Урок 4. Условия существования электрического тока

И снова доброго времени суток вам, уважаемые. Без лишних прелюдий начнём наш сегодняшний разговор. Казалось бы, с причинами возникновения тока в проводнике мы давно разобрались. Поместили проводник в поле – побежали электроны, возник ток. Что еще надо. Но оказывается, чтобы этот ток существовал в проводнике постоянно, необходимо соблюдать некоторые условия. Для более ясного понимания физики процесса протекания электрического тока в проводнике рассмотрим пример.

Предположим, что у нас имеется некоторый проводник, который мы поместим в электрическое поле как показано на рисунке 4.1.

Рисунок 4.1 – Проводник в электрическом поле

Условно обозначим величину напряженности на концах проводника как E₁и E₂, причем E₁>E₂. Как мы выяснили ранее, свободные электроны в проводнике начнут двигаться в сторону большей напряженности поля, то есть в точку А. Однако со временем потенциал, образованный скоплением электронов в точке А станет таким, что создаваемое им собственное электромагнитное поле E

0 сравняется по модулю с внешним полем, причем направления полей будут противоположными, поскольку потенциал точки В – более положительный (недостаток электронов, вызванный воздействием внешнего поля).

Поскольку результирующее действие двух одинаковых противоположных сил равно нулю: |E|+|(E₀)|=0, электроны прекращают упорядоченное движение, электрический ток прекращается. Для того, чтобы поток электронов был непрерывный необходимо: во-первых, приложить дополнительную силу не потенциального характера, которая бы компенсировала влияние собственного электрического поля проводника и, во-вторых, создать замкнутый контур, поскольку перемещение электронов может происходить только в проводниках (ранее мы указали, что диэлектрики хоть и имеют некоторую электропроводность, но не пропускают электрический ток) и для обеспечения постоянства компенсирующей силы необходимо постоянство полей: как внешнего так и собственного.

Начнём разбираться со второго пункта. Будем рассматривать проводник, помещенный в поле, как показано на рисунке 4.2. Предположим, что после того, как взаимодействие внешнего и собственного электромагнитных полей было скомпенсировано, мы приложили дополнительно к внешнему полю еще одно такое же поле.

Суммарное действие внешнего поля составит 2•|E|. Ток в проводнике продолжит течь в том же направлении, однако ровно до того момента, пока 2•|E|>|E₀|, после чего электрический ток вновь прекратиться. То есть внешнее воздействие должно увеличиваться непрерывно для обеспечения протекания тока в разомкнутом проводнике, что невозможно.
Если замкнуть проводник так, чтобы одна его часть лежала вне поля, тогда за счет работы дополнительной силы помимо внешнего поля (эта сила в таком случае должна быть не потенциальной, поскольку работа потенциальной силы в замкнутом контуре равна нулю и не зависит от формы траектории), то в проводнике возникнет электрический ток, обусловленный влиянием только внешнего поля, поскольку собственно поле проводника будет полностью скомпенсировано. Именно поэтому любая электрическая цепь всегда должна быть замкнутой.

Можно попробовать объяснить необходимость введения дополнительной силы из такого соображения: если бы мы могли заряды с конца В проводника частично перебрасывать на конец А проводника, электрический ток бы так же не прекращался. Однако, на такое «десантирование» так же требуется энергия. Значит, введение дополнительной силы всё равно необходимо. Не потенциальные силы так же называют сторонними силами. А их источники – источниками или генераторами тока.

Рисунок 4.2 – Возникновение собственного электромагнитного поля в проводнике

Так где же взять дополнительную силу, которая, притом, не должна быть создана полем, ведь без нее тока мы не получим? Оказывается, во время протекания химической восстановительно-окислительной реакции, например, взаимодействие диодксида свинца и разбавленной серной кислоты, происходит высвобождение свободных электронов:

Для того, чтобы «притянуть» все электроны, высвобожденные в процессе реакции к одной точки пространства, в раствор серной кислоты помещается несколько свинцовых решёток, называемых электродами. Одна часть электродов изготавливается из свинца и называется катод, другая – анод – изготавливается из диоксида свинца. Катод является источником свободных электродов для внешней цепи, а анод – приемником.

Приведённый пример соответствует известному всем автомобилистам (да и не только) устройству – свинцово-кислотному аккумулятору. Конечно, приведенный пример мало совпадает с тем, что происходит внутри аккумулятора в действительности, однако, суть возникновения тока отражает хорошо. Таким образом, между положительным анодом (мало электронов) и отрицательным катодом (много электронов) возникает электрическое поле, которое формирует сторонние силы и создаёт ток в проводнике. Эта сила зависит только от протекания химической реакции, то она практически постоянная до того момента, пока существуют элементы этой реакции – кислота и оксид свинца. Следовательно, если мы уберём электрическое поле и подключим проводник к аноду и катоду, электрический ток всё равно будет протекать из-за того, что аккумулятор создаёт стороннюю силу. Проводник будет иметь вокруг себя собственное электрическое поле, которое нужно преодолеть аккумулятору, чтобы перенести электрон от катода к аноду. В этом и есть суть сторонней силы.

Теперь рассмотрим ситуация с аккумулятором и подключенным к нему проводником.Электрическое поле совершает положительную работу по перемещению положительного заряда (мы говорим именно о положительных зарядах, так как направлению их движения соответствует направление тока) в направлении уменьшения потенциала поля. Источник тока проводит разделение электрических зарядов – на одном полюсе накапливаются положительные заряды, на другом отрицательные. Напряженность электрического поля в источнике направлена от положительного полюса к отрицательному, поэтому работа электрического поля по перемещению положительного заряда будет положительной при его движения от «плюса» к «минусу». Работа сторонних сил, наоборот, положительна в том случае, если положительные заряды перемещаются от отрицательного полюса к положительному, то есть от «минуса» к «плюсу».В этом принципиальное отличие понятий разности потенциалов и ЭДС, о котором всегда необходимо помнить.

На рисунке 4.3 показано направление протекания тока Iв проводнике, подключенному к аккумулятору – от положительного анода к отрицательному катоду, однако внутри аккумулятора сторонние силы химической реакции производят «десантирование» электронов, пришедших из внешней цепи с анода на катод и положительных ионов с катода на анод, то есть действуют против направления движения тока и направления поля.

Рисунок 4.3 – Демонстрация сторонних сил при возникновении электрического тока

Из сделанных выше соображений можно сделать следующий вывод: силы, действующие на заряд внутри источника тока отличны от сил, действующий внутри проводника. Соответственно, необходимо эти силы отличать друг от друга. Для характеристики сторонних сил была введена величина электродвижущей силы (ЭДС) – работы, совершаемой сторонними силами по перемещению единичного положительного заряда.Обозначается латинской буквой &#949 («эпсилон») и измеряется так же, как и разность потенциалов – в вольтах.

Поскольку разность потенциалов и ЭДС являются силами различного типа, можно говорить о том, что ЭДС вне выводов источника равно нулю. Хотя в обычной жизни этими тонкостями пренебрегают и говорят: «Напряжение на батарее 1.5В», хотя строго говоря напряжение на участке цепи – суммарная работа электростатических и сторонних сил по перемещению единичного положительного заряда. В будущем мы еще будем сталкиваться с этими понятиями и они пригодятся нам при расчете сложных электрических цепей.

На этом, пожалуй всё, потому что урок получился чересчур нагруженным… Но понятия напряжение и ЭДС нужно уметь отличать.

• Для существования электрического тока необходимо два условия:
  1)замкнутая электрическая цепь;
  
  2)наличие источника сторонних непотенциальных сил.
• Электродвижущая сила (ЭДС) – работа, совершаемая сторонними силами по перемещению единичного положительного заряда.
• Источники сторонних сил в электрической цепи называются так же источниками тока.
• Положительный вывод аккумулятора называется анод, отрицательный – катод.

Задачек на этот раз не будет, лучше лишний повторить этот урок, чтобы понимать всю физику протекания тока в проводнике. Как всегда любые возникшие вопросы, предложения и пожелания можете оставлять в комментариях ниже! До новых встреч!

← Урок 3: Закон Ома | Содержание | Урок 5: Источники питания →

Условия, необходимые для существования электрического тока какие

1. Главная
2. Интересное
3. Условия, необходимые для существования электрического тока

Электричество давно стало неизменным спутником человека. И это настолько обыденное явление, что практически никто не задумывается о том, какие условия необходимы для возникновения и существования электрического тока. Некоторым на помощь могут прийти знания, оставшиеся из школьного курса физики. Как правило, они ограничиваются понятием, что электрический ток – это упорядоченное движение частиц. Кто-то может добавить, что они еще должны переносить заряд. Кто-то вспомнит про электроны.

Постараемся систематизировать имеющуюся информацию в этом вопросе и уяснить для себя: какие условия приводят к возникновению электрического тока и какие обеспечивают его существование.

Необходимые условия для существования электрического тока в металлах

Металлы являются наиболее распространенными веществами, которые используются в качестве проводников электричества. Особенностью этих материалов является кристаллическая решетка, присущая их твердому состоянию. Эта конструкция состоит из атомов, на внешней оболочке которых присутствует некоторое количество валентных электронов.

При формировании кристаллической решетки в ее узлах остаются атомы с положительными ионами, а часть электронов утрачивает связь и начинает совершать хаотичное движение внутри материала. Именно они и будут являться теми носителями заряда, которые позволят существовать электрическому току, если создать требуемые условия для его возникновения.

Таким образом, наблюдаются носители заряда, которые перемещаются хаотично и бессистемно, что само по себе не может гарантировать возникновение электрического тока. Вторым условием существования которого является наличие некой дополнительной силы, способной привести к упорядоченному перемещению электронов. К появлению такой силы приводит электрическое поле, возникающее при подключении проводника к источнику электричества. Пока такое поле существует, будет выполняться условие существования электрического тока.

При разрыве цепи электроны перестают двигаться упорядочено, хотя хаотичное движение их внутри металла будет продолжаться. Но при этом электрическое поле будет равно нулю и существование тока станет невозможным в принципе. Необходимо отметить, что по модулю суммарный заряд свободных электронов в данном случае равен общему заряду положительных ионов, но имеет противоположный знак. Этим и объясняется то, что металлический проводник при отсутствии поля остается в электрически нейтральном состоянии.

Если немного обобщить и расширить вышесказанное, то к необходимым условиям существования электрического тока в металлах, кроме свободных электронов и поля, можно добавить наличие источника электричества и требование неразрывности соединения в цепи.

Условия существования электрического тока в жидкостях

В данных веществах ситуация будет несколько отличаться от вышеперечисленных условий. Необходимо оговориться, что речь пойдет о жидкостях проводниках т.н. второго рода. Это такие вещества, которые обладают ионным типом проводимости. К ним не относятся расплавы металлов, для которых характерен электронный вариант.

Жидкими проводниками второго типа считаются растворы солей, оснований и кислот. Отметим, что в данном перечне отсутствует вода. Дело в том, что в чистом виде молекулы в воде имеют полярность, что присуще диэлектрикам. Таким образом для создания условий существования электрического тока в жидкости необходимо привнести извне вещество, которое и предоставит свободные носители для перемещения заряда.

Рассмотрим простой практический пример. Если замкнуть электрическую цепь с встроенной лампочкой через емкость с дистиллированной водой нечего не произойдет. Лампа не загорится. Но достаточно добавить в жидкость шепотку поваренной соли (NaCl) и можно будет наблюдать работу источника освещения в обычном режиме. Объясняется это следующим – при внесении соли вода вступают во взаимодействие с молекулой NaCl и разъединяет ее на пары разноименно заряженных ионов.

Таким образом, создается одно из основных условий существования электрического тока в жидкостях, т.е. обеспечивается наличие свободных носителей заряда. Ион ионы хлора обладают отрицательным зарядом, а ионам натрия свойственен положительный заряд. Именно эти ионы и будут двигаться между электродами под действием электрического поля.

Давайте подведем итог. Для возникновения и существования электрического тока в металлах и жидкостях, обязательным условием является наличие свободных носителей заряда. Электроны или ионы – это не меняет сути. Второй момент – необходимо электрическое поле, с помощью которого возникает сила обеспечивающая перемещение носителей заряда между катодом и анодом.

