Когда сила тока отрицательная
Перейти к содержимому

Когда сила тока отрицательная

  • автор:

Когда сила тока отрицательная

ishyfaq.ru

Сила тока — один из основных понятий в электротехнике и электронике. Обычно она измеряется в амперах (А) и указывает на направление движения электрического заряда в проводнике. В большинстве случаев сила тока положительная и указывает на движение зарядов от положительного к отрицательному электроду. Однако иногда может возникнуть ситуация, когда сила тока становится отрицательной.

Причины появления отрицательной силы тока могут быть разными. Одной из них является неправильное подключение оборудования или проводников. Если провода подключены неправильно, то направление движения заряда будет противоположным и сила тока станет отрицательной. Другой причиной может быть наличие пассивных элементов в цепи, которые изменяют направление тока. Например, в некоторых электронных устройствах сила тока может становиться отрицательной при наличии конденсаторов или диодов.

Последствия отрицательной силы тока могут быть негативными. В некоторых случаях это может привести к повреждению оборудования или даже возникновению пожара. Направление тока имеет решающее значение для работы электрических устройств, поэтому отрицательная сила тока может вызвать сбои и ошибки в работе системы.

Для решения проблемы отрицательной силы тока необходимо провести диагностику и найти источник проблемы. Возможные способы решения включают переподключение оборудования, замену неправильно подключенных проводников, удаление пассивных элементов с обратным направлением тока. Также может потребоваться консультация специалиста в области электротехники или электроники.

В заключение, отрицательная сила тока является редкой ситуацией, которая может возникнуть по различным причинам. Она может привести к негативным последствиям, поэтому необходимо принять меры для решения данной проблемы. Знание основ электротехники и электроники, а также консультация специалиста помогут решить данную проблему и предотвратить возникновение серьезных неполадок.

Когда сила тока отрицательная

В электрических цепях сила тока может иметь отрицательное значение в ряде случаев. Обычно это связано с изменением направления потока электрического заряда или изменением полярности источника тока.

Одной из причин отрицательного значения силы тока может быть обратное направление движения электронов в проводнике. Это наблюдается, например, в электронных устройствах, где электроны перемещаются отрицательной полярности источника тока к положительной полярности.

Отрицательная сила тока также может возникать при использовании источника тока с изменяемой полярностью, например, при использовании источника переменного тока. В этом случае сила тока меняется со временем и может принимать как положительные, так и отрицательные значения.

Отрицательное значение силы тока имеет свои последствия. Например, в электрических цепях с двумя или более ветвями отрицательная сила тока может указывать на то, что электроны течут в противоположном направлении по отношению к другим ветвям цепи. Это может приводить к изменению направления потока энергии и некорректной работе устройства.

Для решения проблемы с отрицательной силой тока можно использовать различные методы. В некоторых случаях достаточно просто изменить направление подключения проводников. В других случаях может потребоваться использование дополнительных элементов цепи, например, диодов, которые позволяют одностороннее пропускание электрического тока.

Важно заметить, что отрицательная сила тока не всегда является ошибкой или проблемой. В некоторых электрических устройствах, например, в некоторых электродвигателях, отрицательное значение силы тока может указывать на обратное направление вращения двигателя.

Причины и возможные последствия

Существует несколько основных причин, по которым сила тока может быть отрицательной:

  • Неправильное подключение источника электрической энергии. При подключении проводов неправильно (например, перепутаны фаза и ноль), направление тока может быть обратным.
  • Наличие источников переменного тока. В некоторых случаях, когда используются сетевые фильтры или кондиционеры, сила тока может иметь отрицательное значение.
  • Магнитная индукция. Если сила тока проходит в магнитном поле, направление тока может определяться его взаимодействием с полем.

Негативные последствия отрицательной силы тока могут включать:

  1. Повреждение электронной аппаратуры. Отрицательный ток может причинить вред электрическим элементам и микросхемам, что может привести к их выходу из строя.
  2. Потерю конечной энергии. В случае отрицательного тока, энергия может быть потеряна или перенаправлена в неправильном направлении.
  3. Возникновение короткого замыкания. При отрицательной силе тока может возникнуть короткое замыкание, что может привести к пожару или повреждению самой сети.

Для решения проблемы отрицательного тока следует провести проверку правильности подключения источника электрической энергии, использовать подходящие устройства для измерения и контроля тока, а также проконсультироваться с профессионалами в случае сложностей.

Способы решения проблемы

Если сила тока отрицательная, это может быть признаком различных проблем со схемой электрической цепи. Рассмотрим некоторые способы решения данной проблемы:

  • Проверьте соединения. Неправильное или слабое соединение проводов может быть причиной отрицательной силы тока. Убедитесь, что все соединения надежны и плотно закреплены.
  • Проверьте полярность источника питания. Если вы используете источник питания постоянного тока, убедитесь, что положительный и отрицательный выводы подключены правильно. Перепутанная полярность может вызвать отрицательное направление тока.
  • Проверьте элементы цепи. Плохо работающие или поврежденные элементы цепи, такие как резисторы, конденсаторы или диоды, могут привести к отрицательной силе тока. Проверьте каждый элемент цепи на наличие повреждений или неправильной работы.
  • Проверьте схему цепи. Некорректно составленная схема цепи может привести к отрицательной силе тока. Проверьте, что все элементы подключены правильно и соответствуют заданным параметрам.
  • Получите консультацию специалиста. Если вы не можете решить проблему самостоятельно, обратитесь за помощью к опытному электрику или инженеру. Они смогут проанализировать ситуацию и предложить наиболее эффективное решение.

Вопрос-ответ

Почему сила тока может быть отрицательной?

Сила тока может быть отрицательной в случае, если направление движения электрического заряда противоположно выбранному направлению положительного тока. То есть, это означает, что электрический заряд движется в обратном направлении.

Какие последствия могут возникнуть, если сила тока отрицательная?

Если сила тока отрицательная, то это может привести к различным негативным последствиям. Например, в цепи с отрицательной силой тока может возникнуть перегрев проводов, повреждение электронных устройств или даже их полное выход из строя. Также, это может привести к короткому замыканию и возгоранию в электрической системе.

Какими способами можно решить проблему с отрицательной силой тока?

Существуют несколько способов решить проблему с отрицательной силой тока. Во-первых, необходимо проверить правильность подключения проводов и устройств в цепь. Возможно, они были неправильно установлены или подключены в обратной полярности. Также, можно проверить состояние и целостность проводов и разъемов. В случае обнаружения повреждений, их следует заменить. Если проблема не устраняется, то необходимо обратиться к специалисту для проведения дополнительной диагностики и ремонта.

Может ли отрицательная сила тока быть при правильно выполненном подключении?

В принципе, отрицательная сила тока может быть при правильно выполненном подключении, если в цепи присутствуют элементы, имеющие отрицательный электрический заряд. Например, это может быть аккумулятор, у которого изменено направление потока тока. Однако, в большинстве случаев отрицательная сила тока является результатом ошибки или неисправности в электрической системе.

Может ли отрицательная сила тока привести к повреждению электронных устройств?

Да, отрицательная сила тока может привести к повреждению электронных устройств. Когда сила тока направлена в обратном направлении, это может вызвать перегрузку или переходной процесс, который повредит электронные компоненты. Поэтому, важно правильно подключать и обеспечивать правильную полярность при подключении электронных устройств.

Когда сила тока отрицательная

В идеальном случае постоянный ток не меняет своего значения и направления со временем. В действительности постоянный ток не является постоянной величиной в выпрямительных устройствах, так как он содержит переменную составляющую (пульсации).

Форма составляющих постоянного тока

В гальванических элементах постоянный ток тоже не постоянен, его значение уменьшается на нагрузке с течением времени, таким образом, постоянный ток является условным определением и при его использовании, изменениями постоянной величины пренебрегают.

Виды мощности постоянного тока

Любая мощностная величина определяется работой, которая совершается за определенную единицу времени. Чаще всего ею становится секунда. Она означает величину, характеризующую, насколько быстро совершается работа. Касаемо электрической мощности это расход электроэнергии за одну секунду.

