Физики раскрыли секрет того, почему вода проводит ток

https://ria.ru/20161202/1482714523.html

Физики раскрыли секрет того, почему вода проводит ток

Физики раскрыли секрет того, почему вода проводит ток — РИА Новости, 24.08.2018

Физики раскрыли секрет того, почему вода проводит ток

Ученые впервые проследили за тем, как одна молекула воды передает протоны своей «соседке», и раскрыли секрет того, почему вода пропускает ток, а другие похожие на нее вещества – не обладают таким свойством.

2016-12-02T15:39

2016-12-02T15:39

2018-08-24T12:28

/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content

/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content

https://cdnn21.img.ria.ru/images/152537/98/1525379896_0:313:6000:3688_1920x0_80_0_0_c8bede706fec5ea0614a0c453216b7db.jpg

сша

РИА Новости

1

5

4.7

96

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og. xn--p1ai/awards/

2016

РИА Новости

1

5

4.7

96

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

Новости

ru-RU

https://ria.ru/docs/about/copyright.html

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/

РИА Новости

1

5

4.7

96

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

1920

1080

true

1920

1440

true

https://cdnn21.img.ria.ru/images/152537/98/1525379896_334:0:5667:4000_1920x0_80_0_0_bccc9455e5d59d960e66d7022cc633e4.jpg

1920

1920

true

РИА Новости

1

5

4.7

96

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

РИА Новости

1

5

4. 7

96

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

открытия — риа наука, сша, йельский университет, физика, вода

Открытия — РИА Наука, Наука, США, Йельский университет, Физика, Вода

МОСКВА, 2 дек – РИА Новости. Ученые впервые проследили за тем, как одна молекула воды передает протоны своей «соседке», и раскрыли секрет того, почему вода пропускает ток, а другие похожие на нее вещества – не обладают таким свойством, говорится в статье, опубликованной в журнале Science.

«Когда через воду проходит ток, атомам кислорода при этом почти не приходится двигаться. Этот процесс можно сравнить с знаменитой «колыбелью» Ньютона, набором подвешенных шариков, выстроенных в линию. Если поднять один из них и ударить им по линии, только концевые шарики будут двигаться, а остальные будут стоять на месте», — рассказывает Марк Джонсон (Mark Johnson) из Йельского университета (США).

Дистиллированная вода, как и многие другие вещества, состоящие из двух неметаллических элементов, является изолятором, почти не пропускающим электрический ток. Но если в воду добавить даже очень небольшое число ионов, ее электропроводность резко вырастает и она становится полноценным проводником. О том, почему вода проводит ток, ученые спорят уже более двух столетий.

В начале 19 века немецкий химик Теодор Гротгус предложил теорию, которая объясняла то, почему вода пропускает через себя ток и почему электричество может разлагать ее на водород и кислород. Он посчитал, что молекулы воды могут захватывать лишние протоны и передавать их друг другу, подобно палочке в эстафете, благодаря формированию новых водородных и ковалентных связей и их быстрому распаду.

12 ноября 2015, 22:00

Ученые раскрыли тайну происхождения воды на ЗемлеДревнейшие породы Земли с канадского острова в Арктике рассказали ученым о том, что вода нашей планеты существовала на ее поверхности изначально, а не была принесена кометами или астероидами.

Как рассказывает Джонсон, как именно протекает подобная «эстафета» и как выглядят молекулы воды, участвующие в обмене протонами, до настоящего времени никто не знал, так как проследить за этим процессом крайне сложно из-за его скоротечности и крайне малых масштабов, на которых протекает эта реакция.

Йельским химикам удалось решить эту задачу, обнаружив, что подобные реакции замедляются и становятся видными для инструментов при исполнении двух условий – охлаждения небольшого количества молекул воды почти до абсолютного нуля и использования только «тяжелой» воды – молекул, состоящих из обычного кислорода и дейтерия, тяжелого изотопа водорода.

Подсвечивая такие молекулы при помощи лучей инфракрасного лазера и наблюдая за изменениями в их спектре, ученые смогли увидеть, как свободные ионы дейтерия присоединяются к тяжелой воде, и как они «перепрыгивают» на соседнюю с ней молекулу.

28 сентября 2015, 18:10

Ученые нашли «соленые ручьи» из жидкой воды на МарсеСпектральные данные с зонда MRO помогли планетологам доказать, что на экваторе Марса периодически возникают своеобразные ручьи из жидкой, но очень соленой воды.

Как показали эти наблюдения, подобные обмены идут не между отдельными молекулами воды, а между своеобразными «коллективами» их молекул, объединяющие в себе четыре молекулы h3O. Это, в целом, подтверждает то, что раньше подозревали ученые на базе компьютерных расчетов, но не могли доказать этого на практике.

Дальнейшее изучение этого процесса, как надеются химики из Йеля, поможет раскрыть другие тайны воды, в том числе ее необычно высокое поверхностное натяжение, и понять, как подобная транспортировка протонов влияет на работу нашего организма и других живых существ.

Физики впервые получили спиновый ток при помощи лазера

Спинтроника — относительно молодое направление физики твердого тела, оно сформировалось в 80-е годы XX века. Исследования в этой области направлены на создание устройств, основанных на спиновом токе, то есть на переносе спина, а не заряда. Каждый электрон, помимо заряда обладает собственным магнитным моментом — спином. Спин электрона имеет несколько возможных состояний, которые часто описываются как его направление, например, вверх и вниз. Ансамбль спин-поляризованных, то есть имеющих спины одинакового направления, электронов составляет намагниченность материала. С использованием спинов электронов в ферромагнитных материалах, обладающих постоянной намагниченностью при отсутствии внешнего магнитного поля, сегодня кодируется и хранится информация в широко распространенных устройствах магнитной записи. Возможность переноса информации, кодированной в спиновой поляризации, позволит создать принципиально новый вид логических микросхем, в которых будут минимизированы тепловые потери. Их функциональность будет значительно шире, так как у спина существует больше возможных состояний, чем у заряда электрона.

Фото: авторы работы от ФТИ имени А.Ф. Иоффе: Алексей Щербаков, Александра Калашникова и Леонид Шелухин. Источник: Александра Калашникова

Один из методов генерации чисто спинового тока — спиновая накачка. За счет круговых колебаний ансамбля спинов (прецессии намагниченности), происходящих в ферромагнетике, в сопряженном с ним немагнитном металле создается спиновый ток на частоте прецессии.

Традиционно для возбуждения прецессии используют микроволновое излучение. Коллектив физиков из России, Германии, Украины и Великобритании впервые показал, что вместо микроволн можно применять сверхкороткие лазерные импульсы. Это позволяет точнее регулировать параметры прецессии, поскольку лазерные импульсы влияют на намагниченность через разные механизмы, а лазерный луч можно сфокусировать даже в пятно нанометрового масштаба, используя специальные наноплазмонные антенны.

В эксперименте физики использовали так называемый спиновый затвор — структуру из двух нанометровых слоев ферромагнетика (сплава железа и галлия), разделенных прослойкой немагнитной меди. Для запуска прецессии и ее обнаружения использовался метод накачки-зондирования (pump-probe). Один мощный лазерный импульс от фемтосекундного твердотельного лазера запускал прецессию намагниченности в ферромагнитных слоях. Второй импульс, менее мощный, попадал на образец позже первого. Исследователи измеряли поляризацию второго импульса при отражении от образца, чтобы определить, как ориентированы ансамбли спинов в двух слоях.

Эксперимент повторялся с разным временем задержки второго импульса, и в результате ученые получили траекторию прецессии намагниченностей ферромагнитных слоев.

Фото: детектирующая часть установки. Источник: Александра Калашникова

В результате исследователи доказали, что одновременный запуск в обоих ферромагнитных слоях прецессии намагниченности приводит к возникновению противоположно направленных спиновых токов в слое меди. Это значит, что могут быть разработаны миниатюрные (даже наноразмерные) генераторы спинового тока, запускаемые лазерными импульсами, более функциональные, чем микроволновые. Кроме того, исследователи обнаружили результат, интересный с точки зрения фундаментальной физики: между колеблющимися намагниченностями двух ферромагнитных слоев образовалась динамическая диссипативная связь. Это такой тип связи, при котором взаимодействие двух колеблющихся объектов влияет на время затухания колебаний. Исследователи изменяли силу связи между слоями, регулируя разницу в частоте прецессии их намагниченностей.

В условиях резонанса, когда частоты совпадали, две прецессирующие намагниченности образовывали связанное состояние со сложным двухэтапным затуханием. Наблюдать такое проявление диссипативной связи между двумя прецессирующими намагниченностями ранее не удавалось. Обычно в опытах по спиновой накачке используются микроволны, которые запускают вынужденную прецессию намагниченностей на фиксированной частоте. Воздействие микроволн на слои ферромагнетика можно сравнить с постоянным раскачиванием на одной частоте двух связанных маятников. Короткие лазерные импульсы позволяют толкнуть маятники коротким «щелчком», то есть запустить свободную прецессию одновременно в двух слоях, и затем следить за их взаимодействием, когда на них уже не действует вынуждающая сила. Именно благодаря этому удалось наблюдать сложное поведение связанных прецессий намагниченностей.

«Новый способ управления спиновыми токами будет полезен для создания оптически управляемых высокочастотных спиновых наногенераторов и других спинтронных устройств, в которых важны нанометровый масштаб и высокая энергоэффективность.

Такие устройства могут найти широкое применение в самых разных областях — от нейроморфных сетей до магнитной томографии со сверхвысоким разрешением, — поясняет соавтор работы Алексей Щербаков из Физико-технического института имени А.Ф. Иоффе РАН. — Результаты исследования представляют и фундаментальный интерес. Несмотря на то, что структуры типа «спиновый затвор» подробно изучены, именно предложенный нами метод оптической генерации спинового тока позволил выявить специфику взаимодействия намагниченностей — диссипативную связь. Физические системы, в которых такой тип связи может быть реализован и исследован экспериментально, крайне малочисленны. Между тем диссипативная сильная связь относится к квантовым эффектам, а наблюдение аналогов подобных процессов в объектах классической физики сейчас вызывает значительный интерес. Мы показали, что «спиновый затвор», хорошо изученное и сравнительно простое устройство, может быть модельным объектом для таких исследований».

Теги

Физика и космос, Спецпроект

почему мы используем переменный ток // Смотрим

Физика. Электричество: почему мы используем переменный ток // Смотрим

• Профиль

3 сентября 2022, 15:30

В эфире «Школьной программы» рассказали, что такое «животное электричество» и «вольтовый столб», а также вспомнили, какой ток называют постоянным вместе с выпускницей программы «Учитель для России» Татьяной Жихаревой

• школа
• радио
• образование
• Программы для родителей и детей
• родители
• История (Радио Маяк)
• Популярные шоу (Радио Маяк)
• Научпоп (Радио «Маяк»)
• В эфире (Радио «Маяк»)

• Смотрим всё

Авто-геолокация

Гальванический ток.

Физика в играх

Гальванический ток

Снова об электричестве. После нескольких опытов с магнитами вернемся опять к электрическим явлениям.

До сих пор мы получали электричество, натирая стекло или сургуч. Проявление электричества сопровождалось искрами.

Эти искры можно сравнить со струями воды из шприца. Чем сильнее давление поршня, то есть чем больше напряжение воды в шприце, тем дальше бьет струя. И про электричество говорят, что чем больше напряжение его, тем длиннее становятся искры. Но чем больше напряжение, тем труднее его сосредоточить и проводить по проводам.

