Ток это электричество: Электрический ток | это… Что такое Электрический ток? — RC74 — интернет-магазин радиоуправляемых моделей

Содержание

Электрические величины. Напряжение, ток, мощность. Переменный и постоянный ток, полярность.

Содержание

Электричество – это движение электронов по проводам. Ток – это скорость движения электронов, измеряемая в Амперах, напряжение – сила заставляющая их двигаться, измеряемая в Вольтах. Для того, чтобы ток протекал в цепи, она должна быть замкнута и в ней должен присутствовать источник электрического напряжения. Вот почему любое устройство подключается к сети как минимум двумя проводами, а каждая батарейка имеет как минимум два контакта. Любой проводник, либо электроприбор, включенный в сеть, создает в цепи сопротивление движению электронов, измеряемое в Омах. Чем меньше напряжение и больше сопротивление, тем меньше будет ток. Это и есть главный закон электричества – закон Ома. Записывается он следующим образом:

Рисунок 1 — Закон Ома.

Наглядно можно представить себе закон Ома в виде трех граждан с характером:

Рисунок 2 — Закон Ома (наглядное представление).

Ток и напряжение бывают как постоянными, так и переменными.
Постоянное напряжение всегда направлено в одну сторону, соответственно и ток будет всегда направлен туда же. Для постоянного тока характерна полярность, обозначаемая значками «+» и «-». Полярность обозначает направление протекания тока, и для многих устройств, включая светодиоды, это направление очень важно не перепутать.Постоянное напряжениеочень удобно в плане хранения, поэтому трудится оно в автомобилях и во всех портативных устройствах на батарейках и аккумуляторах. А вот передача на большие расстояние постоянного напряжения невозможна из-за слишком больших потерь.

Рисунок 3 — Постоянный ток.

И вот в этом, нам на помощь приходит переменное напряжение. Оно названо так, потому что меняет свое направление много раз в секунду (50 раз в обычной российской розетке), соответственно и ток тоже будет протекать то в одну, то в другую сторону. У такого тока нет полярности, а провода обозначаются как «L» и «N».

Переменное напряжение удобно для его выработки при помощи различных генераторов, передачи на любые расстояния, повышения или понижения при помощи обычных трансформаторов. Его можно встретить в любом доме, магазине и офисе, в каждой розетке, в линиях электропередач.

Рисунок 4 — Переменный ток.

Каждый электрический прибор имеет мощность, которая измеряется в Ваттах (Вт). Чем больше ток и напряжение, тем больше мощность. Рассчитать ее можно по формуле:

Рисунок 5 — Формула мощности.

Как видим из формулы, это произведение напряжения и тока, а значит при одинаковой мощности, лампочка на 100Вт в автомобиле при 12В питания, будет потреблять гораздо больший ток, чем 10Вт лампочка на 220В в домашней люстре.
Соединяя формулу мощности и закон Ома, мы получим еще две удобные формулы для вычисления мощности при известном сопротивлении нагрузки:

Рисунок 6 — Формула вычисления мощности.Рисунок 7 — Формула вычисления мощности.

Тэги:

#основы #вольты_и_ватты

Почему постоянный ток не используется в городских электросетях?
Что обозначают метки + и – у батарейки?
У вас есть блок питания 12В 200Вт. Какой ток он способен отдавать в цепь? А блок на 24В 200Вт?
У вас есть батарейка на 3В, и вы подключили к ней резистор с сопротивлением 10 Ом. Какой ток потечет через резистор? Какая мощность будет на нем выделяться?

06.03.2022

Светодиодные модули. Устройство. Виды модулей. Монтаж и подключение

Освещение в квартире

06.03.2022

ТОП 6 идей по использованию светодиодной ленты SWG в интерьере

Освещение в квартире

06.03.2022

220В лента, особенности подключения и монтажа

Освещение в квартире

06.03.2022

Освещение для большого офиса в центре Москвы: подбор и особенности

Освещение в квартире

06.03.2022

НЕСКУЧНОЕ ОСВЕЩЕНИЕ ЗАГОРОДНОГО ДОМА

Освещение в квартире

06. 03.2022

ОСВЕЩЕНИЕ ФИТНЕС ЦЕНТРА

Освещение в квартире

06.02.2022

Почему нет бина на RGB ленте?

Освещение в квартире

04.29.2022

Сколько светильников нужно в офис, размеры которого заставляют сотрудников ездить на самокатах?

Вопрос-ответ

04.29.2022

Традиционные источники света (лампы). Их питание и диммирование

Освещение в квартире

04.28.2022

Сценарии освещения в лаборатории

Освещение в квартире

04.28.2022

Слои освещения на примере кухонной зоны

Освещение в квартире

04.27.2022

Блоки питания. Требования по безопасности, особенности подключения и монтажа

Освещение в квартире

Спасибо,
ваша заявка принята!

Подписаться на рассылку

Ваш e-mail*

Согласен на обработку персональных данных

Спасибо,
за подписку!

что это, определение, работа в различных средах, единица измерения, формула

Электрический ток — что это такое простыми словами

Электрический ток используется во множестве современных технологий. Чтобы понять, что это такое, можно представить ток воды, бегущий по трубам с определенной скоростью. В этом случае роль воды исполняет электрический заряд, под скоростью понимается его сила, а функцию трубы выполняет проводник — среда, вещество или материал, способные проводить электрический ток.

Примечание

Самым простым проявлением электрического тока являются:

способность янтаря притягивать мелкие предметы после натирания шелком;
искрящаяся под воздействием расчески кошачья шерсть.

Определение, откуда берется, основные источники

Определение

Электрический ток — это упорядоченное передвижение частиц, являющихся носителями электрического заряда.

В металлах и полупроводниках такими частицами выступают электроны, в газах — электроны и ионы, в электролитах — анионы и катионы.

Источники электрического тока бывают:

Механическими. Это генераторы, которые при помощи падающей воды, газового или парового потока преобразуют механическую энергию в электрическую.
Тепловыми. В этом случае ток возникает из-за разности температур двух контактирующих термопар — чем больше разность, тем сильнее ток.
Световыми. Здесь речь идет о превращении энергии света в электричество при помощи солнечных батарей.
Химическими, основанными на особенностях взаимодействия разных элементов.

Во всех случаях для существования постоянного тока необходимо наличие свободных зарядов, электрического поля, обеспечивающего их движение, замкнутой электрической цепи. В каждом источнике происходит работа по разделению отрицательно и положительно заряженных частиц, скапливающихся на его полюсах.

Виды тока, классификация

В физике различают следующие виды тока:

постоянный — не меняющий величину, направление во времени;
переменный — меняющий свои параметры;
периодический — повторяющий свои мгновенные значения через определенные временные промежутки в одинаковой последовательности;
синусоидальный — изменяющий свою величину по синусоидальному закону;
высокой частоты;
пульсирующий.

Если речь идет о движении макроскопических заряженных тел (к примеру, дождевых капель), то ток принято называть конвекционным. Если же имеется в виду движение заряженных частиц внутри макроскопических тел, то говорят о токе проводимости.

Примечание

У электриков существуют такие понятия, как однофазный, двухфазный и трехфазный ток, а также двухфазная сеть или трехфазная система электроснабжения. Фазой называют провод, находящийся под напряжением переменного тока относительно заземленного или общего провода. От количества фаз зависит название.

Параметры и характеристики электрического тока

Электрическому току свойственны такие характеристики, как сила, плотность, мощность, частота.

Определение

Сила — это физическая величина, отображающая отношение прошедшего за некоторое время количества заряда к величине этого временного промежутка.

Определение

Плотность — это физическая величина. Отображает отношение силы тока, проходящего через перпендикулярно расположенное сечение, к площади этого сечения.

