Yserogo.ru

Все своими руками

Новое на сайте
Другие публикации

Что представляет из себя электрический ток?

Люди, далекие от электротехники и смежных областей, где электричество играет не последнюю роль, смутно представляют себе — что же такое электрический ток? Попробуем на пальцах рассказать об этом явлении. Информация будет полезна как начинающему радиолюбителю, так и просто любопытствующему, желающему расширить кругозор.

Итак, учебник физики нам говорит: электрический ток — это упорядоченное движение электронов или иных заряженных частиц. Не вижу смысла углубляться в познания о том, какие заряженные частицы существуют помимо электронов — на данном этапе предлагаю остановиться только на них. Именно электроны, в большинстве своем, являются той невидимой субстанцией, которая течет по проводам и заставляет работать различные приборы.

Именно поток заряженных частиц называют током, если электроны никуда целенаправленно не двигаются — тока нет! Многие электрические явления очень хорошо объясняются на примере воды и даже своим названием, ток (от слова течь, протекать) обязан водной стихии. Поэтому мы также будем использовать аналогию с водой.

Для потока воды необходимы определенные условия:
— Уклон местности и земное притяжение — так протекают реки, где движущей силой является гравитация, которая заставляет воду двигаться вдоль русла.
— Давление в трубах и открытый кран — подобным образом мы получаем воду из крана, где движущей силой является давление, которое при первой же возможности выталкивает воду из трубы в открытый кран.

Подобно воде, для электрического тока необходимы два условия: движущая сила и замкнутая траектория движения.

Электрические разряды молнии На первый взгляд молния не образует замкнутую электрическую цепь с землей. На самом деле землю и облако можно представить в виде огромной "батарейки", в которой тепловая, механическая и химическая энергии преобразуются в электрическую. Когда заряд на этой "батарейке" становится слишком большим — бьет молния. Справедливисти ради хочу заметить, что очень поверхностное объяснение — процесс образования молний досконально не изучен.

Смотрите видео о том, что такое электрический ток:

Видео: что такое электрический ток?
Что такое электрический ток?
 

Движущей силой для электрического тока является электрическое поле, которое создается в источнике — генераторе, аккумуляторе или химическом элементе. Электрическая движущая сила, сокращенно ЭДС, есть не что иное, как напряжение. Вдумайтесь в это слово: НА-ПРЯ-ЖЕ-НИ-Е — это значит, что нарушено равновесие, которое природа будет пытаться уравновесить. Так вот ток — это как раз и есть процесс уравновешивания электрических потенциалов в материи. Пока имеется напряжение или ЭДС (на самом деле электротехника различает эти понятия, подробности в следующей публикации) — электроны будут пытаться "пробраться" в ту область электрической цепи, где имеется их недостаток.

Тут пришла пора четко разделить понятия ток и напряжение:

На вопрос о различии тока и напряжения существует отличная аналогия: если вообразить электрическую систему в виде водопроводной, то напряжение — это давление в водопроводе, а ток — это непосредственно сама протекающая вода. Из этого следует вывод, что наличие давления еще не утверждает о течении: все краны закрыты и вода никуда не течет, хотя и находится под давлением. Точно также с электрической розеткой: пока в нее не включен электроприбор — тока нет, есть только напряжение!

Помимо самого явления, очень часто слово "ток" употребляют для обозначения величины этого самого потока электронов. Интенсивность движения электронов называют сила тока или просто ток. Силу тока оценивают числом электронов, проходящих через проводник в течение 1 секунды и число это огромно! Например через нить накала лампочки карманного фонаря каждую секунду проходит около 2 000 000 000 000 000 000 электронов!

Поэтому характеризовать силу тока количеством электронов очень неудобно — пришлось бы иметь дело с громадными числами. За единицу электрического тока принят ампер (сокращенно пишут А). Так ее назвали в честь французского физика и математика Андре Мари Ампера (1775-1836), изучавшего законы механического взаимодействия проводников с током и другие электрические явления. Ток 1 А - это ток, при котором через поперечное сечение проводника за 1с проходит 6250 000 000 000 000 000 электронов.