Вы, вероятно, видели фонтан и замечали, что от сильного давления вода пробивается везде, где труба хоть немного повреждена, и тонкими струйками растекается во все стороны. Нечто подобное происходит и при сильном напряжении электричества в электрических машинах: все острые углы машины со всех сторон испускают электричество.

С помощью трения мы добывали до сих пор мало электричества. Алессандро Вольта, профессор физики в Павии, живший более ста лет назад, нашел способ получения электричества в большом количестве другим способом. До него итальянский физиолог Луиджи Гальвани из Болоньи сделал важное наблюдение, но только неправильно истолковал его.

Он заметил, что тело мертвой лягушки вздрагивало вблизи электрической машины, как только из машины извлекались искры. Такое же явление он заметил, когда повесил препарированные ножки лягушки на медную проволоку на балконной решетке и когда от ветра ножки лягушки прикасались к железу решетки.

Гальвани верно приписал вздрагивание ножек действию электричества, но думал, что явление это вызвано электричеством, имеющимся в теле лягушки.

Вольта повторил опыт Гальвани, но провел его с большей научной точностью. Он заметил, что лягушка не вздрагивала, если висела на железном крючке у железной решетки. Всегда оказывались нужными два различных металла, чтобы заставить вздрагивать препарат. Вольта заключил, что проявление электричества объясняется соприкосновением двух различных металлов.

Основываясь на этих опытах, он построил в 1800 году столб из пластинок цинка, меди и войлока, смоченного раствором серной кислоты. Цинк, медь и войлок он накладывал друг на друга в таком порядке, что внизу находилась медная пластинка, на ней войлок, затем цинк, опять медь, войлок, цинк, медь, войлок и т. д. Этот столб оказывался заряженным на нижнем конце положительным, а на верхнем — отрицательным электричеством.

Все электрические явления, которые Вольта наблюдал с помощью построенного им электрофора и электрической машины, повторились и здесь. Только длина искр, которые давал столб, была несравненно меньше длины искр электрической машины.

В честь Гальвани Вольта назвал этот способ получения электричества гальваническим.

При таком получении электричества кислота, соприкасаясь с металлами, разъедает их. Значит, здесь мы также видим, что для получения электричества нужно израсходовать «что-то», как мы затрачивали работу, получая электричество трением.

Гальванические элементы в чайных стаканах. Мы можем воспроизвести опыты Вольты, только вместо пластинок цинка и меди, переложенных войлоком, воспользуемся несколькими стаканами, наполненными подкисленной водой, и несколькими полосками меди и цинка.

Наполните водой чайный стакан и прибавьте к нему, размешивая стеклянной палочкой, серную кислоту так, чтобы кислота составляла приблизительно У₃₀ часть воды. Не забудьте, что всегда надо кислоту вливать по каплям в воду, а не воду в кислоту, потому что быстрое образование водяных паров может разбрызгать кислоту. Если нет серной кислоты, можно всыпать в стакан 5–6 чайных ложек обыкновенной поваренной соли.

В подкисленную воду опустите две полоски различных металлов (рис. 122). Самые подходящие металлы — это медь и цинк. Толщина пластинок не имеет значения, а ширину их лучше взять не меньше 4 сантиметров. Полоски эти можно изогнуть и подвесить на противоположные стороны стакана; только следите, чтобы они не коснулись одна другой. Прибор готов. Он называется гальваническим элементом. Здесь кислота работает, разъедая металл, и в результате этой химической работы в меди возникает положительное электричество, а в цинке — отрицательное.

Если вы теперь соедините проволоками полоски элемента, вы увидите, что в момент соприкосновения между ними проскочит маленькая искорка.

Если соединить медную и цинковую пластинки проволокой, то по ней потекут электрические заряды. Принято в этом случае говорить, что по проволоке течет электрический ток. Так как электрических зарядов не видно, то принято считать, что ток в проволоке течет от положительной пластинки элемента к отрицательной, значит, у нас — от меди к цинку.

Напряжение тока такого элемента очень невелико. Оно примерно в 10 ООО раз меньше напряжения небольшой электрической машины. Зато сила тока нашего гальванического элемента гораздо больше силы тока электрической машины. Но напряжение тока можно увеличить, соединив несколько гальванических элементов вместе так, чтобы цинк одного соприкасался с медью другого (рис.  122). Напряжение увеличится во столько раз, сколько элементов вы возьмете.

Кстати, такое соединение гальванических элементов называется последовательным. Соединение элементов носит название батареи элементов.

В нашей батарее на одном ее конце будет свободной медная пластинка, на другом — цинковая. Медная будет заряжена положительно. Говорят также, что она имеет положительный потенциал; цинковая же пластинка имеет отрицательный потенциал, то есть заряжена отрицательно.

Рис. 122

Если бы вы соединили в батарею несколько тысяч гальванических элементов, вы увидели бы те же явления, что и при опытах с электрической машиной. Оба конца батареи, ее «полюсы», светились бы в темноте, проволоки при сближении давали бы огромные искры. Эта батарея могла бы заряжать лейденские банки. Все подтвердило бы, что вы имеете дело с электричеством очень большого напряжения.

Если концы проволок от полюсов гальванической батареи, составленной из 3–4 элементов, присоединить к маленькой лампочке карманного фонаря, нить лампочки ярко засветится.

Для других опытов, которые мы опишем, достаточно иметь батарею, составленную из четырех элементов. Только помните, что, когда кончите опыты, нужно вынуть полоски из раствора и промыть их под краном. Это делается потому, что даже тогда, когда элемент не работает, раствор кислоты или соли разъедает металлы.

Для различных опытов с электрическим током вы можете купить готовые элементы. Есть наливные элементы системы Лекланше. Для очень многих опытов лучше всего пользоваться готовыми, так называемыми «сухими» элементами. В них вместо раствора помещена похожая на вазелин, невыливающаяся масса.

У нас на рисунках всюду показаны простейшие элементы в стаканах, но это изображено условно. На самом деле для опытов нужно брать хорошие, долго действующие элементы, а наши элементы — стаканы — быстро ослабевают.

Проволока. Для различных соединений элементов вам нужно иметь немного проволоки. Лучше всего достать так называемую звонковую проволоку диаметром 0,8 миллиметра. Она изготовлена из меди и обмотана двумя слоями хлопчатобумажной изоляции. Конечно, когда вы будете присоединять проволоку к элементам или к батарее элементов, в местах соединений она должна быть очищена от изоляции. Если вы захотите удлинить проволоку, можно зачистить концы и хорошенько скрутить их.

Разложение воды электрическим током. Когда ток проходит через металлы, они не изменяются, кроме тех случаев, когда по тонкой проволоке пропускается ток большой силы. Тогда проволока раскаляется и может даже расплавиться.

Жидкости проводят электрический ток не так, как металл. Жидкости разлагаются электрическим током, и вы можете легко произвести опыт разложения воды.

Достаньте два обрезка тонкой платиновой проволоки. Расплющите их немного и припаяйте к концам медных проволок. Платиновые проволоки воткните в пробку на небольшом расстоянии друг от друга так, чтобы места спаек с медными проволоками оказались в пробке. Этой пробкой заткните стеклянную воронку, как показано на рис.  123, и залейте еще сверху сургучом или стеарином, чтобы не просачивалась вода.

Воронку укрепите на подставке, налейте в нее воды и прибавьте немного серной кислоты. Теперь соедините медные проволоки с батареей из 2–4 элементов, и вы увидите, что платиновые проволоки покроются пузырьками, которые начнут отрываться и всплывать на поверхность. Вместо оторвавшихся пузырьков появятся новые, и наконец вода как будто «закипит». Это ток разлагает воду на составные части.

Рис. 123

Вода состоит из двух газов: водорода и кислорода. Образующиеся вокруг проволок пузырьки газа — это и есть водород и кислород. Газы эти легко собрать и, исследуя их, убедиться, что мы получили действительно водород и кислород.

Налейте в две пробирки воды, подкисленной серной кислотой, заткните одну из пробирок пальцем и опустите ее в воронку отверстием вниз. Когда отверстие пробирки будет в воде, отнимите палец. Вода из пробирки не потечет, — вы, наверное, помните, каким физическим законом объясняется это явление. Наденьте теперь пробирку на одну из платиновых проволок; маленькие пузырьки газа, поднимаясь кверху, будут скопляться у дна и постепенно вытеснят воздух из пробирки. Когда пробирка наполнится газом, снимите ее и быстро заткните пальцем, чтобы не выпустить газ. Таким же образом можно собрать газ с другой проволоки.

Уже в самом начале разложения воды можно заметить, что вокруг одной платиновой проволоки образуется вдвое больше пузырьков, чем вокруг другой. Зная, что вода состоит из двух частей водорода и одной части кислорода, вы легко догадаетесь, что в той пробирке, где пузырьков вдвое больше, выделяется водород, а в другой, следовательно, кислород. Заметим, что водород выделяется проволокой, соединенной с цинком батареи, значит, с отрицательным полюсом ее. Если вы поднесете зажженную спичку к пробирке, снятой с этой проволоки, послышится слабый взрыв, и газ загорится голубоватым пламенем. Значит, это действительно водород.

Кислород не горит, но зато прекрасно поддерживает горение. Дерево гораздо сильнее разгорается в кислороде, чем в воздухе. Вы можете это сейчас же проверить. Опустите в пробирку, наполненную кислородом, тлеющую спичку, и она вспыхнет ярким пламенем.

В конце книги вы прочтете о том, как получить водород и кислород химическим способом и произвести с ними много интересных опытов.

Гальванопластика. С помощью электрического тока можно покрывать одни металлы другими или снимать точные копии предметов. Для опытов нужно очень немного материалов и приспособлений. Нужен медный купорос. Он в виде красивых сине-зеленых кристаллов продается во всех аптекарских магазинах.

Возьмите стеклянную банку, наполните ее водой и разводите в ней медный купорос до тех пор, пока на дне не останутся нерастворяющиеся большие кристаллы. Такой раствор называется насыщенным. Затем положите на банку на некотором расстоянии друг от друга две медные хорошо вычищенные проволоки и соедините с полюсами батареи из двух элементов. Одну проволоку соедините с положительным, другую с отрицательным полюсом (рис.  124). К положительной проволоке, то есть к проволоке, соединенной с медной полоской батареи, подвесьте кусок листовой меди, а к другой проволоке тот предмет, который вы хотите покрыть медью, например железный ключ.

Рис. 124

Полоска меди и ключ должны быть опущены в раствор купороса, но не соприкасаться между собою. Ток будет разлагать медный купорос. Выделяющаяся из него чистая медь будет оседать на отрицательном проводе — на ключе. А в это же время взамен меди, извлеченной таким способом из раствора, на положительном проводе идет разрушительная работа: медная пластинка разъедается и пополняет медью раствор.

Для того чтобы этот опыт прошел удачно, нужно, чтобы покрываемый предмет был хорошим проводником электричества и чтобы он был совершенно чистым, без всяких следов жира на поверхности. Медная пластинка тоже должна быть до опыта тщательно вычищена наждачной бумагой и обезжирена. Отложения меди появятся на отрицательном проводе уже через несколько секунд после включения батареи, а через полчаса он уже весь покроется толстым слоем меди. Только надо поворачивать в сторону медной пластинки покрываемый предмет постепенно всеми сторонами, иначе он покроется неравномерно.

