измерения тока и основных его показателей.
На протяжении многих столетий человечество пыталось понять, что такое ток. Сегодня же ученые дали конкретное определение этому физическому явлению. Так что на самом деле является током, а так же в чем измеряются его показатели?
Что такое ток
Еще из школьного курса физики нам известно, что электрическим током принято считать ни что иное, как движение частиц, имеющих заряд в определенном направлении, в определенном проводнике. Чтобы такое движение могло возникнуть, требуется наличие электрического поля. В то же время заряженные частицы же могут возникать повсеместно, благодаря тесному контакту, который бывает между различными веществами.
Заряды способны совершать свободные движение между самыми разными частицами в проводниках или же не иметь возможности передвигаться в изоляторах. В качестве проводника выступают металлы, солевые и кислотные растворы. Примером изолятора являются многие газы. Так же не пропускают электрический заряд эбонит, кварц, янтарь, некоторые искусственные материалы: поливинилхлорид, полиэтилен и т.д.
Измерение тока
Для измерения тока используются различные параметры, к которым относят: напряжение, силу, сопротивление, мощность, частоту и т.д. Рассмотрим основные из них.
Сила тока
Так называется физическая величина, поддающаяся измерению. Она равна отношению между количеством имеющегося электрического заряда, которое способно пройти сквозь проводник, точнее его поперечное сечение за установленный промежуток времени относительно величины этого временного промежутка. Физики для измерения этой величины используют единицу, которая имеет название Ампер (А).
Мощность тока
Мощностью принято называть работу, которую выполняют частицы тока относительно сопротивлению электричества. В результате такой работы выделяется тепловая энергия. Можно так же сказать, что мощность тока – то количество тепловой энергии, которое выделяется за установленный промежуток времени. В физике принято измерять мощность в единицах, которые имеют название Ватты (Вт).
Напряжение
Это понятие определяет отношение работы тока, которая осуществляется относительно заряда на отдельно взятом участке электроцепи. Так как единицей измерения заряда принято считать Кулон (Кл), а работы – Джоуль (Дж), то для измерения напряжения используют единицу 1Дж/1Кл, которая равна 1 Вольту (В).
Сопротивление электричества
При проведении различных экспериментов с электрическим током, Георг Ом отметил, что в зависимости от используемых электрических цепей, приборы показывают разную силу тока. Так было появилось доказательство того, что каждый проводник имеет свое сопротивление. Для его расчета длину проводника нужно разделить на площадь его сечения. Единицей измерения сопротивления принято считать Ом.
Постоянный и переменный ток
Уже из названия становится понятно, что постоянным током называют тот, который независимо от внешних факторов не меняет направления и частоты. Так как у постоянного тока нет частоты, поэтому принятой считать ее нулевой.
Соответственно, переменный ток – ток способный изменять свою величину и направление за обозначенную единицу времени. Его частотой называют число циклов изменения за определенный промежуток времени. Эта величина измеряется в Герцах (Гц).
Ответы Mail.ru: Что такое электрический ток?
Так ведь место «уходящего» электрона сразу занимает «приходящий» С физикой как в школе было? Хреновенько?
Электрический ток — это упорядоченное движение заряженных частиц. Электрон — вид элементарных частиц (все электроны абсолютно одинаковы).
Самого движения не происходит, электрон не покидает свой атом, он просто толкает другой, другой в свою очередь следующий.
Андрей м — совершенно верно А электроны все абсолютно одинаковые. В любом веществе.
Медь и алюминий «перемешиваются», если их расплавить вместе. Что будет при охлаждении — надо смотреть фазовую диаграмму. Ток тут ни при чем. И магнитное поле для него не обязательно: вы прикладываете батарейку к карманному фонарю, лампочка горит, и почти никакого магнитного поля нет (очень слабое как результат протекания тока) . Элекроны, конечно, все одинаковые во Вселенной. А вообще на Ваш вопрос ответ такой: эл. ток — это медленное (миллиметры в секунду, в зависимости от напряжения) перемещение электронов по проводникам 1-го рода (в основном металлы) или ионов по проводникам 2-го рода (расплавы солей, растворы электролитов и др.).
Суньте пальцы в розетку и узнаете. «Если ток постоянный, то стукнет, а если переменный, то дернет, то не дернет». Практика — оселок истины, как говорят философы. А электроны все как братья-близнецы.
А может быть вы про эффект холла спрашиваете, раз в магнитном поле-то.