В различных формулах, электрических схемах и описаниях, ток обозначают латинской буквой I или i. Например, пишут: I=2A или i=2А.

Наряду с ампером применяют более мелкие единицы тока: миллиампер (пишется мА), равный 0,001 А, и микроампер (пишется мкА, но чаще спецсимволом µА), равный 0,000 001 А, или 0,001 мА. Следовательно, 1 А равен 1000 мА, или 1 000 000 мкА.

Измеряют силу тока (или просто говорят: ТОК) при помощи специальных приборов амперметров (миллиамперметров и микроамперметров). Прибор подключается в разрыв исследуемой цепи. Измерение будет считаться тем качественнее, чем меньшее влияние амперметр оказывает своим присутствием на электрическую цепь. А это (влияние), в свою очередь зависит от внутреннего сопротивления прибора — чем оно меньше, тем меньше ненужное влияние.

Измерение тока мультиметром Если щупы мультиметра замкнуть между собой, тем самым пустив ток напрямую от аккумулятора к светодиоду, диод будет светить немного ярче. Это потому, что внутренние цепи мультиметра обладают некоторым сопротивлением, из-за чего в измерение вносится погрешность.

В радиолюбительской практике для измерения тока чаще всего используют мультиметр, который имеет функцию измерения тока. Однако многие мультиметры имеют ограниченные диапазоны измерений, которых порой недостаточно. О том, как расширить диапазон измеряемых токов в этой статье.

А вот токоизмерительные клещи вообще не разрывают цепь, роль разорванного участка выполняет проводник, к которому клещи приставляются. Оценка силы тока происходит по интенсивности магнитного поля вокруг исследуемого проводника. Клещи — пример амперметра, который не оказывает влияния на работу измеряемой цепи.

Любопытный и немаловажный факт о направлении движения электрического тока:
Во времена зарождения электротехники, Ампер (который Андре Мари) предложил считать, что ток движется от плюса к минусу. В связи с этим было выпущено множество литературы и принципиальных схем.
Только по прошествию многих лет ученые открыли электрон (и ион). А из этого следовало, что электроны двигаются от минуса к плюсу. Если же носителями электрических зарядов являются ионы (например, когда ток течет через электролит), то действительно, направление движения от положительного электрода к отрицательному.
Поэтому, чтобы не вносить путаницу в научный и технический мир, было принято решение оставить все как есть: при обозначении и объяснении принципиальных схем постоянный ток течет от плюса к минусу. Однако при более глубоком изучении различных явлений, например процессов в полупроводниковых элементах, принимается реальное движение заряженной частицы.

По типу токи делят на постоянные и переменные. Постоянный не меняет своего направления, в отличие от переменного, при котором электроны движуся то в одну сторону, то в противоположную. Промежуточное место занимает пульсирующий ток: он не меняет своего направления (очень условно), но периодически меняет свою интенсивность. Несмотря на то, что пульсирующий ток по логике можно скорее отнести к постоянному, во многих явлениях он идентичен действию переменного.

График переменного тока|напряжения

Как же измеряется переменный или пульсирующий ток, ведь количество протекающих электронов постоянно изменяется?

Переменные токи оценивают по так называемому действующему значению. Действующее значение тока — это среднеквадратическое значение тока за период. Другими словами: это такое значение тока, которое соответствует постоянному току некоторой величины, производящему такую же работу.

Для приблизительной оценки: действующее значение переменного тока синусоидальной формы составляет примерно 0,7 от его амплитудного значения.

Собственно это все, что хотелось сказать по теме. Напоследок замечу, что у ученых до сих пор остались вопросы по этому загадочному явлению. Несмотря на то, что электричество уже не первое столетие служит человечеству, некоторые светлые умы сомневаются в действительности существования электрического поля. Этим я хочу сказать, что электрический ток и по сей день является явлением загадочным и неизученным.


Смотрите также другие статьи



© Yserogo.ru Все права защищены.
Дизайн : ® Творческая мастерская Федора Рашпиля.