Что такое электрический ток
Содержание
Жизнь современных людей невозможна без электрического тока. Благодаря ему мы имеем свет и тепло в наших домах, пользуемся сотовыми телефонами и компьютерами, кондиционерами и микроволновками. С помощью электроэнергии приводятся в действие различные устройства и механизмы, выполняются многоэтапные технологические процессы. Нам следует знать, как появляется электрический ток и его основные свойства и характеристики, чтобы обезопасить себя при работе с ним.
Что называют током
В самом термине «электрический ток» содержится и его определение — течение электричества. Раньше, до открытия элементарных заряженных частиц считали, что электрический заряд это некая жидкость, наполняющая заряженные тела. Поэтому перемещение этой жидкости было названо электрическим током.
Сейчас нам известно, что любое тело состоит из атомов, вокруг ядер которых вращаются электроны. При определенных условиях электроны могут покидать свои орбиты и путешествовать между атомами. Их перемещение является хаотичным, поэтому не приводит к общему движению заряда, то есть, к образованию электрического тока.
Чтобы появился электроток, необходима сила, способная направить электроны в определенном направлении. В качестве такой силы используют электрическое поле. Под действием поля носители заряда начинают двигаться однонаправлено, в результате возникает электрический ток. Следовательно, одно из условий его существования — это наличие электрического поля.
Количество носителей заряда, способных однонаправлено перемещаться в веществе, зависит от физических свойств самого вещества. Исходя из количества свободных частиц с зарядом, материалы делят на проводники и изоляторы. Первые хорошо проводят ток, а у изоляторов очень низкая проводимость. Наилучшими проводниками являются металлы, а изоляторами стекло, фарфор, пластмассы, резина, керамика.
Основные характеристики
Термин «ток» часто заменяют термином «сила тока». Но она не является силой в буквальном смысле этого слова. Сила тока — это показатель интенсивности движения заряженных частиц. Она позволяет понять, какое количество электричества проходит через поперечное сечение проводника за единицу времени. В системе СИ в качестве единицы измерения силы тока используется ампер: 1 А = 1 Кл/с. Она названа так в честь великого физика Андре Мари Ампера. Силу тока измеряют прибором с идентичным названием — амперметр.
Изучая электрический ток, не обойтись и без такой его характеристики, как плотность. Эта величина выражается через отношение силы тока к площади поперечного сечения, поэтому она измеряется в А/кв. мм.
Основной закон электрики
Кроме силы тока, поток заряженных частиц характеризуется еще напряжением и сопротивлением. Напряжение или разница потенциалов — это двигатель зарядов из одной точки в другую по проводнику. Пока существует разница потенциалов, электрическое поле усердно трудится, чтобы перенести заряды от одного полюса к другому. Напряжение обеспечивают источники тока.
Сопротивление препятствует прохождению заряженных частиц по проводнику. Электрическое сопротивление можно понять на примере с водой. Труба ограничивает перемещение частиц жидкости, стенки сосуда давят на вещество со всех сторон и сдерживают его бесконтрольное распространение. Шероховатость стенок также усиливает гидравлическое сопротивление. Точно так же на перемещение электрических зарядов влияет материал проводника, его толщина, внешние условия. Сопротивление R измеряется в Омах.
Чтобы правильно использовать электричество и управлять им, необходимо знать, как соотносятся друг с другом ток, напряжение и электричество. Это соотношение описывает формула Ома — основного закона из раздела физики, изучающего электричество.
Пирамида, наглядно иллюстрирующая закон Ома, очень удобна для запоминания. На самом деле она таит в себе целых три формулы. Вершина, которую занимает напряжение — это произведение силы тока и электрического сопротивления. А чтобы найти величины внизу пирамиды, необходимо напряжение U разделить соответственно на силу I либо на сопротивление R.
Классификация токов
Выделяют такие основные виды тока, как постоянный и переменный. Направление и сила постоянного тока не меняются со временем, то есть, он всегда имеет постоянную силу и протекает в одном направлении. У переменного сила и направление многократно меняются за определенный промежуток времени.
В наших сетях используют переменный ток. Его основной характеристикой является частота, измеряемая в герцах. Она показывает, сколько полных повторяющихся колебаний совершает электроток за единицу времени. Частота тока в сети составляет 50 Гц.
К переменному виду относят еще периодический и синусоидальный токи. Мгновенные значения периодического тока повторяются с постоянной последовательностью через равные промежутки времени. Синусоидальный — это вид периодического тока, изменяющегося по синусоидальному закону. Он непрерывно меняет свою амплитуду и направление.
Еще одним представителем периодического тока является пульсирующий. Он отличается тем, что значение его силы за определенный период времени равно нулю. Выделяют и такую форму переменного тока, как высокочастотный. Его показатели частоты превышают десятки килогерц.
Ток постоянной формы в прибор поставляет батарейка или аккумулятор. Подключая их, важно не перепутать полярность. Иначе прибор просто не заработает. Это довольно «послушный» и удобный источник энергии. Однако существенный недостаток в том, что постоянный ток нельзя транспортировать на большие расстояния без громадных издержек.
Зато переменному току безразлично, какой стороной вставляется вилка в розетку. Его с легкостью можно передавать на огромные расстояния без серьезных потерь и затрат на ремонт подземных кабелей, сооружение тяжелых дорогих конструкций. А значит, он выгоднее для потребителей, и в этом плюс.
Кроме того, электрический двигатель, потребляющий ток переменного вида, дешевле, прочнее и проще в использовании. Такие агрегаты окружают нас повсюду. Благодаря им, мы можем пользоваться феном, блендером, вентилятором и многими другими устройствами.
Загрузка...