Добавить отзыв

Постоянный электрический ток Условия возникновения тока | Сочинения Философия

Скачай Постоянный электрический ток Условия возникновения тока и еще Сочинения в формате PDF Философия только на Docsity! 10. Постоянный электрический ток Условия возникновения тока. Электрическим током называют направленное движение заряженных частиц. Количественными характеристиками тока являются его сила тока (отношение заряда: переносимого через поперечное сечение проводника в единицу времени): и его плотность, определяемая соотношением: . Единицей измерения силы тока является ампер (1А — характерное значение тока, потребляемого бытовыми электронагревательными приборами). Необходимыми условиями существования тока являются наличие свободных носителей зарядов, замкнутой цепи и источника ЭДС (батареи), поддерживающего направленное движение. Электрический ток может существовать в различных средах: в металлах, вакууме, газах, в растворах и расплавах электролитов, в плазме, в полупроводниках, в тканях живых организмов. При протекании тока практически всегда происходит взаимодействие носителей зарядов с окружающей средой, сопровождающееся передачей энергии последней в виде тепла. Роль источника ЭДС как раз и состоит в компенсации тепловых потерь в цепях. Электрический ток в металлах обусловлен движением относительно свободных электронов через кристаллическую решетку. Причины существования свободных электронов в проводящих кристаллах может быть объяснена только на языке квантовой механики. Опыт показывает, что сила электрического тока, протекающего по проводнику, пропорциональна приложенной к его концам разности потенциалов (закон Ома). Постоянный для выбранного проводника коэффициент пропорциональности между током и напряжением называют электрическим сопротивлением: (3) Сопротивление измеряют в омах (сопротивление человеческого тела составляет около 1000 Ом). Величина электрического сопротивления проводников слабо возрастает при увеличении их температуры. Это связано с тем, что при нагревании узлы кристаллической решетки усиливают хаотические тепловые колебания, что препятствует направленному движению электронов. Во многих задачах непосредственный учет колебаний решетки оказывается весьма трудоемким. Для упрощения взаимодействия электронов с колеблющимися узлами оказывается удобным заменить их столкновениями с частицами газа гипотетических частиц — фононов, свойства которых подбираются так, чтобы получить максимально приближенное к реальности описание и могут оказываться весьма экзотическими. Объекты такого типа весьма популярны в физике и называются квазичастицами. Помимо взаимодействий с колебаниями кристаллической решетки движению электронов в кристалле могут препятствовать дислокации — нарушения регулярности решетки. Взаимодействия с дислокациями играют определяющую роль при низких температурах, когда тепловые колебания практически отсутствуют. Некоторые материалы при низких температурах полностью утрачивают электрическое сопротивление, переходя в сверх проводящее состояние. Ток в таких средах может существовать без каких-либо ЭДС, поскольку потери энергии при столкновениях электронов с фононами и дислокациями отсутствуют. Создание материалов, сохраняющих сверхповодящее состояние при относительно высоких (комнатных) температурах и небольших токах является весьма важной задачей, решение которой произвело бы настоящий переворот в современной энергетике, т.к. позволило бы передавать электроэнергию на большие расстояния без тепловых потерь. В настоящее время электрический ток в металлах используется главным образом для превращения электрической энергии в тепловую (нагреватели, источники света) или в механическую (электродвигатели). В последнем случае электрический ток используется в качестве источника магнитных полей, взаимодействие с которыми других токов вызывает появление сил. Электрический ток в вакууме строго говоря невозможен из-за отсутствия в нем свободных электрических зарядов. Однако, некоторые проводящие вещества при нагревании или облучении светом способны испускать со своей поверхности электроны (термоэмиссия и фотоэмиссия), которые способны поддерживать электрический ток, двигаясь от катода к другому (положительному) электроду — аноду. При подаче на анод отрицательного напряжения ток в цепи обрывается. Описанное свойство обуславливает широкое применение электровакуумных приборов в электронных устройствах для выпрямления переменного тока. До сравнительно недавнего времени электровакуумные устройства широко использовались в качестве усилителей электрических сигналов. В настоящее время они почти полностью вытеснены полупроводниковыми приборами. Электрический ток в газах на первый взгляд не может существовать из-за отсутствия свободных заряженных частиц (электроны в атомах и молекулах газов прочно “связаны” с ядрами электростатическими силами). Однако, при передаче атому энергии порядка 10эВ (энергия, приобретаемая свободным электроном при прохождении через разность потенциалов в 10 В), последний переходит в ионизированное состояние (электрон уходит от ядра на сколь угодно большое расстояние). В газах при комнатных температурах всегда присутствует очень небольшое количество ионизированных атомов, возникших под действием космического излучения (фотоионизация). При помещении такого газа в электрическое поле заряженные частицы начинают разгоняться, передавая нейтральным атомам набранную кинетическую энергия и ионизуя их. В результате развивается лавинообразный процесс нарастания числа свободных электронов и ионов — возникает электрический разряд. Характерное свечение разряда связано с выделением энергии при рекомбинации электронов и положительных ионов. Типы электрических разрядов весьма разнообразны и сильно завися от состава газа и внешних условий. Плазма. Вещество, содержащее смесь нейтральных атомов, свободных электронов и положительных ионов, называют плазмой. Плазма, возникающая в результате сравнительно слаботочных электрических разрядов (напр. в трубках “дневного света”) характеризуется весьма малыми концентрациями заряженных частиц по сравнению с нейтральными ( ). Обычно ее называют низкотемпературной, поскольку температура атомов и ионов близка к комнатной. Средняя же энергия гораздо более легких электронов оказывается гораздо большей. Т.о. низкотемпературная плазма является существенно неравновесной, открытой средой. Как отмечалось, в подобных средах возможны процессы самоорганизации. Хорошо известным примером является генерация в плазме газовых лазеров высоко упорядоченного когерентного излучения. Плазма может так же может быть термодинамически равновесной. Для ее существования необходима очень высокая температура (при которой энергия теплового движения сравнима с энергией ионизации). Такие температуры существуют на поверхности Солнца, могут возникать при очень мощных электрических разрядах (молнии), при ядерных взрывах. Такую плазму называют горячей. Атмосферное электричество. Земля является достаточно хорошим проводником электрического тока (по сравнению с сухим воздухом). На высоте около 50 км ионизирующее космическое излучение обуславливает наличие ионосферы — слоя сильно ионизированного газа. Измерения показывают, что между ионосферой и поверхностью Земли существует огромная разность потенциалов (около 5000000 В), причем ионосфера имеет положительный по отношению к Замле заряд. Наличие разности потенциалов между Землей и “небом” приводит к появлению тока очень

Два главных условия возникновения тока в проводнике. Условия существования электрического тока

Электрический ток — упорядоченное по направлению движение электрических зарядов. За направление тока принимается направление движения положительных зарядов.

Прохождение тока по проводнику сопровождается следующими его действиями:

* магнитным (наблюдается во всех проводниках)
* тепловым (наблюдается во всех проводниках, кроме сверхпроводников)
* химическим (наблюдается в электролитах).

Для возникновения и поддержания тока в какой-либо среде необходимо выполнение двух условий:

* наличие в среде свободных электрических зарядов
* создание в среде электрического поля.

Электрическое поле в среде необходимо для создания направленного движения свободных зарядов. Как известно, на заряд q в электрическом поле напряженностью E действует сила F = q* E, которая и заставляет свободные заряды двигаться в направлении электрического поля. Признаком существования в проводнике электрического поля является наличие не равной нулю разности потенциалов между любыми двумя точками проводника,
Однако, электрические силы не могут длительное время поддерживать электрический ток. Направленное движение электрических зарядов через некоторое время приводит к выравниванию потенциалов на концах проводника и, следовательно, к исчезновению в нем электрического поля.

Для поддержания тока в электрической цепи на заряды кроме кулоновских сил должны действовать силы неэлектрической природы (сторонние силы).
Устройство, создающее сторонние силы, поддерживающее разность потенциалов в цепи и преобразующее различные виды энергии в электрическую энергию, называется источником тока.
Для существования электрического тока в замкнутой цепи необходимо включение в нее источника тока.
основные характеристики

1. Сила тока — I, единица измерения — 1 А (Ампер).
Силой тока называется величина, равная заряду, протекающему через поперечное сечение проводника за единицу времени.
I = Dq/Dt .

Формула справедлива для постоянного тока, при котором сила тока и его направление не изменяются со временем. Если сила тока и его направление изменяются со временем, то такой ток называется переменным.
Для переменного тока:
I = lim Dq/Dt ,
Dt — 0

т.е. I = q», где q» — производная от заряда по времени.
2. Плотность тока — j, единица измерения — 1 А/м2.
Плотностью тока называется величина, равная силе тока, протекающего через единичное поперечное сечение проводника:
j = I/S .

3. Электродвижущая сила источника тока — э.д.с. (e), единица измерения — 1 В (Вольт). Э.д.с.- физическая величина, равная работе, совершаемой сторонними силами при перемещении по электрической цепи единичного положительного заряда:
e = Аст./q .

4. Сопротивление проводника — R, единица измерения — 1 Ом.
Под действием электрического поля в вакууме свободные заряды двигались бы ускоренно. В веществе они движутся в среднем равномерно, т.к. часть энергии отдают частицам вещества при столкновениях.

Теория утверждает, что энергия упорядоченного движения зарядов рассеивается на искажениях кристаллической решетки. Исходя из природы электрического сопротивления, следует, что
R = r*l/S ,

где
l — длина проводника,
S — площадь поперечного сечения,
r — коэффициент пропорциональности, названный удельным сопротивлением материала.
Эта формула хорошо подтверждается на опыте.
Взаимодействие частиц проводника с движущимися в токе зарядами зависит от хаотического движения частиц, т. е. от температуры проводника. Известно, что
r = r0(1 + a t) ,
R = R0(1 + a t) .

Коэффициент a называется температурным коэффициентом сопротивления:
a = (R — R0)/R0*t .

Для химически чистых металлов a > 0 и равно 1/273 К-1. Для сплавов температурные коэффициенты имеют меньшее значение. Зависимость r(t) для металлов линейная:

В 1911 году открыто явление сверхпроводимости, заключающееся в том, что при температуре, близкой к абсолютному нулю, сопротивление некоторых металлов падает скачком до нуля.

У некоторых веществ (например, у электролитов и полупроводников) удельное сопротивление с ростом температуры уменьшается, что объясняется ростом концентрации свободных зарядов.
Величина, обратная удельному сопротивлению, называется удельной электрической проводимостью s
s = 1/r .

5. Напряжение — U , единица измерения — 1 В.
Напряжение — физическая величина, равная работе, совершаемой сторонними и электрическими силами при перемещении единичного положительного заряда.

U = (Aст.+ Аэл.)/q .

Так как Аст./q = e, а Аэл./q = f1-f2, то
U = e + (f1 — f2) .

Электрический ток. Закон Ома

Если изолированный проводник поместить в электрическое поле то на свободные заряды q в проводнике будет действовать сила В результате в проводнике возникает кратковременное перемещение свободных зарядов. Этот процесс закончится тогда, когда собственное электрическое поле зарядов, возникших на поверхности проводника, скомпенсирует полностью внешнее поле. Результирующее электростатическое поле внутри проводника будет равно нулю (см. § 1.5).

Однако, в проводниках при определенных условиях может возникнуть непрерывное упорядоченное движение свободных носителей электрического заряда. Такое движение называется электрическим током . За направление электрического тока принято направление движения положительных свободных зарядов. Для существования электрического тока в проводнике необходимо создать в нем электрическое поле.

Количественной мерой электрического тока служит сила тока I – скалярная физическая величина, равная отношению заряда Δq , переносимого через поперечное сечение проводника (рис. 1.8.1) за интервал времени Δt , к этому интервалу времени:

В Международной системе единиц СИ сила тока измеряется в амперах (А). Единица измерения тока 1 А устанавливается по магнитному взаимодействию двух параллельных проводников с током (см. § 1.16).

Постоянный электрический ток может быть создан только в замкнутой цепи , в которой свободные носители заряда циркулируют по замкнутым траекториям. Электрическое поле в разных точках такой цепи неизменно во времени. Следовательно, электрическое поле в цепи постоянного тока имеет характер замороженного электростатического поля. Но при перемещении электрического заряда в электростатическом поле по замкнутой траектории, работа электрических сил равна нулю (см. § 1.4). Поэтому для существования постоянного тока необходимо наличие в электрической цепи устройства, способного создавать и поддерживать разности потенциалов на участках цепи за счет работы сил неэлектростатического происхождения . Такие устройства называются источниками постоянного тока . Силы неэлектростатического происхождения, действующие на свободные носители заряда со стороны источников тока, называются сторонними силами .

Природа сторонних сил может быть различной. В гальванических элементах или аккумуляторах они возникают в результате электрохимических процессов, в генераторах постоянного тока сторонние силы возникают при движении проводников в магнитном поле. Источник тока в электрической цепи играет ту же роль, что и насос, который необходим для перекачивания жидкости в замкнутой гидравлической системе. Под действием сторонних сил электрические заряды движутся внутри источника токапротив сил электростатического поля, благодаря чему в замкнутой цепи может поддерживаться постоянный электрический ток.

При перемещении электрических зарядов по цепи постоянного тока сторонние силы, действующие внутри источников тока, совершают работу.

Физическая величина, равная отношению работы A ст сторонних сил при перемещении заряда q от отрицательного полюса источника тока к положительному к величине этого заряда, называется электродвижущей силой источника (ЭДС):

Таким образом, ЭДС определяется работой, совершаемой сторонними силами при перемещении единичного положительного заряда. Электродвижущая сила, как и разность потенциалов, измеряется в вольтах (В).

При перемещении единичного положительного заряда по замкнутой цепи постоянного тока работа сторонних сил равна сумме ЭДС, действующих в этой цепи, а работа электростатического поля равна нулю.

Цепь постоянного тока можно разбить на отдельные участки. Те участки, на которых не действуют сторонние силы (т. е. участки, не содержащие источников тока), называютсяоднородными . Участки, включающие источники тока, называются неоднородными .

При перемещении единичного положительного заряда по некоторому участку цепи работу совершают как электростатические (кулоновские), так и сторонние силы. Работа электростатических сил равна разности потенциалов Δφ 12 = φ 1 – φ 2 между начальной (1) и конечной (2) точками неоднородного участка. Работа сторонних сил равна по определению электродвижущей силе 12 , действующей на данном участке. Поэтому полная работа равна

Немецкий физик Г. Ом в 1826 году экспериментально установил, что сила тока I , текущего по однородному металлическому проводнику (т. е. проводнику, в котором не действуют сторонние силы), пропорциональна напряжению U на концах проводника:

где R = const.

Величину R принято называть электрическим сопротивлением . Проводник, обладающий электрическим сопротивлением, называется резистором . Данное соотношение выражает закон Ома для однородного участка цепи: сила тока в проводнике прямо пропорциональна приложенному напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению проводника.

В СИ единицей электрического сопротивления проводников служит ом (Ом). Сопротивлением в 1 Ом обладает такой участок цепи, в котором при напряжении 1 В возникает ток силой 1 А.

Проводники, подчиняющиеся закону Ома, называются линейными . Графическая зависимость силы тока I от напряжения U (такие графики называются вольт-амперными характеристиками , сокращенно ВАХ) изображается прямой линией, проходящей через начало координат. Следует отметить, что существует много материалов и устройств, не подчиняющихся закону Ома, например,полупроводниковый диод или газоразрядная лампа. Даже у металлических проводников при токах достаточно большой силы наблюдается отклонение от линейного закона Ома, так как электрическое сопротивление металлических проводников растет с ростом температуры.

Для участка цепи, содержащего ЭДС, закон Ома записывается в следующей форме:

По закону Ома

Сложив оба равенства, получим:

I (R + r ) = Δφ cd + Δφ ab + .

Но Δφ cd = Δφ ba = – Δφ ab . Поэтому

Эта формула выражет закон Ома для полной цепи : сила тока в полной цепи равна электродвижущей силе источника, деленной на сумму сопротивлений однородного и неоднородного участков цепи.

Сопротивление r неоднородного участка на рис. 1.8.2 можно рассматривать каквнутреннее сопротивление источника тока . В этом случае участок (ab ) на рис. 1.8.2 является внутренним участком источника. Если точки a и b замкнуть проводником, сопротивление которого мало по сравнению с внутренним сопротивлением источника (R r ), тогда в цепи потечет ток короткого замыкания

Сила тока короткого замыкания – максимальная сила тока, которую можно получить от данного источника с электродвижущей силой и внутренним сопротивлением r . У источников с малым внутренним сопротивлением ток короткого замыкания может быть очень велик и вызывать разрушение электрической цепи или источника. Например, у свинцовых аккумуляторов, используемых в автомобилях, сила тока короткого замыкания может составлять несколько сотен ампер. Особенно опасны короткие замыкания в осветительных сетях, питаемых от подстанций (тысячи ампер). Чтобы избежать разрушительного действия таких больших токов, в цепь включаются предохранители или специальные автоматы защиты сетей.