Мощностная характеристика тока соответствует отношению его работы ко времени

Работой тока называется процесс превращения электроэнергии в какую-либо другую энергию (механическую, тепловую или световую). Именно по мощности, которая обозначается буквой «P» или «W», и оценивается работоспособность электротока.

К сведению! Вообще у тока постоянного значения нет активной и реактивной P. Для этого вида сети характерна только мгновенная характеристика.

Мгновенная мощность

Если говорить о сетях переменного электротока, то рассматриваемая величина в них, как и электроток или напряжение, регулярно меняет свои значения. Это напрямую влияет на другие параметры. При константном течении зарядов все остается неизменным. Именно поэтому и возникает термин «мгновенная мощность».

Силы в сети регулярного тока остаются неизменными и равняются мгновенным их значениям, взятым в произвольный момент времени. Такую характеристику можно высчитать по мгновенным значениям. Для этого подходит формула мощности постоянного тока в цепи: P = I * U.

Вам это будет интересно Описание и использование неодимового магнита

Рассматриваемая величина может быть найдена из произведения силы электротока и напряжения

Если сеть пассивна и в ней соблюдается закон Ома, то справедливо равенство. В случае подключения источника ЭДС нужна другая формула: P = I * E, где E — это электродвижущая сила.

Активная мощность

Активная мощность — это среднее за период значение мгновенной P. При активной P происходит конвертация мощности тока в энергию любого вида (механическую, световую или тепловую). Подобный перевод электротока нельзя выполнить в обратном направлении. Активный тип также измеряется в ваттах. 1 Ватт равен 1 вольту умноженному на 1 ампер.

Работа неразрывно связана с определением мощностных характеристик

К сведению! В бытовых и уж тем более промышленных масштабах единицу измерения ватт никогда не используют. Для этих целей задействуют показатели на порядок выше: мегаватты в киловатты.

Реактивная мощность

Реактивная мощностная характеристика определяет нагрузку, которая создается электрическими устройствами определенными колебаниями энергии электромагнитного поля в сетях синусоидального тока переменной частоты. Она равна произведению среднеквадратичных значений напряжения и силы тока, умноженных на синус угла, на который сдвигается фаза между ними. Реактивный параметр неразрывно связан с полной P и активным параметром.

Все основные величины могут быть найдены с использованием закона Ома

Если говорить про физический смыл реактивности, то он представляет собой некую энергию, которая перекачивается из источника к реактивным элементам приемника (конденсатор, обмотка генератора, катушка индуктивности и т. д.), а потом возвращается обратно в источник за время одного периода колебаний.

Полная мощность

Полная P электротока представляет собой значение, соответствующее произведению силы электротока и напряжения в цепи. Она неразрывно связана с активной и реактивной величинами и определяется следующим уравнением: , где Sos = полная мощность, а P и Q — ее активная и реактивная характеристики соответственно.

Общая мощность, которую можно представить в виде кружки пива

Если говорить проще, то активная P есть везде, где присутствует нагрузка активного плана. Например, в спиральных нагревателях, сопротивлении проводов и т. д. Реактивный параметр характерен для реактивной нагрузки, которая имеется в элементах индуктивности или емкости.

Постоянная составляющая тока (DС)

DC — это Direct Current в переводе как постоянный ток. Графически в форме тока можно увидеть его изменения во времени или пульсации. Такие пульсации возникают в форме постоянного тока в выпрямителях с фильтрами, где используются небольшие емкости. В выпрямительных устройствах без использования емкостей пульсация может быть большой.

Пульсирующий ток на выходе выпрямителя без емкостей иногда называют импульсным током. На графике пульсирующего тока отображены постоянная составляющая DC (прямая линия) и переменная AC (пульсации). Постоянная составляющая тока определяется как среднее значение тока в течение периода.

AVG — это среднее значение постоянного тока. Переменную составляющую AC можно рассматривать как изменение постоянного тока относительно средней величины . Пульсацию формы постоянного тока определяют по формуле.

Где Iac – среднее значение переменной составляющей AC, Idc — постоянная составляющая тока.

Всё вышесказанное также относится и к постоянному напряжению.

Какие факторы влияют на мощность тока

На постоянный ток влияют всего две величины: сила электротока (в амперах) и напряжение (в вольтах). Из формулы, описанной выше, становится понятно, что мощностная характеристика константного электротока высчитывается как произведение силы электротока в этой сети на напряжение.

Обратите внимание! В случае подключения к цепи источника электродвижущих сил P будет зависеть и от него, а если быть точнее, то он будет измеряться как сила тока, умноженная на ЭДС.

Вам это будет интересно Особенности танталовых конденсаторов

Параметры постоянного тока и напряжения

Интенсивность электрического тока выражается в количестве зарядов перемещенных за промежуток времени через поперечное сечение проводника. Одним из важных параметров постоянного тока является величина тока, которая измеряется в Амперах. Интенсивность тока в 1 Ампер заключается в перемещении заряда один Кулон в течение 1 секунды.

Напряжение постоянного тока измеряется в Вольтах. Напряжение постоянного тока представляет собой разность потенциалов между двумя точками одной электрической цепи. Также важным параметром для постоянного напряжения является размах пульсации и коэффициент пульсации. Размах пульсации представляет собой разность между максимальной величиной пульсации и минимальной.

А коэффициент пульсации выражается в отношении действующей величины переменной составляющей (AC) тока к постоянному значению составляющей (DC). Также важным параметром постоянного тока является мощность P. Мощность постоянного тока можно характеризовать его работой за определенный промежуток времени. Мощность измеряется в Ваттах и определяется по формуле:

Согласно этой формуле одинаковую мощность можно получить при разных токах и напряжениях.

Переменный ток

Закон Ома и Джоуля–Ленца были установлены для постоянного тока, но они справедливы и для мгновенных значений изменяющегося тока и напряжения.

Мгновенное значение P равно произведению мгновенных значений силы тока и напряжения с учётом их смещения по фазе на угол φ:

P(t) = U(t)I(t) = Um cosωt Im cos(ωt-φ) = (1/2)Um Im cosφ + (1/2) Um Im cos(2ωt-φ).

Из уравнения следует, что у мгновенной мощности есть постоянная составляющая, и она совершает колебательные движения вокруг среднего значения с частотой, которая вдвое превышает частоту тока.

мощность тока

Среднее значение P(t), представляющее практический интерес, равно:

С учётом того, что cos φ=R/Z, где Z=(R2 + (ωL — 1/ω C)2)1/2 и Um/Z = Im,

Здесь I = Im 2-1/2 = 0,707 Im – эффективное значение силы тока, А.

Аналогично U = Um2-1/2 = 0,707 Um – эффективное напряжение, В.

Средняя мощность через эффективное напряжение и ток определяется

P = U I cos φ, где cos φ – коэффициент мощности.

P в электроцепи переходит в тепловую или другой вид энергии. Наибольшей активной мощности можно достичь при cosφ=1, то есть при отсутствии сдвига фаз. Она носит название полной мощности

S = U I = Z I2 = U2/Z

Её размерность совпадает с размерностью P, но с целью отличия S измеряется вольт-амперами, ВА.

Степень интенсивности обмена энергией в электроцепи характеризуется реактивной мощностью

Q = U I sinφ = U Ip = Up I = X I2 = U2/X

Она имеет размерность активной и полной, но с целью различения её выражают вольт-амперами реактивными, ВАр.

мощность тока

Переменный синусоидальный ток

Колебания маятника также подчиняются закону синуса. Если записать проекцию траектории движения математического маятника на движущуюся бумажную ленту — получится синусоида.
Синусоидальным током называется периодический переменный ток, который с течением времени изменяется по гармоническому закону синуса.

Синусоидальный ток — элементарный, то есть его невозможно разложить на другие более простые переменные токи[2].

Переменный синусоидальный ток выражается формулой:

i = I m sin ⁡ ω t \sin \omega t> , где

I m > — амплитуда синусоидального тока;

ω t — некоторый угол, называемый фазой синусоидального тока

Фаза синусоидального тока ω t изменяется пропорционально времени t .

