Условия существования электрического тока

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

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

В разных средах носителями электрического тока являются разные заряженные частицы.

Электрическое поле в среде необходимодля создания направленного движения свободных зарядов. Как известно, на заряд q в электрическом поле напряженностью Eдействует 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 цепина 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.

Я =DQ /Dт.(1)

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,(*)

Дт — 0

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:

J = I / S. (2)

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)

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

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.

Механическое воздействие

Механические воздействия со стороны окружающей среды сопровождают человека всю жизнь. Такие воздействия могут быть непрерывными (сила тяжести, атмосферное давление) или кратковременными (аварии, спортивные травмы, погружение в воду). Биомеханические проявления механического воздействия зависят от его продолжительности и интенсивности. Например, воздействие на голову силы величиной в десятки килоньютон приводит к разрушению костей свода черепа за доли миллисекунды. Если силу воздействия уменьшить на порядок, а время воздействия на порядок увеличить, то разрушение охватит большие области черепа. Дальнейшее снижение интенсивности и увеличение времени воздействия приведет к тому, что разрушение черепа не наступит, но возникнет перемещение мозга относительно черепа.
По характеру действия механические воздействия можно условно разделить на два вида: статические и динамические.

Вид воздействий	Проявление
Статические	Телу (отдельным элементам) сообщаются малые ускорения, которые можно не учитывать
Динамические	Телу (отдельным элементам) сообщаются большие ускорения, с которыми связаны значительные силы инерции

Статические воздействия.Длительные (регулярные) статические воздействия приводят к направленным изменениям в организме. К таким воздействиям можно отнести многие виды тренировок спортсменов. Так, регулярные нагрузки на определенные группы мышц приводят к увеличению их объема и силы (гантели, штанга, тренажеры). Упражнения на растяжку позволяют увеличить эластичность мышц и связок.
В то же время длительные статические нагрузки могут привести и к развитию заболеваний. Например, к искривлению позвоночника при неправильной осанке. Отметим также, что длительные статические нагрузки целенаправленно использовались для создания анатомических изменений, в соответствии с «местными» представлениями о красоте. Например, тугое пеленание ступней девочек в Китае для ограничения их роста.
Кратковременные статические нагрузки, приложенные в соответствующих направлениях, могут привести к серьезным травмам или летальному исходу. На этом основано действие болевых приемов.
Динамические кратковременные воздействия.Кратковременные динамические воздействия часто называют ударными. Они характеризуются высокой интенсивностью и малой длительностью. Например, воздействие на организм при катапультировании. Ударные воздействия сопровождаются значительным ускорением тела или его отдельных частей. Перегрузки, возникающие при ударных воздействиях, принято выражать отношением к ускорению свободного падения:

Понятие ударного воздействия достаточно условно. Некоторые авторы относят к ударным воздействия, длительность которых менее одной секунды. Однако следует иметь в виду, что травмы органов могут возникнуть при перегрузках любой длительности. Поэтому предельную допустимую длительность перегрузки определяют с физиологических позиций. Она может лимитироваться не .только уровнем механических напряжений в тканях, но и перемещением жидких сред организма, например, перемещением крови при выполнении фигур пилотажа.



Электрический ток, сила тока, направление электрического тока, напряжение, условие существования тока в проводнике, электрическая цепь, условие существования тока в цепи.

⇐ ПредыдущаяСтр 5 из 9Следующая ⇒

Говоря об использовании эл.энергии в быту, то имеют ввиду работу электрического тока. Его проводят к потребителю по проводам, и когда случаются перебои с электричеством, то говорят, что в проводах исчез ток. Слово «ток» означает движение или течение чего-либо. Чио же может перемещаться в проводах?

Известно, что в молекулах есть электроны, движением которых объясняются различные электрические явления.

Опыт –металлич.стержнем соединяем «+» заряженный и незаряженный электроскопы. Свободные электроны стержня под действием эл.поля придут в движение по направлению к незаряженному электроскопу, он зарядится «+».

Опыт – «+» заряженная палочка и нейтральная гильза. Гильза притянется к палочке из-за перераспределения в ней зарядов. Электроны перейдут ближе к палочке, противоположный конец гильзы «+». При касании часть электронов гильзы перейдет на палочку, на гильзе останется «+».

Кроме электронов, в веществах есть ионы — более крупные частицы.

Мы знаем, что в некоторых веществах (особенно в металлах) есть электроны, которые слабо удерживаются ядром и могут свободно перемещаться.

Электрический ток – упорядоченное движение электрических зарядов.

Условия возникновения тока – наличие электрического поля и наличие свободных зарядов. Чтобы электрический ток в проводнике существовал длительное время, необходимо все время поддерживать в нем электрическое поле. Для этого существуют источники электрического тока. Они различны, но в каждом совершается работа по разделению «+» и «-» заряженных частиц. Разделенные частицы накапливаются на полюсах источника, к которым присоединяют проводники.