Очень красивыми получаются покрытые медью цветы и листья, только трудно сделать их хорошими проводниками электрического тока. Для этого их покрывают самым тщательным образом очень мелким порошком графита, хорошо проводящего электрический ток. Покрытая порошком графита поверхность цветов и листьев становится хорошим проводником электричества, и тогда осаждение меди идет успешно. Понятно, обработанные таким образом предметы опускают в ванну на медной проволоке отрицательного провода.

Можно также никелировать, серебрить, золотить разные вещи, только для этого, конечно, нужны другие жидкости, способные выделять эти металлы. Большая отрасль промышленности основана на этом действии электрического тока, и тысячи рабочих занимаются этим делом.

Но с помощью электричества можно не только покрывать разные вещи металлическим слоем; можно делать копии предметов, которые так сходны с оригиналом, как две капли воды похожи друг на друга. Попробуйте, например, сделать с помощью электрического тока медную копию какой-нибудь медали. Никаких новых приборов для этого не нужно. Можно, конечно, получить осадок меди непосредственно на самой медали и потом отделить его, но тогда все выпуклости на медали будут на копии углублениями. Если бы на этой копии стал вторично оседать слой меди, получилась бы уже точная копия. Но это двойная работа и двойная трата купороса. Можно сделать вот как.

Смажьте медаль маслом и оберните ее по краям полоской бумаги в палец шириной. Получится коробка круглой формы. В нее налейте раствор гипса. Когда гипс застынет, его можно легко отделить от формы. Получится «негатив» из гипса, на котором все выпуклости будут соответствовать вогнутым местам медали, а вогнутые места — ее выпуклостям. На эту «матрицу» будет осаждаться медь. Но для этого нужно сделать матрицу проводником электричества. Натрите ее хорошенько с лицевой стороны (где мы получили «оттиск» медали) и по краям очень мелким графитом, оберните еще по краям медной проволокой без изоляции и повесьте в ванну с купоросом на отрицательный провод, лицевой стороной к медной пластинке. На соединение матрицы с проводом обратите особое внимание. Для лучшего соединения обмотайте ее по краям несколько раз тонкой проволокой или оберните гипсовую форму оловянной фольгой, конечно не закрывая при этом оттиска медали. Затем присоедините батарею и, когда заметите, что процесс разложения и осаждения меди пойдет правильно, предоставьте действовать электрическому току.

На графитные пылинки ложится мельчайшими частицами медь и образует сначала первый слой. На него затем все время отлагается медь и постепенно покрывает всю форму. Получается прекрасный «проводник» электричества. Дальнейшая работа идет уже скорее.

Примерно через сутки вы можете получить такой толстый слой, который можно без повреждения снять с формы.

Ускорять работу электричества, увеличивая напряжение батареи, не нужно: слепок получится грубым и непрочным.

Таким же образом сделайте и вторую сторону медали, наклейте обе части с двух сторон на медный кружок, обровняйте края напильником — и копия медали готова.

Очень просто делать гальваническим способом медные листья, потому что обратная сторона настоящих древесных листьев с выпуклыми жилками представляет собой готовую уже матрицу. Натрите графитом обратную сторону листа и повесьте его на отрицательном проводе, повернув лист натертой стороной к медной пластине. Чтобы осаждение меди на листе — особенно если он большой — происходило более равномерно, протяните к разным местам листа несколько тонких проволочек от провода, подводящего ток к листу. По краям медь обычно осаждается с излишком и даже переходит на другую сторону листа. Поэтому края медного слепка приходится опиливать напильником, придавая ему очертания оригинала.

Беседка и деревья из свинцовых кристаллов. Толстую свинцовую проволоку повесьте дугой в банку с раствором свинцового сахара. С этим раствором не шутите: он ядовит. Сделайте на стакан крышку из картона и сквозь нее пропустите еще один кусочек свинцовой проволоки так, чтобы он немного не доходил до дуги. Прямую проволоку соедините с отрицательным проводом батареи, а дугу — с положительным.

Чудное зрелище будет перед вашими глазами, особенно если вы будете смотреть в лупу. Вы увидите, как свинцовая проволока на отрицательном проводе постепенно утрачивает свою гладкую поверхность. Из свинцового сахара, так же как и в прежних опытах из медного купороса, выделяются маленькие блестящие кристаллики свинца. Они садятся на проволоку в середине стакана (рис. 125, слева), образуют причудливые разветвления, и наконец вырастает перевернутое вершиной книзу дерево.

Если вы измените направление тока, переставив провода, вы увидите, как «дерево» уменьшается и кристаллы отрываются от него. В то же время на дуге, которая соединена уже с отрицательным полюсом, начнут вырастать кристаллы, и наконец вместо дерева образуется беседка, правда тоже перевернутая верхушкой вниз (рис. 125, справа). После опыта слейте раствор в бутылку, а стакан хорошенько вымойте под краном.

Рис. 125

Вода, кипящая без огня. Вы читали уже о том, что, если по тонким проводам проходит ток большой силы, он нагревает их. Вы видите это каждый день у себя дома в электрических лампочках.

Если у вас есть батарея в 8—10 элементов, вы можете раскалить добела тоненькую железную проволоку. Еще легче раскалить проволоку, специально изготовляемую для электронагревательных приборов — для чайников или утюгов, — так называемую никелиновую, реотановую или нихромовую проволоку.

Сверните из тонкой никелиновой проволоки спираль длиной 1–2 сантиметра и концы ее присоедините к проводам батареи. Проволока сейчас же нагреется. Окуните спираль в пробирку с холодной водой (рис. 126). Вода забурлит, заклокочет и закипит.

Рис. 126

Если батарея невелика, возьмите проволоку покороче и потоньше.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

PhysBook:Электронный учебник физики — PhysBook

Содержание

• 1 Учебники
• 2 Механика
  • 2. 1 Кинематика
  • 2.2 Динамика
  • 2.3 Законы сохранения
  • 2.4 Статика
  • 2.5 Механические колебания и волны
• 3 Термодинамика и МКТ
  • 3.1 МКТ
  • 3.2 Термодинамика
• 4 Электродинамика
  • 4.1 Электростатика
  • 4.2 Электрический ток
  • 4. 3 Магнетизм
  • 4.4 Электромагнитные колебания и волны
• 5 Оптика. СТО
  • 5.1 Геометрическая оптика
  • 5.2 Волновая оптика
  • 5.3 Фотометрия
  • 5.4 Квантовая оптика
  • 5.5 Излучение и спектры
  • 5.6 СТО
• 6 Атомная и ядерная
  • 6.1 Атомная физика. Квантовая теория
  • 6.2 Ядерная физика
• 7 Общие темы
• 8 Новые страницы

Здесь размещена информация по школьной физике:

1. материалы из учебников, лекций, рефератов, журналов;
2. разработки уроков, тем;
3. flash-анимации, фотографии, рисунки различных физических процессов;
4. ссылки на другие сайты

и многое другое.

Каждый зарегистрированный пользователь сайта имеет возможность выкладывать свои материалы (см. справку), обсуждать уже созданные.

Учебники

Формулы по физике – 7 класс – 8 класс – 9 класс – 10 класс – 11 класс –

Механика

Кинематика

Основные понятия кинематики – Прямолинейное движение – Криволинейное движение – Движение в пространстве

Динамика

Законы Ньютона – Силы в механике – Движение под действием нескольких сил

Законы сохранения

Закон сохранения импульса – Закон сохранения энергии

Статика

Статика твердых тел – Динамика твердых тел – Гидростатика – Гидродинамика

Механические колебания и волны

Механические колебания – Механические волны

---

Термодинамика и МКТ

МКТ

Основы МКТ – Газовые законы – МКТ идеального газа

Термодинамика

Первый закон термодинамики – Второй закон термодинамики – Жидкость-газ – Поверхностное натяжение – Твердые тела – Тепловое расширение

---

Электродинамика

Электростатика

Электрическое поле и его параметры – Электроемкость

Электрический ток

Постоянный электрический ток – Электрический ток в металлах – Электрический ток в жидкостях – Электрический ток в газах – Электрический ток в вакууме – Электрический ток в полупроводниках

Магнетизм

Магнитное поле – Электромагнитная индукция

Электромагнитные колебания и волны

Электромагнитные колебания – Производство и передача электроэнергии – Электромагнитные волны

---

Оптика.

СТО

Геометрическая оптика

Прямолинейное распространение света. Отражение света – Преломление света – Линзы

Волновая оптика

Свет как электромагнитная волна – Интерференция света – Дифракция света

Фотометрия

Фотометрия

Квантовая оптика

Квантовая оптика

Излучение и спектры

Излучение и спектры

СТО

СТО

---

Атомная и ядерная

Атомная физика. Квантовая теория

Строение атома – Квантовая теория – Излучение атома

Ядерная физика

Атомное ядро – Радиоактивность – Ядерные реакции – Элементарные частицы

---

Общие темы

Измерения – Методы решения – Развитие науки- Статья- Как писать введение в реферате- Подготовка к ЕГЭ — Репетитор по физике

Новые страницы

Запрос не дал результатов.

Тест: Электрический ток — Физика 8 класс

Тест: Электрический ток — Физика 8 класс

Английский язык

Астрономия

Белорусский язык

Биология

География

ИЗО

Информатика

История

Итальянский язык

Краеведение

Литература

Математика

Музыка

Немецкий язык

ОБЖ

Обществознание

Окружающий мир

ОРКСЭ

Русский язык

Технология

Физика

Физкультура

Химия

Черчение

Для учителей

Дошкольникам

VIP — доступ

• Предметы
»
• Физика
»
• 8 класс
»
• Электрический ток

Электрический ток

Тест составлен для учащихся 8 класса, для проверки усвоения темы «Электрический ток». При составлении теста использовались контрольно — измерительные материалы , составитель Бобошина С.Б. Тест содержит 12 вопросов.

Физика 8 класс | Автор: Марушкина Наталья Борисовна | ID: 5983 | Дата: 8.11.2015

Помещать страницу в закладки могут только зарегистрированные пользователи
Зарегистрироваться

Вопрос № 1

Электрический ток в веществе возникает в результате действия

электрического поля
силы упругости
силы давления
силы тяжести

Вопрос № 2

Гальванический элемент состоит

из угольного стержня, который заряжается по действием атмосферного электричества
из двух электродов, между которыми происходит химическая реакция
из двух электродов, которые в процессе химической реакции заряжаются разноименными зарядами
из двух электродов, которые в процессе химической реакции заряжаются одноименными зарядами

Вопрос № 3

Электробытовые приборы — это

источники электрического тока
приемники электрического тока
замыкающие устройства
источники тока и замыкающие устройства

Вопрос № 4

Электрический ток в металлах представляет собой

упорядоченное движение свободных протонов
упорядоченное движение свободных электронов
хаотичное движение свободных протонов
хаотичное движение свободных электронов

Вопрос № 5

Действие гальванометра основано

на магнитном и тепловом действиях токов
на тепловом действии тока
на химическом действии тока
на магнитном действии тока

Вопрос № 6

За направление электрического тока в проводнике принимают

направление движения положительных зарядов
направление движения отрицательных зарядов
любое произвольное направление
направления движения отрицательных зарядов в металлах, положительных зарядов в других проводниках

Вопрос № 7

Упорядоченное движение заряженых частиц называется

электрическим полем
течением зарядов
потоком поля
электрическим током

Вопрос № 8

В ходе химической реакции выделятся внутренняя энергия и превращается в электрическую. На этом принципе основано действие

генератора
гальванического элемента
электрического двигателя
теплового двигателя

Вопрос № 9

Простейшая электрическая цепь состоит

из источника тока и премника электрической энергии
из источника тока и замыкающих устройств
из источника тока, приемника, замыкающих устройств, соединеных между собой проводами
из проводов и замыкающих устройств

Вопрос № 10

Под действием электрического поля в металлах возникает

движение электронов с огромной скоростью
движение ионов с огромной скоростью
движение электронов с небольшой скоростью
движение ионов с небольшой скоростью

Вопрос № 11

Свечение электрической лампы основано

на магнитном и тепловом действиях тока
на тепловом действии тока
на химическом действии тока
на магнитном действии тока

Вопрос № 12

Электрический ток направлен

от положительного полюса источника тока к отрицательному
от отрицателього полюса источника тока к положитеьному
от положительного полюса источника тока в любом направлении
от отрицательного полюса источника тока в любом направлении

Показать ответы

Получение сертификата
о прохождении теста

Доступно только зарегистрированным пользователям

© TestEdu. ru 2013-2022

E-mail администратора: [email protected]

20.1: Current — Physics LibreTexts

1. Последнее обновление

2. Сохранить как PDF

Идентификатор страницы

2679

• OpenStax
• OpenStax

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

• Определять электрический ток, силу тока и скорость дрейфа
• Опишите направление потока заряда в обычном токе.
• Использовать скорость дрейфа для расчета тока и наоборот.