Определение

Мощность — характеристика, показывающая, какая работа была выполнена током за конкретный промежуток времени.

Определение

Частота — это свойство переменного тока, скорость, с которой он меняет свое направление.

Также существует понятие напряжения. Обозначение применяется для определения работы, совершаемой единичным положительным зарядом в момент перемещения вдоль цепи.

Важный параметр — сопротивление. Оно отображает способность проводника препятствовать прохождению через него заряженных частиц.

Примечание

Исторически сложилось представление о том, что направление тока всегда совпадает с направлением передвижения положительных зарядов. Если носителями в проводнике являются только отрицательные заряды, как, к примеру, происходит в металле, то за направление тока принимают направление, противоположное движению отрицательных зарядов.

Поведение электрического тока в различных средах

Ток может проходить через разные вещества: металлы, сплавы, газы. Условием для его возникновения является присутствие заряженных частиц, которые могут быть ионами или электронами.

В металлах

Строение металлов напоминает кристаллическую решетку. В ее «узлах» находятся положительные ионы, в пространстве между ними — свободные электроны. Электрическое поле, созданное в металле, заставляет упорядоченно двигаться свободные электроны. Поэтому принято говорить о том, что ток в металлах являет собой упорядоченное движение свободных электронов.

Примечание

Траекторию движения электронов нельзя назвать прямолинейной. Она сложна, зависит от их взаимодействия с другими частицами.

В электролитах

Определение

Электролиты — это растворы щелочей, кислот или солей, способные проводить электрический ток.

В процессе растворения в воде молекулы этих веществ разделяются на отрицательные и положительные ионы. Явление распада нейтральных молекул на отрицательные и положительные ионы называется электролитической диссоциацией.

При отсутствии электрического поля все ионы передвигаются хаотично. При его наличии положительные будут тяготеть к отрицательному полюсу источника тока. Отрицательные — к положительному. Поэтому физики говорят о том, что ток в электролитах представляет собой движение разнозаряженных ионов в противоположных направлениях.

В газах

В обычных условиях газ не способен проводить электричество. Он является диэлектриком или изолятором. Но при изменении условий окружающей среды — под воздействием радиоактивного излучения или при нагреве — газ может стать проводником.

Определение

Ток, возникающий в газах в результате ионизации, называют газовым разрядом.

Газовый разряд может быть:

несамостоятельным — существующим только при условии воздействия внешних сил;
самостоятельным — продолжающим существование даже после нейтрализации внешних воздействий.

Самостоятельные разряды делятся на:

тлеющие, формирующие свечение;
тихие, не образующие света и звука;
искровой, генерирующий большое количество электричества за краткий временной промежуток;
дуговой, подразумевающий колебания силы тока от 10 до 100 А;
коронный.

Коронный разряд возникает при резком изменении напряженности поля.

Измерения силы электрического тока, формулы

В международной системе единицей измерения силы тока является ампер, который обозначается буквой А. Для определения точного значения применяют специальный прибор амперметр. Его подключают к разрыву цепи на том участке, где необходимо произвести замер.

Формула нахождения силы тока выглядит так:

Источник: graficart.ru

Уравнения для определения остальных физических величин:

Источник: oooevna.ru

Единицами измерения напряжения являются вольты (В). Сопротивление измеряется в омах (Ом), работа — в Джоулях (Дж), мощность — в Ваттах (Вт).

Направление электрического тока в цепи и его движение

4.7

Средняя оценка: 4.7

Всего получено оценок: 275.

4.7

Средняя оценка: 4.7

Всего получено оценок: 275.

Электрический ток — это направленное (упорядоченное, то есть не хаотичное) движение электрически заряженных частиц или заряженных макроскопических тел. Под заряженными частицами, обычно, подразумеваются электроны или ионы, а под макроскопическими (macroscopic — видимые невооруженным глазом) — крупные частицы, например, заряженные капли дождя. Ток возникает при наличии электрического поля. Разберемся с тем как определяется направление электрического тока.

Электрический ток в разных веществах

Электрический ток возникает в самых разных веществах, которые могут находиться в различных агрегатных состояниях. Рассмотрим некоторые примеры, демонстрирующие возникновение направленного потока заряженных частиц в твердых, жидких и газообразных средах:

В металлах имеется много свободных электронов, которые являются главным источником тока;
Электролиты — это жидкости, проводящие электрический ток. Водные растворы кислот, щелочей, солей — все это примеры электролитов. Попадая в воду молекулы этих веществ распадаются на ионы, представляющие собой заряженные атомы или группы атомов, имеющие положительный (катионы) или отрицательный (анионы) электрические заряды. Катионы и анионы образуют электрический ток в электролитах;
В газах и плазме ток создается за счет движения электронов и положительно заряженных ионов;
В вакууме — за счет электронов, вылетающих с поверхности металлических электродов.

Рис. 1. Примеры электрического тока в разных веществах (металлах, электролитах, газах, плазме, вакууме).

В приведенных примерах токи возникают в результате движения заряженных частиц относительно той или иной среды (внутри тел). Такой ток называется током проводимости. Движение макроскопических заряженных тел называется конвекционным током. Примером конвекционного тока могут служить капли дождя во время разряда молнии.

В каком направлении течет ток

За направление тока принято направление движения положительно заряженных частиц; если же ток создается отрицательно заряженными частицами (например, электронами), то направление тока считается противоположным направлению движения частиц.

Рис. 2. Направление движения тока для любой электрической цепи.

Возникает вопрос: почему не был принят очевидный вариант направления, совпадающий с направлением движения электронов? Для того, чтобы это стало понятно, надо немного окунуться в историю физики.

Почему надо знать историю физических открытий

Природу электрических явлений пытались объяснить многие исследователи задолго до открытия электрона (1897 г.). Впервые к пониманию о существовании двух типов зарядов — положительных и отрицательных пришел американский физик Бенджамин Франклин в 1747 г. На основе своих наблюдений он предположил (выдвинул гипотезу), что существует некая “электрическая материя”, состоящая из мелких, невидимых частиц. Он же первым ввел обозначение для электрических зарядов “−” и “+”. Франклин предложил считать, что если тело наполняется электрической материей, то оно заряжается положительно, а если оно теряет электричество, то заряжается отрицательно. В случае замыкания (соединения) цепи положительный заряд потечет туда, где его нет, то есть к “минусу”.

Эта плодотворная гипотеза стала популярной, получила свое признание среди ученых, вошла в справочники и учебные пособия.

Конечно, после открытия отрицательно заряженного электрона, эта “нестыковка” реального направления движения с ранее общепринятым была обнаружена. Однако, мировым научным сообществом было принято решение оставить в силе предыдущую формулировку о направлении тока, поскольку в большинстве практических случаев это ни на что не влияет.

В случае необходимости, для объяснения отдельных физических эффектов в полупроводниках и искусственных материалах (гетероструктурах), принимается во внимание настоящее направление движения электронов.

Бенджамин Франклин знаменит еще как выдающийся политический деятель, дипломат и писатель. Он является одним из авторов конституции США. В знак признания заслуг Франклина на купюре номиналом в 100 долларов с 1914 г. изображен его портрет.

Рис. 3. Изображение купюры 100 долларов США с портретом Бенджамина Франклина.

Что мы узнали?

Итак, мы узнали, что направление тока в электрической цепи соответствует направлению движения положительных зарядов, то есть от плюсового потенциала (плюса) к минусовому потенциалу (минусу). Несмотря на то, что чаще всего электрический ток создается отрицательно заряженными электронами, выбор направления тока было решено оставить именно таким. Так сложилось исторически.

Тест по теме

Доска почёта

Чтобы попасть сюда — пройдите тест.

Сайфулла Омаров
5/5

Оценка доклада

4.7

Средняя оценка: 4.7

Всего получено оценок: 275.