В ряде случаев для предотвращения опасных значений силы тока короткого замыкания к источнику последовательно подсоединяется некоторое внешнее сопротивление. Тогда сопротивление r равно сумме внутреннего сопротивления источника и внешнего сопротивления, и при коротком замыкании сила тока не окажется чрезмерно большой.

Если внешняя цепь разомкнута, то Δφ ba = – Δφ ab = , т. е. разность потенциалов на полюсах разомкнутой батареи равна ее ЭДС.

Если внешнее нагрузочное сопротивление R включено и через батарею протекает ток I , разность потенциалов на ее полюсах становится равной

Δφ ba = – Ir .

На рис. 1.8.3 дано схематическое изображение источника постоянного тока с ЭДС равной и внутренним сопротивлением r в трех режимах: «холостой ход», работа на нагрузку и режим короткого замыкания (к. з.). Указаны напряженность электрического поля внутри батареи и силы, действующие на положительные заряды: – электрическая сила и – сторонняя сила. В режиме короткого замыкания электрическое поле внутри батареи исчезает.

Для измерения напряжений и токов в электрических цепях постоянного тока используются специальные приборы – вольтметры и амперметры .

Вольтметр предназначен для измерения разности потенциалов, приложенной к его клеммам. Он подключается параллельно участку цепи, на котором производится измерение разности потенциалов. Любой вольтметр обладает некоторым внутренним сопротивлением R B . Для того, чтобы вольтметр не вносил заметного перераспределения токов при подключении к измеряемой цепи, его внутреннее сопротивление должно быть велико по сравнению с сопротивлением того участка цепи, к которому он подключен. Для цепи, изображенной на рис. 1.8.4, это условие записывается в виде:

R B >> R 1 .

Это условие означает, что ток I B = Δφ cd / R B , протекающий через вольтметр, много меньше тока I = Δφ cd / R 1 , который протекает по тестируемому участку цепи.

Поскольку внутри вольтметра не действуют сторонние силы, разность потенциалов на его клеммах совпадает по определению с напряжением. Поэтому можно говорить, что вольтметр измеряет напряжение.

Амперметр предназначен для измерения силы тока в цепи. Амперметр включается последовательно в разрыв электрической цепи, чтобы через него проходил весь измеряемый ток. Амперметр также обладает некоторым внутренним сопротивлениемR A . В отличие от вольтметра, внутреннее сопротивление амперметра должно быть достаточно малым по сравнению с полным сопротивлением всей цепи. Для цепи на рис. 1.8.4 сопротивление амперметра должно удовлетворять условию

Условия существования постоянного электрического тока.

Для существования постоянного электрического тока необходимо наличие свободных заряженных частиц и наличие источника тока. в котором осуществляется преобразование какого-либо вида энергии в энергию электрического поля.

Источник тока — устройство, в котором осуществляется преобразование какого-либо вида энергии в энергию электрического поля. В источнике тока на заряженные частицы в замкнутой цепи действуют сторонние силы. Причины возникновения сторонних сил в различных источниках тока различны. Например в аккумуляторах и гальванических элементах сторонние силы возникают благодаря протеканию химических реакций, в генераторах электростанций они возникают при движении проводника в магнитном поле, в фотоэлементах — при действия света на электроны в металлах и полупроводниках.

Электродвижущей силой источника тока называют отношение работы сторонних сил к величине положительного заряда, переносимого от отрицательного полюса источника тока к положительному.

Основные понятия.

Сила тока — скалярная физическая величина, равная отношению заряда, прошедшего через проводник, ко времени, за которое этот заряд прошел.

где I — сила тока, q — величина заряда (количество электричества), t — время прохождения заряда.

Плотность тока — векторная физическая величина, равная отношению силы тока к площади поперечного сечения проводника.

где j —плотность тока , S — площадь сечения проводника.

Направление вектора плотности тока совпадает с направлением движения положительно заряженных частиц.

Напряжение — скалярная физическая величина, равная отношению полной работе кулоновских и сторонних сил при перемещении положительного заряда на участке к значению этого заряда.

где A — полная работа сторонних и кулоновских сил, q — электрический заряд.

Электрическое сопротивление — физическая величина, характеризующая электрические свойства участка цепи.

где ρ — удельное сопротивление проводника, l — длина участка проводника, S — площадь поперечного сечения проводника.

Проводимостью называется величина, обратная сопротивлению

где G — проводимость.

Без электричества невозможно представить жизнь современного человека. Вольты, Амперы, Ватты – эти слова звучат в разговоре об устройствах, которые работают от электричества. Но что это такое электрический ток и каковы условия его существования? Об этом мы расскажем далее, предоставив краткое объяснение для начинающих электриков.

Определение

Электрическим током является направленное движение носителей зарядов – это стандартная формулировка из учебника физики. В свою очередь носителями заряда называются определенные частицы вещества. Ими могут быть:

• Электроны – отрицательные носители заряда.
• Ионы – положительные носители заряда.

Но откуда берутся носители заряда? Для ответа на этот вопрос нужно вспомнить базовые знания о строении вещества. Всё что нас окружает – вещество, оно состоит из молекул, мельчайших его частиц. Молекулы состоят из атомов. Атом состоит из ядра, вокруг которого движутся электроны на заданных орбитах. Молекулы также хаотично движутся. Движение и структура каждой из этих частиц зависят от самого вещества и влияния на него окружающей среды, например температуры, напряжения и прочего.

Ионом называют атом, у которого изменилось соотношение электронов и протонов. Если изначально атом нейтрален, то ионы в свою очередь делят на:

• Анионы – положительный ион атома, потерявшего электроны.
• Катионы – это атом с «лишними» электронами, присоединившиеся к атому.

Единица измерения тока – Ампер, согласно он вычисляется по формуле:

где U – напряжение, [В], а R – сопротивление, [Ом].

Или прямопропорционален количеству заряда, перенесенному за единицу времени:

где Q – заряд, [Кл], t – время, [с].

Условия существования электрического тока

Что такое электрический ток мы разобрались, теперь давайте поговорим о том, как обеспечить его протекание. Для протекания электрического тока необходимо выполнение двух условий:

1. Наличие свободных носителей заряда.
2. Электрическое поле.

Первое условие существования и протекания электричества зависит от вещества, в котором протекает (или не протекает) ток, а также его состояния. Второе условие также выполнимо: для существования электрического поля обязательно наличие разных потенциалов, между которыми находится среда, в которой будут протекать носители заряда.

Напомним: Напряжение, ЭДС – это разность потенциалов. Отсюда следует, что для выполнения условий существования тока – наличия электрического поля и электрического тока, нужно напряжение. Это могут быть обкладки заряженного конденсатора, гальванический элемент, ЭДС возникшее под действием магнитного поля (генератор).

Как он возникает, мы разобрались, давайте поговорим о том, куда он направлен. Ток, в основном, в привычном для нас использовании, движется в проводниках (электропроводка в квартире, лампочки накаливания) или в полупроводниках (светодиоды, процессор вашего смартфона и другая электроника), реже в газах (люминесцентные лампы).

Так вот основными носителями заряда в большинстве случаев являются электроны, они движутся от минуса (точки с отрицательным потенциалом) к плюсу (точке с положительным потенциалом, подробнее об этом вы узнаете ниже).

Но интересен тот факт, что за направление движения тока было принято движение положительных зарядов – от плюса к минусу. Хотя фактически всё происходит наоборот. Дело в том, что решение о направлении тока было принято до изучения его природы, а также до того, как было определено за счет чего протекает и существует ток.

Электрический ток в разных средах

Мы уже упоминали о том, что в различных средах электрический ток может различаться по типу носителей заряда. Среды можно разделить по характеру проводимости (по убыванию проводимости):

1. Проводник (металлы).
2. Полупроводник (кремний, германий, арсенид галия и пр).
3. Диэлектрик (вакуум, воздух, дистиллированная вода).

В металлах

В металлах есть свободные носители зарядов, их иногда называют «электрическим газом». Откуда берутся свободные носители зарядов? Дело в том, что металл, как и любое вещество, состоит из атомов. Атомы, так или иначе движутся или колеблются. Чем выше температура металла, тем сильнее это движение. При этом сами атомы в общем виде остаются на своих местах, собственно и формируя структуру металла.

В электронных оболочках атома обычно есть несколько электронов, у которых связь с ядром достаточно слабая. Под воздействием температур, химических реакций и взаимодействия примесей, которые в любом случае находятся в металле, электроны отрываются от своих атомов, образуются положительно заряженные ионы. Оторвавшиеся электроны называются свободными и двигаются хаотично.

Если на них будет воздействовать электрическое поле, например, если подключить к куску металла батарейку – хаотичное движение электронов станет упорядоченным. Электроны от точки, в которую подключен отрицательный потенциал (катод гальванического элемента, например), начнут двигаться к точке с положительным потенциалом.

В полупроводниках

Полупроводниками являются такие материалы, в которых в нормальном состоянии нет свободных носителей заряда. Они находятся в так называемой запрещенной зоне. Но если приложить внешние силы, такие как электрическое поле, тепло, различные излучения (световое, радиационное и пр.), они преодолевают запрещенную зону и переходят в свободную зону или зону проводимости. Электроны отрываются от своих атомов и становятся свободными, образуя ионы – положительные носители зарядов.

Положительные носители в полупроводниках называются дырками.

Если просто передать энергию полупроводнику, к примеру нагреть, начнется хаотичное движение носителей заряда. Но если речь идет о полупроводниковых элементах, типа диода или транзистора, то на противоположных концах кристалла (на них нанесен металлизированный слой и припаяны выводы) возникнет ЭДС, но это не относится к теме сегодняшней статьи.

Если приложить источник ЭДС к полупроводнику, то носители заряда также перейдут в зону проводимости, а также начнется их направленное движение – дырки пойдут в сторону с меньшим электрическим потенциалом, а электроны – в сторону с большим.

В вакууме и газе

Вакуумом называют среду с полным (идеальный случай) отсутствием газов или минимизированным (в реальности) его количеством. Так как в вакууме нет никакого вещества, то и носителям заряда браться не откуда. Однако протекание тока в вакууме положило начало электронике и целой эпохе электронных элементов – электровакуумных ламп. Их использовали в первой половине прошлого века, а в 50-х годах они начали постепенно уступать месту транзисторам (в зависимости от конкретной сферы электроники).

Допустим, что у нас есть сосуд, из которого откачали весь газ, т.е. в нём полный вакуум. В сосуд помещено два электрода, назовем их анод и катод. Если мы подключим к катоду отрицательный потенциал источника ЭДС, а к аноду положительный – ничего не произойдет и ток протекать не будет. Но если мы начнем нагревать катод – ток начнет протекать. Этот процесс называется термоэлектронной эмиссией – испускание электронов с нагретой поверхности электрона.

На рисунке изображен процесс протекания тока в вакуумной лампе. В вакуумных лампах катод нагревают расположенной рядом нитью накала на рис (Н), типа такой, как в осветительной лампе.

При этом, если изменить полярность питания – на анод подать минус, а на катод подать плюс – ток протекать не будет. Это докажет, что ток в вакууме протекает за счет движения электронов от КАТОДА к АНОДУ.

Газ также как и любое вещество состоит из молекул и атомов, это значит, что если газ будет находиться под воздействием электрического поля, то при определенной его силе (напряжение ионизации) электроны оторвутся от атома, тогда будут выполнены оба условия протекания электрического тока – поле и свободные носители.

Как уже было сказано, этот процесс называется ионизацией. Она может происходить не только от приложенного напряжения, но и при нагреве газа, рентгеновском излучении, под воздействием ультрафиолета и прочего.

Ток через воздух потечет, даже если между электродами установить горелку.

Протекание тока в инертных газах сопровождается люминесценцией газа, это явление активно используется в люминесцентных лампах. Протекание электрического тока в газовой среде называется газовым разрядом.

В жидкости

Допустим, что у нас есть сосуд с водой в который помещены два электрода, к которым подключен источник питания. Если вода дистиллированная, то есть чистая и не содержит примесей, то она является диэлектриком. Но если мы добавим в воду немного соли, серной кислоты или любого другого вещества, образуется электролит и через него начнет протекать ток.

Электролит – вещество, которое проводит электрический ток вследствие диссоциации на ионы.

Если в воду добавить медный купорос, то на одном из электродов (катоде) осядет слой меди – это называется электролиз, что доказывает что электрический ток в жидкости осуществляется за счет движения ионов – положительных и отрицательных носителей заряда.

Электролиз – физико-химический процесс, который заключается в выделении на электродах компонентов составляющих электролит.

Таким образом происходит омеднение, золочения и покрытие другими металлами.

Заключение

Подведем итоги, для протекания электрического тока нужны свободные носители зарядов:

• электроны в проводниках (металлы) и вакууме;
• электроны и дырки в полупроводниках;
• ионы (анионы и катионы) в жидкости и газах.

Для того, чтобы движение этих носителей стало упорядоченны, нужно электрическое поле. Простыми словами — приложить напряжение на концах тела или установить два электрода в среде, где предполагается протекание электрического тока.

Также стоит отметить, что ток определенным образом воздействует на вещество, различают три типа воздействия:

• тепловое;
• химическое;
• физическое.

Полезное

Для возникновения и поддержания тока в какой-либо среде необходимо выполнение двух условий:

В разных средах носителями электрического тока являются разные заряженные частицы.

Электрическое поле в среде необходимо для создания направленного движения свободных зарядов. Как известно, на заряд q в электрическом поле напряженностью E действует сила F = q*E, которая и заставляет свободные заряды двигаться в направлении электрического поля. Признаком существования в проводнике электрического поля является наличие не равной нулю разности потенциалов между любыми двумя точками проводника,

Однако, электрические силы не могут длительное время поддерживать электрический ток. Направленное движение электрических зарядов через некоторое время приводит к выравниванию потенциалов на концах проводника и, следовательно, к исчезновению в нем электрического поля.

Для поддержания тока в электрической цепи на заряды кроме кулоновских сил должны действовать силы неэлектрической природы (сторонние силы).

