Что называется током?

Должен знать каждый
комментария 3
1204 просмотров

что называется токомВопрос, безусловно, актуальный, ведь прежде чем начинать заниматься даже простейшими электрическими работами, стоит уяснить для себя » что называется током».

Проще всего, конечно, обратиться к определению из учебника физики, где электрическим током называется направленное и упорядоченное движением заряженных частиц, например, электронов, протонов или ионов, находящихся под воздействием электрического поля.

Вспомним также из школьного курса физики, электроны – это частицы с отрицательным зарядом, протоны – соответственно, с положительным, а нейтроны, как видно из названия, — с нейтральным.
Здесь же стоит ввести и еще несколько понятий, характеризующих ток.

Первое – это сила тока. Эта величина равняется числу частиц, проходящих через проводник в поперечном сечении.

Как же появляется ток? Это связано с химическими реакциями между атомами, когда у одних видов атомов наблюдается избыток электронов, а у других – недостаток, что называется разными зарядами атомов. Это свойство атомов приводит к тому, что при контакте между ними возникает реакция, в ходе которой электроны стремятся перейти из одного атома в другой. Этот процесс и называют электрическим током. Выработка тока происходит до того момента, пока все имеющиеся в веществе лишние электроны не перейдут в ту часть, где есть их недостаток и количество электронов не уравняется. Именно поэтому у батареи два полюса – положительный и отрицательный. В момент, когда с отрицательного полюса электроны перейдут на положительный, батарейка «садится». Здесь стоит упомянуть еще и такой характеристике, как напряжение, которое рассчитывается как разница между потенциалами двух крайних точек электрического поля.
Как же рассчитать силу тока (I)? Для этого используется отношение заряда, проходящего через проводник за единицу времени к временному интервалу. Тут стоит ввести понятие постоянного тока, которое означает, что сила тока неизменна с течением времени.

Для возникновения и поддержания постоянного тока нужны определенные неизменяемые условия.
Когда переносится положительный заряд от одной точки к другой, разность потенциалов между этими точками уменьшается (при этом мы принимаем условие, что изначально потенциал первой точки выше потенциала второй). Для сохранения этой разности без изменения, нужно аналогичный заряд переместить в обратном порядке, от второй точки к первой.

проводники

И если в первом случае заряд движется под воздействием электрического поля, то во втором воздействие происходит наоборот, противодействуя силам этого поля, что возможно только при помощи иных сил неэлектрической природы, которые, таким образом, необходимы для действия источника постоянного тока. Эти силы именуют сторонними и они появляются в ходе электрохимического процесса в результате разделения электрода (в аккумуляторном элементе).

Говоря о токе, нельзя не упомянуть об основополагающем законе Ома. Соотношение напряжения на концах проводника-части цепи и силы тока является постоянной величиной. И эта величина получила название электрического сопротивления. Измеряется она в омах.

Закон Ома

Закон Ома гласит, что сила тока прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению участка цепи.

Безусловно, в цепи может быть не один проводник. В этом случае проводники могут быть соединены последовательным или параллельным образом.

Если проводники соединены последовательно, то сила тока во всех них идентична, а общее напряжение свей цепи равно сумме напряжений каждого из проводников. Сопротивление в этом случае также равно сумме напряжений всех проводников.

последовательное соединение

При этом величины напряжений включенных друг за другом проводников прямо пропорциональны величинам сопротивлений:

Второй способ соединения проводников в цепи – это параллельное соединение. В этом случае у начала и конца проводников есть общие точки для подключения к источнику тока.

параллельное соединение

При этой схеме подключения мы получаем одинаковое напряжение на каждом проводнике и общую силу тока, равную сумме сил тока всех проводников.

Этот способ подключения пользуется популярностью в быту, так как таким образом удобно подключать бытовые приборы и лампы к сети.

Важными показателями, о которых нельзя не упомянуть, говоря об электрическом токе, являются его работа и мощность.

Под работой тока подразумевают работу сил поля, которые и позволяют вырабатывать ток. Работа определяется по следующей формуле, где А – это работа, R – сопротивление, t – время. Единица измерения – джоуль.

Джоуль

Когда мы определили работу электрического тока, можно определить и его мощность, которая рассчитывается как отношение работы к временному интервалу, за который она совершилась. Единица измерения – ватт.

Ватт

При работе с электричеством (а значит, с током) важно помнить о том, что ток воздействует на проводник, нагревая его. Поэтому важно помнить о правилах безопасности и особенностях работы с электричеством.
В случае перегрузки сети, возникает избыточная нагрузка на изоляцию, что приводит к ее разрушению и изнашиванию. А это чревато вероятностью короткого замыкания. При коротком замыкании сила тока увеличивается и под его действием даже металл может расплавиться. Очень велика опасность удара тока, так как в этом случае ток проходит через ткани тела, нагревая их и разрушительно воздействуя на клетки и нервные окончания.

комментария 3 Добавить свой
  1. Статья хорошая, но такие «ляпы» как: «Сопротивление в этом случае также равно сумме напряжений всех проводников» всё портят…

  2. Добрый день! Интересует вопрос о растекании тока, причём о растекании тока на большой поверхности ( по типу растекания тока при падении фазного провода на Землю). Если провод упал на Землю, то на расстоянии ~20 м от места падения ток уже не ощутим (плотность почти 0). А что будет если провод упадёт например на большую металлическую конструкцию (например на ферму моста длиной метров 100 и высотой 10). Что произойдёт и будут ли точки где тока не будет? Спасибо

    1. Ольга, здравствуйте. Представьте, что ток это вода. Единственное различие между ними, что вода подчиняется законам гравитации, а в остальном все основные тезисы подходят как для воды, так и для электрического тока. А теперь представьте три огромных параллелепипеда: первый из гравия, второй из песка и третий из глины. Гравий=металл, песок=земля, глина=диэлектрик. И вылейте на каждый параллелепипед по ведру воды. Что будет? Правильно. Сквозь гравий пролетит сразу, в песок впитается сразу и расползется внутри песка объемной массой, а на глине так и останется (если будет ямка) или скатится вниз по краям параллелепипеда. Вывод простой. У земли большое удельное сопротивление и ток ищет все возможные способы попасть «домой» на родительское заземляющее устройство, но из за большого удельного сопротивления он стремится занять больше площади (увеличить сечение провода). У металла удельное сопротивление небольшое, следовательно ток найдет самый короткий путь и ринется «домой». Ну и в завершении отметим такой момент I=U/R. Из-за большого удельного сопротивления земли напряжение очень сильно падает от удаленности и образуется, так называемое, шаговое напряжение. Тело человека имеет определенное сопротивление. За счет этого напряжения и сопротивления тела и возникает ток. В металлической пластине из-за низкого удельного сопротивления шагового напряжения нет. Метал сразу весь принимает потенциал упавшего на него провода. Следовательно в любой точке металлической конструкции напряжение будет равно или НЕЗНАЧИТЕЛЬНО отличаться от точки падения провода напряжению этого провода. А согласно закону Ома (который я привел тремя предложениями раньше) сила тока ПРЯМОпропорциональна напряжению и если напряжение уменьшилось, то и ток уменьшается.
      ВЫВОД: Все зависит от удельного сопротивления. Чем сопротивление больше, тем больше «растекание» тока (на самом деле, тем опаснее такой момент, как шаговое напряжение), чем сопротивление меньше, тем меньше ток растекается и больше стремится «домой».

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.

Наверх