«Направленное движение электронов»? в раскрученном обруче да и в любом движущемся теле электроны тоже движются направлено, но это неявляется электрическим током. Нужно обязательно добавить в определение: под действием электродвижущей силы (ЭДС):
электрический ток, направленное (упорядоченное) движение заряженных частиц: электронов, ионов и др. Условно за направление электрического тока принимают направление движения положительных зарядов.
Электрический ток — направленный перенос электрического заряда. Бывает электронный, ионный и конвекционный. В последнем носителями заряда являются заряженные тела. Переноса вещества не происходит по двум причинам: первая — электроны не являются носителями признаков вещества, вторая — ядра атомов практически неподвижны в твердом веществе. Электроны приходят в направленное движение как под действием магнитного поля так и под действием электрического. В проводнике основная часть электронов находится в свободном состоянии и передвигается хаотически. Электроны постоянно соударяются и обмениваются импульсом. При возникновении тока импульс начинает передаваться в одном направлении и наблюдвается перемещение электронов. Если ток ионный или конвекционный то наблюдается перемещение вещества (электрические фильтры, электрофорез, электролиз).
Можно сказать еще проще. Электрический ток это направленное движение электрических зарядов в проводнике. А почему электроны не перемешиваются? Дело в том, что электрон он и в атоме меди и в атоме алюминия такой же электрон. Химические свойства элементов зависят от количества протонов, поэтому при избытке нейтронов получается — изотоп, а при недостатке электронов — ион. А электрический ток может быть самый разный. И в магните и при атомнов взрыве и в шаровой молнии это все он — электрический ток.
В первую очередь, стоит выяснить, что представляет собой электрический ток. Электрический ток — это упорядоченное движение заряженных частиц в проводнике. Чтобы он возник, следует предварительно создать электрическое поле, под действием которого вышеупомянутые заряженные частицы придут в движение. Первые сведения об электричестве, появившиеся много столетий назад, относились к электрическим «зарядам» , полученным посредством трения. Уже в глубокой древности люди знали, что янтарь, потертый о шерсть, приобретает способность притягивать легкие предметы. Но только в конце XVI века английский врач Джильберт подробно исследовал это явление и выяснил, что точно такими же свойствами обладают и многие другие вещества. Тела, способные, подобно янтарю, после натирания притягивать легкие предметы, он назвал наэлектризованными. Это слово образовано от греческого электрон — «янтарь» . В настоящее время мы говорим, что на телах в таком состоянии имеются электрические заряды, а сами тела называются «заряженными» . Электрические заряды всегда возникают при тесном контакте различных веществ. Если тела твердые, то их тесному соприкосновению препятствуют микроскопические выступы и неровности, которые имеются на их поверхности. Сдавливая такие тела и притирая их друг к другу, мы сближаем их поверхности, которые без нажима соприкасались бы только в нескольких точках. В некоторых телах электрические заряды могут свободно перемещаться между различными частями, в других же это невозможно. В первом случае тела называют «проводники» , а во втором — «диэлектрики, или изоляторы» . Проводниками являются все металлы, водные растворы солей и кислот и др. Примерами изоляторов могут служить янтарь, кварц, эбонит и все газы, находящиеся в нормальных условиях. Тем не менее нужно отметить, что деление тел на проводники и диэлектрики весьма условно. Все вещества в большей или меньшей степени проводят электричество. Электрические заряды бывают положительными и отрицательными. Такого рода ток просуществует недолго, потому что в наэлектризованном теле кончится заряд. Для продолжительного существования электрического тока в проводнике необходимо поддерживать электрическое поле. Для этих целей используются источники электротока. Самый простой случай возникновения электрического тока — это когда один конец провода соединен с наэлектризованным телом, а другой — с землей. Электрические цепи, подводящие ток к осветительным лампочкам и электромоторам, появились лишь после изобретения батарей, которое датируется примерно 1800 годом. После этого развитие учения об электричестве пошло так быстро, что менее чем за столетие оно стало не просто частью физики, но легло в основу новой электрической цивилизации.
Что такое электрический ток? В учебнике физики есть определение: ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК — это упорядоченное (направленное) движение заряженных частиц под действием электрического поля. Частицами могут быть: электроны, протоны, ионы, дырки. академических учебниках так: ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК — это скорость изменения электрического заряда во времени. Заряд электронов отрицателен. протоны — частицы с положительным зарядом; нейтроны — с нейтральным зарядом
Электрический ток состоит из двух течений. Одно течение сформировано частицами северного полюса, другое — южного. Они создают один встречно-текущий закрученный подобно винту поток, обладающий высокой скоростью. Одно течение, если это будет течение частиц северного или южного полюса, не может существовать отдельно. Чтобы сформировать поток, одно течение должно двигаться встречно другому.