Электрический ток

Электрический ток определяется как скорость, с которой течет заряд. Большой ток, например, используемый для запуска двигателя грузовика, перемещает большое количество заряда за короткое время, в то время как слабый ток, например, используемый для работы ручного калькулятора, перемещает небольшое количество заряда в течение короткого времени. длительный период времени. В форме уравнения электрический ток \(I\) определяется как

\[I = \dfrac{\Delta Q}{\Delta t} , \label{20.2.1}\]

, где \(\Delta Q\ ) — это количество заряда, прошедшего через данную область за время \(\Delta t\). Как и в предыдущих главах, начальное время часто принимается равным нулю, и в этом случае \(\Delta t = t\). (\(\PageIndex{1}\)). Единицей силы тока в СИ является ампер (А), названная в честь французского физика Андре-Мари Ампера (1775–1836). Из уравнения \ref{20.2.1} мы видим, что ампер равен одному кулону в секунду:

\[1 A = 1 C/s \label{20.2.2}\]

В амперах (или амперах) указаны не только предохранители и автоматические выключатели, но и многие электроприборы.

Рисунок \(\PageIndex{1}\): Текущая скорость потока заряда. Ампер — это поток в один кулон через площадь за одну секунду.

Пример \(\PageIndex{1}\): расчет токов: ток в аккумуляторе грузовика и портативном калькуляторе

1. Какой ток возникает, когда аккумулятор грузовика приводится в движение? 720 C заряда за 4,00 с при запуске двигателя ?
2. Сколько времени потребуется заряду 1,00 Кл, чтобы пройти через карманный калькулятор, если протекает ток 0,300 мА?

Стратегия

Мы можем использовать определение тока в уравнении \(I = \Delta Q / \Delta t\), чтобы найти ток в части (a), поскольку заряд и время заданы. В части (b) мы меняем определение тока и используем заданные значения заряда и тока, чтобы найти требуемое время.

Раствор (а)

Ввод заданных значений заряда и времени в определение тока дает

\[ \begin{align*} I &= \dfrac{\Delta Q}{\Delta t} \\[5pt] &= \dfrac{ 720 C}{4,00 с} \\[5pt] &= 180 C/s \\[5pt] &= 180 A. \end{align*}\]

Обсуждение (a)

Это большое значение для ток иллюстрирует тот факт, что большой заряд перемещается за небольшой промежуток времени. Токи в этих «стартерах» довольно велики, поскольку при приведении чего-либо в движение необходимо преодолевать большие силы трения. 9{3} с. \end{align*}\]

Обсуждение (b)

Это время чуть меньше часа. Небольшой ток, используемый ручным калькулятором, требует гораздо больше времени для перемещения меньшего заряда, чем большой ток стартера грузовика. Так почему же мы можем работать с нашими калькуляторами всего через несколько секунд после их включения? Это потому, что калькуляторы требуют очень мало энергии. Такие малые требования к току и энергии позволяют портативным калькуляторам работать от солнечных батарей или работать много часов от небольших батарей. Помните, что в калькуляторах нет движущихся частей, как в двигателе грузовика с цилиндрами и поршнями, поэтому технология требует меньших токов.

На рисунке \(\PageIndex{2}\) показана простая схема и стандартное схематическое представление батареи, проводящего пути и нагрузки (резистора). Схемы очень полезны для визуализации основных особенностей схемы. Одна схема может отображать множество ситуаций. Схема на рисунке \(\PageIndex{2b}\), например, может представлять что угодно: от аккумулятора грузовика, подключенного к фаре, освещающей улицу перед грузовиком, до небольшой батареи, подключенной к фонарику-карандашу, освещающему замочную скважину в двери. . Такие схемы полезны, потому что анализ одинаков для самых разных ситуаций. Нам нужно понять несколько схем, чтобы применить концепции и анализ ко многим другим ситуациям.

Рисунок \(\PageIndex{2}\): (a) Простая электрическая цепь. Замкнутый путь для протекания тока обеспечивается проводящими проводами, соединяющими нагрузку с клеммами батареи. (b) На этой схеме батарея представлена ​​двумя параллельными красными линиями, проводники показаны прямыми линиями, а зигзаг представляет собой нагрузку. Схема представляет большое разнообразие подобных схем.

Обратите внимание, что направление тока на рисунке \(\PageIndex{2}\) — от положительного к отрицательному. Направление обычного тока — это направление, в котором будет течь положительный заряд. В зависимости от ситуации могут перемещаться положительные заряды, отрицательные заряды или и то, и другое. В металлических проводах, например, ток переносится электронами, то есть движутся отрицательные заряды. В ионных растворах, таких как соленая вода, 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. На рисунке \(\PageIndex{3}\) показано движение заряженных частиц, составляющих ток. Тот факт, что обычный ток считается направленным в сторону положительного заряда, можно проследить до американского политика и ученого Бенджамина Франклина в 1700-х годах. Он назвал тип заряда, связанного с электронами, отрицательным задолго до того, как стало известно, что они несут ток во многих ситуациях. Франклин, по сути, совершенно не знал о мелкомасштабной структуре электричества.

Рисунок \(\PageIndex{3}\): Ток \(I\) — это скорость, с которой заряд проходит через площадь \(A\), например через поперечное сечение провода. Условный ток определен для движения в направлении электрического поля. (а) Положительные заряды движутся в направлении электрического поля и в том же направлении, что и обычный ток. б) Отрицательные заряды движутся в направлении, противоположном электрическому полю. Обычный ток направлен в сторону, противоположную движению отрицательного заряда. Поток электронов иногда называют электронным потоком.

Важно понимать, что в проводниках, ответственных за производство тока, существует электрическое поле, как показано на рисунке \(\PageIndex{3}\). В отличие от статического электричества, где проводник, находящийся в равновесии, не может иметь в себе электрического поля, проводники с током имеют электрическое поле и не находятся в статическом равновесии. Электрическое поле необходимо для подачи энергии для перемещения зарядов.

ВЫПОЛНЕНИЕ СОЕДИНЕНИЙ: ИССЛЕДОВАНИЕ НА ДОМАШНЮЮ ЭЛЕКТРИЧЕСКУЮ СИЛУ ИЛЛЮСТРАЦИЯ

Найдите соломинку и горошины, которые могут свободно перемещаться в соломе. Положите соломинку на стол и наполните ее горошком. Когда вы вставляете одну горошину с одного конца, другая горошина должна выскочить с другого конца. Эта демонстрация представляет собой аналогию электрического тока. Определите, что сравнивается с электронами и что сравнивается с запасом энергии. Какие еще аналогии вы можете найти для электрического тока?

Обратите внимание, что поток гороха основан на физическом столкновении горошин друг с другом; электроны текут за счет взаимно отталкивающих электростатических сил. {-19{15} \dfrac{e}{s}. \end{align*}\]

Обсуждение:

Заряженных частиц движется так много, даже в малых течениях, что отдельные заряды не замечаются, как не замечаются отдельные молекулы воды в потоке воды. Еще более удивительно то, что они не всегда продолжают двигаться вперед, как солдаты на параде. Скорее они похожи на толпу людей с движением в разных направлениях, но общей тенденцией двигаться вперед. В металлической проволоке происходит множество столкновений с атомами и, конечно же, с другими электронами. 9{-4} м/с \). Как нам согласовать эти две скорости и что это говорит нам о стандартных проводниках?

Высокая скорость электрических сигналов обусловлена ​​тем, что сила между зарядами быстро действует на расстоянии. Таким образом, когда свободный заряд принудительно попадает в провод, как в случае \(\PageIndex{4}\), входящий заряд отталкивает другие заряды впереди себя, которые, в свою очередь, отталкивают заряды дальше по линии. Плотность заряда в системе нельзя легко увеличить, поэтому сигнал передается быстро. Возникающая в результате ударная волна электрического тока движется по системе почти со скоростью света. Точнее, этот быстро движущийся сигнал или ударная волна представляет собой быстро распространяющееся изменение электрического поля.

Рисунок \(\PageIndex{4}\): Когда заряженные частицы попадают в этот объем проводника, такое же количество быстро вынуждено покинуть его. Отталкивание между одноименными зарядами затрудняет увеличение количества зарядов в объеме. Таким образом, как только входит один заряд, другой почти сразу уходит, быстро перенося сигнал вперед.

Хорошие проводники содержат большое количество свободных зарядов. В металлах свободными зарядами являются свободные электроны. \(\PageIndex{5}\) показывает, как свободные электроны движутся по обычному проводнику. Расстояние, которое может пройти отдельный электрон между столкновениями с атомами или другими электронами, весьма мало. Таким образом, траектории электронов кажутся почти случайными, как движение атомов в газе. Но в проводнике есть электрическое поле, которое заставляет электроны дрейфовать в указанном направлении (противоположном полю, поскольку они отрицательны). скорость дрейфа \(v_{d}\) — средняя скорость свободных зарядов. Скорость дрейфа довольно мала, поскольку так много свободных зарядов. Если у нас есть оценка плотности свободных электронов в проводнике, мы можем рассчитать скорость дрейфа для данного тока. Чем больше плотность, тем ниже скорость, необходимая для данного тока.

Рисунок \(\PageIndex{5}\): Свободные электроны, движущиеся в проводнике, часто сталкиваются с другими электронами и атомами. Показан путь одного электрона. Средняя скорость свободных зарядов называется дрейфовой скоростью \(v_{d}\), и она направлена ​​в направлении, противоположном электрическому полю для электронов. Столкновения обычно передают энергию проводнику, что требует постоянной подачи энергии для поддержания постоянного тока.

ПРОВОДИМОСТЬ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ И ТЕПЛА

Хорошие электрические проводники часто также являются хорошими проводниками тепла. Это связано с тем, что большое количество свободных электронов может переносить электрический ток и переносить тепловую энергию.

Столкновения свободных электронов передают энергию атомам проводника. Электрическое поле выполняет работу по перемещению электронов на расстояние, но эта работа не увеличивает кинетическую энергию (и, следовательно, скорость) электронов. Работа передается атомам проводника, возможно повышая температуру. Таким образом, для поддержания протекания тока требуется непрерывная потребляемая мощность. Исключение, конечно, составляют сверхпроводники по причинам, которые мы рассмотрим в одной из последующих глав. Сверхпроводники могут иметь постоянный ток без постоянного источника энергии — большая экономия энергии. Напротив, подача энергии может быть полезной, например, в нити накала лампочки. Подача энергии необходима для повышения температуры вольфрамовой нити, чтобы нить накала светилась.