А какая ваша оценка?

Электричество в физике — свойства и основные источники возникновения тока » Kupuk.net

Электричество — что это? Впервые такой термин в науке был введен при объяснении работы магнитных полей Уильямом Гилбертом. Еще в 1600 году ему удалось установить, что даже неэлектризованные тела обладают возможностью получения заряда энергии. Первая информация об электрическом токе была задокументирована также в 16 веке. Уже тогда многие исследователи поняли, что явление поддается изучению и представляет огромную ценность.

Основы электричества — что такое электрический ток и электроэнергия

Многие даже не додумываются о том, откуда берется переменный ток или почему лампочка светит. Определение термину «электричество» в учебнике по физике расставляет все по своим полочкам.

Электрический ток — это направленный поток энергии. Заряженные частицы в виде протонов, электронов и даже ионов под воздействием электрических полей направляются в указанную сторону. До этого додумались известные ученые еще в XVIII — XIX вв.

Учебники по академической физике России сообщают о несколько других вещах. В них все представляется, как любые изменения во времени, связанные с электрическим зарядом.

Придумать электроэнергию было несложно. Постепенно промышленные изобретения нуждались в больших количествах энергии. А при детальном исследовании легко понять, что электроны содержат отрицательный заряд энергии, протоны положительный, а нейтроны не подвержены воздействию. Поэтому сила тока — это такое количество частиц, которые, имея какой-либо заряд, могут переместиться через проводник. Вернее его поперечный сердечник.

Основой для проводников являются металлы. Их атомная структура состоит из самых обычных элементов. Когда начинается химическая реакция, на одном элементе просто не хватает электронов. Из-за физических свойств, заложенных природой, заряд необходимо уравновешивать. Это осуществляется автоматически.

История открытия электричества

Появление началось с образования теоретических терминов. Природные свойства и отсылки древнего мира создали предпосылки для научного обоснования электротока уже в XVII в. Тогда множество открытий позволили изменить полностью человеческую жизнь. Термин электротока был введен, как упоминалось выше, Уильямом Гильбертом. Ему же удалось создать первый предмет, способный определить, имеет ли электрический заряд конкретное вещество.

Прообраз генератора удалось создать только спустя 60 лет после первых открытий. Тогда это был эксперимент, в котором шарики из различных материалов натирались руками до состояния получения статического электричества. Металлические стержни отлично подходили в качестве опоры.

Такое изобретение полностью показывало, как предметы под воздействием электронов отталкиваются, а какие притягиваются. Он исследовал и понял, что электризоваться может янтарь, алмаз, горный хрусталь, стекло, сера, сургуч. Гилберт четко различил и обосновал различие между магнитными телами и электрическими.

Первая передача заряда на расстоянии удалась 19 мая 1729 г. английским ученым Стивеном Греем. Тогда стало понятно, что земля является отличным изолирующим веществом, через которое токи не проходят. Также в те времена заряды стали разделять на два подвида — положительный и отрицательный.

Эксперименты Грея и сейчас используются, особенно они нравятся детям, когда их показывают учителя на уроках в школе. Они проводятся на тему притягивания частиц в начальных курсах физики. Изобретатель использовал уже имеющийся прибор, который называл электрометром.

Кто изобрел электричество

К такому виду, в котором мы привыкли использовать электричество сейчас, пришли в XVIII в. Английские ученые Стивен Грей и Гренвилл Уилер в 1729 году сумели применить на своих изобретениях нормальное протекание электрического тока. Дистанция была не большой, но это означало появления эры промышленного электричества. Уже тогда ученые в своей лаборатории смогли создать предпосылки для развития технологий.

Где и когда появилось электричество

Но не только они занимались полноценным изучением этой науки. Первое применение тока последовало во Франции. 4 года спустя Шарль Дюфе открыл несколько подвидов заряда. 1745 год для Голландии стал знаменательным из-за изобретателя Питера ванн Мушенбрука, который создал полноценный конденсатор.

Устройство лейденской банки

Лейденская банка и по сей день вызывает множество восторгов в ученой среде. Два года спустя американец Бенджамин Франклин создал полноценную теорию об электрическом мире. Для человечества теперь ток вырабатывается простыми формулами, которые связывают свойства веществ.

Электричество в природе

Люди долго работали над созданием и появлением полноценных электроприборов. Но им нужна энергия, которая в природе есть только в статическом виде. Первым источником возникновения стал янтарь. Шерсть к нему притягивалась после небольшого трения ткани.

Получение электричества

Великое открытие не возникает просто так. Первое упоминание о полноценном способе получения электричества относят к XIX веку.

В 1882 г. изобретатель Томас Эдисон запустил специальное устройство на паровом двигателе. Еще при жизни он сумел его развить до полноценной электростанции, которая создавалась с разделением на секции.

Использование электричества

В XXI в. нет устройства, которому не требовалась бы энергия, начиная от человеческого тела и заканчивая смартфоном в руке. Технический прогресс просто не оставляет другого выбора.

<br/>

Электрический ток – оружие красоты — Энергетика и промышленность России — № 03 (263) февраль 2015 года — WWW.EPRUSSIA.RU

http://www.eprussia.ru/epr/263/904213.htm

Газета «Энергетика и промышленность России» | № 03 (263) февраль 2015 года

Электричество настолько прочно вошло в нашу жизнь, что цивилизация без него немыслима. Приготовление и хранение пищи, освещение, развлечения…

Без электричества, пожалуй, ни одна сфера нашей жизни не обходится. Например, столь популярная в наше время косметология тоже взяла электричество на вооружение.

Мода на ток

Сегодня электрический ток лежит в основе многих косметологических процедур. Реклама активно предлагает нам воспользоваться фотоэпиляцией, миостимуляцией, биостимуляцией, фонофорезом и т. д. Все эти незнакомые слова сулят красоту, стройность и молодость. А уж солярий, используемый для улучшения цвета кожи и насыщения организма витамином D, знаком абсолютно всем.

Спектр проблем, с которыми борется электричество в косметологии, весьма широк: морщины, рубцы, отеки, лишний вес, целлюлит, нежелательная растительность на теле и т. д. Популярность косметологических процедур с использованием электричества с каждым годом растет, а спектр услуг расширяется.

В чем секрет популярности методик, основанных на применении электротока, и каковы их преимущества? Разобраться попробуем вместе с профессиональным косметологом Еленой Бондаренко. – Люди любят все новое, а сейчас появляется много новых методик, омолаживающих с помощью аппаратов. Из аппаратной косметологии чаще всего я применяю микротоковую терапию, дарсонваль и ультразвук. Этими методиками я пользуюсь уже несколько лет, и, на мой взгляд, они очень эффективны, – говорит Елена. – Воздействие электрического тока идет на глубокие слои кожи, на мышцы, а также на мышцы сосудов, снимая спазм и тем самым нормализуя крово- и лимфообращение. Кроме того, с помощью некоторых методик под действием тока внутрь кожи проникают косметические средства и создают «депо», что позволяет оказывать более глубокое и направленное воздействие… Такого эффекта нельзя добиться с помощью масок или массажа, но можно совместить в одной процедуре либо в промежутках между курсами аппаратных методик.

Приятные удары током

Все косметологические процедуры, основанные на применении электрического тока, имеют примерно одинаковые противопоказания, но борются с разными проблемами. Так, микротоковая терапия – это физиотерапевтический метод воздействия на кожу лица и шеи, основанный на использовании электрического тока сверхмалой силы и низкой частоты (100 микроампер).