Множитель ω , входящий в выражение фазы ω t — величина постоянная, называемая угловой частотой переменного тока (круговой частотой переменного тока)

Угловая частота ω синусоидального тока зависит от частоты f этого тока и определяется формулой:

ω — угловая (круговая) частота синусоидального тока;

f — частота синусоидального тока;

T — период синусоидального тока;

2 π — центральный угол окружности, выраженный в радианах.

Зависимость синусоидального тока от времени

Зависимость синусоидального тока от угла ωt

Периоду T соответствует угол 2 π , половине периода T 2 >> угол π и так далее…

Исходя из формулы ω = 2 π f = 2 π T >> , можно определить размерность угловой (круговой) частоты:

s e c — время в секундах,

2 π — угол в радианах, является безразмерной величиной.

ω t
синусоидального тока измеряется радианами.1 радиан = 57,29° = 57°17′, угол 90° = π 2 радиан, угол 180° = π радиан, угол 270° = 3 π 2 радиан, угол 360° = 2 π радиан, где π = 3 , 14 радиан; π — число «Пи», °
— угловой градус и

— угловая минута.

Формула i = I m sin ⁡ ω t \sin \omega t> описывает случай, когда наблюдение за изменением переменного синусоидального тока начинается с момента времени t = 0 . Если начальный момент времени не равен нулю, тогда формула для определения мгновенного значения переменного синусоидального тока принимает следующий вид:

i = I m sin ⁡ ( ω t + ψ ) \sin(\omega t+\psi )> , где

( ω t + ψ ) — фаза переменного синусоидального тока;

ψ — угол, называемый начальной фазой переменного синусоидального тока

Если в формуле i = I m sin ⁡ ( ω t + ψ ) \sin(\omega t+\psi )> принять t = 0 , то будем иметь

Начальная фаза — это фаза синусоидального тока в момент времени

Начальная фаза переменного синусоидального тока может быть положительной ( ψ > 0 ) или отрицательной ( ψ < 0 ) величиной. При ψ >0 мгновенное значение синусоидального тока в момент времени t = 0 положительно, при ψ < 0 — отрицательно.

Если начальная фаза ψ = π 2 >> , то ток определяется по формуле i = I m sin ⁡ ( ω t + π 2 ) \sin(\omega t+ >)> . Мгновенное значение его в момент времени t = 0 равно

i t = 0 = I m sin ⁡ π 2 = I m =I_ \sin >=I_ > , то есть равно положительной амплитуде тока.

Если начальная фаза ψ = − π 2 >> , то ток определяется по формуле i = I m sin ⁡ ( ω t − π 2 ) \sin(\omega t- >)> . Мгновенное значение его в момент времени t = 0 равно

i t = 0 = I m sin ⁡ ( − π 2 ) = − I m =I_ \sin(- >)=-I_ > , то есть равно отрицательной амплитуде тока.

Отрицательный_ток_в_цепи

Если заряженные частицы движутся внутри макроскопических тел относительно той или иной среды, то такой ток называют электрический ток проводимости. Если движутся макроскопические заряженные тела (например, заряженные капли дождя), то этот ток называют конвекционный ток. Различают переменный (англ. alternating current, AC), постоянный (англ. direct current, DC) и пульсирующий электрические токи, а также их всевозможные комбинации. В таких понятиях часто слово «электрический» опускают. Постоянный ток — ток, направление и величина которого слабо меняются во времени.

Переменный ток — ток, величина и направление которого меняются во времени. В широком смысле под переменным током понимают любой ток, не являющийся постоянным. Среди переменных токов основным является ток, величина которого изменяется по синусоидальному закону.

Ток течет по проводам высоковольтных линий электропередач, ток вращает стартер и заряжает аккумулятор в нашем автомобиле, молния во время грозы — это тоже электрический ток.

Электрические разряды

В этом случае потенциал каждого конца проводника изменяется по отношению к потенциалу другого конца проводника попеременно с положительного на отрицательный и наоборот, проходя при этом через все промежуточные потенциалы (включая и нулевой потенциал).

В результате возникает ток, непрерывно изменяющий направление: при движении в одном направлении он возрастает, достигая максимума, именуемого амплитудным значением, затем спадает, на какой-то момент становится равным нулю, потом вновь возрастает, но уже в другом направлении и также достигает максимального значения, спадает, чтобы затем вновь пройти через ноль, после чего цикл всех изменений возобновляется.

Таблица электрический ток и его единицы измерения.

Квазистационарный ток

Это «относительно медленно изменяющийся переменный ток, для мгновенных значений которого с достаточной точностью выполняются законы постоянных токов» (БСЭ). Этими законами являются закон Ома, правила Кирхгофа и другие. Квазистационарный ток, так же как и постоянный ток, имеет одинаковую силу тока во всех сечениях неразветвлённой цепи. При расчёте цепей квазистационарного тока из-за возникающей э. д. с. индукции ёмкости и индуктивности учитываются как сосредоточенные параметры. Квазистационарными являются обычные промышленные токи, кроме токов в линиях дальних передач, в которых условие квазистационарности вдоль линии не выполняется.

Переменный ток высокой частоты — ток, в котором условие квазистационарности уже не выполняется, ток проходит по поверхности проводника, обтекая его со всех сторон. Этот эффект называется скин-эффектом.

Пульсирующий ток

Ток, у которого изменяется только величина, а направление остаётся постоянным.

Вихревые токи (токи Фуко)

Замкнутые электрические токи в массивном проводнике, которые возникают при изменении пронизывающего его магнитного потока», поэтому вихревые токи являются индукционными токами. Чем быстрее изменяется магнитный поток, тем сильнее вихревые токи. Вихревые токи не текут по определённым путям в проводах, а замыкаясь в проводнике образуют вихреобразные контуры.

Существование вихревых токов приводит к скин-эффекту, то есть к тому, что переменный электрический ток и магнитный поток распространяются в основном в поверхностном слое проводника. Нагрев вихревыми токами проводников приводит к потерям энергии, особенно в сердечниках катушек переменного тока.

Для уменьшения потерь энергии на вихревые токи применяют деление магнитопроводов переменного тока на отдельные пластины, изолированные друг от друга и расположенные перпендикулярно направлению вихревых токов, что ограничивает возможные контуры их путей и сильно уменьшает величину этих токов.

ри очень высоких частотах вместо ферромагнетиков для магнитопроводов применяют магнитодиэлектрики, в которых из-за очень большого сопротивления вихревые токи практически не возникают.

Характеристики

Исторически принято, что направление тока совпадает с направлением движения положительных зарядов в проводнике. При этом, если единственными носителями тока являются отрицательно заряженные частицы (например, электроны в металле), то направление тока противоположно направлению движения заряженных частиц. Скорость направленного движения частиц в проводниках зависит от материала проводника, массы и заряда частиц, окружающей температуры, приложенной разности потенциалов и составляет величину, намного меньшую скорости света.

Интересно почитать! Что такое варистор и где его применяют.

За 1 секунду электроны в проводнике перемещаются за счет упорядоченного движения меньше чем на 0,1 мм. Несмотря на это, скорость распространения собственно электрического тока равна скорости света (скорости распространения фронта электромагнитной волны). То есть то место, где электроны изменяют скорость своего движения после изменения напряжения, перемещается со скоростью распространения электромагнитных колебаний.

Разряд молнии – пример природного электричества

Основные типы проводников

В отличие от диэлектриков в проводниках имеются свободные носители нескомпенсированных зарядов, которые под действием силы, как правило разности электрических потенциалов, приходят в движение и создают электрический ток. Вольтамперная характеристика (зависимость силы тока от напряжения) является важнейшей характеристикой проводника. Для металлических проводников и электролитов она имеет простейший вид: сила тока прямо пропорциональна напряжению (закон Ома).

Таблица электрический ток в различных средах.