Устройство, создающее сторонние силы, поддерживающее разность потенциалов в цепи и преобразующее различные виды энергии в электрическую энергию, называется источником тока.

Для существования электрического тока в замкнутой цепи необходимо включение в нее источника тока.

Основные характеристики

1. Сила тока — I, единица измерения — 1 А (Ампер).

Силой тока называется величина, равная заряду, протекающему через поперечное сечение проводника за единицу времени.

Формула (1) справедлива для постоянного тока, при котором сила тока и его направление не изменяются со временем. Если сила тока и его направление изменяются со временем, то такой ток называется переменным.

Для переменного тока:

Я = НтДд /Дт,(*)

т.е. = q», гдеq»- производная от заряда по времени.

2. Плотность тока — j, единица измерения — 1 А/м2.

Плотностью тока называется величина, равная силе тока, протекающего через единичное поперечное сечение проводника:

3. Электродвижущая сила источника тока — э.д.с. (e), единица измерения — 1 В (Вольт). Э.д.с.- физическая величина, равная работе, совершаемой сторонними силами при перемещении по электрической цепи единичного положительного заряда:

е = а друг. / г. (3)

4. Сопротивление проводника — R, единица измерения — 1 Ом.

Под действием электрического поля в вакууме свободные заряды двигались бы ускоренно. В веществе они движутся в среднем равномерно, т.к. часть энергии отдают частицам вещества при столкновениях.

Теория утверждает, что энергия упорядоченного движения зарядов рассеивается на искажениях кристаллической решетки. Исходя из природы электрического сопротивления, следует, что

R = R* L / S Э, (4)

l — длина проводника,

S — площадь поперечного сечения,

r — коэффициент пропорциональности, названный удельным сопротивлением материала.

Эта формула хорошо подтверждается на опыте.

Взаимодействие частиц проводника с движущимися в токе зарядами зависит от хаотического движения частиц, т.е. от температуры проводника. Известно, что

г = г 0 (1 + т), (5)

R = R 0 (1 + т).

Коэффициент a называется температурным коэффициентом сопротивления:

а = (R — R0) / R0 * т.

Для химически чистых металлов a > 0 и равно 1/273 К-1. Для сплавов температурные коэффициенты имеют меньшее значение. Зависимость r(t)для металлов линейная:

В 1911 году открыто явление сверхпроводимости , заключающееся в том, что при температуре, близкой к абсолютному нулю, сопротивление некоторых металлов падает скачком до нуля.

У некоторых веществ (например, у электролитов и полупроводников) удельное сопротивление с ростом температуры уменьшается, что объясняется ростом концентрации свободных зарядов.

Величина, обратная удельному сопротивлению, называется удельной электрической проводимостью с

с = 1 / г. (7)

5. Напряжение — U , единица измерения — 1 В.

Напряжение — физическая величина, равная работе, совершаемой сторонними и электрическими силами при перемещении единичного положительного заряда.

U = (ст. + Аэл.) / Q (8)

Так как Аст./q = e, а Аэл./q = f1-f2, то

U = е + (е1 — е2) (9)

2. 7.2 Основы электробезопасности

При эксплуатации и ремонте электрического оборудования и сетей человек может оказаться в сфере действия электрического поля или непосредственном соприкосновении с находящимися под напряжением проводками электрического тока. В результате прохождения тока через человека может произойти нарушение его жизнедеятельных функций.

Опасность поражения электрическим током усугубляется тем, что, во первых, ток не имеет внешних признаков и как правило человек без специальных приборов не может заблаговременно обнаружить грозящую ему опасность; во вторых, воздействия тока на человека в большинстве случаев приводит к серьезным нарушениям наиболее важных жизнедеятельных систем, таких как центральная нервная, сердечно-сосудистая и дыхательная, что увеличивает тяжесть поражения; в третьих, переменный ток способен вызвать интенсивные судороги мышц, приводящие к не отпускающему эффекту, при котором человек самостоятельно не может освободиться от воздействия тока; в четвертых,воздействие тока вызывает у человека резкую реакцию отдергивания, а в ряде случаев и потерю сознания, что при работе навысоте может привести к травмированию в результате падения.

Электрический ток, проходя через тело человека, может оказывать биологическое, тепловое, механическое и химическое действия. Биологическое действие заключается в способности электрического тока раздражать и возбуждать живые ткани организма, тепловое – в способности вызывать ожоги тела, механическое – приводить к разрыву тканей, а химическое – к электролизу крови.

Воздействие электрического тока на организм человека может явиться причиной электротравмы. Электротравма – это травма, вызванная воздействием электрического тока или электрической дуги. Условно электротравмы делят на местные и общие. При местных электротравмах возникает местное повреждение организма, выражающиеся в появлении электрических ожогов,

электрических знаков, в металлизации кожи, механических повреждениях и электроофтальмии (воспаление наружных оболочек глаз). Общие электротравмы, или электрические удары, приводят к поражению всего организма, выражающемуся в нарушении или полном прекращении деятельностинаиболее жизненно важных органов и систем – легких (дыхания), сердца (кровообращения).

Электрический удар представляет собой возбуждение живых тканей организма проходящим через него электрическим током, сопровождающееся резкими судорожными сокращениями мышц, в том числе мышцы сердца, что может привести к остановке сердца.

Под местными электротравмами понимается повреждение кожи и мышечной ткани, а иногда связок и костей. К ним можно отнести электрические ожоги, электрические знаки, металлизацию кожи, механические повреждения.

Электрические ожоги — наиболее распространенная электротравма, возникает в результате локального воздействия тока на ткани. Ожоги бывают двух видов — контактный и дуговой.

Контактный ожог является следствием преобразования электрической энергии в тепловую и возникает в основном в электроустановках напряжением до 1 000 В.

Электрический ожог – это как бы аварийная система, защита организма, так как обуглившиеся ткани в силу большей сопротивляемости, чем обычная кожа, не позволяют электричеству проникнуть вглубь, к жизненно важным системам и органам. Иначе говоря, благодаря ожогу ток заходит в тупик.

Когда организм и источник напряжения соприкасались неплотно, ожоги образуются на местах входа и выхода тока. Если ток проходит по телу несколько раз разными путями, возникают множественные ожоги.

Множественные ожоги чаще всего случаются при напряжении до 380 В из-за того, что такое напряжение “примагничивает” человека и требуется время на отсоединение. Высоковольтный ток такой “липучестью” не обладает.

Наоборот, он отбрасывает человека, но и такого короткого контакта достаточно для серьезных глубоких ожогов. При напряжении свыше 1 000 В случаются электротравмы с обширными глубокими ожогами, поскольку в этом случае температура поднимается по всему пути следования тока.

Оценивать опасность воздействия электрического тока на человека проявляются три качественно отличные ответные реакции. Это прежде всего ощущение, более судорожное сокращение мышц (неотпускание для переменного тока и болевой эффект постоянного) и, наконец, фисрилляция сердца. Электрические токи, вызывающие соответствующую ответную реакцию, подразделяют на ощутимые, неотпускающие и фибрилляционные.

С увеличением тока четко проявляются три качественно отличные

ответные реакции. Это прежде всего ощущение, более судорожное сокращение

мышц (неотпускание для переменного тока и болевой эффект постоянного) и, наконец, фисрилляция сердца. Электрические токи, вызывающие соответствующую ответную реакцию, подразделяют на ощутимые, неотпускающие и фибрилляционные.

В целях обеспечения электробезопасности используют следующие технические способы и средства (часто в сочетании одного с другим): защитное заземление; зануление; защитное отключение; выравнивание потенциалов; малое напряжение; электрическое разделение сети; изоляцию токоведущих частей; оградительные устройства; предупредительную сигнализацию, блокировку, знаки безопасности; электрозащитные средства, предохранительные приспособления и др.

Защитное заземление — преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических не токоведущих частей, которые могут оказаться под напряжением в результате повреждения изоляции (ГОСТ 12. 1.009-76). Защитное заземление применяется в сетях напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью и в сетях напряжением выше 1000 В как с изолированной, так и с заземленной нейтралью.

Защитное отключение — это быстродействующая защита, обеспечивающая автоматическое отключение электроустановки (не более чем за 0,2 с) при возникновении в ней повреждения, в том числе при пробое изоляции на корпус оборудования.

Выравнивание потенциалов — метод снижения напряжений прикосновения и шага между точками электрической цепи, к которым возможно одновременное прикосновение или на которых может одновременно стоять человек.

Малое напряжение — номинальное напряжение не более 42 В, применяемое в целях уменьшения опасности поражения электрическим током.

Электрическое разделение сети — разделение сети на отдельные, электрически не связанные между собой, участки с помощью разделяющего

трансформатора. Если сильно разветвленную электрическую сеть, имеющую

большую емкость и малое сопротивление изоляции, разделить на ряд небольших сетей такого же напряжения, то они будут обладать незначительной емкостью и высоким сопротивлением изоляции. Опасность поражения током при этом резко снижается.

Изоляция в электроустановках служит для защиты от случайного прикосновения к токоведущим частям. Различают рабочую, дополнительную, двойную и усиленную электрическую изоляцию.

Оградительные устройства используются для предотвращения прикосновения или опасного приближения к токоведущим частям.

Блокировки широко применяются в электроустановках. Они бывают механическими, электрическими, электромагнитными и др. Блокировки обеспечивают снятие напряжения с токоведущих частей при попытке проникнуть к ним при открывании ограждения без снятия напряжения.

Направленное (упорядоченное) движение свободных заряженных частиц под действием электрического поля называется электрическим током .

Условия существования тока :

1. Наличие свободных зарядов.

2. Наличие электрического поля, т.е. разности потенциалов. Свободные заряды имеются в проводниках. Электрическое поле создается источниками тока.

При прохождении тока через проводник он оказывает следующие действия:

· Тепловое (нагревание проводника током). Например: работа электрического чайника, утюга и т.д.).

· Магнитное (возникновение магнитного поля вокруг проводника с током). Например: работа электродвигателя, электроизмерительных приборов).

· Химическое (химические реакции при прохождении тока через некоторые вещества). Например: электролиз.

Можно также говорить о

· Световом (сопровождает тепловое действие). Например: свечение нити накала электрической лампочки.

· Механическом (сопровождает магнитное или тепловое). Например: деформация проводника при нагревании, поворот рамки с током в магнитном поле).

· Биологическом (физиологическом). Например: поражение человека током, использование действия тока в медицине.

Основные величины, описывающие процесс прохождения тока по проводнику .

1. Сила тока I — скалярная величина, равная отношению заряда, прошедшего через поперечное сечение проводника, промежутку времени, в течение которого шел ток. Сила тока показывает, какой заряд проходит через поперечное сечение проводника за единицу времени. Ток называют постоянным , если сила тока не меняется со временем. Для того чтобы ток через проводник был постоянным необходимо, чтобы разность потенциалов на концах проводника была постоянной.

2. Напряжение U . Напряжение численно равно работе электрического поля по перемещению единичного положительного заряда вдоль силовых линий поля внутри проводника.

3. Электрическое сопротивление R — физическая величина, численно равная отношению напряжения (разности потенциалов) на концах проводника к силе тока, проходящего через проводник.

60. Закон Ома для участка цепи.

Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого проводника и обратно пропорциональна его сопротивлению:

I = U / R;

Ом установил, что сопротивление прямо пропорционально длине проводника и обратно пропорционально площади его поперечного сечения и зависит от вещества проводника.

где ρ — удельное сопротивление, l — длина проводника, S — площадь поперечного сечения проводника.

61. Сопротивление как электрическая характеристика резистора. Зависимость сопротивления металлических проводников от рода материала и геометрических размеров.

Электри́ческое сопротивле́ние — физическая величина, характеризующая свойства проводника препятствовать прохождению электрического тока и равная отношению напряжения на концах проводника к силе тока, протекающего по нему. Сопротивление для цепей переменного тока и для переменных электромагнитных полей описывается понятиями импеданса и волнового сопротивления.

Сопротивление (часто обозначается буквой R или r) считается, в определённых пределах, постоянной величиной для данного проводника; её можно рассчитать как

Где R — сопротивление; U — разность электрических потенциалов на концах проводника; I — сила тока, протекающего между концами проводника под действием разности потенциалов.

Сопротивление проводника является такой же характеристикой проводника как и его масса. Сопротивление проводника не зависит ни от силы тока в проводнике, ни от напряжения на его концах, а зависит только от рода вещества, из которого изготовлен проводник и его геометрических размеров: , где: l — длина проводника, S — площадь поперечного сечения проводника, ρ — удельное сопротивление проводника, показывающее каким сопротивлением будет обладать проводник длиной 1 м и площадью сечения 1 м 2 , изготовленный из данного материала.

Проводники, подчиняющиеся закону Ома, называются линейными. Существует много материалов и устройств, не подчиняющихся закону Ома, например, полупроводниковый диод или газоразрядная лампа. Даже у металлических проводников при достаточно больших токах наблюдается отклонение от линейного закона Ома, так как электрическое сопротивление металлических проводников растет с ростом температуры.

Зависимость сопротивления проводника от температуры выражается формулой: , где: R — сопротивление проводника при температуре Т, R 0 — сопротивление проводника при температуре 0ºС, α — температурный коэффициент сопротивления.

Условия и источники возникновения электрического тока

24.07.2014

В наше время жить без использования электрической энергии, самого удобного вида энергии — немыслимо.

В наше время жить без использования электрической энергии, самого удобного вида энергии — немыслимо. Её можно передавать на огромные расстояния в огромных количествах с наименьшими потерями, её можно преобразовать в любой другой вид энергии. Можно привести бесчисленное количество примеров разнообразного применения электрической энергии. Что же такое электрический ток?

Если натирать шелком или мехом стекло, янтарь, смолу, каучук и другие вещества они приобретают электрический заряд. Одни тела заряжаются положительно, а другие отрицательно. Вокруг электрического заряда всегда существует электрическое поле, благодаря которому между заряженными телами происходит взаимодействие. Одноименно заряженные тела отталкиваются, а разноименно заряженные притягиваются.

В металлических проводниках носителями электрических зарядов являются электроны оторвавшиеся от своих атомов. Такие электроны могут свободно перемещаться между атомами, по этому их называют свободными электронами. Если проводник поместить в электрическое поле, то хаотическое движение свободных электронов превратится в направленное. Направленное движение заряженных частиц и есть электрический ток. В процессе перемещения зарядов электрическое поле в проводнике исчезает. Для получения длительного электрического тока необходимо иметь источник тока, который поддерживал бы электрическое поле в проводнике. В современном мире проводником чаще всего называют провода и кабели. Например, классический современный представитель — ВВГ, вместе с которым многие компании поставляют системы для прокладки проводников — кабельные перфорированные лотки и кабельные металлические короба.Таким источником тока могут быть небольшие электрические машины, гальванические элементы, аккумуляторы, мощные генераторы и другие.