Женщины, пользовавшиеся процедурой, признают, что она безболезненна, а для некоторых даже приятна. Малые разряды тока воздействуют на клетки кожи, как бы оживляя их. Под воздействием тока малых частот улучшается метаболизм тканей, снимается мышечный спазм, нормализуется салоотделение. Микротоки оказывают мягкое тонизирующее действие на мимическую мускулатуру лица, производя эффект лифтинга, оказывают противовоспалительное, дезинтокационное действие, стимулируют активность иммунной системы кожи.

Микротоковую терапию в косметологии применяют при увядании кожи, угревой сыпи, отеках, ухудшении крово- и лимфообращения, спазмах мышц рта и глаз. Кроме того, микротоки используются в борьбе с целлюлитом и лишним весом, с послеоперационными отеками.

– Эффект микротоковая терапия дает отличный, – говорит Елена, – но только при применении курсами по 10‑15 процедур два раза в год у людей в возрасте 27‑45 лет. В более позднем возрасте микроток неэффективен.

По сути, микротоки воздействуют на кожу лица, как массаж, но более деликатный и дающий возможность стимулировать, а также очищать клетки от токсинов. Эта процедура незаменима при серьезных повреждениях кожи. Например, после пластической операции. В основном микротоковая терапия применяется на лице, шее, в области декольте. Часто вместе с ней используются различные препараты, которые за счет воздействия электричества более глубоко проникают в кожу.

Другая процедура омолаживания с использованием электрического тока, пользующаяся популярностью, – ультразвук. Как известно, ультразвук – это звуковые волны, имеющие частоту выше, воспринимаемой человеческим ухом. На кожу ультразвук воздействует посредством высокочастотных механических колебаний.

– Проникая в кожу, ультразвук осуществляет микромассаж и нагрев тканей (в подкожной клетчатке и коже), тем самым повышая проницаемость клеток, бактерицидные свойства кожи, усиливает лимфо- и кровоток. Вибрация, как вы знаете, обладает расслабляющим и обезболивающим действием за счет снятия спазма, – объясняет Елена.

В косметологии применяется в основном ультразвуковая чистка лица, фонофорез (сочетание ультразвука с применением лекарственных средств) и ультразвуковая антицеллюлитная терапия.

Если говорить о чистке, то ее осуществляют специальной лопаткой, которую двигают по разрыхляющему гелю. При этом происходит сразу два воздействия: механический пилинг кожи, а за счет вибрации ультразвука сальные пробки выходят на поверхность.

Другой стороной ультразвуковой лопатки можно делать фонофорез – это процедура, когда под действием ультразвуковых волн в кожу вводятся увлажняющие, противовоспалительные и успокаивающие средства.

Об ощущениях от процедуры можно сказать так: их нет. Ультразвук человеческое тело не ощущает никак, чувствуется только движение лопатки по лицу.

Из медицины в косметологию

Процедура, где разряды электрического тока действительно ощущаются, – это дарсонвализация. Она знакома многим как метод физиотерапии при лечении самых разных заболеваний. В медицине дарсонваль широко и с успехом используется с конца XIX века. Свое название метод получил по фамилии автора – французского физиолога и физика Арсена д’Арсонваля.

Основан метод на воздействии импульсного тока высокой частоты и высокого напряжения, но малой силы на поверхностные ткани и слизистые оболочки организма человека.

– Коронным фактором дарсонваля является электрический разряд, способный оказывать прижигающее действие на ткани, этим купируя начавшееся воспаление. Дополнительный противовоспалительный эффект дарсонваля в том, что электрические разряды вызывают ионизацию воздуха, образуя вокруг электрода озон и азот. Также под действием дарсонваля усиливается оксигенация (восполнение кислородом) тканей, – говорит наш эксперт.

Дарсонваль используется для лечения угревой сыпи, акне, дерматитов, при жирной и пористой коже, чрезмерно сухой коже, варикозном расширении вен, для повышения тонуса кожи, уменьшения отечности, застойных явлений. Эффективен аппарат дарсонваль и в комплексной борьбе с облысением. С помощью специальной насадки в виде расчески дарсонваль воздействует на волосяные луковицы: усиливая рост волос, приостанавливая их выпадение.

Процедура дарсонвализации у всех вызывает разные ощущения, но, в общем, они сравнимы с легкими покалываниями и пощипываниями. И здесь степень приятности зависит от болевого порока человека. Моя знакомая, например, один сеанс дарсонвализации при лечении воспаления на лице выдержала с трудом. Ну а я с ощущением легкого дискомфорта сделала сразу несколько сеансов. Электротерапия, конечно, эффективна, но имеет ряд противопоказаний, с которыми нужно считаться. Это острые дерматиты, лихорадочные состояния, острая сердечно-сосудистая недостаточность, злокачественные новообразования, эпилепсия, кардиостимулятор, беременность, индивидуальная непереносимость электрического тока и т. д.

Опасная экономия

Многие задаются вопросом – зачем ходить в салон красоты, если аппаратами для косметологических процедур можно пользоваться дома, сэкономив и деньги, и время?! Ведь купить сегодня можно все что угодно, даже не выходя из дома.

Но! Любая косметологическая процедура приравнивается к медицинской. Недаром косметологи обязаны иметь медицинское образование. Аппаратным методикам нужно специально обучаться, знать особенности их воздействия на организм человека, учитывать противопоказания. Понимать силу и область воздействия аппаратных методик. Иметь представление о фармакологии. Самолечение с помощью косметологических электрических аппаратов способно нанести нешуточный вред красоте и даже здоровью.

– Дарсонваль в домашних условиях можно применять после консультации косметолога, который даст вам подробные разъяснения в соответствии именно с вашими ндивидуальными особенностями, так как, несмотря на простоту прибора, методик его применения множество. Были случаи, когда из‑за нарушения правил использования аппарата образовывалась искра, и это приводило к ожогам, – предостерегает косметолог.

За страшными историями далеко ходить не нужно. Например, ультрафиолетовое излучение, свойства которого повсеместно используются для загара в солярии, может грозить не только ожогом. Моя знакомая, будучи старшеклассницей, чуть не лишилась зрения, желая освежить цвет лица с помощью УФ-лампы, которую отец девушки принес домой в качестве средства стерилизации помещения.

Зная о свойствах ультрафиолета покрывать кожу загаром, девушка решила, что будет полезно, обратив лицо к лампе, 20 минут позагорать. А вот о том, что смотреть на УФ-излучение незащищенными глазами крайне опасно, она не подозревала. В результате этой «солнечной ванны» пришлось экстренно спасать зрение – врачи рекомендовали провести две недели в кромешной темноте.

– Вы и представить не можете, как это страшно – жить в полной тьме, – вспоминает горе-загоральщица. Ведь, кроме того, девушка испытывала жгучую боль в глазах, ее не покидал страх навсегда лишиться зрения.

Этот случай поставил девушке пожизненную прививку против самостоятельного использования электроприборов для косметологических процедур. К тому же без защитных очков в солярий она теперь ни ногой.

Думаю, история эта из ряда вон, но она наглядно показывает, как может быть опасно невежество, когда речь идет о здоровье и красоте.

Также читайте в номере № 03 (263) февраль 2015 года:

Кузнецкой ТЭЦ готовят замену
ОАО «Сибирская генерирующая компания» (СГК) рассматривает вопрос о модернизации Кузнецкой ТЭЦ, одного из главных теплоисточников крупнейшего города Кемеровской области – Новокузнецка. …
Насосными станциями управляет автоматика
Компания «КРУГ» в рамках перевода тепловой нагрузки центральной котельной столицы Мордовии на Саранскую ТЭЦ-2 и диспетчерской тепловых сетей на территорию ОАО «СаранскТеплоТранс» внедрила систему автоматизированного диспетчерского у…
На стройку Ленинградской АЭС-2 поступило ключевое оборудование
С производственной площадки ОАО «ЗиО-Подольск» отправлен первый из четырех парогенераторов ПГВ-1000МКП на Ленинградскую АЭС-2. Аппарат предназначен для оснащения второго энергоблока станции, строящегося по проекту «АЭС-2006». Парогенерат…
Поставки газа на Новгородскую ТЭЦ ТГК-2 под вопросом
ООО «Газпром межрегионгаз Великий Новгород» уведомило ОАО «ТГК-2» о намерении ограничить со 2 февраля 2015 года поставки топлива на Новгородскую ТЭЦ из‑за долга по оплате газа, говорится в сообщении ТГК-2. …
Новый порт-гигант
Группа «Сумма», принадлежащая владельцу 25 процентов Новороссийского морского торгового порта Зиявудину Магомедову, готовится приступить к строительству нового угольного терминала мощностью 20 миллионов тонн в год в порту «Восточный» (. ..