Электрической ток — это направленное движение частиц
Читайте статью: Новая концепция электричества.
Что такое ток?
Веками люди пытались найти ответ на вопрос, что такое ток. Между тем современная наука дает вполне однозначное определение электрического тока. С него и начнем.
Что такое электрический ток
Электрический ток есть упорядоченное движение электрически заряженных частиц в каком-либо проводнике. Для его возникновения необходимо создание так называемого электрического поля, потому что именно под воздействием электрического поля заряженные частицы и приходят в движение. Надо сказать, что электрические заряды возникают практически постоянно при тесном контакте всевозможных веществ.
Иногда заряды свободно перемещаются между различными частями — в таком случае речь идет о проводниках электрического тока. Если же свободное перемещение частиц невозможно, то говорят об изоляторах.
- Примеры проводников — водные растворы кислот и солей и практически все металлы (они имеют разную степень проводимости, но проводниками являются все без исключения).
- К изоляторам относятся такие вещества, как янтарь, эбонит, различные кварцы и большинство газов. Также изоляторами являются и искусственно созданные вещества (полиэтилен, поливинилхлорид и другие).
В чем измеряется ток
Существует несколько основных параметров измерения электрического тока. Наиболее важными считаются сила тока и напряжение. Однако для полного описания всех параметров мы расскажем и о таких характеристиках, как мощность, сопротивление и частота, о которой мы расскажем, когда будем давать определение переменного тока.
Сила тока
Сила тока — измеряемая физическая величина, которая равна отношению количества заряда, проходящего за определенное время через проводник (точнее — его поперечное сечение), к величине указанного промежутка времени. Как мы знаем, сила тока измеряется в Амперах (А). Также, говоря о силе тока, нельзя не упомянуть и такую величину, как плотность тока.
Плотностью тока называют отношение силы тока, проходящего сквозь определенный элемент поверхности, к площади этого элемента.
Мощность тока
Мощностью называется такая работа, которая выполняется частицами электрического тока против электрического сопротивления. Результаты этой работы мы видим в выделяющейся тепловой энергии. Поэтому, если говорить проще, мощность электрического тока — это количество выделяемого тепла за единицу времени. Измеряют мощность в Ваттах (Вт).
Напряжение тока
Напряжением электрического тока называется отношение работы тока к заряду на определенном участке цепи. Заряд тока измеряется в Кулонах (Кл), а работа — в Джоулях (Дж). Таким образом напряжение можно измерить так: 1Дж/1Кл. Как вы уже, наверное, догадались, полученное значение будет равно 1 Вольту (В) — основной единице, в которых измеряют напряжение.
Электрическое сопротивление
В свое время немецкий ученый Георг Симон Ом заметил, что приборы выдают различную силу тока при использовании разных электрических цепей. Таким образом было доказано, что различные проводники имеют разное электрическое сопротивление. Формула расчета сопротивления проста. Отметим само сопротивление буквой R, L будет обозначать длину проводника, а S — площадь поперечного сечения. В этом случае сопротивление вычисляется по формуле R=L/S. Измеряется сопротивление в Омах.
Что такое постоянный ток и переменный ток
Собственно говоря, ответ на этот вопрос весьма прост. Постоянным током называется такой ток, в котором величина и направление практически не меняются во времени. Постоянный ток поэтому не имеет и частоты изменения. Потому, когда на производстве имеют в виду постоянный ток, то говорят о таком токе, у которого нулевая частота.
Вот мы и подошли к определению того, что такое переменный ток. Переменным током называется такой ток, который меняется за определенный промежуток времени по величине и направлению. Теперь поговорим о такой характеристике переменного тока, как частота.
Частота переменного тока
Частотой называется количество циклов изменения электрического тока за определенную единицу времени. Измеряют частоту переменного тока в Герцах (Гц). Так, частота промышленного тока в России и во многих других странах мира равна 50 Гц, а, например, в США используется переменный ток частотой 60 Гц.