Все источники электрического тока сами по себе не создают электрической энергии, а только преобразуют в неё другие виды энергии. Основными источниками тока для народного хозяйства являются специальные машины — генераторы, в которых механическая энергия превращается в электрическую. Большую группу источников тока составляют устройства для преобразования химической энергии в электрическую. Если в раствор серной кислоты опустить два электрода — медный и цинковый и соединить их с лампочкой, то можно увидеть, что в электрической цепи появился ток. В следствии взаимодействия цинка с кислотой происходит разделения заряженных частиц. Цинковая пластинка приобретает отрицательный заряд, а медная положительный. В процессе растворения цинка в цепи возникает электрический ток и по внешней цепи свободные электроны перемещаются от цинка к меди.

В так называемых сухих элементах, в место медного электрода взят угольный, электролитом является нашатырь замешанный на клейстере, а отрицательным электродом является цинковая оболочка. Если сухой элемент включить в электрическую цепь, то химическая энергия будет превращаться в электрическую. При работе гальванических элементов разрушаются электроды и изменяется состав раствора. По этому со временем отработанные химические элементы приходится заменять новыми, химические процессы в них необратимы.

Источником тока с обратимостью химических процессов являются щелочные или кислотные аккумуляторы. Простейший кислотный аккумулятор представляет собой две свинцовые пластины погруженные в раствор серной кислоты, но такой аккумулятор не является ещё источником тока, так как он не заряжен. Для зарядки, аккумулятор подключают к источнику электрического тока. После этого аккумулятор сам становится источником и к нему могут подключаться различные потребители. В процессе работы аккумулятор будет разряжаться и восстанавливать свое первоначальное состояние.

Другое происхождение имеет термоэлектрический ток. Если спаять концы двух проводников из разных металлов, например из висмута и меди и место спая нагреть, то в цепи возникает электрический ток. Тепловая энергия преобразуется в электрическую, такое устройство называется термоэлементом, а возникающий в нем ток — термоэлектрическим током. Из таких термоэлементов собираются электрические батареи для питания радио аппаратуры в экспедициях и на зимовках. Превращение энергии светового тока в электрическую происходит в фотоэлементе. Для изготовления фотоэлемента используется селен, цезий, сурьма, кремний и другие вещества. Фотоэлементы широко применяются в звуковом кино для воспроизведения на пленки звуков, для измерения защищенности производственных помещений, в автоматике, космических аппаратах.

Интересная новость? Читайте нас в Telegram

Подпишитесь на канал

Комментарии

БЕЛЬЦЫ

Для существования электрического тока необходимо наличие

Для возникновения и существования постоянного электрического тока в веществе необходимо, во-первых, наличие свободных заряженных частиц. Если положительные и отрицательные заряды связаны друг с другом в атомах или молекулах, то их перемещение не приведет к появлению электрического тока.

Но наличие свободных зарядов еще недостаточно для возникновения тока. Для создания и поддержания упорядоченного движения заряженных частиц необходима, во-вторых, снла, действующая на них в определенном направлении. Если эта сила перестанет действовать, то упорядоченное движение заряженных частиц прекратится из-за сопротивления, оказываемого их движению ионами кристаллической решетки металлов или нейтральными молекулами электролитов.

На заряженные частицы, как мы знаем, действуег электрическое поле с силой Обычно именно электрическое поле внутри проводника служит причиной, вызывающей и поддерживающей упорядоченное движение заряженных частиц. Только в статическом случае, когда заряды покоятся, электрическое поле внутри проводника равно нулю.

Если внутри проводника имеется электрическое поле, то между концами проводника, в соответствии с формулой (8. 28), существует разность потенциалов. Когда эта разность потенциалов не меняется во времени, то в проводнике устанавливается постоянный ток. Вдоль проводника потенциал уменьшается от максимального значения на одном конце проводника до минимального — на другом. Это уменьшение потенциала можно обнаружить на простом опыте.

В качестве проводника возьмем не очень сухую деревянную палку и подвесим ее горизонтально. (Такая палка, хотя и плохо, но все же проводит ток.) Источником напряжения пусть будет электростатическая машина. Для регистрации потенциала различных участков проводника относительно земли можно

использовать листочки металлической фольги, прикрепленные к палке. Один полюс машины соединим с землей, а второй — с одним концом проводника (палки). Цепь окажется незамкнутой. При вращении рукоятки машины мы обнаружим, что все листочки отклоняются на один и тот же угол (рис. 146). Значит, потенциал всех точек проводника относительно земли одинаков. Так и должно быть при равновесии зарядов на проводнике. Если теперь другой конец палки заземлить, то при вращении рукоятки машины картина изменится. (Так как земля — проводник, то заземление проводника делает цепь замкнутой.) У заземленного конца листочки вообще не разойдутся: потенциал этого конца проводника практически равен потенциалу земли (падение потенциала в металлической проволоке мало). Максимальный угол расхождения листочков будет у конца проводника, присоединенного к машине (рис. 147). Уменьшение угла расхождения листочков по мере удаления от машины свидетельствует о падении потенциала вдоль проводника.

1. Что называют электрическим током? 2. Что называют силой тока?

3. Какое направление тока принимают за положительное? 4. Какие условия необходимы для существования электрического тока?

Идёт приём заявок

Подать заявку

Для учеников 1-11 классов и дошкольников

Описание презентации по отдельным слайдам:

Подготовка к ГИА Тест. Электромагнитное поле. Электромагнитные волны. Подготовила Толобова Л.Н.

Часть А 1.Для существования электрического тока в проводнике необходимо наличие А) свободных частиц Б) свободных заряженных частиц В) электрического поля С) свободных заряженных частиц и электрического поля

Часть А 2 .Индукционный ток в проводнике возникает А) при изменении магнитного потока, пронизывающего замкнутый проводник Б) при наличии свободных заряженных частиц в проводнике В) при наличии магнитного поля С) при наличии заряженных частиц в проводнике

Часть А 3 . Источником электромагнитного поля служит А) неподвижный заряд Б) движущийся заряд В) ускоренно движущийся электрический заряд С) постоянный магнит

Часть А 4 . Переменное электрическое поле является вихревым, так как силовые линии А) у этого поля отсутствуют Б) начинаются на положительных зарядах В) начинаются на отрицательных зарядах С) замкнуты

Часть А 5 .Электромагнитное поле распространяется в пространстве в виде А) продольной электромагнитной волны Б) поперечной электромагнитной волны В) потока заряженных частиц С) механических волн

Часть А 6 . В электромагнитной волне совершают колебания А) частицы среды Б) вектор напряженности электрического тока В) векторы напряженности и магнитной индукции С) вектор магнитной индукции

Часть А 7. Длина электромагнитной волны находится по формуле А) λ = c*T Б) λ = c/ T В) λ = cν с) λ = T/ c

Часть А 8. Какие из волн не являются электромагнитными? А) радиоволны Б) звуковые волны В) световые волны С) рентгеновские лучи

Часть 2 9 Установите соответствие между научным открытием или гипотезой и фамилией ученого. Научное открытие А) электромагнитная индукция Б) электромагнитная волна Фамилия ученого 1) Попов 2) Фарадей 3) Герц 4) Максвелл

Часть 3 На какой частоте работает радиостанция, передающая информацию на волне длиной 250 м? Скорость радиоволны 300 000 км/ с.

Ответы 1-с 8-Б 2-А 9- А2, Б3 3-В 10 – 1,2 МГц 4-С 5-Б 6-В 7-А

• Толобова Любовь НиколаевнаНаписать 6101 31.05.2014

Номер материала: 117850053149

31.05. 2014 484

31.05.2014 884

31.05.2014 1027

30.05.2014 4298

30.05.2014 6939

30.05.2014 1969

29.05.2014 3327

Не нашли то что искали?

Вам будут интересны эти курсы:

Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение редакции может не совпадать с точкой зрения авторов.

Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако редакция сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.

На данном уроке, тема которого: «Условия для существования электрического тока», мы вспомним, что такое электрический ток, что может являться носителем заряда, а также рассмотрим условия, при которых будет протекать электрический ток.

Введение

Мы изучаем электрический ток. Что нужно для его возникновения? Если в фонарик не вставить батарейку, он не будет работать, ток не потечет. Но и в батарейке, которая лежит на столе, ток тоже не течет. Почему? Разберемся в этом вопросе.

Электрический ток

Что такое электрический ток? В самом термине содержится указание – это течение электричества. Раньше, до открытия элементарных заряженных частиц, электрический заряд считали некой жидкостью, наполняющей заряженные тела. Перемещение этой жидкости и назвали электрическим током.

Сейчас, обладая знаниями о строении вещества, можно сказать, что сравнение оказалось достаточно точным и электрический ток можно действительно сравнить с течением некой жидкости (или более точное сравнение – с газом), только состоящей не из молекул, а из элементарных заряженных частиц.

На прошлом уроке мы разобрали, что такое электрический ток. Сегодня мы рассмотрим природу этого явления более подробно, чтобы понять, почему же оно возникает.

Дадим четкое определение. Мы знаем о носителях заряда, поэтому определим электрический ток как движение заряженных частиц. Вы помните из молекулярно-кинетической теории, что частицы, из которых состоит вещество, в том числе электроны, постоянно пребывают в тепловом хаотическом движении (см. рис. 1), но это не является электрическим током, как и тепловое движение молекул воды не создает течения. Все направления такого движения равновероятны, и суммарное перемещение при этом равно нулю. Течение наблюдается, когда движение направлено. Хаотическое движение при этом не прекращается, но оно складывается с направленным, и суммарное перемещение уже не равно нулю, система частиц в целом движется.

Рис. 1. Хаотическое движение

Поэтому определение тока дадим следующее.

Электрический ток – это направленное движение электрического заряда. Поскольку заряд не существует отдельно от носителя, ток можно определить как направленное движение заряженных частиц.

Скорость движения частиц

Частица обладает скоростью движения. В механике мы часто раскладывали скорость на составляющие и рассматривали их отдельно. То же можем сделать и сейчас для скоростей теплового направленного движения частицы.

Скорость ее теплового движения обычно составляет порядка сотен метров в секунду, но эта скорость нас сейчас не интересует, нас интересует направленное движение частиц.

Скорость направленного движения электронов в проводнике обычно составляет доли миллиметра в минуту, ее мы еще будем находить в одном из следующих уроков.

Заметьте: это не значит скорость распространения тока (это происходит почти мгновенно), это именно скорость движения частицы. То есть электрический ток возникает практически одновременно во всей цепи. Чтобы было понятно, проведем снова аналогию с током воды по трубе.

Например, есть труба длиной 1 метр. По ней течет вода со скоростью 10 . Суммарное перемещение молекул воды за секунду составит 10 см. Значит ли это, что ток распространится только на 10 см? Нет, вода течет по всей трубе, и любой элементарный объем воды внутри трубы переместится на 10 см (см. рис. 2).

Рис. 2. Перемещение любого объема воды в трубе

Таким образом, вода из одного конца трубы не переместится до второго конца, но течение распространится. Это произойдет потому, что по всему объему трубы по закону Паскаля распространяется давление, вызывающее ток, причем практически мгновенно. Так же в проводнике распространяется электрическое поле.

Носители заряда

Что может являться носителем заряда, образующим ток? Мы знаем два носителя электрического заряда: протон и электрон. Чтобы они могли создавать электрический ток, они также должны быть подвижными. Поэтому, например, в твердых веществах протоны, которые содержатся в ядрах атомов, не могут создавать электрический ток, поскольку атомы зафиксированы на своем месте в структуре вещества (см. рис. 3).

Рис. 3. Протоны в ядрах атомов твердых веществ

Электроны (это мы изучали на прошлом уроке) в диэлектриках не могут покидать атом, поэтому они тоже зафиксированы, а в проводниках один или несколько электронов в атоме слабо взаимодействуют с ядром и могут покидать атом. Такие электроны называются свободными.

Электрон может покинуть молекулу или атом газа, если сообщить ей достаточную для этого энергию. В этом случае получим свободный отрицательно заряженный электрон, а молекула или атом, потеряв электрон, приобретет положительный заряд и также станет свободным носителем заряда (см. рис. 4).

Рис. 4. Электрон покидает молекулу газа

Молекулы ряда веществ, которые называются электролитами, при растворении в воде распадаются на положительно и отрицательно заряженные части. Эти части называются ионами (см. рис. 5), они являются свободными носителями заряда в растворах электролитов.

Рис. 5. Свободные носители зарядов в растворах электролитов

Условия существования электрического тока

Рассмотрим протекание электрического тока на примере проводников. Какие условия должны выполняться, чтобы существовал электрический ток? Первое условие очевидно: чтобы существовало движение частиц, для этого нужно, чтобы были свободные частицы, способные передвигаться. В проводниках такими носителями тока являются свободные электроны.

Что заставляет частицу двигаться? Электрический заряд взаимодействует с электрическим полем, и на него действует сила (см. рис. 6). Эта сила и заставит электрон двигаться.

Рис. 6. Действие силы на электрический заряд

Второе условие существования электрического тока – наличие электрического поля в проводнике, которое характеризуется потенциалом в каждой точке или разностью потенциалов между двумя точками.

Достаточно ли этого? Проверим. Предположим, что у нас есть проводник со свободными носителями заряда и в проводнике есть электрическое поле (см. рис. 7).

Рис. 7. Проводник со свободными зарядами

Свободные электроны будут двигаться в сторону, противоположную вектору напряженности электрического поля, и будут скапливаться у одного из краев проводника, он станет заряжен отрицательно (см. рис. 8).

Рис. 8. Движение электронов в проводнике

У противоположного края при том же количестве атомов электронов будет меньше, поэтому он будет заряжен положительно. Этот процесс подробнее рассмотрен в ответвлении, скопившиеся заряды образуют свое электрическое поле, направленное противоположно внешнему и ослабляющее его. При ослаблении поля уменьшится и сила, которая разносит заряды по краям проводника, пока поля не уравновесятся. Эти процессы протекают быстро, и ток, как видим, быстро исчезает. Для его поддержания нужно, очевидно, чтобы электроны не накапливались на одном из краев проводника, а возвращались на противоположный край, т. е. цепь нужно замкнуть (см. рис. 9).