  • Металлы — здесь носителями тока являются электроны проводимости, которые принято рассматривать как электронный газ, отчётливо проявляющий квантовые свойства вырожденного газа.
  • Плазма — ионизированный газ. Электрический заряд переносится ионами (положительными и отрицательными) и свободными электронами, которые образуются под действием излучения (ультрафиолетового, рентгеновского и других) и (или) нагревания.
  • Электролиты — «жидкие или твёрдые вещества и системы, в которых присутствуют в сколько-нибудь заметной концентрации ионы, обусловливающие прохождение электрического тока». Ионы образуются в процессе электролитической диссоциации. При нагревании сопротивление электролитов падает из-за увеличения числа молекул, разложившихся на ионы. В результате прохождения тока через электролит ионы подходят к электродам и нейтрализуются, оседая на них. Законы электролиза Фарадея определяют массу вещества, выделившегося на электродах.

Будет интересно➡ Что такое шаговое напряжение и чем оно опасно

Существует также электрический ток электронов в вакууме, который используется в электронно-лучевых приборах.

Передача тока по проводам

Условия получения и законы

Электроток возникает при воздействии электромагнитного поля на проводник. Но также справедливо и обратное утверждение, доказывающее возникновение электрического поля в результате протекания тока. Важными условиями его получения являются такие факторы: наличие свободных электронов и источника напряжения. Наличие носителей заряда влияет на проводимость, а напряжение является внешней силой, которая способствует «вырыванию» из кристаллической решетки этих частиц.

Проводимость веществ

Носителями заряда в металлах являются электроны. При высокой температуре проводника возникает движение атомов, некоторые из них распадаются и образуются новые свободные электроны. Заряженные частицы взаимодействует с атомами и узлами кристаллической решетки, и часть энергии превращается в тепловую. Этот процесс называется электрическим сопротивлением проводника. Оно зависит от следующих составляющих:

  • Температуры.
  • Типа вещества.
  • Длины проводника.
  • Площади поперечного сечения.

Вам это будет интересно Виды однополюсных и двухполюсных указателей напряжения до 1000 В

При уменьшении температуры вещества происходит снижение его сопротивления. Зависимость от типа вещества объясняется тем, что каждое вещество состоит из атомов. Они образуют между собой кристаллическую решетку, причем у каждого вещества она разная. Каждый атом имеет определенную электронную конфигурацию, а следовательно, отличается от других наличием носителей заряда.

Кроме того, потоку заряженных частиц сложнее пройти через длинный проводник с маленьким значением его площади поперечного сечения.

Проводником является и электролит или жидкость, проводящая электрический ток. Носителями заряда в жидкостях являются ионы, которые бывают положительно (анионы) и отрицательно (катионы) заряжены. Электрод с положительным потенциалом называется анодом, а с отрицательным — катодом. Перемещение происходит при подаче напряжения на электроды. Катионы перемещаются к аноду, а анионы — к катоду.

При протекании тока через электролит происходит его нагревание, в результате которого увеличивается сопротивление жидкости. Некоторые газы способны проводить электроток тоже. Носителями заряда в них являются ионы и электроны, а сам «заряженный газ» называется плазмой.

Электричество в полупроводниках подчиняется тем же законам, что и в проводниках, но есть некоторые отличия. Представлять носители заряда в них могут электроны и дырки. При уменьшении температуры сопротивление его возрастает. При внешнем воздействии на полупроводник связи в кристаллической решетке ослабевают и появляются свободные электроны, а в месте, где они были, происходит образование дырки. Однако она притягивает другой электрон, который находится рядом. Так и происходит движение дырок. Следовательно, сумма дырочного и электронного электромагнитных полей образует электроток.

Что такое ток, напряжение и сопротивление

Электрический ток ( I ) – это упорядоченное движение заряженных частиц. Первая мысль, которая приходит в голову из школьного курса физики – движение электронов. Безусловно. Однако электрический заряд могут переносить не только они, а, например, еще ионы, определяющие возникновение электрического тока в жидкостях и газах. Хочу предостеречь также от сравнения тока с протеканием воды по шлангу. (Хотя при рассмотрении Закона Кирхгофа такая аналогия будет уместна). Если каждая конкретная частица воды проделывает путь от начала до конца, то носитель электрического тока так не поступает.

Материал по теме: Что такое реле контроля.

Если уж нужна наглядность, то я бы привел пример переполненного автобуса, когда на остановке некто, втискиваясь в заднюю дверь, становится причиной выпадения из передней менее удачливого пассажира. Условиями возникновения и существования электрического тока являются:

  • Наличие свободных носителей заряда
  • Наличие электрического поля, создающего и поддерживающего ток.

Будем считать, что теперь про электрический ток Вы знаете все. Это, конечно, шутка. Тем более что еще ничего не сказано про электрическое поле, которое у многих ассоциируется с напряжением, что не верно. Электрическое поле – это вид материи, существующей вокруг электрически заряженных тел и оказывающее на них силовое воздействие. Опять же, обращаясь к знакомому со школы “одноименные заряды отталкиваются, а разноименные притягиваются” можно представить электрическое поле как нечто это воздействие передающее.

Это поле, равно как любое другое непосредственно ощутить нельзя, но существует его количественная характеристика – напряженность электрического поля.

Существует множество формул, описывающих взаимосвязь электрического поля с другими электрическими величинами и параметрами. Я ограничусь одной, сведенной к примитиву: E=Δφ. Здесь:

  • E – напряженность электрического поля. Вообще это величина векторная, но я упростил все до скаляра.
  • Δφ=φ1-φ2 – разность потенциалов (рисунок 1).

Поскольку условием существования тока является наличие электрического поля, то его (поле) надо каким либо образом создать. Хорошо знакомые опыты электризации расчески, натирания тканью эбонитовой палочки, верчения ручки электростатической машины по вполне очевидным причинам на практике неприемлимы.

Электролиз в домашних условиях

Поэтому были изобретены устройства, способные обеспечивать разность потенциалов за счет сил неэлектростатического происхождения (одно из них – хорошо всем известная батарейка), получившие название источник электродвижущей силы (ЭДС), которая обозначается так: ε. Физический смысл ЭДС определяется работой, которую совершают сторонние силы, перемещая единичный заряд, но для того, чтобы получить первоначальное понятие что такое электрический ток, напряжение и сопротивление нам не нужно подробное рассмотрение этих процессов в интегральной и иных не менее сложных формах.

Напряжение ( U )

Наотрез отказываюсь продолжать заморачивать Вам голову сугубо теоретическими выкладками и даю определение напряжения как разности потенциалов на участке цепи: U=Δφ=φ1-φ2, а для замкнутой цепи будем считать напряжение равным ЭДС источника тока: U=ε. Это не совсем корректно, но на практике вполне достаточно. Сопротивление ( R ) – название говорит само за себя – физическая величина, характеризующая противодействие проводника электрическому току. Формула, определяющая зависимость напряжения, тока и сопротивления называется закон Ома. Этот закон рассматривается на отдельной странице этого раздела.

Будет интересно➡ Что такое резонанс, в чем его польза и опасность

Кроме того, сопротивление зависит от ряда факторов, например, материала проводника. Данные эти справочные, приводятся в виде значения удельного сопротивления ρ, определяемого как сопротивление 1 метра проводника/сечение. Чем меньше удельное сопротивление, тем меньше потери тока в проводнике.

Источники электрической энергии

Соответственно сопротивление проводника длиной L и площадью сечения S, будет составлять R=ρ*L/S. Непосредственно из приведенной формулы видно, что сопротивление проводника также зависит от его длины и сечения. Температура тоже оказывает влияние на сопротивление. Несколько слов про единицы измерения тока, напряжения, сопротивления. Основные единицы измерения этих величин следующие:

  • Ток – Ампер (А)
  • Напряжение – Вольт (В)
  • Сопротивление – Ом (Ом).

Это единицы измерения интернациональной системы (СИ) не всегда удобны. На практике применяются из производные (милиампер, килоом и пр.). При расчетах следует учитывать размерность всех величин, содержащихся в формуле. Так, если Вы, в законе Ома умножите ампер на килоом, то напряжение получите совсем не вольтах.

Интересно по теме: Как проверить стабилитрон.