УСТАНОВЛЕНИЕ СОЕДИНЕНИЙ: ИССЛЕДОВАНИЕ ДЛЯ ДОМАШНИХ НАБЛЮДЕНИЙ

Найдите лампочку с нитью накала. {-19} C\).) Ток есть заряд, перемещаемый в единицу времени; таким образом, если все первоначальные заряды удаляются из этого сегмента за время \(\Delta t\), ток равен

\[I = \dfrac{\Delta Q}{\Delta t} = \dfrac{qnAx}{ \Дельта т} . \label{20.2.3}\]

Обратите внимание, что \(x/ \Delta t\) является величиной скорости дрейфа, \(v_{d}\), поскольку заряды перемещаются на среднее расстояние \(x\ ) за время \(\Delta t\). Перестановка членов дает

\[I = nqAv_{d} , \label{20.2.4}\]

где \(I\) — ток через провод площадью поперечного сечения \(A\), сделанный из материал с плотностью свободного заряда \(n\). Каждый из носителей тока имеет заряд \(q\) и движется с дрейфовой скоростью величины \(v_{d}\).

Рисунок \(\PageIndex{6}\): Все заряды в заштрихованном объеме этой проволоки удаляются за время \(t\), имея дрейфовую скорость величины \(v_{d} = x/t\ ). См. текст для дальнейшего обсуждения.

Обратите внимание, что простая скорость дрейфа — это еще не все. Скорость электрона намного больше скорости его дрейфа. Кроме того, не все электроны в проводнике могут двигаться свободно, а те, которые могут двигаться, могут двигаться несколько быстрее или медленнее скорости дрейфа. Так что же мы подразумеваем под свободными электронами? Атомы в металлическом проводнике упакованы в виде решетчатой ​​структуры. Некоторые электроны находятся достаточно далеко от ядер атомов, поэтому они не испытывают притяжения ядер так сильно, как внутренние электроны. Это свободные электроны. Они не связаны ни с одним атомом, а вместо этого могут свободно перемещаться среди атомов в «море» электронов. Эти свободные электроны реагируют ускорением при приложении электрического поля. Конечно, когда они движутся, они сталкиваются с атомами в решетке и другими электронами, выделяя тепловую энергию, и проводник нагревается. В изоляторе организация атомов и структура не допускают таких свободных электронов. 9{8} м/с\)) чем несущие его заряды.

Резюме

• Электрический ток \(I\) — это скорость, с которой течет заряд, определяемая выражением \[I = \dfrac{\Delta Q}{\Delta t,}\], где \(\Delta Q\) это количество заряда, проходящего через площадь за время \(\Delta t\).
• Направление обычного тока принимается за направление, в котором движется положительный заряд.
• Единицей силы тока в системе СИ является ампер (А), где \(1 А = 1 Кл/с\)
• Ток – это поток свободных зарядов, таких как электроны и ионы. 9{12}\) раз больше дрейфовой скорости свободных электронов.

Глоссарий

электрический ток

скорость, с которой течет заряд, I = Δ Q / Δ t

ампер

(ампер) единица силы тока в СИ; 1 А = 1 Кл/с

скорость дрейфа

средняя скорость, с которой текут свободные заряды в ответ на электрическое поле

---

Эта страница под названием 20.1: Current распространяется под лицензией CC BY 4.0 и была создана, изменена и/или курирована OpenStax.

1. Наверх

• Была ли эта статья полезной?

1. Тип изделия

   Раздел или Страница

   Автор

   ОпенСтакс

   Лицензия

   СС BY

   Версия лицензии

   4,0

   Программа OER или Publisher

   ОпенСтакс

   Показать оглавление

   нет

2. Теги

   1. ампер (единица измерения)
   2. Текущий
   3. скорость дрейфа
   4. электрический ток

Главная ::: Текущая физика

• Подача тезисов онлайн
• Предложение по тематическому выпуску
• Вступить в редакционный совет
• Стать рецензентом
• Стать редактором раздела

Цели и область применения

Журнал публикует оригинальные исследовательские статьи, письма, отчеты о случаях, обзоры / мини-обзоры, редакционные статьи, комментарии, перспективы, письма в редакцию и тематические выпуски, отредактированные приглашенными, по различным темам, связанным с физикой.

Он не ограничивается каким-либо одним аспектом конкретной области, а фокусируется на широком диапазоне подполей в этой области. Особой популярностью пользуются статьи с междисциплинарными чертами. Особый интерес для читателей журнала представляют статьи по следующим направлениям:

Астрономия и астрофизика

Физика атмосферы

Атомная и молекулярная физика и оптика

Биофизика

Химическая физика

Электромагнетизм0010

Экспериментальная физика

Общая физика

Геофизика и планетология

Инструментария

Физика медицинской и мягкой вещества

Современная космология

Физика Nature

и высокая энергия.

Квантовые физики

Radiation и высокая энергия. Нелинейная физика

Поверхности и интерфейсы

Теплофизика

Editor in Chief

Shi-Hai Dong
Instituto Politécnico Nacional
Mexico City
Mexico
Email: dongsh3@yahoo. com

Editor(s)

Acoustics

Giuseppe Ciaburro
Факультет архитектуры и промышленного дизайна
Università degli Studi della Campania «Luigi Vanvitelli»
Неаполь
Италия
Электронная почта: [email protected]

Аэрокосмическая физика

Проф. Доктор Марио де Чесаре
Отдел диагностических методологий и методов измерения
Итальянский центр Aerospace
CAPUA
ITALY
Электронный центр: M.SEREECIER. и астрофизики

Валерий Тенишев
Департамент климатических и космических наук и техники
Мичиганский университет
Анн-Арбор, Мичиган
США
Email: [email protected]

Chemical Physics

Jiangfeng Gong
College of Science
Hohai University
Nanjing
China
Email: jfgong@hhu. edu.cn

View Biography

Профессор Цзянфэн Гун получил степень доктора философии в Нанкинском университете в 2008 году. В том же году он работал лектором в Научном колледже Университета Хохай. Затем он работал в качестве приглашенного научного сотрудника в Сиднейском университете при поддержке «Endeavour Award» с 2012 по 2013 год. Он опубликовал более 50 научных работ с цитированием более 1100. В настоящее время он является профессором Колледжа наук при Университет Хохай.

Communication Engineering

Han Xiong
School of Microelectronics and Communication Engineering
Chongqing University
Chongqing
China

Condensed Matter Physics

Ming Zheng
School of Materials Science and Physics
China Университет горного дела и технологий
Сюйчжоу
Китай
Электронная почта: zheng-m@hotmail. com

Просмотреть биографию

Профессор Мин Чжэн получил докторскую степень. степень Шанхайского института керамики Китайской академии наук в 2015 году. После работы в Национальном университете Сингапура, Гонконгском университете и Гонконгском политехническом университете д-р Чжэн был награжден Японским обществом содействия развитию науки (JSPS). ) Стипендия и поступил в Нагойский университет, Япония, в 2018 году. В 2019 году он был приглашен в Китайский горно-технологический университет в качестве профессора. Его текущие исследовательские интересы включают функциональные (мультиферроидные, сегнетоэлектрические, магнитные и люминесцентные) тонкопленочные материалы и физику устройств. Он является автором или соавтором более 40 статей, опубликованных в авторитетных международных журналах, включая NPG Asia Mater. (2), Доп. Функц. Mater., Nano Energy, ACS Appl. Матер. Интерфейсы (2), прил. физ. лат. (9), физ. Rev. Applied (3), Phys. Преподобный Б. Он также был приглашенным редактором специального выпуска журнала «Покрытия» под названием «Функциональные ферроидные материалы, пленки и устройства» и членом редколлегии журнала Advanced Ceramics. В 2021 году он был удостоен медали молодого ученого IAAM в знак признания его вклада в «Гибридные электронные, магнитные и оптические материалы».

Электромагнетизм

Лучано Мешиа
Департамент электротехники и информационных технологий
Политехнический университет Бари
Бари
Италия
Эл.

Лучано Мешиа — адъюнкт-профессор электромагнитных полей факультета электротехники и информационных технологий Политехнического университета Бари. Его исследовательская деятельность сосредоточена на теории и приложениях электромагнитных полей, антеннах, оптических волокнах, а также на эволюционных вычислениях для решения задач электромагнитной оптимизации (искусственные нейронные сети, генетический алгоритм, роевой интеллект). Он сотрудничает со многими национальными и международными исследовательскими институтами, а также участвовал в исследовательских проектах с академическими и промышленными партнерами. Он получил почетное упоминание от IEEE MTT-S Central-Southern Italy Award 2014. Профессор Мешиа является членом Итальянского общества электромагнетизма (SIEm).

Energy

Ünal Çamdalı
Ankara Yildirim Beyazit University
Ankara
Turkey
Email: [email protected]

Experimental Physics

Mikhail Yu. Глявин
Институт прикладной физики РАН
Нижний Новгород
Российская Федерация
Электронная почта: [email protected]

Качество электроэнергии

Хуан Хосе Гонсалес де ла Роза
Департамент автоматизации, электроники, архитектуры и компьютерных сетей
Universidad de Cadiz
Cadiz
Spain
Электронная почта Juanjose. delarasa@uce@uct.@ucab Rami Ahmad El-Nabulsi
Исследовательский центр квантовых технологий
Chiang Mai University
Chiang Mai
Таиланд

Ming-Xing Luo
Школа информационных наук и технологий
Southwest Jiaotong University
Chengdu
China

Prasanta Kumar Panigrahi
Department of Physical Sciences
Indian Institute of Science Education and Research Kolkata
Mohanpur
India

Surfaces and Interfaces

Dongfang Yang
Automotive and Исследовательский центр наземного транспорта
Национальный исследовательский совет Канада
Лондон
Канада

Просмотреть биографию

Ян Дунфан получил докторскую степень. Он получил степень бакалавра физической химии в Университете Гвельфа в 1995 году. Он присоединился к Национальному исследовательскому совету Канады в 2001 году и в настоящее время является старшим научным сотрудником. Его текущие научные интересы включают лазерную обработку материалов; импульсное лазерное напыление и электронно-лучевое напыление тонких пленок; разработка новых материалов для накопителей энергии; разработка химических и оптических сенсоров; и электрохимические исследования органической адсорбции и самосборки монослоя. В настоящее время он является членом редколлегии журнала 9.научные журналы. Он также имеет должность адъюнкт-профессора в Западном университете в Онтарио, Канада.