Рис. 9. Пример замкнутой цепи

Проводник во внешнем электрическом поле

Возьмем твердое тело – проводящую пластину – и поместим ее в однородное электрическое поле.

В первый момент, после внесения пластины в поле, возникнет электрический ток. Свободные носители заряда под действием силы со стороны внешнего электрического поля начнут движение и переместятся в соответствующую сторону проводника. Таким образом, один край пластины окажется заряженным положительно, другой – отрицательно (см. рис. 10).

Рис. 10. Перемещение свободных носителей заряда

Если бы мы разделили пластину на две части в момент, когда она находится в электрическом поле, то обе половинки оказались бы заряженными. Одна – положительно, другая – отрицательно. Эти области скопления зарядов создают свое электрическое поле, которое будет направлено в противоположную от внешнего сторону и будет стремиться скомпенсировать его (см. рис. 11).

Рис. 11. Электрическое поле зарядов

Движение носителей заряда прекратится лишь в тот момент, когда внутреннее и внешнее поле станут равны по модулю напряженности. То есть суммарное поле внутри проводника станет равно нулю:

Таким образом, внутри проводников электрическое поле отсутствует. На этом факте основана электростатическая защита. Приборы, которые необходимо защитить от электрического поля, помещают в специальные металлические ящики.

Итак, мы разобрали три условия возникновения электрического тока: наличие свободных носителей заряда; электрическое поле, которое будет вызывать движение заряженных частиц, и замкнутая цепь.

На следующих уроках мы продолжим изучение электрического тока. А сегодняшний урок окончен, спасибо за внимание!

Список литературы

1. Соколович Ю.А., Богданова Г.С. Физика: Справочник с примерами решения задач. – 2-е издание, передел. – X.: Веста: Издательство «Ранок», 2005. – 464 с.

2. Касьянов В.А. Физика. 10 кл.: Профильный уровень. 13-е издание. – М.: 2013 – 432 с.

3. Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Сотский Н.Н. Физика: 10 кл., учебник для общеобразовательных учреждений, базовый и профильный уровни. – 19-е изд.– М.: «Просвещение», 2010.

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

1. Интернет-сайт examen.ru (Источник)

2. Портал Естественных Наук (Источник)

3. Интернет-сайт tel-spb.ru (Источник)

Домашнее задание

1. Что такое электрический ток?

2. Какие условия существования электрического тока?

Если вы нашли ошибку или неработающую ссылку, пожалуйста, сообщите нам – сделайте свой вклад в развитие проекта.

Опасность поражения электрическим током

Опасность поражения электрическим током

Первичным параметром для определения тяжести поражения электрическим током является электрический ток, проходящий через тело. Этот ток, конечно, зависит от напряжения и сопротивления пути, по которому он проходит через тело. Примерная общая схема ударных воздействий выглядит следующим образом: Электрический ток (1 второй контакт) Физиологический эффект 1 мА Порог чувствительности, ощущение покалывания. 10-20 мА «Не могу отпустить!» текущий — начало устойчивого мышечное сокращение. 100-300 мА Фибрилляция желудочков, фатальная при продолжении. Одним из поучительных примеров природы напряжения является тот факт, что птица может без вреда сесть на высоковольтный провод, так как обе ее ноги находятся под одним и тем же напряжением. Вы также можете видеть, что птица не «заземлена» — вас не ударит током прикосновение к высокому напряжению, если нет пути для тока, чтобы достичь Земли или точки с другим напряжением. Как правило, если вы прикоснетесь к цепи на 120 вольт одной рукой, вы можете избежать серьезного удара током, если у вас есть изолирующая обувь, которая предотвращает путь с низким сопротивлением к земле. Этот факт привел к распространенной практике «руки в кармане» для инженеров и электриков. Если вы держите одну руку в кармане при прикосновении к цепи, которая может привести к поражению электрическим током, у вас меньше шансов попасть на землю, которая приведет к серьезному поражению электрическим током. Более подробная таблица Условия опасного удара

Index Voltage concepts Practical circuit concepts Reference Nave & Nave Ch 14

HyperPhysics*****Electricity and magnetism R Nave

Назад

9004

SHOTEM 2

9000

9

9000

Электрический ток в амперах является важнейшей физиологической величиной, определяющей тяжесть поражения электрическим током. Однако этот ток, в свою очередь, определяется управляющим напряжением и сопротивлением пути, по которому ток проходит через тело. Одна из трудностей в установлении условий электробезопасности заключается в том, что напряжение, вызывающее лишь легкое покалывание при одних обстоятельствах, может быть опасным для жизни при других условиях. Вызовет ли обычное бытовое напряжение 120 вольт опасный удар током? Это зависит! Если сопротивление вашего тела составляет 100 000 Ом, то ток, который будет течь, будет: Но если вы только что сыграли пару сетов в теннис, вспотели и босиком, то ваше сопротивление относительно земли может составлять всего 1000 Ом. Тогда текущий будет: Тяжесть шока от данного источника будет зависеть от его пути через ваше тело. Таблица токов и физиологических эффектов	Индекс Концепции напряжения Практические концепции схем
Гиперфизика***** Электричество и магнетизм R Ступица 14 Назад Электрический ток (1-секундный контакт) Физиологический эффект Напряжение, необходимое для получения тока при предполагаемом сопротивлении тела: 100 000 Ом . …1 000 Ом 1 мА Порог чувствительности, ощущение покалывания. 100 В 1 В 5 мА Принимается за максимальный безвредный ток 500 В 5 В 10-20 мА Начало устойчивого мышечного сокращения (ток «не могу отпустить»). 1000 В 10 В 100-300 мА Фибрилляция желудочков, фатальная при продолжении. Дыхательная функция сохраняется. 10000 В 100 В 6 А Устойчивое сокращение желудочков с последующим нормальным сердечным ритмом. (дефибрилляция). Временный паралич дыхания и, возможно, ожоги. 600000 В 6000 В Поражение электрическим током Указатель Концепции напряжения Практические схемы Ссылка Ступица и ступица Гл. 14, Таблица 14-1.   Гиперфизика***** Электричество и магнетизм R Ступица Вернуться назад Поражение электрическим током и шоковые травмы: основы воздействия электрического тока на человека В этой статье инженер-электрик Кеннет Катчек, П.Е. содержит введение в поражение электрическим током и поражения электрическим током. Его обсуждение включает в себя основные принципы электричества, в том числе объяснение цепей, типичных способов, которыми люди подвергают себя воздействию электрического тока, и последствий электрического воздействия. Инженеры Robson Forensic часто проводят расследования свидетелей-экспертов, связанных с поражением электрическим током и поражением электрическим током, связанными с потребительскими товарами, облучением на рабочем месте и электроснабжением. Свяжитесь с нами, чтобы связаться с экспертом, чей опыт связан со спорными вопросами в вашем случае. Поражение электрическим током и травмы от поражения электрическим током Поражение электрическим током — это воздействие электрического тока, протекающего через тело человека. Его последствия могут варьироваться от боли, мышечных сокращений и затрудненного дыхания до ожогов, остановки сердца, дыхательной недостаточности или смерти. Тяжесть травмы в первую очередь зависит от трех вещей: количества тока, продолжительности тока и пути тока через тело. Чтобы ранить или убить человека, требуется совсем небольшой ток. Термин «поражение электрическим током» означает смерть от поражения электрическим током. Две точки контакта Электричество требует полного пути или цепи для прохождения тока. Для входа и выхода тока необходимы две точки контакта на теле человека. Для того, чтобы протекал электрический ток, между этими двумя точками должна быть разность потенциалов. Без двух точек контакта с разными уровнями напряжения удар не произойдет. Вот почему птицы могут безопасно отдыхать на высоковольтном проводе, не получая удара током. Они контактируют с цепью только в одной точке; обе ноги касаются одного и того же провода с одинаковым напряжением, поэтому удара не происходит. Руки, руки и ноги человека являются обычными точками контакта при поражении электрическим током. Часто человек стоит на земле, когда контактирует с «живым» или находящимся под напряжением проводом или объектом. Одна сторона системы электроснабжения обычно преднамеренно подключается к заземлению. Таким образом, человек на самом деле устанавливает две точки соприкосновения; провод и заземление. Обычная обувь не предназначена для защиты от поражения электрическим током через ноги. Типичные подошвы обуви слишком тонкие и не из подходящего материала, чтобы обеспечить достаточную теплоизоляцию. Кроме того, влага, грязь или пот тела на подошвах снижают изолирующие свойства обуви. Величина ударного тока Величина ударного тока основана на разности напряжений между 2 точками контакта, деленной на сопротивление тела между 2 точками контакта на основе закона Ома (V=I*R или I=V/R, где V=напряжение, I=ток и R=сопротивление). Чем больше напряжение, тем больше ток, поэтому опасность от более высоких напряжений выше. Ударные токи силой всего 1 мА (миллиампер) могут вызывать покалывание. Ударные токи выше 10 мА (миллиампер) могут парализовать, перехватить контроль или «заморозить» мышцы, не позволяя человеку высвободить инструмент, провод или другой предмет. Для сравнения, типичный домашний автоматический выключатель срабатывает при токе 15 000 мА или 20 000 мА (15 или 20 ампер). Дополнительную информацию о напряжении, силе тока и сопротивлении см. в нашей статье «Основы электричества». Если шок короткий по продолжительности и ток достаточно слабый, он может быть только болезненным. Если один и тот же уровень тока протекает по одному и тому же пути, а разряд длится несколько секунд, это может привести к летальному исходу. В тех случаях, когда причинно-следственная связь или тяжесть травмы вызывают сомнение, Robson Forensic может привлечь наших собственных инженеров-биомехаников для решения этих технических проблем. Путь ударного тока Вы часто слышите поговорку «электричество идет по пути наименьшего сопротивления». Это утверждение не совсем точно. Электричество фактически идет ВСЕМИ доступными путями. По пути наименьшего сопротивления будет течь больший поток электрического тока. В других путях будет происходить меньший поток электрического тока. Факторы, влияющие на сопротивление тела, включают: площадь поверхности контакта, влажность кожи, контактное давление и электропроводность различных частей тела (кожи, крови, мышц, костей, суставов и других тканей/органов). Ток через сердце может привести к повреждению тканей, фибрилляции или остановке сердца. Путь тока через тело играет значительную роль в возникающих травмах (см. рисунок ниже). Резюме На теле необходимы две точки контакта, чтобы замкнуть цепь для протекания ударного тока. На тяжесть травмы при поражении электрическим током влияют три основных фактора: 1) сила тока, проходящего через тело, 2) продолжительность прохождения тока и 3) путь тока через тело. Расследование поражений электрическим током и поражений электрическим током Инженеры-электрики компании Robson Forensic регулярно расследуют поражения электрическим током и поражения электрическим током, чтобы определить их причину. Эти исследования обычно включают оценку установок оборудования в соответствии с Национальным электротехническим кодексом (NEC), Национальным кодексом электробезопасности (NESC), приборов, продуктов и конструкций оборудования, вопросы обслуживания и ремонта, наличие дефектов и адекватность предупреждений. и инструкции. Для получения дополнительной информации отправьте запрос или свяжитесь с автором этой статьи. Кеннет Дж. Кутчек, PE, CFEI Инженер-электрик и эксперт по промышленному контролю Кен является экспертом по электротехнике с более чем 30-летним практическим опытом в области промышленного контроля, автоматизации, машин, оборудования, промышленной безопасности и защиты машин. Он применяет… читать далее. Предотвращение поражения электрическим током | MÜHENDİSLİK VE DOĞA BİLİMLERİ FAKÜLTESİ Распространенные опасности поражения электрическим током и предотвратимые действия Основными опасностями, связанными с электричеством, являются поражение электрическим током и пожар. Поражение электрическим током происходит, когда тело становится частью электрической цепи, либо когда человек вступает в контакт с обоими проводами электрической цепи, одним проводом находящейся под напряжением цепи и землей, либо с металлической частью, которая оказалась под напряжением в результате контакта с электрический проводник. Тяжесть и последствия поражения электрическим током зависят от ряда факторов, таких как путь через тело, сила тока, продолжительность воздействия, а также от того, влажная или сухая кожа. Вода является отличным проводником электричества, позволяя току легче течь во влажных условиях и через влажную кожу. Эффект шока может варьироваться от легкого покалывания до сильных ожогов и остановки сердца. Таблица 10.1  показывает общую взаимосвязь между степенью травмы и величиной тока для 60-циклового пути от руки к ноге при продолжительности разряда в одну секунду. Читая эту таблицу, имейте в виду, что большинство электрических цепей в нормальных условиях могут обеспечить ток до 20 000 мА. Таблица 10.1 Реакции организма при воздействии электрического тока0006	Реакция
1 Milliampere	Уровень восприятия
5 MILLIAMPERES	5 MILLIAMPERES	5 MILLIAMPERES
5 MILLIAMPE безболезненный, но тревожный
6-30 миллиампер	Болевой шок; диапазон «отпустить»
50-150 миллиампер	Сильная боль, остановка дыхания, сильное мышечное сокращение
1000-4,300 Milliamperes	Ventricular fibrillation
10,000+ Milliamperes	Cardiac arrest, severe burns and probable death

Adopted from Princeton University Environmental Health and Справочник по безопасности

В дополнение к опасности поражения электрическим током искры  от электрооборудования могут служить источником возгорания для  легковоспламеняющиеся или взрывоопасные пары или горючие материалы.

Потеря электропитания может привести к опасным ситуациям. Горючие или токсичные пары могут выделяться при нагревании химикатов при выходе из строя холодильника или морозильной камеры. Вытяжные шкафы могут перестать работать, что приведет к попаданию паров в лабораторию. Если магнитные или механические мешалки не работают, может быть нарушено безопасное смешивание реагентов.

Поражение электрическим током

Поражение электрическим током — еще одна опасность, характерная для многих частей лабораторного оборудования. Любой элемент лабораторного оборудования с электропитанием, на который могут пролиться химикаты или вода, или на который имеются признаки чрезмерного износа, следует использовать с осторожностью.