Какие есть фазы в токе

Многофазным может быть только переменный ток. Всего существует 3 разных фазы, и все они смещены на 120 градусов относительно друг друга. Каждая электростанция выдает по 4 провода: 3 фазовых и один для заземления, который является общим для всех трех. Электростанция вырабатывает три разные фазы переменного тока одновременно, и эти три фазы смещены строго под определённым углом.

Почему три фазы? Почему не одна, две или четыре? В 1-фазных и 2-фазных источниках питания имеет место явление, когда синусоида пересекает нулевую отметку 120 раз в секунду. При трехфазном питании в любой текущий момент одна из трех фаз приближается к пику. Таким образом, мощные 3-фазные двигатели (используемые в промышленности) и другие устройства, такие, как 3-фазное сварочное оборудование, имеют равномерную выходную мощность.

Вам это будет интересно Особенности кабеля Frls

Важно! Четыре фазы существенно не улучшат ситуацию, но зато добавят четвертый провод, что повысит сложность многих работ и обслуживания, поэтому 3 фазы – это общепринятое и оптимальное значение.

Трехфазный

Трехфазная электроэнергия является распространенным методом генерации, передачи и распределения электроэнергии переменного показателя. Это тип многофазной системы и наиболее распространенный метод, используемый электрическими сетями во всем мире для передачи энергии. Он также используется для питания больших двигателей и при возникновении тяжелых нагрузок.

Трехфазная цепь, как правило, более экономична, чем эквивалентная двухпроводная однофазная при том же напряжённости линии и заземлении, поскольку для передачи заданного количества электрической энергии используется меньше материала проводника.

Интересный факт: Многофазные энергосистемы были изобретены Галилео Феррари, Михаилом Доливо-Добровольским, Йонасом Венстремом, Джоном Хопкинсоном и Николой Теслой ещё в конце 1880-х годов, и основные принципы работы применяются вплоть до сегодняшнего дня.

Двухфазный

Двухфазная электрическая мощность была единственной доступной системой распределения электроэнергии переменного тока в начале 20-го века. В то время использовались две цепи, причем фазы напряжения отличались на четверть цикла, то есть, на 90°. Обычно в схемах применялись четыре провода, по два на каждую фазу. Реже применялись три провода с общим сердечником, но большего диаметра. Некоторые двухфазные генераторы прошлых лет имели две полные роторные сборки с физически смещенными обмотками для обеспечения двухфазной мощности.

На сегодняшний день двухфазный тое приобрёл широкое распространение в быту, так как каждый потребитель – житель квартиры или частного дома имеет определённое количество точек подключения бытовых приборов малой мощности.

Важно! При стандартной работе наиболее распространённых домашних приборов двухфазная электрическая цепь в полном объёме удовлетворяет потребности владельцев жилой недвижимости.

Турбогенераторные установки на Ниагарском водопаде, построенные в 1895 году, были крупнейшими в мире на то время и представляли собой именно двухфазные машины. Однако, в конечном итоге, трёхфазные системы заменили безнадёжно устаревшие и малоэффективные оригинальные агрегаты для генерации и передачи энергии. В настоящее время в мире осталось мало промышленных двухфазных распределительных систем, например, в Филадельфии, штат Пенсильвания.

Вам это будет интересно Особенности танталовых конденсаторов

Терминология

Когда мы произносим словосочетание «электрический ток», то обычно имеем ввиду самые разные проявления электричества. Ток течет по проводам высоковольтных линий электропередач, ток вращает стартер и заряжает аккумулятор в нашем автомобиле, молния во время грозы — это тоже электрический ток. Электролиз, электросварка, искры статического электричества на расческе, по спирали лампы накаливания течет ток, и даже в крохотном карманном фонарике через светодиод течет крохотный ток. Что и говорить о нашем сердце, которое также генерирует небольшой электрический ток, особенно это заметно во время прохождения процедуры ЭКГ.

Переменное магнитное поле

В физике электрическим током принято называть упорядоченное движение заряженных частиц и в принципе любых носителей электрического заряда. Движущийся вокруг атомного ядра электрон — это тоже ток. И заряженная эбонитовая палочка, если держать ее в руке и двигать из стороны в сторону — также станет источником тока: не равный нулю заряд есть и он движется.

Физические аналогии между течением воды в системе водоснабжения и электрическим током: Электропроводка и трубопровод. Ток течет по проводам бытовых электроприборов питающихся от розетки — электроны перемещаются туда-сюда 50 раз за секунду — это называется переменным током. Высокочастотные сигналы внутри электронных приборов — это тоже электрический ток, поскольку электроны и дырки (носители положительного заряда) перемещаются внутри схемы. Любой электрический ток порождает своим существованием магнитное поле. Вокруг проводника с током оно обязательно присутствует. Не существует магнитного поля без тока и тока без магнитного поля.

Даже если магнитного поля вокруг тока не наблюдается, это лишь значит что магнитные поля двух токов в момент наблюдения взаимно скомпенсированы, как в двужильном проводе любого электрического чайника — переменные токи в каждый момент направлены в противоположные стороны и текут параллельно друг другу — их магнитные поля друг друга нейтрализуют. Это называется принципом наложения (суперпозиции) магнитных полей.

Практически для существования электрического тока необходимо наличие электрического поля, потенциального или вихревого. Исключительно редко заряды перемещаются чисто механическим образом (как например в генераторе Ван Де Граафа — наэлектризованной резиновой лентой). В электрическом поле заряженная частица испытывает действие электрической силы, которая у источников тока называется ЭДС — электродвижущая сила. ЭДС измеряется в вольтах как и напряжение между двумя точками электрической цепи. Чем больше напряжение приложенное к потребителю — тем больший электрический ток это напряжение способно вызвать.

Магнитное поле от электрического разряда

Переменное напряжение порождает в проводнике, к которому оно приложено, переменный ток, поскольку электрическое поле, приложенное к носителям заряда, будет в этом случае также переменным. Постоянное напряжение — условие существования в проводнике тока постоянного. Высокочастотное напряжение (изменяющее свое направление сотни тысяч раз за секунду) также способствует переменному току в проводниках, но чем выше частота — тем меньше носителей заряда участвуют в создании тока в толще проводника, поскольку электрическое поле действующее на заряженные частицы вытесняется ближе к поверхности, и получается что ток течет не в проводнике, а по его поверхности. Это называется скин-эффект.

Электрический ток может существовать в вакууме, в проводниках, в электролитах, в полупроводниках и даже в диэлектриках (ток смещения). Правда в диэлектриках постоянного тока быть не может, поскольку в них заряды не имеют возможности к свободному перемещению, а способны лишь смещаться в пределах внутримолекулярного расстояния от своего первоначального положения под действием приложенного электрического поля.

Настоящий электрический ток всегда предполагает возможность свободного перемещения электрических зарядов под действием электрического поля. Смотрите – условия существования электрического тока. В металлических проводниках электрический ток представляет собой движение «свободных» электронов, причем электроны движутся в направлении, противоположном условному направлению тока (т. к. за направление тока условно принято направления движения зарядов).

Электрический ток в газах представляет собой движение положительных ионов в одном направлении, а электронов (и отрицательных ионов) в другом направлении. Наконец, электрический ток в электролитах представляет собой движение существующих в жидкости положительных и отрицательных ионов в противоположных направлениях. Сила электрического тока — количество электричества, прошедшее через все поперечное сечение тока за 1 сек., зависит, с одной стороны, от количества движущихся зарядов, а с другой — от средней скорости их регулярного движения. В металлических проводниках количество движущихся зарядов (свободных электронов) чрезвычайно велико (порядка 1023 в 1 см3), но зато средняя скорость регулярного движения очень мала (при самых сильных токах, которые может выдержать проводник, эта средняя скорость имеет величину порядка сантиметра в секунду). Обычно несколько меньше количество движущихся зарядов в жидкостях и соответственно их средние скорости несколько больше.