Thermal Physics

Fabio Gori
Department of Industrial Engineering
University of Rome Tor Vergata
Rome
Italy
Email: [email protected]

• Графические рефераты
• Анимированные рефераты
• Рабочий процесс набора совета директоров
• Неправомерное проведение исследований
• Краткое руководство
• Обвинения осведомителей
• Изготовление и предоставление ложной информации
• Издательская этика
• Политики самоархивирования
• Центр передачи рукописей
• Редакционная политика
• Обсуждения и исправления после публикации
• Послы бренда
• Рекламируйте с нами
• Рабочий процесс экспертной оценки
• Содержание Оповещение

Горячие новости

Первый номер журнала будет опубликован в открытом доступе (бесплатный просмотр)

О журнале

Текущая физика ISSN: 2772-3356 (онлайн) ISSN: 2772-3348 (печатная версия) Том 1, выпуски 4 9 042 Скачать флаер

Почетный старший советник (и)

AS Physics Глава 12 Примечания – Электрический ток

---

12. 1 Ток и заряд

• Чтобы обеспечить прохождение электрического тока по цепи, она должна быть завершена + включать источник разности потенциалов, например батарею.
• Ток — это скорость потока заряда в проводе или компоненте.
  • Ток обусловлен прохождением заряженных частиц:
    • Носители заряда.
• В металлах носителями заряда являются проводящие электроны, которые движутся внутри металла и сталкиваются друг с другом и другими положительными ионами в металле.
• В растворах солей заряд несут ионы, заряженные атомы или молекулы.
• Ниже показан простой тест на проводимость:
• Счетчик показывает ненулевое значение всякий раз, когда какой-либо проводящий материал проходит через цепь.
• Батарея проталкивает носители заряда через проводящий материал, через батарею и счетчик.
• Электроны входят в плюс и уходят в минус.
• Это объясняется ниже:

Обычный ток предполагает, что ток течет от положительной клеммы через цепь к отрицательной клемме источника. Это соглашение было выбрано во время открытия электричества. Они были не правы!

Поток электронов — это то, что происходит на самом деле, когда электроны вытекают из отрицательной клеммы через цепь в положительную клемму источника.

• Единица силы тока: ампер (А)
  • Определяется как магнитная сила между двумя параллельными проводами, когда по ним течет одинаковый ток. Дано «Я»
• Единица заряда: Кулон (Кл)
  • Определяется как поток заряда за одну секунду при силе тока в один ампер. Дано «Q»
• ΔQ = IΔt
• I= ΔQ/Qt
• Например, поток заряда для тока:
  • 1A за 10 секунд равно 10C
  • 5А за 200 секунд это 1000С
  • 10 мА за 500 секунд соответствует 5C
• Приведенные выше уравнения показывают, что ток в 1 А возникает из-за потока заряда в 1 Кулон в секунду.
• Величина заряда электрона равна 1,6×10 ⁻¹⁹
  • Следовательно, ток в 1 А по проводу должен быть обусловлен 6,25×10 ¹⁸ электронов в секунду.

Подробнее о носителях заряда:

• Изолятор:
  • Каждый электрон прикреплен к атому и не может удалиться от атома.
  • При подаче напряжения через изолятор не проходит ток, потому что электроны не могут проходить через него.
• Металлический проводник:
  • Большинство электронов присоединены к атомам, но некоторые делокализованы.
  • Делокализованные электроны являются носителями заряда в атоме.
  • Когда к металлу приложено напряжение. эти электроны проводимости притягиваются к положительному полюсу металла.
• В полупроводнике:
  • Количество носителей заряда увеличивается с ростом температуры металла.
  • Сопротивление уменьшается при повышении температуры.
  • Чистый полупроводниковый материал относится к собственному полупроводнику.
    • Потому что проводимость обусловлена ​​электронами, которые отрываются от атомов полупроводника.

---

12.2 Разность потенциалов и мощность:

Энергия и разность потенциалов:

• Когда фонарь подключен к аккумулятору. электроны доставляют энергию от батареи к лампочке.
  • Каждый электрон движется по цепи и получает фиксированное количество энергии от батареи при прохождении через нее.
  • Подает энергию на лампочку и обратно к положительной клемме для повторного снабжения энергией.
• Батарея может передавать энергию из своего химического состояния, если батарея не является частью полной цепи.
  • Когда батарея подключена к цепи, каждый электрон совершает работу, чтобы пройти через компонент и, следовательно, передать часть или всю свою энергию.
• Работа, совершаемая электроном = Потеря энергии.
• Работа, совершаемая на единицу заряда, равна разности потенциалов.
• PD – работа, выполненная на единицу заряда

 

• ЭДС источника электроэнергии – это электрическая энергия, произведенная на единицу заряда, прошедшего через источник.
• Единица измерения ЭДС = Вольт
• Электрическая энергия, произведенная при прохождении заряда Q через источник = QΕ

 

Передача энергии в различных устройствах:

• Электрический ток нагревается, когда проходит через компонент с сопротивлением.
  • Также обладает магнитным эффектом, который используется в электродвигателях и громкоговорителях.

1. В устройстве, имеющем сопротивление, таком как электронагреватель, работа, совершаемая устройством, передается в виде тепловой энергии.
   • Носители заряда многократно сталкиваются с атомами в устройстве и передают им энергию, атомы сильнее вибрируют и нагреваются.
2. В электродвигателе. при вращении с постоянной скоростью работа, совершаемая двигателем, равна энергии, передаваемой двигателем в нагрузку и окружающую среду.
   • Таким образом, кинетическая энергия двигателя остается постоянной.
   • Носители заряда — это электроны, которые проталкиваются через провода вращающейся катушки двигателя, преодолевая противодействующую силу, действующую на электроны из-за магнитного поля двигателя.
3. Для громкоговорителя работа передается в виде звуковой энергии.
   • Электроны должны проходить через провода вибрирующей катушки громкоговорителя против силы, действующей на них из-за магнита громкоговорителя.

Электрическая мощность и ток:

• Устройство, имеющее pd « В » на своих клеммах и ток « I»  , проходящий через него за время Δt:
  • Поток заряда через него: 
  • Работа, выполненная носителями заряда: 
• Поэтому выполнено работы:
• Передача энергии: ΔE в компоненте или устройстве равна выполненной работе.
• Мощность = Энергия/Время
• Следовательно, электрическая мощность P, подводимая к устройству, равна:
  • Следовательно:
  • Единица мощности – ватт

---

12. 3 Сопротивление:

Определения и законы:

• Сопротивление компонента в цепи является мерой сложности прохождения тока через него.
• Сопротивление вызвано повторяющимися столкновениями носителей заряда в материи; друг с другом и фиксированными положительными ионами в материале.
• Сопротивление любого компонента: ЧР на компоненте/ Ток через него.
• Единица измерения: Ом (Ом)

Измерение сопротивления: (практическое)

• Резистор — это компонент, имеющий определенное сопротивление, постоянное независимо от силы тока.

1. Амперметр используется для измерения тока через резистор, должен быть включен последовательно.
2. Вольтметр используется для измерения разности потенциалов на резисторе, который должен быть включен параллельно.
3. Через вольтметр не должен проходить ток, иначе амперметр не зафиксирует точное значение тока через резистор.
4. Вольтметр должен иметь бесконечное сопротивление.
5. Переменный резистор используется для регулировки тока и pd.
   • Используется для их изменения и записи результатов для каждого изменения сопротивления,
   • График для резистора представляет собой прямую линию от начала координат.
   • Сопротивление одинаково независимо от тока.
     • Градиент сопротивления

Закон Ома:

Закон Ома гласит, что частичный разряд на металлическом проводнике пропорционален протекающему через него току при условии, что физические условия не изменяются.

Некоторые примечания к закону Ома

• Закон Ома является эквивалентным утверждением, что сопротивление металлического проводника при постоянных физических условиях, таких как температура, является постоянным.
• Для омического проводника V = IR, где R — константа. Резистор — это компонент, рассчитанный на определенное сопротивление.
• Если измерения тока и частичного разряда для омического проводника нанесены на график с током по оси Y и частичным разрядом по оси X, градиент дает 1/R

 

Удельное сопротивление:

• • Пропорционально L
  • Обратно пропорционально A
• Следовательно 
• Следовательно, удельное сопротивление:
• Единицей измерения удельного сопротивления является омметр
• Для жилы круглого сечения диаметром d:

Определение удельного сопротивления провода:

• Измерьте диаметр провода d, микрометром в нескольких разных точках, чтобы найти среднее значение для d для расчета площади.
• Измерьте сопротивление R для проводов разной длины L, чтобы построить график зависимости R от L
• Удельное сопротивление провода определяется градиентом графика × площадь

Сверхпроводимость:

Как это работает:

• Устройство или провод из материала, который имеет нулевое удельное сопротивление при критической температуре и ниже, которая зависит от самого материала.
• Свойство называется сверхпроводимостью.
• Провод имеет нулевое сопротивление ниже критической температуры.
• Когда через него проходит ток, на нем нет частичного разряда, потому что сопротивление = 0
  • Следовательно, ток не оказывает нагревательного действия.

Свойства сверхпроводника:

• Теряет сверхпроводимость, если его температура поднимается выше критической температуры.
• Максимальная критическая температура -123°

Применение:

• Электромагниты большой мощности
• Создавать очень сильные магнитные поля в таких устройствах, как МРТ-сканеры и ускорители частиц.
• Используется при разработке легких электродвигателей и силовых кабелей, передающих энергию без рассеивания энергии.

---

12,4 Компоненты и их характеристики:

Схема. :

• Делитель потенциала для изменения pd от 0r a:
• Переменный резистор для изменения тока до минимума

Преимущество использования делителя потенциала заключается в том, что ток через компонент и pd на нем можно уменьшить до нуля, что невозможно с помощью схемы с переменным резистором.

Измерения для каждого типа компонента могут быть нанесены на график зависимости тока от pd.

Типовые графики для провода, лампы накаливания и терморезистора показаны людям.

• Измерения одинаковы независимо от того, каким образом ток проходит через компоненты.

Провод образует прямую линию через начало координат.

Значение V/I одинаково в любой точке провода.

• Сопротивление не меняется

Колба накаливания дает кривую с уменьшающимся градиентом, потому что сопротивление увеличивается с температурой.

Термистор при постоянной температуре дает прямую линию.

Чем выше температура, тем круче градиент и, следовательно, ниже сопротивление.

• Тот же результат можно получить с помощью LDR.

Диод:

• При исследовании характеристик диода одну серию измерений проводят в прямом направлении, другую — в обратном.
  • Ток в обратном направлении очень мал и может быть измерен только миллиамперметром.
• Типичные результаты для диода показаны ниже, кремниевый диод легко проводит в прямом направлении при напряжении выше 0,6 В и едва ниже 0,6 В

Сопротивление и температура:

• Сопротивление металла увеличивается с повышением температуры.
• Из-за того, что положительные ионы в проводнике сильнее вибрируют при повышении его температуры.
• Следовательно, носители заряда не могут так легко проходить через металл, когда на проводник наносится pd.
• Говорят, что металл имеет положительный температурный коэффициент, если сопротивление увеличивается с повышением температуры.
• Сопротивление собственного полупроводника уменьшается с повышением температуры.
• Количество носителей заряда увеличивается при повышении температуры.
• Таким образом, термистор, изготовленный из собственного полупроводника, имеет отрицательный температурный коэффициент.

 

Нравится:

Нравится Загрузка…

Ищи:

Том 18, выпуск 9, сентябрь 2022 г.

Редакция

• Осмотрите основы

  Легко отмахнуться от исследований основ квантовой механики, считая их неактуальными для физиков в других областях. Такой подход упускает возможность оценить богатство квантовой механики.

  Редакция 08 сент. 2022

Начало страницы ⤴

Диссертация

• Цените наши природные ресурсы

  • org/Person»> Марк Бьюкенен

  Диссертация 08 сентября 2022 г.

К началу страницы ⤴

Новости и обзоры

• Микроскопы становятся молекулярными

  Статистические корреляции между частицами играют центральную роль в изучении сложных квантовых систем. Новое исследование вводит микроскопическое обнаружение ультрахолодных молекул и демонстрирует измерение двухчастичных корреляций.