Смотрите и читайте нас в

Выработка электричества | Cummins Inc.

Откуда берется электричество?

Давайте ответим на этот вопрос с конца.

Щелкните выключателем в своем доме, и свет зажжется. Мы делаем это десятки раз в день, не задумываясь о том, что именно происходит или какая электрическая система делает это возможным.

Давайте на минутку отследим электрический ток. Электричество поступает в ваш дом на электрическую панель через служебный вход. Служебный вход подключается к кабелям низкого напряжения на воздушных линиях электропитания, которые, в свою очередь, подключаются к столбовому трансформатору. Столбовые трансформаторы подключаются к воздушным линиям среднего напряжения и к так называемой распределительной сети, соединяющей местных потребителей электроэнергии в пределах определенной области.

Распределительная сеть подключается к транспортной сети через подстанцию. Транспортная сеть состоит из линий электропередач высокого и очень высокого напряжения, предназначенных для передачи большого объема электроэнергии на значительные расстояния. Эти линии электропередачи ведут к электростанциям, где вырабатывается электричество.

Представьте себе, что электрический ток — это вода, протекающая по трубе. В начале трубы, а, может, и через сотни километров, давление воды чрезвычайно высокое. По мере приближения к городским районам и домам давление снижается до более контролируемых значений. Вот почему на каждом этапе вдоль пути установлены подстанции и трансформаторы, снижающие напряжение электричества.

Что такое возобновляемая электроэнергия?

Возобновляемая электроэнергия – это просто электроэнергия, вырабатываемая с использованием источников возобновляемой энергии. Солнце, ветер и вода — три наиболее распространенных источника для выработки возобновляемой электроэнергии.

Спрос на возобновляемую электроэнергию растет по двум основным причинам. Первая причина — доступность. Солнечные панели и ветряные турбины с годами стали эффективнее и дешевле. Вторая причина связана с экологическими проблемами. Терпимость к выбросам электростанций, работающих на ископаемом топливе, быстро снижается. Это стимулирует тенденцию замены электростанций, работающих на ископаемом топливе, возобновляемыми энергетическими ресурсами.

Что такое электричество переменного и постоянного тока?

Переменный ток (AC) и постоянный ток (DC) — это два различных способа протекания электрического тока в цепи.

Постоянный ток течет с постоянной скоростью и всегда в одном направлении. Переменный ток протекает с переменной скоростью, и его направление часто меняется.

Когда говорится, что электроснабжение в Северной Америке осуществляется с частотой 60 Гц, это означает, что направление потока переменного тока меняется 60 раз в секунду. Представьте себе переменный ток как коленчатый вал в спортивном, скоростном болиде. Автомобиль оборудован множеством цилиндров, толкающих коленчатый вал для перемещения автомобиля, но цилиндры толкают коленчатый вал неодновременно. Вместе они обеспечивают движение машины, и это движение кажется равномерным.

А теперь представьте себе постоянный ток в качестве ручной дрели. Дрель обеспечивает постоянное движение, постоянную мощность для любой выполняемой задачи.

На заре электрификации постоянный и переменный ток рассматривались как действенные способы производства, транспортировки, распределения и потребления электроэнергии. В этой связи мы должны вернуться к Эдисону и Вестингаузу.

Эдисон представлял себе электрическую систему, основанную на электричестве постоянного тока. Вестингауз поддерживал разработку системы переменного тока. Проблема для них заключалась в том, что системы переменного и постоянного тока являются взаимоисключающими, поэтому одна должна была возобладать, а другая — проиграть. Это привело к ожесточенному соперничеству, вошедшему в анналы истории.

В конечном итоге, переменный ток стал доминирующим типом электроэнергии, потому что его было гораздо проще эффективным образом транспортировать и распределять от электрических станций до подстанций, домов и предприятий.

Фрагменты электрической системы постоянного тока Эдисона оставались в Нью-Йорке в течение значительной части 20 века, например, в старых зданиях, которые были оборудованы лифтами постоянного тока, или в системе метро, поезда которых также использовали постоянный ток для своего движения. Последний потребитель постоянного тока на Манхэттене, здание на 40-й улице, был отключен лишь в 2007 году.

Интересно, что линии электропередачи постоянного тока продолжают использоваться в некоторых областях применения. Например, их обычно выбирают для подводных кабелей, которые передают электроэнергию, вырабатываемую морскими ветровыми электростанциями, обратно на сушу. Причина того, что линии постоянного тока могут подключаться к сети переменного тока, заключается в наличии на сегодняшний день силовой электроники, которая может преобразовывать электроэнергию между постоянным и переменным током с минимальными потерями — силовая электроника еще не была изобретена в 19 веке, поэтому Эдисон и Вестингауз не имели возможности ее использовать.

9.2: Электрический ток — LibreTexts по физике

Последнее обновление
Сохранить как PDF

Идентификатор страницы: 4400

OpenStax
OpenStax

ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ

К концу этого раздела вы сможете:

Описывать электрический ток
Определить единицу электрического тока
Объясните направление течения тока

До сих пор мы рассматривали в основном статические заряды. Когда заряды действительно двигались, они ускорялись в ответ на электрическое поле, создаваемое разностью потенциалов. Заряды теряли потенциальную энергию и приобретали кинетическую энергию, когда они проходили через разность потенциалов, когда электрическое поле действительно работало над зарядом.

Хотя для протекания зарядов не требуется материал, большая часть этой главы посвящена пониманию движения зарядов через материал. Скорость, с которой заряды проходят мимо определенного места, то есть количество заряда в единицу времени, известна как электрический ток . Когда заряды протекают через среду, ток зависит от приложенного напряжения, материала, через который проходят заряды, и состояния материала. Особый интерес представляет движение зарядов в проводнике. В предыдущих главах заряды ускорялись за счет силы, обеспечиваемой электрическим полем, теряя потенциальную энергию и приобретая кинетическую энергию. В этой главе мы обсудим ситуацию с силой, обеспечиваемой электрическим полем в проводнике, где заряды теряют кинетическую энергию, и материал достигает постоянной скорости, известной как « скорость дрейфа . Это аналогично объекту, падающему через атмосферу и теряющему кинетическую энергию в воздухе, достигая постоянной конечной скорости.

Если вы когда-либо проходили курс по оказанию первой помощи или технике безопасности, вы, возможно, слышали, что в случае поражения электрическим током сила тока, а не напряжение, является важным фактором, определяющим тяжесть поражения и количество повреждения человеческого организма. Ток измеряется в единицах, называемых амперами; Вы, возможно, заметили, что автоматические выключатели в вашем доме и предохранители в вашем автомобиле рассчитаны на ампер (или ампер). Но что такое ампер и что он измеряет?

Определение тока и ампера

Электрический ток определяется как скорость, с которой протекает заряд. Когда присутствует большой ток, например, используемый для работы холодильника, большое количество заряда проходит по проводу за небольшой промежуток времени. Если ток небольшой, например, используемый для работы портативного калькулятора, небольшое количество заряда перемещается по цепи в течение длительного периода времени.