Будет интересно➡ Что такое клетка Фарадея

В газах же вследствие их гораздо меньшей плотности и вследствие того, что только небольшая доля всех молекул газа оказывается ионизированной, количество движущихся зарядов гораздо меньше, но зато средние скорости движения электронов и ионов гораздо больше, чем в металлических проводниках, и достигают сотен и даже тысяч километров в секунду. Понятие “электрический ток” ввел итальянский физик Алессандро Вольта. Электрический ток, или по его версии “электрический флюид” протекал в замкнутой цепи, соединяющей металлическим проводником крайние кружки вольтова столба.

“Вотльтов столб” (1800 г.) был первый источник электричества неэлектростатического типа (источник постоянного электрического тока), который состоял из чередующихся между собой медных и цинковых кружков, разделенных суконными прокладками, смоченными подкисленной водой или кислотой. Существование неизменного высокого потенциала на вольтовом столбе было явлением для того времени совершенно новым. Это был первый химический источник электричества, потенциал которого был постоянен во времени и не требовал каких-либо приемов электризации для его возобновления.

Вольтов столб, составленный из большого количества кружков, имел на концах достаточно высокий потенциал, который можно было обнаружить не только измерительными приборами (в частности электроскопом), но и прикоснувшись к крайним кружкам руками. При этом ощущался сильный электрический удар, как от лейденской банки. Открытие Вольты очень быстро распространилось в физике, стало предметом дальнейших исследований. В 1800 г. ученые-физики с помощью вольтова столба обнаружили электрохимическое действие тока, и в частности разложение под действием тока воды на кислород и водород. Опыты с гальваническими элементами позволили обнаружить, кроме химических, и другие новые свойства тока, в том числе его тепловое и магнитное действие.

Важное по теме. Как проверить конденсатор.

Французский физик А. М. Ампер посвятил ряд своих работ изучению связи электрического тока и магнетизма. Он обнаружил, что два проводника с током испытывают взаимное воздействие — притяжение или отталкивание в зависимости от направления в них токов. Своими работами он заложил основы электродинамики. Он предложил термин “электрический ток” и ввел понятие о его направлении, совпадающем с движением положительного электричества. В честь А. М. Ампера названа единица измерения электрического тока. Ампер является одной из семи основных единиц системы СИ.

Электрический ток обладает рядом свойств, которые могут быть эффективно использованы во многих практических случаях. К таким свойствам относятся трансформация простыми техническими средствами энергии электрического тока в энергию других видов (тепловую, световую, механическую, химическую) и возможность передачи ее на большие расстояния, быстрота распространения.

Основные понятия

Электрическим током называется упорядоченное движение заряженных частиц, благодаря которым может порождаться электромагнитное поле. К заряженным частицам можно отнести следующие: электроны, протоны, нейтроны, дырки и ионы. В научной литературе нейтрон не имеет заряда, однако участвует в образовании электромагнитного поля.

Кроме того, некоторые не знают, почему электроток является векторной величиной. Это утверждение следует из его определения, поскольку он имеет направление. В некоторых источниках можно встретить такое определение: электроток — скорость, с которой происходит изменение зарядов элементарных частиц в определенный момент времени. Ток характеризуется силой и напряжением (разность потенциалов). Свойства, которыми обладает электроток: тепловое, механическое, химическое и создание электромагнитного поля.

Сила и тип тока

Сила тока — количество заряженных частиц, проходящих через проводник за единицу времени, равную одной секунде. Материалы по проводимости делятся на три группы: проводники, полупроводники и диэлектрики. Проводники — вещества, которые способны проводить ток, поскольку в них есть свободные электроны. Их наличие можно выяснить по таблице Д. И. Менделеева, воспользовавшись электронной конфигурацией химического элемента.

Полупроводники могут проводить поток заряженных частиц при определенных условиях. Простым примером является полупроводниковый диод, проводящий ток только в одном направлении. Носителями заряда являются электроны и дырки. В диэлектриках нет вообще носителей заряда, следовательно, этот факт исключает проводимость электричества вообще.

Сила тока обозначается буквой I и измеряется в амперах (А). 1 А — единица измерения силы неизменяющегося тока, который проходит по двум проводникам бесконечной длины и очень малой площади поперечного сечения, являющимися параллельными между собой и расположенными в вакуумном пространстве на расстоянии одного метра друг от друга, причем каждый метр такого проводника может вызывать силу взаимодействия, равную 2*10^(-7) Н.

Упрощенный вариант формулировки следующий: сила электротока, при которой через площадь поперечного сечения проводника за единицу времени t проходит количество электричества Q, называется ампером. Определение записывается в виде формулы и имеет следующий вид: I = Q / t.

Бывают вспомогательные единицы измерения, к которым относят мА (0,001 А), кА (1000 А) и т. д.

Значение силы тока измеряется при помощи амперметра, который подключается в цепь последовательно. Видов электрического тока всего два: постоянный и переменный. Если ток остается постоянным или изменяется по величине, не меняя направления, то он называется постоянным.

Вам это будет интересно Условное обозначение радиодеталей на схеме и их название

Переменный ток изменяется по амплитудному значению и направлению протекания по какому-либо закону. Его основной характеристикой является частота. По закону изменения амплитуды их можно разделить на следующие виды: синусоидальные и несинусоидальные. Первые изменяются по гармоническому закону и его графиком является синусоида. Формула синусоидального тока включает в себя максимальное значение силовой характеристики Iм, время t и угловую частоту w = 2 * 3,1416 * f (частота тока источника питания): i = Iм * sin (w * t). Еще одной величиной, характеризующей электроток, является напряжение или разность потенциалов.

Разность потенциалов

Любое вещество состоит из атомов, состоящих из элементарных частиц. Ядро обладает положительным зарядом, а вокруг него по своим орбитам вращаются электроны, имеющие отрицательный заряд. Атомы являются нейтральными, поскольку число электронов равно количеству протонов в ядре.

При потерях электронов атомами образуется электромагнитное поле, создаваемое протонами, поскольку они стремятся вернуть недостающие отрицательно заряженные частицы. Если по какой-то причине произошел избыток электронов, то формируется электромагнитное поле с отрицательной составляющей. В первом и во втором случаях формируются положительные и отрицательные потенциалы соответственно. Различие между ними называется напряжением или разностью потенциалов.

Величина различия прямо пропорциональна значению напряжения: при увеличении разницы возрастает значение напряжения. При соединении потенциалов с различными знаками возникает электроток, который стремится устранить причину разности и вернуть атом в исходное состояние.

Электрическое напряжение — работа, совершаемая электромагнитным полем по перемещению точечного заряда. Единица измерения напряжения является вольт (В), а его значение можно измерять с помощью вольтметра. Он подключается параллельно участку или электроприбору, на котором необходимо измерить разность потенциалов. 1 В является разностью потенциалов между двумя точками с зарядом 1 Кл, при котором сила электромагнитного поля совершает работу, равную 1 Дж.

Сила тока отрицательная — что это значит?

Отрицательная сила тока — понятие из области электротехники, которое иногда может вызывать недоумение у начинающих. В отличие от привычной нам положительной силы тока, отрицательная сила тока указывает на направление тока противоположное принятым соглашениям. Это может привести к некоторым заблуждениям и неправильным интерпретациям данных. Но на самом деле, отрицательная сила тока является обычным и неотъемлемым явлением в схемах электрических цепей.

Отрицательная сила тока возникает в случае, когда направление электрического тока при выборе положительного направления отличается от принятого конвенционального направления. В свою очередь, конвенциональное направление тока определяется соглашением о том, что положительный ток направлен от положительного к отрицательному заряду. Это означает, что при протекании тока через электрическую цепь, электроны, которые являются основными носителями заряда в проводнике, движутся в противоположную сторону от этого направления.

Например, при анализе схемы электрической цепи с использованием конвенционального направления тока, если сила тока имеет отрицательное значение, это значит, что ток направлен противоположно выбранному направлению, то есть согласно конвенции, направлен от положительного к отрицательному заряду.

Отрицательная сила тока важна при анализе схем электрических цепей, так как она помогает определить, какие элементы цепи потребляют энергию, а какие дают ее. Отрицательное значение силы тока может указывать на электрический источник, который подает энергию в цепь, в то время как положительное значение указывает на потребление энергии.