В источниках тока происходит превращение механической, внутренней энергии в электрическую.

Например, термоэлемент – превращает внутреннюю энергию в электрическую. Две проволоки из разного металла спаяны и место спая нагревается. В проволоках возникнет эл.ток.

Фотоэлемент – при освещении некоторых веществ наблюдается потеря отрицательного заряда.

Гальванический элемент –в результате химической реакции внутренняя энергия превращается в электрическую. Цинковый корпус (Ц), угольный стержень (У) с металлической крышкой (М). Стержень помещен в смесь оксида марганца и размельченного углерода (С). К стенкам корпуса прилегает раствор соли хлорида аммония (Р). Корпус реагирует с хлоридом аммония и становится «-» заряженным. Оксид марганца несет «+» заряд и через стержень передается металлической крышке. Между цинковым корпусом и угольным стержнем возникает эл.поле.

Аккумулятор – источник тока с возможностью многократной подзарядки. Простейший А. – две свинцовые пластины в серной кислоте. Для подзарядки через аккумулятор пропускают постоянный ток. В результате химических реакций одна пластина (электрод) получает «+» заряд, другая «-». Для зарядки Аккумулятора его «+ полюс присоединяют к «+» полюсу источника, а «-» к «-». Бывают кислотные и щелочные.

Однако в любом источнике есть сторонние силы – перемещают заряды против кулоновских.

Работа эл.поля по перемещению (разделению) заряда равна разности потенциальных энергий взаимодействия заряда и поля в начале и в конце участка .

Чтобы использовать энергию тока, нужно иметь источник тока. В домах находятся приемники или потребители тока. Для доставки эл.энергии от источника к приемнику используют провода.

Электрическая цепь – источник тока, потребители (приборы, лампы), замыкающие устройства (выключатель), соединенные проводами.

Чтобы в электрической цепи был ток, она должна быть замкнутой, содержать источник и состоять из проводников.

Ток течет от «+» полюса источника к «-». При обрыве цепи на ее участках быстро накапливаются заряды, поле которых нейтрализует поле источника и ток прекращается.

Действие тока—

— магнитное — опыт –медный провод с изоляцией наматываем на железный гвоздь. Провод соединяем с источником. Замыкаем цепь, гвоздь намагничивается и притягивает к себе мелкие железные предметы. Аналогично с рамкой, которую потом помещаем между полюсами магнита. Явление взаимодействия катушки с током и магнита используют в гальванометре.

— тепловое — к полюсам источника присоединяют железную проволоку, она нагревается и провисает, может накалиться докрасна, как в лампочке

 

 

— химическое — в некоторых растворах при прохождении тока выделяются вещества. При прохождении тока через медный купорос CuSO₄ на «-» электроде осядет чистая медь.

 

За направление эл.тока принимают направление предполагаемого движения положительных зарядов или направление, противоположное движению отрицательных.

Сила тока – скалярная физическая величина, равная отношению заряда, проходящего через поперечное сечение проводника ко времени прохождения .

В основу определения единицы силы тока положено взаимодействие двух проводников с током. Опыт – два гибких прямых провода параллельны друг другу. Оба подсоединены к источнику тока. При замыкании цепи по ним течет ток и проводники притягиваются или отталкиваются в зависимости от направления тока в них. Силу их взаимодействия можно измерить. Она зависит от:

— длины проводников,

— среды, в которой они находятся,

— от силы тока в них.

Если взять очень длинные и очень тонкие проводники на расстоянии 1 м, в вакууме, с одинаковой силой тока, то за единицу силы тока принимают силу тока, при которой такие проводники взаимодействующих с силой 2*10^-7 Н. Это 1 Ампер (А).

Так как сила тока то Следовательно, 1 кулон=1Ампер1секунду.

За единицу электрического заряда принимают заряд, проходящий сквозь поперечное сечение проводника при силе тока в 1А за время 1 с.

Электрический ток это направленное движение частиц. Это движение создается электрическим полем. Поле при этом совершает работу.

Работу сил электрического поля, создающего электрический ток, называют работой тока.

От чего она зависит? От силы тока, т.е. от заряда, протекающего по цепи в единицу времени (см тепловое действие тока, чем выше сила тока, тем выше температура проволоки и тем больше тепловое действие тока). Кроме того, работа тока зависит еще от одной величины, называемой напряжением.

Напряжение – физическая величина, характеризующая электрическое поле.

Опыт –цепь с маленькой лампой и аккумулятором и цепь с с большой лампой и городской сетью. Амперметры показывают одинаковую силу тока. Но лампа от городской сети дает больше тепла и света.

Вывод- при одинаковой силе тока работа тока при перемещении заряда в 1 Кл различна. Эта работа тока и определяет напряжение.