Электрический ток

Средний электрический ток \(I\) представляет собой скорость, с которой течет заряд,

\[I_{ave} = \dfrac{\Delta Q}{\Delta t}, \label{Iave}\]

где \(\Delta Q\) — количество чистого заряда, проходящего через данный крест -площадь сечения по времени \(\Delta t\) (Рисунок \(\PageIndex{1}\)). Единицей силы тока в СИ является ампер (А), названная в честь французского физика Андре-Мари Ампера (1775–1836). Поскольку \(I = \dfrac{\Delta Q}{\Delta t}\), мы видим, что ампер определяется как один кулон заряда, проходящий через данную площадь в секунду:

\[1 A \equiv 1 \ dfrac{C}{s}.\]

Мгновенный электрический ток, или просто электрический ток , является производной по времени от протекающего заряда и определяется путем принятия предела среднего электрического тока как \(\Delta t \rightarrow 0\).

\[I = \lim_{\Delta t \rightarrow 0} \dfrac{\Delta Q}{\Delta t} = \dfrac{dQ}{dt}.\]

Большинство электрических приборов рассчитаны в амперах ( или ампер), необходимые для правильной работы, а также предохранители и автоматические выключатели.

Рисунок \(\PageIndex{1}\): Текущая скорость потока заряда. Ампер — это поток заряда в один кулон через площадь за одну секунду. Ток в один ампер возникает из-за \(6,25 \times 10^{18}\) электронов, протекающих через площадь A каждую секунду.

Подсчет среднего тока

Основное назначение аккумуляторной батареи в легковом или грузовом автомобиле — питание электрического стартера , который запускает двигатель. Операция запуска транспортного средства требует подачи большого тока от аккумуляторной батареи. Как только двигатель запускается, устройство, называемое генератором переменного тока, берет на себя подачу электроэнергии, необходимой для работы автомобиля и для зарядки аккумулятора.

Какой средний ток возникает, когда аккумуляторная батарея грузового автомобиля приводится в движение с зарядом 720 Кл за 4,00 с при запуске двигателя?
Сколько времени требуется 1,00 C заряда от батареи?

Стратегия

Мы можем использовать определение среднего тока в уравнении \ref{Iave}, чтобы найти средний ток в части (a), поскольку заряд и время заданы. Для части (b), когда мы знаем средний ток, мы используем уравнение \ref{Iave}, чтобы найти время, необходимое для того, чтобы 1,00 C заряда вытек из батареи.

Раствор

а. Ввод заданных значений заряда и времени в определение тока дает 9{-3} с \\[5pt] &= 5,56 \, мс. \end{align*}\]

Значение

Это большое значение тока иллюстрирует тот факт, что большой заряд перемещается за небольшой промежуток времени. Токи в этих «стартерах» достаточно велики, чтобы преодолеть инерцию двигателя.
Большой ток требует короткого времени для подачи большого количества заряда. Этот большой ток необходим для подачи большого количества энергии, необходимой для запуска двигателя.

Стратегия

Ток через поперечное сечение можно найти из \(I = \dfrac{dQ}{dt}\). Обратите внимание на рисунок, что заряд увеличивается до \(Q_M\), а производная уменьшается, приближаясь к нулю, по мере увеличения времени (рисунок \(\PageIndex{2}\)). 9{-t/\tau}.\end{align*}\]

Значение

Ток в рассматриваемом проводе уменьшается экспоненциально, как показано на рисунке \(\PageIndex{3}\). В следующих главах будет показано, что ток, зависящий от времени, появляется, когда конденсатор заряжается или разряжается через резистор. Напомним, что конденсатор — это устройство, хранящее заряд. Вы узнаете о резисторе в модели проводимости в металлах.

Упражнение \(\PageIndex{1A}\)

В портативных калькуляторах часто используются небольшие солнечные элементы для обеспечения энергией, необходимой для выполнения вычислений, необходимых для сдачи следующего экзамена по физике. Ток, необходимый для работы вашего калькулятора, может составлять всего 0,30 мА. Сколько времени потребуется для того, чтобы 1,00 Кл заряда вытекли из солнечных элементов? Можно ли использовать солнечные элементы вместо батарей для запуска традиционных двигателей внутреннего сгорания, используемых в настоящее время в большинстве легковых и грузовых автомобилей?

93 \, с.\] Это чуть меньше часа. Это сильно отличается от 5,55 мс для аккумуляторной батареи грузовика. Для работы калькулятора требуется очень мало энергии, в отличие от стартера грузовика. Есть несколько причин, по которым в транспортных средствах используются батареи, а не солнечные элементы. Помимо того очевидного факта, что источник света для питания солнечных батарей автомобиля или грузовика не всегда доступен, большое количество тока, необходимого для запуска двигателя, не может быть легко обеспечено современными солнечными батареями. Солнечные батареи могут быть использованы для зарядки аккумуляторов. Для зарядки аккумулятора требуется небольшое количество энергии по сравнению с энергией, необходимой для работы двигателя и других аксессуаров, таких как обогреватель и кондиционер. Современные автомобили на солнечных батареях питаются от солнечных батарей, которые могут питать электродвигатель вместо двигателя внутреннего сгорания.

Упражнение \(\PageIndex{1B}\)

Автоматические выключатели в доме измеряются в амперах, обычно в диапазоне от 10 до 30 ампер, и используются для защиты жильцов от вреда, а их электроприборов от повреждения из-за к большим течениям. Один 15-амперный автоматический выключатель можно использовать для защиты нескольких розеток в гостиной, а один 20-амперный автоматический выключатель можно использовать для защиты холодильника на кухне. Какой вывод вы можете сделать из этого о токе, потребляемом различными приборами?

Ответить: Суммарный ток, необходимый для всех приборов в гостиной (несколько ламп, телевизор и ваш ноутбук), потребляет меньше тока и потребляет меньше энергии, чем холодильник.

Ток в цепи

В предыдущих параграфах мы определили ток как заряд, который проходит через площадь поперечного сечения в единицу времени. Чтобы заряд протекал через устройство, такое как фара, показанная на рисунке \(\PageIndex{4}\), должен быть полный путь (или цепь ) от плюсовой клеммы к минусовой клемме. Рассмотрим простую схему автомобильного аккумулятора, выключателя, лампы фары и проводов, обеспечивающих путь тока между компонентами. Чтобы лампа зажглась, должен быть полный путь для протекания тока. Другими словами, заряд должен иметь возможность покинуть положительную клемму батареи, пройти через компонент и вернуться к отрицательной клемме батареи. Переключатель там для управления цепью. В части (а) рисунка показана простая схема автомобильного аккумулятора, выключателя, токопроводящей дорожки и лампы фары. Также показано схема схемы [часть (б)]. Схема — это графическое представление схемы, которое очень полезно для визуализации основных характеристик схемы. На схемах используются стандартные символы для представления компонентов в цепях и сплошные линии для обозначения проводов, соединяющих компоненты. Батарея показана в виде серии длинных и коротких линий, представляющих исторический гальванический столб. Лампа изображена в виде круга с петлей внутри, представляющей собой нить накаливания лампы накаливания. Переключатель показан в виде двух точек с проводящей полосой для соединения двух точек, а провода, соединяющие компоненты, показаны сплошными линиями. Схема в части (c) показывает направление тока, когда переключатель замкнут.

Когда переключатель замкнут на рисунке \(\PageIndex{4c}\), существует полный путь прохождения заряда от положительной клеммы аккумулятора через переключатель, затем через фару и обратно к отрицательной клемме. аккумулятора. Обратите внимание, что направление тока течет от положительного к отрицательному. Направление обычного тока всегда представлено в направлении, в котором будет течь положительный заряд, от положительного вывода к отрицательному.