Итак, отрицательная сила тока — это всего лишь инверсия направления принятого конвенционального направления тока. Это явление необходимо учитывать при анализе схем электрических цепей, чтобы правильно интерпретировать данные. Всегда помните, что отрицательная сила тока указывает на противоположное направление тока, и этот факт не означает, что ток перестает работать или имеет неправильное значение.

Сила тока и ее значение

Сила тока – это физическая величина, которая характеризует движение электрических зарядов в проводнике. Она измеряется в амперах (А) и показывает количество электрического заряда, проходящего через поперечное сечение проводника за единицу времени.

Значение силы тока определяется скоростью движения зарядов и количеством зарядов, находящихся в проводнике. Он может быть положительным или отрицательным. Положительное значение силы тока означает, что заряды движутся в направлении от положительной к отрицательной стороне проводника.

Отрицательная сила тока указывает на то, что движение зарядов происходит в противоположном направлении – от отрицательной к положительной стороне проводника. Такая ситуация возникает, например, при движении электронов в проводнике.

Отрицательная сила тока не имеет отличий от положительной силы тока в своем значения. Она указывает на противоположное направление движения зарядов, но величина остается той же самой. Это связано с тем, что величина силы тока определяется модулем заряда и скоростью его движения, а не его направлением.

Что такое сила тока и как она измеряется

Сила тока — это физическая величина, которая характеризует движение электрического заряда по проводнику. Она показывает количество электричества, которое проходит через сечение проводника за единицу времени.

Сила тока обычно измеряется в амперах (А), и для этого используются специальные приборы — амперметры. Амперметр подключается к проводнику, через который проходит ток, и показывает его величину. При измерении силы тока необходимо учесть направление тока, так как оно может быть как положительным, так и отрицательным.

Отрицательное значение силы тока означает, что направление движения электрических зарядов противоположно согласованному направлению тока. Например, это может произойти при подключении источника питания с обратной полярностью или при использовании различных манипуляций с проводниками.

Таким образом, отрицательная сила тока указывает на противоположное направление движения электрических зарядов по проводнику. Временное отрицательное значение силы тока может быть результатом проведения эксперимента или возникновения неполадок в цепи.

Отрицательная сила тока и ее возможные причины

Отрицательная сила тока означает, что направление движения электрического заряда в цепи противоположно направлению тока по установленной обозначенной положительной стороне. Это может происходить по нескольким причинам.

1. Направление электрического поля: Одной из возможных причин отрицательной силы тока является наличие электрического поля, которое направлено в противоположную сторону от заданного направления тока. Это может произойти, например, при наличии статического электричества или при воздействии внешнего электрического поля.

2. Направление электронов: Отрицательная сила тока может также возникать из-за движения электронов в противоположном направлении по сравнению с заданным направлением тока. В некоторых устройствах, например, вакуумных лампах или полупроводниковых элементах, электроны могут двигаться в обратную сторону.

3. Ошибки в измерении: Еще одной возможной причиной отрицательной силы тока может быть ошибка в процессе измерения. Неправильная установка и подключение приборов или некорректная интерпретация показателей могут привести к ошибочному отображению силы тока.

Важно отметить, что отрицательная сила тока не является чем-то необычным или неправильным. Она просто указывает на противоположное направление движения электрического заряда, и в некоторых ситуациях может быть полезной в качестве индикатора некоторых процессов в электрической цепи.

Последствия отрицательной силы тока и методы их предотвращения

Отрицательная сила тока является особым случаем направления электрического тока, при котором заряды электронов движутся в противоположном направлении по отношению к обычно принятому положительному направлению тока. Это может привести к различным последствиям и проблемам в электрических схемах и устройствах.

Одним из основных последствий отрицательной силы тока является неправильное функционирование электрических устройств. Например, если в электрической цепи находятся электронные компоненты, которые не предназначены для работы с отрицательным током, они могут выйти из строя или не работать корректно. Это может привести к сбою или полному отказу устройства, а также к необходимости проводить дорогостоящий ремонт или замену компонентов.

Для предотвращения негативных последствий отрицательной силы тока существуют несколько методов. Во-первых, важно правильно разработать электрическую схему и внимательно располагать компоненты, учитывая возможность потока отрицательного тока. Кроме того, можно использовать диоды или другие устройства, способные «препятствовать» отрицательному току и защитить другие компоненты от его воздействия.

Также необходимо учитывать, что отрицательный ток может возникать не только в результате ошибок в электрической схеме, но и при использовании некоторых источников питания или при подключении устройств к сети переменного тока. Поэтому важно проверять правильность подключения и использования электронных устройств, а также обращаться к специалистам в случае возникновения проблем или неисправностей.

Вопрос-ответ

Что такое отрицательная сила тока и как она возникает?

Отрицательная сила тока обозначает, что направление движения электрических зарядов в цепи противоположно тому, что считается положительным направлением. Это может возникать, когда в цепи присутствуют источники тока и напряжения, которые создают электрическую схему с суммарным отрицательным значением силы тока. Например, это может быть вызвано поканальным перекрытием электронов в полупроводниковых устройствах, или использованием источников питания с противоположной полярностью.

Какой эффект оказывает отрицательная сила тока на работу электрических устройств?

Отрицательная сила тока может оказывать различные эффекты на работу электрических устройств в зависимости от их конструкции и свойств. Некоторые устройства могут испытывать неправильное функционирование или повреждение из-за обратного направления тока. Например, в случае использования полупроводниковых компонентов, отрицательная сила тока может вызвать неправильное перекрытие электронов в полупроводниковом переходе, что может привести к неисправности или выходу из строя устройства.

Как можно исправить или устранить отрицательную силу тока в электрической цепи?

Существует несколько способов исправить или устранить отрицательную силу тока в электрической цепи. В первую очередь, следует проверить правильность подключения источников тока и напряжения, а также правильность полярности. В некоторых случаях, изменение полярности источников питания может привести к положительной силе тока. Также можно использовать диоды, которые позволяют пропускать ток только в одном направлении, чтобы избежать обратного тока. В некоторых ситуациях может потребоваться замена или переконфигурация электрических компонентов, чтобы обеспечить правильное направление тока.

Может ли напряжение быть отрицательным: когда, как, подробные ответы на часто задаваемые вопросы, аналитическая информация

Напряжение не всегда означает, что оно должно быть положительным. Поэтому возникает вопрос, может ли напряжение быть отрицательным? Давайте утолим ваше любопытство по поводу отрицательного напряжения.

В этой статье объясняется, как напряжение может быть отрицательным, объясняется соглашение о знаках напряжения (в соответствии с соглашением о знаках базовой схемы) в различных схемах, что вызывает отрицательное напряжение и преобразование любого напряжения в отрицательное напряжение.

Напряжение положительное или отрицательное?

Напряжение — это потенциал, созданный между двумя разными точками. Напряжение можно объяснить как работу, совершаемую на единицу, необходимую для перемещения единичного заряда из одной точки в другую в присутствии статического электрического поля.

Напряжение имеет величину и полярность. Полярность напряжения может быть отрицательной или положительной, а величина напряжения может быть только положительной. Напряжение — величина относительная, поэтому она может быть как положительной, так и отрицательной.

Понятие положительного и отрицательного напряжения исходит из соглашения о знаках. Знаковое соглашение — это правило, принятое во всем мире для определения электрического потока или знаков электроэнергии в цепи. Бенджамин Франклин был тем, кто предположил, что электрический ток течет от положительной клеммы напряжения к клемме отрицательного напряжения. В то время роль электрона в протекании тока не была ясна из-за принятого им соглашения. Тем не менее, позже, после нескольких открытий, был обнаружен тот электрон, который вызывает движение тока в направлении, противоположном току.