И последнее, о чем хотелось бы рассказать: от чего зависит ток, точнее говоря — его определенные параметры. Отчасти мы уже ответили на этот вопрос. Как мы уже говорили, сила тока и сопротивление зависят от характеристик проводящих материалов, а частота — от способности переменного тока изменять свои характеристики. Что касается возникновения тока, то для этого должны быть соблюдены определенные условия, а именно: наличие движения заряженных частиц, которое может возникнуть как естественным, так и искусственным путем.
Что такое переменный ток: основные понятия
Что такое переменный ток. Определение переменного тока
Переменный ток — это направленное движение заряженных частиц, направление движения которых меняется на противоположное через равные промежутки времени. Если постоянный ток течет в одном направлении и не меняется по величине, то переменный ток может быть в данный момент положительным, а через определенный промежуток времени отрицательным.
Получение переменного тока
Вырабатывают переменный ток генераторы переменного напряжения, которые преобразуют механическую энергию в электрическую. Форма переменного тока может быть различной и зависит от его назначения. Форма переменного тока промышленного назначения и для бытовых нужд населения носит синусоидальный характер.
Он имеет такие характеристики как амплитуда, частота и период. Периодом синусоидального тока является его полный цикл колебания и измеряется временем совершения одного цикла колебания. Такие циклы повторяются и поэтому переменный ток еще называют циклическим.
Период обозначается буквой Т и выражается в секундах. Другим параметром синусоидального тока является частота, которая обратно пропорциональна периоду т. е. F = 1/Т. Если период переменного тока равен 1 секунде, то частота его будет равна 1 Гц.
Период, частота и амплитуда переменного тока
Существует два стандарта переменного тока — это 50 Гц и 60 Гц. В России используется частота сети 50 Гц, а в Канаде и США 60 Гц. Такой параметр как амплитуда, определяется его наибольшей величиной в определенный промежуток времени, она может иметь отрицательное или положительное значение.
Что такое трехфазный переменный ток
Если два синусоидальных сигнала одновременно достигают наибольшей амплитуды и нуля, то можно говорить что эти сигналы имеют одинаковую фазу, т. е. совпадают по фазе. Если эти сигналы имеют разные значения максимума и нуля, то они сдвинуты по фазе.
Электрическая схема соединений треугольник
В трехфазном переменном токе имеется три сигнала однофазного синусоидального тока сдвинутых относительно друг друга на 120°. Из многофазных электрических сетей в основном выбрана трехфазная сеть, как наиболее оптимальная. Трехфазная сеть состоит из 3-х однофазных сетей.
Такую однофазную сеть в трехфазной сети называют фазой. Возможны два вида соединения фаз в трехфазной сети — это соединение «треугольником» и «звездой». При соединении «звездой» одни концы генератора соединяются вместе и образуют нулевую точку, а другие провода обмоток идущие к нагрузкам называются линейными.
Напряжение между линейными проводами и нулевыми проводами называются фазным напряжением. А напряжение между линейными проводами называют линейным напряжением. Нулевой провод используется в случаях неравномерной нагрузки, позволяя выравнивать напряжение фаз.
Нейтральный провод применяется в схеме освещения, где создать равномерную нагрузку нелегко, так как не все лампы включаются одновременно и равномерно по фазам. Между фазными и линейными напряжениями имеется зависимость: Uл = √3*Uф ≈ 1,73*Uф. В трехфазных сетях по схеме «звезда» Uл — 380 В, а Uф = 220 В.
Фазное и линейное напряжение в трехфазных цепях схемы звезда
Если нагрузка в электрической цепи по схеме «звезда» в трех фазах одинакова, т. е. симметрична, то в нейтральном проводе тока нет, или он минимальной величины. А если ток нейтрали незначителен, то и сечение нулевого провода значительно меньше, чем сечение линейного провода. Когда нагрузка одинакова, ток в нейтрали будет равен нулю.
Нейтраль в этом случае не нужна. Тогда используют схему соединения трехфазной сети «треугольник», где все концы соединяются с началами обмоток генератора и образуют схему «треугольник» без нейтрали. В схеме «треугольник» фазные и линейные напряжения равны Uл = Uф, а токи определяются по формуле — IЛ = √3*IФ, где линейный ток в 1,73 раза больше фазного.
Соединение по схеме «треугольник» иногда используется в освещении, но в основном такую схему применяют в трехфазных сетях с небольшим перекосом фаз. Также тяжёлый запуск асинхронных электродвигателей осуществляется по схеме «звезда», чтобы снизить большой пусковой ток электродвигателя, а достигнув рабочего режима, переходят на схему «треугольник».