Обычный ток течет от положительной клеммы к отрицательной, но в зависимости от реальной 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, движутся как положительные, так и отрицательные заряды. Это верно и для нервных клеток. Генератор Ван де Граафа, используемый для ядерных исследований, может производить ток чисто положительных зарядов, таких как протоны. В ускорителе Тэватрон в Фермилабе перед его закрытием в 2011 году столкнулись пучки протонов и антипротонов, летящие в противоположных направлениях. Протоны положительны, и поэтому их ток направлен в том же направлении, в котором они движутся. Антипротоны заряжены отрицательно, и поэтому их ток направлен в направлении, противоположном направлению движения реальных частиц.

На рисунке \(\PageIndex{5}\) более подробно показан ток, протекающий по проводу. На рисунке показано движение заряженных частиц, составляющих ток. Тот факт, что обычный ток считается направленным в сторону положительного заряда, можно проследить до американского ученого и государственного деятеля Бенджамина Франклина в 1700-х годах. Не зная о частицах, из которых состоит атом (а именно о протоне, электроне и нейтроне), Франклин полагал, что электрический ток течет от материала, в котором больше «электрической жидкости», к материалу, в котором меньше этого «электрического флюида». электрическая жидкость». Он ввел термин положительный для материала, в котором было больше этой электрической жидкости, и отрицательный для материала, в котором не было электрической жидкости. Он предположил, что ток будет течь от материала с большим количеством электрического флюида — положительного материала — к отрицательному материалу, в котором меньше электрического флюида. Франклин назвал это направление тока положительным током. Это было довольно продвинутое мышление для человека, который ничего не знал об атоме.

Теперь мы знаем, что материал является положительным, если в нем больше протонов, чем электронов, и отрицательным, если в нем больше электронов, чем протонов. В проводящем металле протекание тока обусловлено в первую очередь электронами, текущими от отрицательного материала к положительному, но по историческим причинам мы рассматриваем протекание положительного тока, и показано, что ток течет от положительного вывода батареи к положительному. отрицательный терминал.

Важно понимать, что электрическое поле присутствует в проводниках и отвечает за создание тока (Рисунок \(\PageIndex{5}\)). В предыдущих главах мы рассмотрели статический электрический случай, когда заряды в проводнике быстро перераспределяются по поверхности проводника, чтобы нейтрализовать внешнее электрическое поле и восстановить равновесие. В случае электрической цепи заряды не могут достичь равновесия за счет внешнего источника электрического потенциала, такого как батарея. Энергия, необходимая для перемещения заряда, обеспечивается электрическим потенциалом батареи.

Хотя электрическое поле отвечает за движение зарядов в проводнике, работа, совершаемая над зарядами электрическим полем, не увеличивает кинетическую энергию зарядов. Мы покажем, что электрическое поле отвечает за то, чтобы электрические заряды двигались с «дрейфовой скоростью».

Эта страница под названием 9.2: Электрический ток распространяется под лицензией CC BY 4.0 и была создана, изменена и/или курирована OpenStax с использованием исходного контента, который был отредактирован в соответствии со стилем и стандартами платформы LibreTexts; подробная история редактирования доступна по запросу.

Наверх

Была ли эта статья полезной?

Тип изделия
Раздел или Страница
Автор
ОпенСтакс
Лицензия
СС BY
Версия лицензии
4,0
Программа OER или Publisher
ОпенСтакс
Показать оглавление
нет
Теги
1. ампер (единица измерения)
2. цепь
3. обычный ток
4. электрический ток
5. схема
6. источник@https://openstax. org/details/books/university-physics-volume-2

Риджентс Физика Электрический ток

Поток заряда

Электрический ток — это поток заряда, так же как потоки воды — это поток молекул воды. Молекулы воды имеют тенденцию течь из областей с высокой потенциальной гравитационной энергией в области с низкой потенциальной гравитационной энергией. Электрические токи текут от высокого электрического потенциала к низкому электрическому потенциалу . И чем больше разница между высоким и низким потенциалом, тем больше течет ток!

В большинстве электрических токов движущимися зарядами являются отрицательные электроны. Однако по историческим причинам, восходящим к Бену Франклину, мы говорим, что условных токов текут в направлении, в котором положительные заряды будут двигаться . Несмотря на то, что это неудобно, довольно легко держаться прямо, если вы просто помните, что фактически движущиеся заряды, электроны, текут в направлении, противоположном направлению электрического тока. Имея это в виду, мы можем констатировать, что положительный ток течет от высокого потенциала к низкому , хотя носители заряда (электроны) на самом деле текут от низкого потенциала к высокому.

Электрический ток (I) измеряется в амперах (А) или амперах и может быть рассчитан путем нахождения общего количества заряда (q) в кулонах, который проходит через определенную точку за заданное время (t) . Таким образом, электрический ток можно рассчитать как:

Вопрос: Заряд в 30 кулонов проходит через Резистор 24 Ом за 6,0 секунд. Что это ток через резистор?
Ответ:

Сопротивление

Электрические заряды могут легко перемещаться в одних материалах (проводниках) и менее свободно в других (изоляторах), как мы узнали ранее. Мы описываем способность материала проводить электрический заряд как проводимость . Хорошие проводники имеют высокую проводимость. Электропроводность материала зависит от:

Плотности свободных зарядов, доступных для перемещения
Мобильность этих бесплатных сборов

Аналогичным образом мы описываем способность материала сопротивляться движению электрического заряда, используя удельное сопротивление , обозначаемое греческой буквой ро (). Удельное сопротивление измеряется в ом-метрах, которые обозначаются греческой буквой омега, умноженной на метры (•м). И проводимость, и удельное сопротивление являются свойствами материала.

Когда объект создается из материала, способность материала проводить электричество или проводимость зависит от проводимости материала, а также от формы материала. Например, полая цилиндрическая труба имеет более высокую проводимость воды, чем цилиндрическая труба, наполненная ватой. Однако форма трубы также играет роль. Очень толстая, но короткая труба может провести много воды, но очень узкая и очень длинная труба не может провести столько воды. И геометрия объекта, и композиция объекта влияют на его проводимость .

Сосредоточив внимание на способности объекта сопротивляться потоку электрического заряда, мы обнаружили, что объекты, сделанные из материалов с высоким удельным сопротивлением, имеют тенденцию препятствовать прохождению электрического тока и имеют высокое сопротивление . Кроме того, материалы, сформированные в виде длинных тонких объектов, также увеличивают электрическое сопротивление объекта. Наконец, объекты обычно демонстрируют более высокое сопротивление при более высоких температурах . Мы берем все эти факторы вместе, чтобы описать сопротивление объекта потоку электрического заряда. Сопротивление — это функциональное свойство объекта, описывающее способность объекта препятствовать протеканию через него заряда. Единицы сопротивления — омы ().

Для любой заданной температуры мы можем рассчитать электрическое сопротивление объекта в омах по следующей формуле, которую можно найти в справочной таблице.

В этой формуле R — сопротивление объекта в омах (), rho () — удельное сопротивление материала, из которого изготовлен объект, в ом*метрах (•м), L — длина объекта в метрах, а A — площадь поперечного сечения объекта в метрах в квадрате. Обратите внимание, что таблица удельных сопротивлений материалов для постоянной температуры дана вам в справочной таблице!