  • Кристоф Вайтенберг

  Новости и просмотры 11 авг 2022

• Верен своему названию

  • org/Person»> Стефани Райхерт

  Новости и просмотры 08 сент. 2022

• Два кубита по цене одного иона

  Квантовые компьютеры с захваченными ионами могут использовать два разных типа ионов, чтобы избежать перекрестных помех между соседними кубитами. Кодирование двух разных типов кубитов только одним видом ионов может достичь той же цели при одновременном снижении сложности эксперимента.

  • Корнелиус Хемпель

  Новости и просмотры 01 авг. 2022

• Взъерошенный в воде, гладкий в меду

  Клетки могут ощущать механические свойства окружающей их среды. Регулируя взъерошивание своих мембран, клетки реагируют на различную вязкость окружающей их жидкой среды.

  • Лаура М. Форе
  • Пере Рока-Кьюсакс

  Новости и просмотры 25 июля 2022 г.

• Бездушная прокачка света с изюминкой

  Эксперимент с фотонными волноводами демонстрирует связь между неабелевой голономией и адиабатическим переносом частиц, прокладывая путь к геометрическому и топологическому управлению траекториями света.

  • Лаура Пилоцци
  • Валентина Броско

  Новости и просмотры 28 июля 2022 г.

• Работает по лужам

  • Дэниел Т. Пейн

  Новости и просмотры 08 сент. 2022

• Оптимальное моделирование квантовой динамики

  Тензорные сети — это математические структуры, которые эффективно сжимают данные, необходимые для описания квантовых систем. Алгоритм оптимального моделирования квантовой динамики на основе тензорных сетей теперь реализован на процессоре с захваченными ионами.

  • Лука Тальякоццо

  Новости и просмотры 08 авг. 2022

• Считывание кубита в миниатюре

  • org/Person»> Ричард Брайерли

  Новости и просмотры 08 сент. 2022

Начало страницы ⤴

Редакция

• Комплексная оптика

  • Нина Мейнцер

  Инсайт:

  • Комплексная оптика

  Редакция 08 сент. 2022

Начало страницы ⤴

Перспективы

• Визуализация и вычисления с беспорядком

  Многократное рассеяние света в сложных и неупорядоченных средах искажает оптическую информацию. Эта перспектива демонстрирует, как это часто вредное физическое смешивание можно использовать для извлечения и обработки информации для оптических изображений и вычислений.

  • Сильвен Гиган

  Инсайт:

  • Комплексная оптика

  Перспектива 08 сент. 2022

• Квантовый свет в сложных средах и его приложения

  Не сразу очевидно, сохраняют ли фотоны информацию, которую они несут, когда они пересекают неупорядоченную или мультимодальную среду. В этой перспективе обсуждается, в какой степени можно сохранять и контролировать квантовые свойства света.

  • Охад Либ
  • Ярон Бромберг

  Инсайт:

  • Комплексная оптика

  Перспектива 08 сент. 2022

Начало страницы ⤴

Обзор статей

• Формирование распространения света в сложных средах

  Многократное рассеяние принципиально усложняет задачу прохождения света через мутные среды, как того требуют многие приложения. В этом обзоре обобщаются теоретические основы и экспериментальные методы для понимания и управления этими процессами.

  • Хуэй Цао
  • Аллард Питер Моск
  • Стефан Роттер

  Инсайт:

  • Комплексная оптика

  Обзорная статья 08 сент. 2022

• Изображение в сложных средах

  Видеть — и, следовательно, визуализировать — сквозь мутную среду, такую ​​как туман, — сложная задача, поскольку многократное рассеяние искажает визуальную информацию. В этом обзоре обобщены методы, которые физически или вычислительно реконструируют изображения.

  • Якопо Бертолотти
  • Ори Кац

  Инсайт:

  • Комплексная оптика

  Обзорная статья 08 сент. 2022

• Физика многомодовых нелинейно-оптических систем

  Нелинейность позволяет большому количеству мод в многомодовом волокне взаимодействовать и создавать возникающие явления. В этом обзоре представлен широкий спектр многомерной нелинейной физики, которую можно изучать на этой платформе.

  • Логан Г. Райт
  • Фан О. Ву
  • Фрэнк В. Уайз

  Инсайт:

  • Комплексная оптика

  Обзорная статья 08 сент. 2022

Начало страницы ⤴

Возникающие вопросы

• Отсутствие доказательств сверхпроводимости гидрида серы в экспериментах по оптическому отражению.

  • Дж. Э. Хирш
  • Ф. Марсильо

  Возникающие вопросы 11 авг 2022

• Ответ на: Отсутствие доказательств сверхпроводимости гидрида серы в экспериментах по оптическому отражению

  • org/Person»> П. Рой
  • Ж.-Б. Брубах
  • Т. Тимуск

  Возникающие вопросы 11 авг. 2022

Начало страницы ⤴

Буквы

• Аномальный эффект Холла при половинном заполнении скрученного двухслойного графена

  Аномальный эффект Холла может означать, что материал имеет спонтанный магнитный порядок. Теперь скрученный двухслойный графен демонстрирует этот эффект при половинном заполнении, предполагая, что основное состояние поляризовано по долине.

  • Чун-Чи Ценг
  • Сюэтао Ма
  • Мэтью Янковиц

  Письмо 11 авг 2022

• Собственный магнетизм в сверхпроводящих бесконечнослойных никелатах

  Измерения четырех различных никелатов с бесконечным слоем показывают, что магнитное поведение сосуществует со сверхпроводимостью. Это отличается от того, что наблюдается в купратах, что дает сильное различие между двумя классами оксидных сверхпроводников.

  • Дженнифер Фоули
  • Мариос Хаджимихаэль
  • Андреас Сутер

  Письмо 01 авг. 2022

• Квантовая электродинамика кирального резонатора

  Краевые моды в киральных топологических системах могут нести квантовую информацию без обратного рассеяния. Топологическая решетка сверхпроводящих резонаторов была соединена с кубитом, обеспечивая платформу для киральной квантовой электродинамики и связи.

  • Джон Клэй Оуэнс
  • Маргарет Г. Панетта
  • Дэвид И. Шустер

  Письмо 28 июля 2022 г.

• Универсальный квантовый процессор Qudit с захваченными ионами

  Кудиты — это обобщения кубитов, которые имеют более двух состояний, что дает им преимущество в производительности в некоторых квантовых алгоритмах. Операции, необходимые для универсального процессора кудита, теперь продемонстрированы с использованием захваченных ионов.

  • Мартин Рингбауэр
  • Майкл Мет
  • Томас Монц

  Письмо 21 июля 2022

• Реализация когерентно конвертируемых кубитов двойного типа с одинаковыми видами ионов

  Квантовые вычисления с захваченными ионами требуют кубитов, которые могут хранить и обрабатывать квантовую информацию, а также других кубитов, которые можно использовать для деструктивных некогерентных операций. Различные состояния ионов иттербия-171 могут быть использованы для реализации обоих типов кубитов

  • Х.-Х. Ян
  • Ж.-Ю. Ма
  • Л.-М. Дуань

  Письмо 01 авг. 2022

• Наблюдение эффекта Хэнбери Брауна – Твисса с ультрахолодными молекулами

  Изучение статистических корреляций занимает центральное место в описании сложных квантовых объектов. Измерения корреляционных функций плотности ультрахолодных молекул теперь возможны благодаря реализации молекулярного квантового газового микроскопа.

  • Джейсон С. Розенберг
  • Лисандр Кристакис
  • Васим С. Бакр

  Письмо 11 авг 2022

Начало страницы ⤴

Артикул

• Долгоживущие состояния Белла в массиве кубитов с оптическими часами

  Долгоживущая запутанность — ключевой ресурс квантовой метрологии с оптическими часами. Запутанные вентили на основе Ридберга в массивах нейтральных атомов позволяют генерировать часовые переходные состояния Белла с высокой точностью и длительным временем когерентности.

  • Натан Шайн
  • Аарон В. Янг
  • Адам М. Кауфман

  Артикул 08 авг. 2022

• Моделирование голографической динамики с помощью квантового компьютера с захваченными ионами

  Моделирование квантовой динамики — сложная задача, которую можно решить с помощью классических ресурсов. Эксперимент с квантовым процессором с захваченными ионами теперь демонстрирует эффективное моделирование эволюции крупномасштабных квантовых систем со многими телами.

  • Эли Чертков
  • Джастин Бонет
  • Майкл Фосс-Фейг

  Артикул 04 авг. 2022

• Неабелева накачка Таулеса в фотонных волноводах

  Неабелева накачка Таулеса, результат которой зависит от порядка операций накачки, наблюдалась в фотонных волноводах с вырожденными плоскими зонами.

  • Йи-Ке Сун
  • Сюй-Лин Чжан
  • Хун-Бо Сун

  Артикул 28 июля 2022 г.

• Пьезомагнитное переключение аномального эффекта Холла в антиферромагнетике при комнатной температуре

  Контроль намагниченности важен для приложений в спинтронике. Теперь пьезомагнитный эффект позволяет деформации контролировать аномальный эффект Холла в металле при комнатной температуре, поворачивая его антиферромагнитный порядок.

  • М. Ихлас
  • С. Дасгупта
  • С. Накацудзи

  Артикул 18 авг. 2022

• Переход от субрэлеевской антитрещины к сверхсдвиговому распространению трещин в снежных лавинах

  Лавины могут возникать, когда пористый слой снега лежит под плотной связной снежной плитой. Полевые эксперименты и моделирование теперь выявляют различные режимы распространения трещин в лавинах из плит, подобные распространению разрыва после землетрясения.

  • Бертиль Тротте
  • Рон Сименхойс
  • Йохан Гоме

  Артикул Открытый доступ 25 июля 2022

• Точные решения для узоров складок ограниченных эластичных оболочек

  Сморщивание происходит из-за механической нестабильности, возникающей из-за несоответствия длины. В настоящее время существует теория, описывающая образование складок в замкнутых эластичных оболочках, и ожидается, что она будет применима для контролируемого проектирования сложных узоров морщин.

  • Ян Тобаско
  • Юсра Тимунай
  • Элени Катифори

  Артикул 25 авг 2022

• Устойчивое однонаправленное вращение самоорганизующегося ДНК-ротора на нанопоре

  Самособирающаяся структура ДНК соединена с нанопорой и демонстрирует непрерывное вращение в присутствии наноразмерных потоков, управляемых электрическими полями или ионными градиентами.

  • Синь Ши
  • Анна-Катарина Пумм
  • Сиз Деккер

  Артикул 04 авг. 2022

• г.

  Мембранное вздутие является механосенсором вязкости внеклеточной жидкости.

  Живые клетки меняют свое поведение в зависимости от вязкости окружающей их среды. Исследования in vitro показывают, что клетки распространяются шире и двигаются быстрее в высоковязкой среде при условии, что они имеют активно взъерошенный ламеллиподий.

  • Мэтью Питтман
  • Эрнест Ю
  • Юн Чен

  Артикул 25 июля 2022 г.

• Трансэпителиальная разность потенциалов регулирует эпителиальный гомеостаз с помощью электромеханики.

  Эпителиальные ткани, такие как ткани кишечника или кожи, сильно полярны, генерируя электрические поля, которые играют роль в заживлении ран и переносе питательных веществ. Изменение направления поля в слое ткани нарушает его гомеостатическую устойчивость.

  • Туан Бенг Со
  • Сюмей Гао
  • Чви Тек Лим

  Артикул 28 июля 2022 г.

