Электрический ток и закон Ома
Основные элементы электрической цепи:
- Источник тока (генератор, гальванический элемент, батарея, аккумулятор).
- Потребители тока (лампы, нагревательные элементы и прочие электроприборы).
- Проводники — части цепи, обладающие достаточным запасом свободных электронов, способных перемещаться под действием внешнего электрического поля. Проводники соединяют источники и потребители тока в единую цепь.
- Ключ (переключатель, выключатель) для замыкания и размыкания цепи.
Электрическая цепь также может содержать:
- резистор — элемент электрической цепи, обладающий некоторым сопротивлением;
- реостат — устройство для регулировки силы тока и напряжения в электрической цепи путём получения требуемой величины сопротивления;
- конденсатор — устройство, способное накапливать электрический заряд и передавать его другим элементам цепи;
- измерительные приборы — устройства, предназначенные для измерения параметров электрической цепи.
Электрическая схема — графическое изображение электрической цепи, в котором реальные элементы представлены в виде условных обозначений.
Условные обозначения некоторых элементов электрической цепи
Простейшая электрическая цепь содержит в себе источник и потребитель тока, проводники, ключ. Схематически ее можно отобразить так:
Электрический ток. Теория
Направление электрического тока в металлах
По металлическим проводам перемещаются отрицательно заряженные электроны, т.е. ток идет от «–» к «+» источника. Направление движения электронов называют действительным. Но исторически в науке принято условное направление тока от «+» источника к «–».
Действия электрического тока (преобразования энергии)
Электрический ток способен вызывать различные действия:
- Тепловое — электрическая энергия преобразуется в тепло. Такое преобразование обеспечивает электроплита, электрический камин, утюг.
- Химическое — электролиты под действием постоянного электрического тока подвергаются электролизу. К положительному электроду (аноду) в процессе электролиза притягиваются отрицательные ионы (анионы), а к отрицательному электроду (катоду) — положительные ионы (катионы).
- Магнитное (электромагнитное) — при наличии электрического тока в любом проводнике вокруг него наблюдается магнитное поле, т.е. проводник с током приобретает магнитные свойства.
- Световое — электрический ток разогревает металлы до белого каления, и они начинают светиться подобно вольфрамовой спирали внутри лампы накаливания. Другой пример — светодиоды, в которых свет обусловлен излучением фотонов при переходе электрона с одного энергетического уровня на другой.
- Механическое — параллельные проводники с электрическими токами, текущими в одном направлении, притягиваются, а в противоположных — отталкиваются.
Электрический ток. Его физическая сущность
Электрический ток, наверное, второе самое важное после огня явление, которое познает человек, но никак не познает его до конца.
Электрический ток – это свет, телевидение, радио, детские игрушки, фонарики, всевозможные генераторы и двигатели, тепло… Везде ток, как и воздух, но он не видим. Мы наблюдаем только его действия и платим за его действия. Мы знаем, где этот ток берется, как доставляется к нам, сколько его доставляется к нам и какого качества.
“Электрический ток — направленное движение электрически заряженных частиц, например, под воздействием электрического поля. Такими частицами могут являться: в проводниках — электроны, в электролитах — ионы (катионы и анионы), в полупроводниках — электроны и дырки (электронно-дырочная проводимость).
Электрический ток широко используется в энергетике для передачи энергии на расстоянии”.
Это почти все, что известно о физической сущности электрического тока. Дальше идут только разговоры о форме тока, о направлении тока, о количественных параметрах, о его применении и т.п. Есть понятия о токе проводимости и о токе смещения, но что это такое толком объяснить никто не хочет, а возможно и не может.
Попытаемся последнее положение представить в более наглядных образах.
Представим систему в виде замкнутого кольца. Рисунок1.
Труба, в виде кольца, заполненная водой, в точке А в трубе установлен насос, которым можно перекачивать воду по направлению стрелки. Это будет аналог генератора тока.
Так и электрон должен “бросить” в следующий электрон “нечто”, да еще такое, чтобы оно летело со скоростью света. Единственное “нечто”, что может бросить, т.е. излучить, электрон – это фотон . Другого объекта наука пока не знает. Может быть, его и нет. Но электрон не может откуда-то что-то взять преобразовать его в фотон и затем излучить, кроме как из объекта, который приводит этот электрон в движение.
И так, первый электрон излучает фотон, который распространяется со скоростью света. Любой, встречающийся на пути фотона, свободный электрон пытается поглотить его, и в него это получается, но удержать фотон свободный электрон не может. И фотон в неизменном виде будет излучен электроном. Об этом говорит опыт Физо и то, что свободный электрон рассеивает фотон
.
Таким образом, можно с уверенностью говорить, что основными переносчиками энергии являются фотоны, а частицы являются трансляционными пунктами для передачи фотонов и генераторами фотонов.
Вывод такой: электрический ток проводимости создается электронами или другими заряженными частицами, а ток смещения создается фотонами. Можно сказать, что в любом проводнике, а не только в пространстве, на фотоны ложится основная нагрузка на передачу электрического тока.
Электричество — Wiki Yours
Получение электрического тока
Электрический ток не может возникнуть сам по себе. Что же нужно создать в проводнике, чтобы в нём возник и существовал ток?
Чтобы получить электрический ток в проводнике, надо создать в нем электрическое поле.
При появлении электрического поля, возникнут и электрические силы. Они приведут в движение заряженные частицы. Именно так и возникает электрический ток.
Хорошо, вот создали мы электрическое поле, появился ток. Логично предположить, что если электрическое поле исчезнет, то исчезнет и ток.
Значит, для более длительного существования тока нам необходимо поддерживать постоянное существование электрического поля.
Превращение механической энергии в электрическую
- С постоянным током
Обеспечивают быструю зарядку, но способствуют более быстрому изнашиванию аккумуляторов - С постоянным напряжением
Более медленная зарядка, но безопаснее для аккумулятора - Смешанного типа
Совмещают в себе два вышеприведенных вида, поэтому являются наилучшим вариантом. Способны увеличивать емкость аккумулятора и увеличивать срок его службы
Источники электрического тока
Электрическое поле создается и поддерживается источниками электрического тока.
Они могут быть самыми разными. Но объединяет их одно: в них разделяются положительно и отрицательно заряженные частицы.
При таком разделении у источников тока образуются два полюса. На одном скапливаются положительные заряды, а на другом — отрицательные. Создается электрическое поле.
В итоге, один полюс источника тока всегда будет заряжен положительно, а другой — отрицательно.
К этим полюсам с помощью специальных клемм или зажимов и подсоединяется проводник. Под действием электрического поля источника тока свободные заряженные частицы в проводнике приходят в движение. Так и возникает электрический ток.
Используя простой набор предметов, вы можете самостоятельно создать источник электрического тока. Пусть и слабый, но все же. Например, для этого сгодится даже обычный лимон (рисунок 2).
Для этого нам понадобятся два стержня: железный и медный. Воткнем их в лимон и соединим проводником. В нем возникнет электрический ток.
Это означает, что сок лимона вступает в химические связи с пластинами, провоцируя разделение зарядов. Подключив к этой системе прибор для измерения характеристик тока, мы только удостоверимся, что создали источник тока из подручных материалов.