Давайте попробуем решить примерную задачу по расчету электрического сопротивления объекта:

Вопрос: Провод длиной 3,50 метра с площадью поперечного сечения
3,14×10 ^–6 м ² в 20° по Цельсию имеет сопротивление 0,0625 Ом. Определить удельное сопротивление проволоки и материал, из которого она изготовлена.
Ответ:

Закон Ома

Если сопротивление препятствует протеканию тока, а разность потенциалов способствует протеканию тока, то имеет смысл только то, что эти величины должны быть каким-то образом связаны. Джордж Ом изучил и количественно определил эти отношения для проводников и резисторов в знаменитой формуле, теперь известной как 9.0046 Закон Ома :

Закон Ома может иметь более качественный смысл, если мы немного изменим его:

Теперь легко увидеть, что ток, протекающий через проводник или резистор (в амперах), равен разности потенциалов на объекта (в вольтах), деленное на сопротивление объекта (в омах). Если вы хотите, чтобы протекал большой ток, вам потребуется большая разность потенциалов (например, большая батарея) и/или очень маленькое сопротивление.

Вопрос: Ток в проводе больше 24 ампера при подключении к 1,5 вольту батарея. Найдите сопротивление провода.
Ответ:

Примечание. Закон Ома на самом деле не является законом физики — не все материалы подчиняются этому соотношению. Однако это очень полезное эмпирическое соотношение, которое точно описывает основные электрические характеристики проводников и резисторов. Один из способов проверить, является ли материал омическим (если он соответствует закону Ома), — построить график зависимости напряжения от тока, протекающего через материал. Если материал подчиняется закону Ома, вы получите линейную зависимость, а наклон линии равен сопротивлению материала.

Электрические цепи

Электрическая цепь представляет собой замкнутый контур, по которому может протекать ток. Электрическая цепь может состоять практически из любых материалов (включая людей, если мы не будем осторожны!), но на практике они обычно состоят из электрических устройств, таких как провода, батареи, резисторы и переключатели. Обычный ток будет течь по полному замкнутому пути (замкнутой цепи) от высокого потенциала к низкому, поэтому электроны фактически текут в противоположном направлении, от низкого потенциала к высокому потенциалу. Если путь не является замкнутым контуром (разомкнутая цепь), заряд не будет течь.

Электрические цепи, представляющие собой трехмерные конструкции, обычно представляются в двух измерениях с помощью схем, известных как принципиальные схемы. Эти схемы представляют собой упрощенные стандартизированные представления, в которых общие элементы схемы представлены специальными символами, а провода, соединяющие элементы схемы, представлены линиями. Обозначения основных схем показаны в справочной таблице по физике.

Чтобы по цепи протекал ток, необходимо наличие источника разности потенциалов. Типичными источниками разности потенциалов являются гальванические элементы, батареи (состоящие из двух или более элементов, соединенных вместе) и источники питания (напряжения). Мы часто называем гальванические элементы батареями в общепринятой терминологии. Рисуя элемент или батарею на принципиальной схеме, помните, что более длинная сторона символа — это положительный полюс.

Электрические цепи должны образовывать полный проводящий путь для прохождения тока. В примере цепи, показанном внизу слева, цепь не завершена, потому что переключатель разомкнут, поэтому ток не будет течь, и лампа не загорится. Однако в схеме внизу справа переключатель замкнут, создавая замкнутый контур. Пойдет ток и лампа загорится.

Обратите внимание, что на рисунке справа обычный ток будет течь от плюса к минусу, создавая путь тока в цепи по часовой стрелке. Однако настоящие электроны в проводе текут в противоположном направлении или против часовой стрелки.

Вольтметры

Вольтметры — это инструменты, используемые для измерения разности потенциалов между двумя точками цепи. Вольтметр подключается параллельно измеряемому элементу, что означает создание альтернативного пути тока вокруг измеряемого элемента и через вольтметр. Вы правильно подключили вольтметр, если можете удалить вольтметр из цепи, не разорвав цепь. На схеме справа подключен вольтметр для правильного измерения разности потенциалов на лампе. Вольтметры имеют очень высокое сопротивление, чтобы свести к минимуму ток, протекающий через вольтметр, и влияние вольтметра на цепь.

Амперметры

Амперметры — это инструменты, используемые для измерения силы тока в цепи. Амперметр включен последовательно с цепью, так что измеряемый ток протекает непосредственно через амперметр. Цепь должна быть разорвана, чтобы правильно вставить амперметр. Амперметры имеют очень низкое сопротивление, чтобы свести к минимуму падение потенциала на амперметре и влияние амперметра на цепь, поэтому параллельное включение амперметра в цепь может привести к чрезвычайно высоким токам и может привести к выходу из строя амперметра. На схеме справа правильно подключен амперметр для измерения тока, протекающего по цепи.

Вопрос: На электрической схеме справа возможно расположение амперметра и вольтметра обозначены кружками 1, 2, 3 и 4. Где должен располагаться амперметр, чтобы правильно измерить общий ток и где должен ли вольтметр быть расположен правильно измерить общее напряжение?
Ответ: Для измерения полного тока амперметр необходимо поставить в положение 1, так как весь ток в цепи должен проходить по этому проводу, а амперметры всегда подключаются последовательно.
Для измерения общего напряжения в цепи вольтметр можно поместить либо в положение 3, либо в положение 4. Вольтметры всегда располагают параллельно анализируемому элементу цепи, а положения 3 и 4 эквивалентны, поскольку они соединены проводами ( и потенциал всегда одинаков в любом месте идеального провода).

Энергия и мощность

Точно так же, как механическая мощность — это скорость, с которой расходуется механическая энергия, электрическая мощность — это скорость, с которой расходуется электрическая энергия. Ранее мы узнали, что когда вы работаете над чем-то, вы изменяете его энергию, и что электрическая работа или энергия равна разности потенциалов, умноженной на заряд. Следовательно, мы можем записать наше уравнение для электрической мощности как:

Однако мы также знаем, что количество заряда, проходящего через точку в данную единицу времени, является током, поэтому мы можем продолжить наш вывод следующим образом:

Таким образом, электрическая мощность, затрачиваемая в цепи, равна электрическому току, умноженному на потенциал разность (напряжение). Используя закон Ома, мы можем еще больше расширить это, чтобы предоставить нам несколько различных методов расчета электрической мощности, рассеиваемой резистором: большинстве случаев) и свет, или его можно использовать для работы. Давайте посмотрим, сможем ли мы применить эти знания на практике.

Вопрос: 110-вольтовая тостерная печь потребляет ток силой 6 ампер при максимальной мощности, когда электрическая энергия преобразуется в тепловую. Какова максимальная мощность тостера?
Ответ:

9.1 Электрический ток — Университетская физика, том 2

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

Описать электрический ток
Определить единицу электрического тока
Объясните направление течения тока

Хотя для протекания зарядов не требуется материал, большая часть этой главы посвящена изучению движения зарядов через материал. Скорость, с которой заряды проходят через определенное место, то есть количество зарядов в единицу времени, известна как электрический ток . Когда заряды протекают через среду, ток зависит от приложенного напряжения, материала, через который проходят заряды, и состояния материала. Особый интерес представляет движение зарядов в проводнике. В предыдущих главах заряды ускорялись за счет силы, обеспечиваемой электрическим полем, теряя потенциальную энергию и приобретая кинетическую энергию. В этой главе мы обсудим ситуацию с силой, обеспечиваемой электрическим полем в проводнике, где заряды теряют кинетическую энергию, и материал достигает постоянной скорости, известной как « скорость дрейфа ». Это аналогично объекту, падающему через атмосферу и теряющему кинетическую энергию в воздухе, достигая постоянной конечной скорости.

Если вы когда-либо проходили курс по оказанию первой помощи или технике безопасности, вы, возможно, слышали, что в случае поражения электрическим током сила тока, а не напряжение, является важным фактором, определяющим тяжесть поражения и его количество. повреждения человеческого организма. Ток измеряется в единицах, называемых амперами; Вы, возможно, заметили, что автоматические выключатели в вашем доме и предохранители в вашем автомобиле рассчитаны на ампер (или ампер). Но что такое ампер и что он измеряет?