К началу страницы ⤴

Поправки и исправления

• Исправление издателя: два кубита по цене одного иона

  • org/Person»> Корнелиус Хемпель

  Исправление издателя 15 авг 2022

К началу страницы ⤴

Мера за меру

• Природа сопротивления

  Хотя ом является «лишь» производной единицей СИ, предположение, что он играет ненавязчивую роль, не может быть дальше от истины, как показывает Карин Седергрен.

  • Карин Седергрен

  Мера за меру 08 сент. 2022

К началу страницы ⤴

Обычный ток и поток электронов

Изучение электрического тока заключается не только в понимании того, что такое электричество, но и в том, как оно перемещается из одного места в другое! Задумывались ли вы когда-нибудь, как электричество играет жизненно важную роль в нашей жизни, особенно во многих различных реальных приложениях? Именно здесь изучение электрического тока, такого как обычный ток и поток электронов, может помочь нам разобраться в том, что происходит в цепи.

Вот что вам нужно знать об определениях и измерениях электрического тока, обычного тока, потока электронов и многом другом!

Понимание тока и зарядов

Электрический ток связан с движением электрических зарядов. Это относится к общему количеству заряда, который проходит через провод за определенный период времени. Чтобы электрический ток проходил по цепи, между двумя точками должна быть разность потенциалов, и она часто создается таким источником, как батарея. Разность потенциалов на единицу заряда — это то, что мы называем напряжением.

Ток генерируется носителями заряда, которые представляют собой частицы, такие как электроны и ионы, которые переносят эти электрические заряды вокруг компонента.

Обычный ток и поток электронов

Носителями заряда в металлическом проводнике являются электроны. Условный ток описывает движение положительных зарядов, которые идут от положительного вывода источника к отрицательному полюсу. Это обратный поток электронов. Поскольку электроны заряжены отрицательно, поток электронов идет в направлении от отрицательного вывода к положительному.

Единицы измерения электрического тока

Единицей измерения заряда является кулон (C).

Единицей измерения силы тока является Ампер (А). 1A определяется как ток заряда 1C за 1 секунду.

Соотношение заряда и тока в соответствующих единицах можно описать следующей формулой:

(I – электрический ток (А), Q – скорость протекания зарядов (Кл), t – время (с) )

Примеры расчета расхода заряда в цепи

• 1A за 5 секунд равно 5C
• 5А за 100 секунд равно 500С
• 10 мА за 500 секунд равно 5C

Испытание на проводимость

Иногда нам может понадобиться узнать, насколько хорошо материал может проводить электричество. Мы можем использовать инструмент для измерения тока, называемый амперметром. Простой тест на электрическую проводимость включает амперметр, тестовый материал и батарею. Он соединен и соединен проводами в замкнутую цепь. Ток будет проходить от элемента к проводящему материалу, через амперметр и, наконец, возвращаться обратно к батарее. Если материал является проводником, амперметр покажет значение тока, проходящего через него.

Вот пример простого теста на электрическую проводимость:

Электродвижущая сила

Несмотря на свое название, электродвижущая сила (ЭДС) на самом деле не является силой, а скорее мерой работы, совершаемой источник в движении единичного заряда по полной цепи. Как правило, это относится к энергии, передаваемой от химической энергии к электрической энергии в батарее. Единицей СИ для ЭДС является Вольт (В).

Для расчета э.д.с. при размещении источников в ряд используется следующая формула:

E = W / Q

(E – ЭДС (В), W – работа источника (Дж), Q – количество положительных зарядов (Кл))

Разность потенциалов

Не путать с разностью потенциалов между двумя точками в цепи разность потенциалов (pd) компонента в цепи является измерением работы, проделанной при прохождении единичного заряда через компонент цепи. Обычно это относится к передаче энергии от электрической энергии к другим формам, например, теплу или свету в лампочке. Единица СИ для p.d. Вольт (В).

Для расчета разности потенциалов используется следующая формула:

В = Вт / Q

(В – разность потенциалов (В), Вт – работа, совершаемая для перемещения заряда между двумя точками (Дж), Q – полная количество положительных зарядов (C))

По существу можно сказать, что э. д.с. и п.д. компонента использует ту же формулу. Но они описывают разные явления, происходящие в разных точках цепи.

Важно отметить, что электродвижущая сила может возникать без замкнутой цепи. Однако не может быть разности потенциалов без замкнутой цепи.

Заключение

Об электрических токах можно узнать гораздо больше, и если вы готовы учиться, то лучший способ сделать это — записаться на курсы по физике! Самостоятельно изучать новые темы физики может быть непросто. Под руководством репетитора по физике вы сможете больше узнать о важных определениях, получить примеры и улучшить свое изучение физики!

Вы можете не только поговорить со своим наставником обо всех проблемах, с которыми вы можете столкнуться при изучении электрических токов, но и получить руководство, необходимое для изучения сложных тем физики!

Текущие курсы физики и астрономии

АСТР 208-01	Введение в астрофизику Преподаватель: Катрина Гамильтон-Драгер Описание курса: Введение в физические основы астрономии, включая небесную механику и инструменты наблюдательной астрономии. Будет получено понимание того, как эта область развивалась с древних времен, а также оценка проблем, изучаемых текущими исследованиями. Содержание аналогично ASTR 110, но с дополнительным акцентом на математический анализ астрофизических явлений. Требование: 131 или 141 или разрешение инструктора. Этот курс внесен в список PHYS 208.
Курсы, предлагаемые в PHYS
PHYS 131-01	Введение в физику Преподаватель: Виндзор Морган Описание курса: Введение в основные темы физики с использованием метода семинара. Этот метод сочетает в себе совместное обучение на основе запросов с всесторонним использованием компьютерных инструментов для сбора данных, анализа данных и математического моделирования. Кинематика, законы движения Ньютона, законы сохранения, вращательное движение и колебания изучаются в течение первого семестра. Вводятся дополнительные темы в хаосе или ядерном излучении. Основные понятия исчисления используются на протяжении всего курса. Рекомендуется для студентов, изучающих физику, математику и техническое образование, а также для студентов, изучающих биологию, готовящихся к поступлению в аспирантуру. Три двухчасовых занятия в неделю. Из-за схожести содержания курсов учащиеся не получат выпускные баллы как по 131, так и по 141. Предварительное условие: завершение или одновременная регистрация на MATH 151 или 170.	09:30–11:20, MWF TOME 101
ФИЗИЧЕСКАЯ 131-02	Введение в физику Преподаватель: Ларс Инглиш Описание курса: Введение в основные темы физики с использованием метода семинара. Этот метод сочетает в себе совместное обучение на основе запросов с всесторонним использованием компьютерных инструментов для сбора данных, анализа данных и математического моделирования. Кинематика, законы движения Ньютона, законы сохранения, вращательное движение и колебания изучаются в течение первого семестра. Вводятся дополнительные темы в хаосе или ядерном излучении. Основные понятия исчисления используются на протяжении всего курса. Рекомендуется для студентов, изучающих физику, математику и техническое образование, а также для студентов, изучающих биологию, готовящихся к поступлению в аспирантуру. Три двухчасовых занятия в неделю. Из-за схожести содержания курсов учащиеся не получат выпускные баллы как по 131, так и по 141. Предварительное условие: завершение или одновременная регистрация на MATH 151 или 170.	13:30-15:20, MWF TOME 101
ФИЗИЧЕСКАЯ 141-01	Физика для наук о жизни Преподаватель: Дэвид Джексон, Роберт Бойл Описание курса: Введение в физику, не связанную с исчислением, в основном для студентов, изучающих науки о жизни и студентов медицинских факультетов. Темы включают механику, гидродинамику, термодинамику. Три часовых лекции и одно трехчасовое лабораторное занятие в неделю. Из-за схожести содержания курсов учащиеся не получат выпускной балл ни за 131, ни за 141.	11:30–12:20, MWF TOME 115 13:30–16:30, M TOME 105
ФИЗИЧЕСКИЙ 141-02	Физика для наук о жизни Преподаватель: Дэвид Джексон, Роберт Бойл Описание курса: Введение в физику, не связанную с исчислением, в основном для студентов, изучающих науки о жизни и студентов медицинских факультетов. Темы включают механику, гидродинамику, термодинамику. Три часовых лекции и одно трехчасовое лабораторное занятие в неделю. Из-за схожести содержания курсов учащиеся не получат выпускной балл ни за 131, ни за 141.	13:30–16:30, T TOME 105 11:30–12:20, MWF TOME 115
ФИЗИЧЕСКАЯ 211-01	Вибрации, волны и оптика Преподаватель: Ганс Пфистер Описание курса: Выполнение как PHYS 211, так и PHYS 212 соответствует требованию WID. Физика периодических движений, колебательных систем, резонансов, распространяющихся волн и оптических явлений. Курс сосредоточен вокруг различных проектов, таких как исследование кинетического художественного аппарата, исследование демпфера настроенной массы в высотном здании, изучение спектра Фурье различных музыкальных инструментов и дисперсионного соотношения для очень крупный стройный. Курс завершается презентацией либо на «Радужном симпозиуме», либо на «Симпозиуме по видению». Предварительные требования: 131 и 132 или 131 и 142, а также завершение или одновременное зачисление на МАТЕМАТИКА 171 или разрешение инструктора. ПРИМЕЧАНИЕ. Заполнение как 211, так и 212 соответствует требованиям WID.	13:30-16:00, ТФ ТОМ 103
ФИЗ 213-01	Аналоговая и цифровая электроника Преподаватель: Виндзор Морган Описание курса: Схемотехника и анализ электронных устройств. Современные элементы цифровых и аналоговых схем, включая диоды, транзисторы, операционные усилители и различные интегральные схемы, используются в усилителях, источниках питания и логических схемах. Классная и лабораторная работа объединены во время занятий в общей сложности до семи часов в неделю. Студенты проектируют и строят проекты в конце семестра. Предварительное условие: 132 или 142, а также завершение или одновременное зачисление на МАТЕМАТИКА 171 или разрешение инструктора.	13:30–16:00, MR TOME 217
ФИЗИЧЕСКИЙ 311-01	Динамика и хаос Преподаватель: Дэвид Джексон Описание курса: Расширенное рассмотрение классической механики с использованием векторного исчисления и вариационного исчисления, а также введение в анализ хаотических систем. Темы будут включать: динамика систем частиц и законы сохранения; линейные и нелинейные генераторы; итерационные карты и путь к хаосу; движение центральной силы; движение твердого тела; неинерционные системы отсчета и фиктивные силы; Лагранжева и гамильтонова формулировки динамики. Курс также будет в значительной степени сосредоточен на аналитических методах и методах решения проблем. Обязательное условие: 211 и 282 или разрешение инструктора.	09:30–10:20, MWF TOME 213
ФИЗИЧЕСКИЙ 361-01	Свет и Материя Преподаватель: Бретт Пирсон Описание курса: Темы на выбор из таких областей, как атомная, ядерная физика или физика твердого тела; или современная оптика, гидродинамика, плазма или вычислительная физика. Требование: 211 и 212. Половина или один кредит курса.	10:30–11:45, TR TOME 213
ФИЗИЧЕСКИЙ 392-01	Семинар для подростков Преподаватель: Бретт Пирсон Описание курса: Этот курс основан на студенческих докладах и дискуссиях по нескольким темам современной физики. Акцент делается на развитии библиографических навыков, презентаций на семинарах и методах написания отчетов, а также на увеличении широты и глубины знаний студентов о недавних исследованиях. alexxlab Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт Рубрики Прост Радио Разное Своими руками Советы Схем Схемы Транзист Транзисторы Электрон Электроника