Поражение электрическим током происходит, когда электрическая цепь замыкается частью человеческого тела. Одним из способов, которым это может произойти, является контакт с металлической частью оборудования, которое оказалось под напряжением в результате контакта с электрическим проводником. Тяжесть поражения электрическим током зависит от следующих факторов:

• Сила тока (приведена в виде списка выше)
• Путь прохождения через тело
• Продолжительность воздействия
• Влажная или сухая кожа

Жертва поражения электрическим током может потерять сознание. Если пострадавший все еще находится в контакте с источником питания под напряжением, выключите источник питания или нажмите кнопку аварийного отключения питания, прежде чем оказывать помощь. Не прикасайтесь к тем, кто все еще находится в контакте с источником питания под напряжением, так как вы также можете получить удар током

После отключения питания окажите первую помощь и/или позвоните в Центр здоровья (7666).

Резистивное нагревание

Даже если человек выживает после шока, может быть немедленное и долгосрочное повреждение тканей, нервов и мышц из-за тепла, выделяемого током, протекающим через тело. Вырабатываемое тепло в основном является резистивным нагревом, таким как нагревательные змеевики в небольшом обогревателе.

Масштабы последствий наружных электрических ожогов обычно очевидны сразу, но общий эффект внутренних ожогов может проявиться позже в виде потери важных функций организма из-за разрушения критических внутренних органов, включая участки нервной системы, что особенно уязвимо.

При наличии у пострадавшего ожогов резистивным нагреванием; Вам следует применить «Прожженный набор», затем позвонить в Центр здоровья (7666).

Источники искрового зажигания

В большинстве лабораторных применений следует использовать асинхронные двигатели вместо электродвигателей с последовательным возбуждением, которые генерируют искры от контактов угольных щеток. Крайне важно использовать искробезопасные двигатели в оборудовании, в котором образуется значительное количество пара, например, в смесителях, испарителях или мешалках. Эквивалентное обычное оборудование или другие предметы, такие как пылесосы, дрели, дисковые пилы или другое силовое оборудование, не подходят для использования в лабораториях, где используются растворители. Вентиляторы, используемые в системах дымоудаления, должны иметь, по крайней мере, искробезопасные лопасти вентилятора, но в критических ситуациях, когда выбрасываются легко воспламеняющиеся пары, может оказаться целесообразным приобретение полностью взрывозащищенной воздуходувки.

Любое устройство, в котором электрически замыкается и размыкается электрическая цепь, например, в термостате, двухпозиционном выключателе или другом механизме управления, является потенциальным источником воспламенения легковоспламеняющихся газов или паров. Особое внимание следует уделять устранению таких источников воспламенения в оборудовании, в котором пары могут задерживаться, как уже обсуждалось для холодильников и морозильников. Это также возможно в другом оборудовании, таком как блендеры, миксеры и печи, и использование таких устройств не должно разрешаться с материалами, которые выделяют потенциально воспламеняющиеся пары, или вблизи них.

 

Искровое зажигание может вызвать электрический пожар в лаборатории. В таких случаях; Лабораторию необходимо эвакуировать и позвонить в колл-центр (9988).

Меры предосторожности и безопасная работа

Меры предосторожности

Существуют различные способы защиты людей от опасностей, связанных с электричеством, включая изоляцию, ограждение, заземление и электрические защитные устройства. Пользователи лаборатории могут значительно снизить опасность поражения электрическим током, соблюдая некоторые основные меры предосторожности:

• Проверяйте проводку оборудования перед каждым использованием. Немедленно замените поврежденные или изношенные электрические шнуры.
• Применяйте безопасные методы работы при каждом использовании электрического оборудования.
• Знайте местонахождение и как управлять запорными выключателями и/или панелями автоматических выключателей. Используйте эти устройства для отключения оборудования в случае пожара или поражения электрическим током.
• Ограничьте использование удлинителей. Используйте только для временных операций и только в течение коротких промежутков времени. Во всех других случаях запросите установку новой электрической розетки.
• Адаптеры с несколькими вилками должны иметь автоматические выключатели или предохранители.
• Поместите открытые электрические проводники (например, те, которые иногда используются с устройствами для электрофореза) за экранами.
• Сведите к минимуму возможность попадания воды или химикатов на электрооборудование или рядом с ним.

Изоляция

• Все электрические шнуры должны иметь достаточную изоляцию для предотвращения прямого контакта с проводами. В лаборатории особенно важно проверять все шнуры перед каждым использованием, поскольку коррозионно-активные химические вещества или растворители могут разрушить изоляцию.
• Поврежденные шнуры следует немедленно отремонтировать или вывести из эксплуатации, особенно во влажной среде, например в холодильных камерах и вблизи водяных бань.

Любое из следующих обстоятельств требует, чтобы пользователь немедленно вывел оборудование из эксплуатации:

• Удары, даже слабые, при контакте
• Аномальное тепловыделение
• Возникновение электрической дуги, искрение или дым от оборудования

Пользователи лаборатории должны пометить оборудование как «Не использовать» и должны договориться о ремонте оборудования либо через производителя оборудования, либо через службу поддержки своего отдела, в зависимости от обстоятельств.

Ограждение

Части электрооборудования под напряжением 50 В и более (например, устройства для электрофореза) должны быть защищены от случайного прикосновения. Экраны из плексигласа могут использоваться для защиты от открытых токоведущих частей. На рисунке 10.1.a показан плавкий предохранитель, используемый в университете Сабанчи.

 

Рисунок 10.1 Предохранитель и вилка с двумя контактами

Заземление

В лаборатории следует использовать только оборудование с вилками с двумя контактами. Два зубца (рис. 10.1.b) обеспечивает путь к земле для внутренних электрических коротких замыканий, тем самым защищая пользователя от потенциального поражения электрическим током.

Защита цепи  Устройства

Устройства защиты цепи предназначены для автоматического ограничения или отключения потока электроэнергии в случае замыкания на землю, перегрузки или короткого замыкания в электропроводке. Предохранители и автоматические выключатели предотвращают перегрев проводов и компонентов, который в противном случае может создать опасность возгорания. Они отключают цепь, когда она становится перегруженной. Эта защита от перегрузки очень полезна для оборудования, которое остается включенным в течение длительного периода времени, такого как мешалки, вакуумные насосы, сушильные шкафы, вариаторы и другое электрооборудование.

Прерыватель цепи замыкания на землю, или GFCI, предназначен для отключения электроэнергии при обнаружении замыкания на землю, защищая пользователя от возможного поражения электрическим током. GFCI особенно полезен рядом с раковинами и влажными местами. Поскольку GFCI может вызвать неожиданное отключение оборудования, они могут не подходить для определенного оборудования. Портативные адаптеры GFCI (имеющиеся в большинстве каталогов средств безопасности) можно использовать с розеткой без GFCI.

Двигатели

В лабораториях, где используются летучие легковоспламеняющиеся материалы, электрооборудование с моторным приводом должно быть оснащено искробезопасными асинхронными двигателями или пневматическими двигателями. Эти двигатели должны соответствовать спецификациям взрывостойкости Турецкого стандарта электробезопасности. Множество мешалок, вариаторов, выпускных планок, печей, нагревательных лент, нагревательных плит и тепловых пушек  не соответствуют этим требованиям кода.

Избегайте двигателей с последовательной обмоткой, которые обычно используются в некоторых вакуумных насосах, роторных испарителях и мешалках. Двигатели с последовательным возбуждением также обычно используются в бытовой технике, такой как блендеры, миксеры, пылесосы и электрические дрели. Эти приборы не следует использовать, если легковоспламеняющиеся пары не контролируются должным образом.

Хотя некоторые новые элементы оборудования оснащены безыскровыми асинхронными двигателями, двухпозиционные выключатели и регуляторы скорости могут создавать искру при регулировке из-за оголенных контактов. Одним из решений является удаление всех переключателей, расположенных на устройстве, и вставка переключателя на шнур рядом с концом вилки.

Методы безопасной работы

Следующие методы могут снизить риск травм или пожара при работе с электрическим оборудованием:

• Держитесь подальше от цепей под напряжением или под нагрузкой.
• Источники электричества и открытые цепи должны быть ограждены.
• Отключать устройство от источника на период обслуживания или ремонта устройства.
• Отключите источник питания перед обслуживанием или ремонтом электрооборудования.
• При обращении с оборудованием, подключенным к сети, руки или контактирующие с ним детали должны быть сухими, а также носить непроводящие перчатки и обувь с утепленной подошвой.
• Если безопасно работать только одной рукой, держите другую руку подальше от всех токопроводящих материалов. Этот шаг уменьшает несчастные случаи, которые приводят к прохождению тока через грудную полость.
• Использование электрооборудования в холодильных камерах должно быть сведено к минимуму из-за проблем с конденсацией. При необходимости использования таких площадей оборудование необходимо закрепить на стене или вертикальной панели.
• Если устройство взаимодействует с водой или другими жидкими химическими веществами, необходимо отключить питание оборудования с помощью главного выключателя или автоматического выключателя и отключить его от сети.
• Если человек вступает в контакт с электрическим током под напряжением, не прикасайтесь к оборудованию, источнику, шнуру или человеку. Отключите источник питания от автоматического выключателя или вытащите вилку с помощью кожаного ремня.

Ссылки и источники информации с соответствующих веб-сайтов и документации различных университетов, неправительственных организаций и государственных учреждений, использованных при подготовке этого веб-сайта, приведены по ссылкам.

Как предотвратить несчастный случай с электрическим током в доме

Каждый день дома вы можете принимать необдуманные решения, даже не подозревая об этом. Соблюдайте эти основные правила безопасности, чтобы избежать несчастных случаев и защитить своих близких:

• Никогда не используйте поврежденный удлинитель
• Никогда не используйте неисправное электрическое устройство
• Потяните за вилку, а не за кабель, чтобы отключить электрическое устройство
• Отключите тостер от сети, прежде чем пытаться вытащить застрявший тост.
• Перед заменой лампочки выключите свет или отсоедините лампу от сети.
• Прежде чем сверлить отверстие в стене, обязательно найдите электрические провода.
• Мультирозетки: приобретите правильные силовые стержни
• Всегда отключайте утюг от сети, прежде чем наполнять его водой.
• В ванной никогда не пользуйтесь электрическими приборами, если вы мокрые или уровень влажности высокий.
• Не используйте электрические устройства или удлинители рядом с бассейном.
• Если один из автоматических выключателей на распределительном щите часто срабатывает, распределите устройства по разным цепям.
• Не отрезайте и не сгибайте третий контакт вилки… это важная особенность
• Никогда не лейте воду на горящую розетку
• Косить газон безопасно
• Будьте осторожны при снятии крышки выключателя или розетки.

• Не уверена? Не рискуйте с электричеством. Поговорите с главным электриком.
• Для получения дополнительной информации о безопасности и электричестве дома посетите сайт общественной безопасности правительства Квебека.

Никогда не используйте поврежденный удлинитель

Даже слегка поврежденный удлинитель может стать причиной аварии. Выбрось это!

Не прячьте удлинитель под ковер. Со временем он может повредиться и стать причиной возгорания.

Если у вас есть маленькие дети, держите удлинители в недоступном для них месте. Дети могут прожевать их и получить серьезный удар электрическим током.

Никогда не используйте неисправное электрическое устройство

Когда вы заметите, что электрическое устройство неисправно, у вас может возникнуть соблазн использовать его в любом случае. Никогда не рискуйте с электричеством! Либо выкинуть, либо ремонтировать.

Если вы решите отремонтировать его самостоятельно, всегда сначала отключайте его от сети. Если он подключен к сети, одно неверное движение может привести к поражению электрическим током. Если вас не устраивает электричество, обратитесь к профессионалу.

Чтобы отключить электрическое устройство, потяните за вилку, а не за кабель.

Таким образом, вы не повредите электрический кабель. Поврежденный кабель может стать причиной аварии.

Отключите тостер от сети, прежде чем пытаться вынуть застрявший тост

Это просто и занимает всего секунду! Всегда отключайте тостер от сети, прежде чем вынимать застрявший тост. Никогда не вставляйте посуду в подключенный к сети тостер; риск поражения электрическим током слишком высок.

Перед заменой лампочки выключите свет или отсоедините лампу от сети

Одно неверное движение на стремянке во время выкручивания лампочки может привести к несчастному случаю. Зачем идти на такой ненужный риск?

Перед заменой перегоревшей лампочки выключите свет и убедитесь, что во время работы никто не прикасается к выключателю.

Если светильник не подключен к выключателю (например, прикроватная лампа или торшер), перед заменой лампочки отключите его от сети.

Никогда не беритесь за электрические устройства или лампочки мокрыми руками. Вода + Электричество = Опасно!

Перед сверлением отверстия в стене обязательно найдите электрические провода.

Используйте шпильку и детектор электричества. Если он обнаружит питание за стеной, просверлите только гипсокартон и убедитесь, что нет проводов, прежде чем сверлить дальше. Если вы повредите электрический провод, это может привести к аварии или пожару. Если у вас есть какие-либо сомнения, не выполняйте работу.

Не уверена? Не рискуйте с электричеством. Поговорите с главным электриком.

Мультирозетки: подберите правильные силовые шины

Будьте осторожны при использовании мультирозеток. Подключение слишком большого количества устройств, потребляющих много электроэнергии, может привести к перегреву. Вот несколько решений, позволяющих избежать электрической перегрузки:

• Используйте шину питания со встроенным автоматическим выключателем, отключающим питание в случае перегрузки.
• Подключайте различные устройства к разным розеткам.
• Отключите все устройства, которые вы не используете.

Кроме того, рассмотрите возможность защиты ваших устройств от перенапряжения, которое может быть вызвано молнией или другими факторами. Многие силовые шины со встроенным автоматическим выключателем также оснащены защитой от перенапряжения.

Всегда отключайте утюг от сети перед наполнением водой

То же самое относится ко всей мелкой бытовой технике, включая чайники и увлажнители воздуха.

Вода проводит электричество. Если брызги воды попадут внутрь прибора, это может привести к поражению электрическим током.

Помните: вода + электричество = опасность!

Никогда не пользуйтесь электрическими приборами в ванной, если вы мокрые или если уровень влажности высокий

Электрические розетки в ванной должны иметь систему защиты (называемую прерывателем цепи замыкания на землю или GFCI), поскольку они находятся рядом с источником воды. GFCI отключает питание, когда вода попадает на подключенное к сети устройство (фен, плойка, бритва, радио, мобильный телефон).

Помните: вода + электричество = опасность!

Осторожно!

Даже с GFCI использование подключенного электрического устройства рядом с ванной или душем никогда не будет хорошей идеей. Например, опасно принимать ванну, когда рядом заряжается мобильный телефон. Если он упадет в воду, вы можете получить серьезный удар током.