Напряжение (Вольт) – скалярная физическая величина, равная отношению работы кулоновских и сторонних сил по перемещению точечного «+» заряда по участку цепи к величине этого заряда .

За единицу напряжения принимают такое напряжение на концах проводника, при котором работа по перемещению эл.заряда в 1 кл по этому проводнику равна 1 Дж.

 

Если в цепи нет источника, то присутствует работа только кулоновских сил. Рассчитывается как разность потенциалов на концах участка .

Зависимость силы тока от напряжения. (Вольт – амперная характеристика)

Ток – упорядоченное движение заряженных частиц в поле. Поле характеризуется напряжением.

Опыт – эл.цепь (аккумулятор, амперметр, проводник, ключ, вольтметр). Цепь замыкают и снимают показания приборов. К первому источнику добавляют второй.

Напряжение на проводника увеличится вдвое, как и сила тока в цепи. Далее – третий источник и т.д.

Опыт показывает, что во сколько раз увеличивается сила тока в проводнике, во столько же увеличивается напряжение на его концах.



перечислите условия,необходимые для существования электрического тока

Необходимы: 1. источник тока, 2.замкнутая цепь, состоящая из проводников. Источник тока создает электрическое поле в проводниках, под действием поля носители зарядов направлено перемещаются в проводниках.

різниця потенціалів на кінцях провідника (хз как по русски)

Проводник. Замкнутый контур. Раздость потенциалов (или источник питания)

Для возникновения эл. тока необходимо 2 условия : источник эл. энергии и замкнутая цепь проводников. Проводник есть — раствор электролита. А 1-го условия нет. Ток не идёт. Ответ: внешний источник необходим для того, чтобы электролит проводит электрический ток А электролиты — это вещества, в растворах и расплавах которых образуются заряженные частицы — ионы. Для того, чтобы они образовались — внешний источник не нужен. Нужна вода или высокая температура.

В обычном состоянии свободные электроны находятся в беспорядочном движении. Если под действием тех или иных причин заставить свободные электроны перемещаться в одном направлении, то такое упорядоченное движение свободных электронов будет представлять собой электрический ток.

1)для сущесвования электрического тока необходимы 2 условия: наличие свободных электрически заряженных частиц и разность потенциалов, отличная от нуля. 2)для постоянного тока необходимо ещё и третье условие: замкнутая цепь. А постоянная разность потенциалов создаётся источником тока, включённый в эту цепь или меняющимся магнитным потоком, пронизывающий эту цепь. (Ф2-Ф1)\(Т2-Т1)=соnst

Необходимо наличие электрически заряженных частиц и электрического поля, под действием которого частицы приходят в направленное движение.

Источник тока создает электрическое поле в проводниках, под действием поля носители зарядов направлено перемещаются в проводниках. ..1)для сущесвования электрического тока необходимы 2 условия: наличие свободных электрически заряженных частиц и разность потенциалов, отличная от нуля.

4 условия существования электрического тока?

1. наличие свободных носителей зарядов, 2. наличие разности потенциалов. это условия возникновения тока. чтобы ток существовал необходимы еще: 3. замкнутая цепь, 4. источник сторонних сил, который поддерживает разность потенциалов.

Наличие свободных зарядов Наличие источника тока, создающего и поддерживающего разность потенциалов Наличие пространства для перемещения … эмм

замкнутая цепь….

основными условиями возникновения и существования тока- наличие источника энергии, замкнутость цепи, и еще два менее важные потребитель и свободные заряды.

Чушь все это.. . Нет никаких четырех условий. Вот идет ток по кольцу из сверхпроводника. Ток налицо, и разность потенциалов — точный ноль. Или летят электроны. Тоже никакой разницы потенциалов не надо, и проводника нет, и замкнутой цепи. Или идет ток через конденсатор. И где в конденсаторе свободные носители зарядов?

наличие разности потенциалов наличие свободных носителей зарядов взаимодействие с иным телом замкнутая цепь

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.

1.Наличие свободных электрических зарядов 2.Наличие замкнутой цепи

1. наличие свободных носителей зарядов, 2. наличие разности потенциалов. это условия возникновения тока. чтобы ток существовал необходимы еще: 3. замкнутая цепь, 4. источник сторонних сил, который поддерживает разность потенциалов. эмм…. что это за лутший ответ?

какие условия возникновения электрического тока

Условия существования электрического тока Для возникновения и поддержания тока в какой-либо среде необходимо выполнение двух условий: -наличие в среде свободных электрических зарядов -создание в среде электрического поля. В разных средах носителями электрического тока являются разные заряженные частицы.

Создание магнитного поля создающего разность потенциалов является одним из основных условий возникновения эл. тока.

это очень сложно

наличие в среде свободных электрических зарядов