Не уверена? Не рискуйте с электричеством. Поговорите с главным электриком.

Не используйте электрические устройства или удлинители рядом с бассейном

Используйте все электрические устройства (радиоприемники, телефоны, планшеты и т. д.) как можно дальше от воды.

Для дополнительной безопасности используйте батареи или электрическую розетку с системой защиты (например, прерывателем цепи замыкания на землю).

Что делать, если сработал автоматический выключатель на распределительном щите

• Отключите все устройства, которые перестали работать после срабатывания выключателя.
• Включите автоматический выключатель.

Если выключатель снова срабатывает, хотя устройства не подключены, обратитесь к главному электрику.

Если один из автоматических выключателей на распределительном щите часто срабатывает, распределите устройства по разным цепям. Если проблема не устранена, обратитесь к мастеру-электрику.

Если у вас есть старый распределительный щит с предохранителем, всегда заменяйте сгоревший предохранитель на предохранитель, номинал которого соответствует цепи (например, используйте 15-амперный предохранитель для 15-амперной цепи).

Не отрезайте и не сгибайте третий контакт вилки

Этот заземляющий контакт защищает от электрических неисправностей.

Используйте трехконтактный удлинитель и правильно вставьте вилку в розетку удлинителя.

Никогда не заливайте горящую розетку водой

Помните: вода + электричество = опасность!

Отключите питание через электрощит. Если дым или огонь не исчезают, а у вас есть огнетушитель класса С для электрооборудования, попробуйте потушить огонь или позвоните по номеру 9.11.

Если огонь распространится, немедленно покиньте дом и позвоните по номеру 911.

Безопасное скашивание газона

Если у вас электрическая газонокосилка, убедитесь, что кабель находится в хорошем состоянии, и будьте осторожны, чтобы не порезать его, скашивая его.

В целях дополнительной безопасности используйте газонокосилку только при сухой траве. Обязательно подключайте газонокосилку к розетке с системой защиты (например, прерывателем цепи замыкания на землю).

Наконец, носите обувь, чтобы снизить риск порезов.

Будьте осторожны при снятии крышки выключателя или розетки

Когда вы снимаете крышку выключателя или розетки, чтобы покрасить стены или нанести настенное покрытие, ваши шансы на контакт с электричеством намного выше.

Прежде чем резать обои рядом с электрической розеткой или выключателем, найдите время, чтобы отключить автоматический выключатель на распределительном щите.

Вернуться к началу страницы.

Вас также могут заинтересовать эти страницы

• Как защитить маленьких детей от поражения электрическим током
• Что такое поражение электрическим током?
• Что делать при поражении электрическим током
• Последствия поражения электрическим током на организм человека

Симптомы, первая помощь, долгосрочные последствия

Поражение электрическим током происходит, когда через ваше тело проходит электрический ток. Это может сжечь как внутренние, так и внешние ткани и вызвать повреждение органов.

Целый ряд факторов может вызвать поражение электрическим током, в том числе:

• линии электропередач
• молния
• электрические машины
• электрооружие, такое как электрошокеры
• бытовые приборы обычно менее серьезные, они могут быстро стать более серьезными, если ребенок жует электрический шнур или кладет рот в розетку.

  Помимо источника удара, на серьезность поражения электрическим током влияют несколько других факторов, в том числе:

  • напряжение
  • продолжительность контакта с источником
  • общее состояние здоровья
  • путь прохождения электричества через ваше тело
  • тип тока (переменный ток часто более вреден, чем постоянный, потому что он вызывает мышечные спазмы, из-за которых бросить источник электричества сложнее)

  но вы все равно должны обратиться к врачу как можно скорее. Внутренние повреждения от поражения электрическим током часто трудно обнаружить без тщательного медицинского осмотра.

  Читайте дальше, чтобы узнать больше о поражении электрическим током, в том числе когда это требует неотложной медицинской помощи.

  Симптомы поражения электрическим током зависят от его тяжести.

  Потенциальные симптомы поражения электрическим током включают:

  • Потеря сознания
  • Мышечные спазмы
  • Однос или покалывание
  • Проблемы с дыханием
  • .0322

  Поражение электрическим током также может вызвать компартмент-синдром. Это происходит, когда повреждение мышц вызывает отек конечностей. В свою очередь, это может сдавливать артерии, что приводит к серьезным проблемам со здоровьем. Компартмент-синдром может быть незаметен сразу после разряда, поэтому следите за своими руками и ногами после разряда.

  Если вы или кто-то другой подверглись удару током, ваша незамедлительная реакция может существенно повлиять на минимизацию последствий поражения электрическим током.

  Если вы испытали шок

  Если вас ударит током, вам может быть трудно что-либо сделать. Но попробуйте начать со следующего, если вы думаете, что вас сильно ударило током:

  • Как можно скорее отпустите источник электричества.
  • Если можете, позвоните по номеру 911 или в местные службы экстренной помощи. Если вы не можете, позовите кого-нибудь из окружающих.
  • Не двигаться, если только вам не нужно отойти от источника электричества.

  Если шок кажется незначительным:

  • Как можно скорее обратитесь к врачу, даже если у вас нет заметных симптомов. Помните, что некоторые внутренние повреждения трудно обнаружить поначалу.
  • Тем временем прикройте все ожоги стерильной марлей. Не используйте лейкопластырь или что-либо еще, что может прилипнуть к ожогу.

  Если кто-то получил удар током

  Если кто-то получил удар током, помните о нескольких вещах, чтобы помочь ему и обезопасить себя:

  • контакта с источником электричества.
  • Не перемещайте человека, подвергшегося шоку, за исключением случаев, когда существует опасность повторного удара током.
  • Если возможно, отключите подачу электричества. Если не можете, отодвиньте источник электричества от человека с помощью непроводящего предмета. Дерево и резина — хорошие варианты. Просто убедитесь, что вы не используете ничего мокрого или на металлической основе.
  • Держитесь на расстоянии не менее 20 футов, если они были поражены током от высоковольтных линий электропередач, которые все еще включены.
  • Позвоните по номеру 911 или в местные службы экстренной помощи, если в человека ударила молния или если он вступил в контакт с высоковольтным электричеством, например, с линиями электропередач.
  • Позвоните по номеру 911 или в местные службы экстренной помощи, если у человека проблемы с дыханием, он теряет сознание, у него судороги, мышечная боль или онемение, или он чувствует симптомы сердечного заболевания, включая учащенное сердцебиение.
  • Проверьте дыхание и пульс человека. При необходимости начните сердечно-легочную реанимацию до прибытия экстренной помощи.
  • Если у человека проявляются признаки шока, такие как рвота, обморок или очень бледный цвет, слегка приподнимите его ноги и ступни, если только это не вызывает слишком сильную боль.
  • При возможности накройте ожоги стерильной марлей. Не используйте лейкопластыри или что-либо еще, что может прилипнуть к ожогу.
  • Держите человека в тепле.

  Даже если травмы кажутся незначительными, крайне важно обратиться к врачу после поражения электрическим током, чтобы проверить наличие внутренних повреждений.

  В зависимости от травмы потенциальные методы лечения электрическим током включают:

  • лечение ожогов, включая нанесение мази с антибиотиком и стерильных повязок
  • обезболивающее
  • внутривенные жидкости
  • прививка от столбняка, в зависимости от источника шока и того, как он произошел или тяжелые травмы.

    Некоторые поражения электрическим током могут иметь долгосрочные последствия для вашего здоровья. Например, серьезные ожоги могут оставить необратимые шрамы. И если электрический ток пройдет через ваши глаза, у вас может остаться катаракта.

    Некоторые удары током также могут вызывать постоянную боль, покалывание, онемение и мышечную слабость из-за внутренних повреждений.

    Если ребенок получил травму губы или ожог в результате жевания пуповины, у него также может быть сильное кровотечение, когда струп со временем отпадет. Это нормально из-за количества артерий в губе.

    Поражение электрическим током может быть очень серьезным, поэтому важно как можно скорее обратиться за помощью. Если шок кажется сильным, позвоните по телефону 911 или по местному номеру службы экстренной помощи. Даже если шок кажется незначительным, лучше обратиться к врачу, чтобы убедиться, что нет менее заметных травм.

    QURE — Наука о биоэлектричестве

    Электрический поток в организме (т. е. биоэлектричество) играет важную роль во многих физиологических и патофизиологических состояниях (здоровье и болезнь). Нервы передают информацию и опосредуют функции организма, передавая электрические импульсы: биоэлектрические сигналы.

    Биоэлектричество  относится к электрическим токам, возникающим внутри человеческого тела или производимым им. Биоэлектрические токи  генерируются рядом различных биологических процессов и используются клетками для проведения импульсов по нервным волокнам, для регулирования функций тканей и органов и для управления метаболизмом.

    Биоэлектрические токи (и потенциалы) тканей человека, регистрируемые с поверхности кожи электрокардиографом (ЭКГ), электроэнцефалографом (ЭЭГ), электромиографом (ЭМГ) и аналогичными чувствительными приборами, широко используются в медицине для диагностики состояния различных жизненно важные органы.

    Наиболее важное различие между биоэлектрическим током  потоком в живых организмах и типом электрического тока, используемого для производства света, тепла или энергии, заключается в том, что биоэлектрический ток  представляет собой поток ионов (атомов или молекул, несущих электрический заряд), в то время как обычное электричество представляет собой движение электронов.

    Биоэлектричество кожи

    Нормальная (неповрежденная; здоровая) кожа имеет биоэлектрическую активность, которая находится в постоянном, незначительном изменении, и ее можно измерить и нанести на карту. Электрический потенциал кожи относительно слаб и может быть измерен высокочувствительными приборами в диапазоне микровольт. Биоэлектрическая проводимость кожи колеблется в зависимости от определенных физических состояний, таких как увлажнение, эмоции, стресс и болезни.

    Десятилетия назад кожный потенциал был объяснен как функция характеристик мембраны и внутренней концентрации ионов тела по отношению к концентрации ионов во внешнем электролите. Эпидермальная мембрана (внешний слой кожи) ведет себя так, как будто она имеет фиксированный отрицательный заряд. Он проницаем для катионов (ионов с положительным зарядом; +ve), которые проходят через него и оставляют избыток анионов (ионов с отрицательным зарядом; -ve) во внешнем по отношению к поверхности электролите. На мембране появляется разность потенциалов; внешняя поверхность кожи выглядит отрицательной (-), а внутренние мягкие ткани — положительной (+) (см. иллюстрацию ниже). Это явление, известное как кожно-гальваническая реакция, послужило основой для понимания того, что кожа ведет себя как батарея, т. е. определенные ионы перемещаются по коже в одном направлении, например, постоянный ток – постоянный ток. В нормальных условиях положительные ионы, такие как натрий (Na+), транспортируются к коже, тогда как отрицательные ионы, такие как хлорид (Cl-), перемещаются наружу.

    Только в начале 60-х годов Becker et al. предположили, что кожный потенциал постоянного тока следует отнести к функции нерва *1-*4. Чувствительные нервы иннервируют кожу, и их функция создает поток ионов и постоянный потенциал кожи.

    В то время как исследования постоянного тока (DC) в кожном биоэлектричестве имеют долгую историю, электрические поля переменного тока (AC) с гораздо более сложным электрическим полем изучены гораздо меньше.

    Повреждения кожи и биоэлектричество

    Биоэлектрическая активность, связанная с кожей и подлежащими мягкими тканями, широко рассматривается в биомедицине. Эта наука имеет прямое отношение к заживлению ран, когда она концентрируется на влиянии повреждений, травм и заболеваний на биоэлектричество кожи.

    До восемнадцатого века европейские врачи и философы обычно считали, что нервные импульсы передаются в мозг через некую органическую жидкость. Эксперименты двух итальянцев, врача Луиджи Гальвани и физика Алессандро Вольта, продемонстрировали, что истинным объяснением нервной проводимости является биоэлектричество. Импульсы в нервной системе передаются электричеством, генерируемым непосредственно органическими тканями.

    В девятнадцатом веке такие исследователи, как Эмиль дю Буа-Реймонд, изобрели и усовершенствовали приборы, способные измерять очень малые электрические потенциалы и токи, генерируемые живой тканью.

    Используя эти методы измерения, Эмиль дю Буа-Реймонд определил уникальный электрический потенциал, который возникает при повреждении ткани. Он назвал этот биоэлектрический ток « Ток Травмы », научное открытие, которое послужило основой для обширных исследований и многочисленных исследований роли биоэлектричества в заживлении ран.

    Многочисленные исследования показали, как биоэлектричество кожи влияет на заживление ран, привлекая восстановительные клетки, например, макрофаги, нейтрофилы, стимулирующие пролиферацию клеток, например, фибробласты, усиливая клеточную секрецию через клеточные мембраны и ориентируя клеточные структуры. Это явление известно как гальванотаксис и основано на DC «батарейной модели» кожи.

    Постоянный ток (DC), называемый «током повреждения», возникает между кожей и внутренними тканями при повреждении кожи (см. ниже). Ток будет продолжаться до тех пор, пока дефект кожи не будет устранен. Заживление поврежденной ткани останавливается или будет неполным, если эти токи перестанут течь, пока рана открыта. Эта концепция постоянного тока создала основное обоснование использования электротерапии для заживления ран в течение многих лет. Применение электрического тока к ране имитирует естественный ток травмы и ускоряет процесс заживления раны *5–*9..

    Ссылки
    • Becker, R.O. Поиск доказательств осевого тока в периферических нервах саламандры. Наука 1961; 134:101
    • Беккер, Р.О. Некоторые наблюдения указывают на возможность продольного течения носителей заряда в периферических нервах. В «Биологических прототипах и синтетических системах», под ред. Э. Э. Бернард и М. Р. Каре, стр. 31–37. Нью-Йорк: Пленум 1962.
    .
    • Беккер РО. Стимуляция частичной регенерации конечностей у крыс. Природа1972;235:109-111.
    • Беккер РО. Основные биологические системы передачи и управления данными, на которые воздействуют электрические силы. Ann NY Acad Sci 1974; 238: 236-241.
    • NP UAP –EP Руководство UAP по профилактике и лечению пролежней. www.npuap.com и www.epuap.com. 2009.
    • Уолкотт, Л.Э., Уиллер, П.К., Хардвик, Х.М., Роули, Б.А. Ускоренное заживление кожных язв с помощью электротерапии: предварительные клинические результаты.