Нулевое напряжение в цепи называется заземлением, которое используется как эталон для измерения других напряжений. Полярность напряжения элемента электрической цепи варьируется для активного или пассивного элемента для пассивного элемента, такого как резистор. Клемма, через которую электрон входит в элемент, эта клемма является клеммой отрицательного напряжения, а другая клемма компонента является клеммой положительного напряжения. Для активных компонентов, таких как источник питания и конденсатор, вывод, по которому подается ток, является положительным выводом, а другой вывод — отрицательным выводом.

Что означает отрицательное напряжение?

Напряжение — это относительная величина, поэтому она может быть отрицательной или положительной.

Когда напряжение более отрицательное (по полярности) относительно земли схемы, тогда напряжение отрицательное.

Например, источник постоянного напряжения, такой как аккумулятор (или элемент), имеет отрицательную и положительную клеммы. Когда положительная клемма батареи обнаружена, отрицательная клемма подключается к схеме, тогда напряжение, подаваемое через источник питания в схему, является отрицательным напряжением.

Положительное или отрицательное напряжение может быть связано с ориентацией источников напряжения в схеме. Когда отрицательная клемма напрямую связана с землей, а положительная клемма напрямую связана со схемой, генерируемое напряжение является положительным напряжением. Когда положительная (+) клемма напрямую связана с землей, а отрицательная (-) клемма подключена к схеме, напряжение, генерируемое на отрицательной (-) клемме источника питания, является отрицательным напряжением.

Для чего используется отрицательное напряжение

В некоторых схемах используется отрицательное напряжение, например, транзистор, Телеком, двухтактный усилитель, схема силового драйвера и т.д.

Использование отрицательного напряжения:

Операционному усилителю (OpAmp) требуется как положительное, так и отрицательное напряжение для правильной работы и усиления. Для смещения транзистора необходимо отрицательное напряжение. В электросвязи линии прокладываются под землей в присутствии влаги и других внешних материалов, которые могут вызвать коррозию провода, обычно сделанного из меди. Когда через провод подается отрицательное напряжение, это сводит к минимуму коррозию.

Может ли усиление напряжения быть отрицательным?

Коэффициент усиления по напряжению — это отношение выходного напряжения (в вольтах) к входному напряжению (в вольтах) элемента схемы.

Отрицательное усиление напряжения означает изменение полярности напряжения от входа к выходу. Другими словами, выходное напряжение сдвинуто по фазе на 180 градусов относительно входного.. Коэффициент усиления по напряжению отрицательный, если выходное напряжение меньше (из-за затухания или фазового сдвига), чем входное напряжение. Усилитель с отрицательной обратной связью имеет отрицательное усиление по напряжению.

Может ли напряжение аккумулятора быть отрицательным?

Полярность напряжения батареи зависит от того, как она подключена между цепью и землей.

Предположим, что положительная (+) клемма аккумулятора напрямую связана с землей, а отрицательная (-) клемма подключена к цепи. В этом случае генерируемое на нем напряжение будет отрицательным, и если отрицательный вывод будет заземлен.

Положительный вывод подключается к схеме, тогда генерируемое на нем напряжение будет положительным.

Что такое отрицательное напряжение переменного тока?

В одном из переменный ток (AC), два полюса источника переменного тока меняются местами между положительным и отрицательным.

Отрицательное напряжение в переменном токе означает, что напряжение сдвинуто по фазе на 180 градусов относительно положительного напряжения. Полный цикл AC состоит из двух полупериодов: одна положительная (+) половина, а другая отрицательная (-) половина. Положительная половина — это положительное напряжение в любой момент. Тем не менее, во время отрицательной половины круга полярность напряжения инвертируется по отношению к положительной половине цикла, что означает, что в любой момент времени в течение отрицательного полупериода напряжение отрицательное.

Может ли напряжение Thevenin быть отрицательным?

Напряжение Thevenin может быть определено в соответствии с теоремой Thevenin, которая утверждает, что любая линейная схема представляет собой комбинацию нескольких источников напряжения, а резисторы могут быть заменены резистором и источником напряжения; Результирующий источник напряжения — это напряжение Тевенина.

Полярность напряжения Thevenin может быть отрицательной или положительной в зависимости от ориентации напряжения Thevenin в схеме. Если рассчитанное напряжение Thevenin отрицательное, это означает, что направление результирующего источника питания изменится. Если рассчитанное значение остается положительным, то ориентация результирующего источника питания правильная.

Может ли среднеквадратичное значение напряжения быть отрицательным?

RMS означает среднеквадратичное значение маршрута. Среднеквадратичное значение напряжения может быть получено путем извлечения квадратного корня из среднего значения квадрата мгновенного напряжения за интервал времени.

Результат извлечения квадратного корня может быть отрицательным или положительным. Допустим, амплитуда напряжения принята за среднеквадратичное значение, тогда условно. В этом случае среднеквадратичное значение напряжения будет положительным, только если амплитуда и фаза напряжения взяты для получения среднеквадратичного напряжения, тогда это может быть комплексное отрицательное или положительное значение.

Может ли напряжение на узле быть отрицательным?

В схеме узел — это точка между двумя или более элементами схемы, а узловое напряжение — это разность электрических потенциалов между двумя узлами схемы.

Напряжение узла может быть положительным или отрицательным, поскольку это относительная величина.. Один узел схемы можно рассматривать как опорный узел, и относительно этого узла можно измерить напряжение другого узла. Обычно опорным напряжением является заземляющий узел, поэтому значение другого узла зависит от направления текущей ориентации и т. Д. По отношению к опорному узлу. Напряжение измерительного узла может быть ниже опорного напряжения.

Может ли напряжение остановки быть отрицательным?

В эксперименте по фотоэлектрическому эффекту анод является материалом мишени. Анод подключается к положительному выводу источника напряжения, когда он подвергается воздействию монохроматической и электромагнитной волны, что приводит к протеканию тока через контур, который называется фототоком.

Когда анод соединен с отрицательной клеммой источника напряжения, по мере увеличения напряжения фототок гаснет. Напряжение, при котором фототок перестает протекать по цепи, называется напряжением остановки. В ходе этого эксперимента мы узнали, что напряжение останова имеет отрицательное значение.

Может ли размах напряжения быть отрицательным?

Пиковое напряжение — это разница между минимальным и максимальным напряжением сигнала напряжения.

Величина размаха напряжения может варьироваться от 0 до любого положительного значения, так как полярность размаха напряжения может быть отрицательной и положительной.

Может ли мгновенное напряжение быть отрицательным?

Мгновенное напряжение — это значение напряжения (или разности потенциалов) в определенный момент времени.

Мгновенное напряжение может быть отрицательным или положительным. Мгновенное напряжение источника отрицательного постоянного напряжения постоянно отрицательно в любой момент времени. При переменном напряжении мгновенное напряжение изменяется со временем от положительного до отрицательного. Для отрицательного цикла сигнала напряжения переменного тока мгновенное значение напряжения отрицательно в любой момент времени.

Ток отрицательный, если напряжение отрицательное?

Напряжение — величина относительная, поэтому она может быть отрицательной. Отрицательный ток может означать только направление электронного тока, которое противоположно электрическому току по соглашению.

Отрицательное напряжение означает, что отрицательная клемма источника питания напрямую подключена к схеме, а положительная клемма заземлена. Ток от отрицательного(-) принимается во внимание клемма источника напряжения. Этот ток будет отрицательным током, поскольку мы знаем электрический ток от положительной клеммы любого источника напряжения.

Что означают отрицательные 5 вольт?

5 вольт — это разность потенциалов (или напряжение) между двумя разными точками. Примите во внимание, что напряжение является относительной величиной, полярность напряжения может измениться в зависимости от эталонов.

Когда положительная клемма источника питания 5 В постоянного тока напрямую связана с землей. В результате положительный (+) клемма становится опорным напряжением, а отрицательный (-) клемма источника питания 5 В подключена к электрической схеме. Результирующее напряжение через источник питания 5 вольт будет отрицательным 5 вольт, так как положительный вывод будет взят за точку отсчета..

Как создать отрицательное напряжение?

Для создания отрицательного напряжения можно использовать разные методы.

С использованием :-

С помощью комбинации таймеров 555 и схемы ограничителя отрицательное напряжение может генерироваться на выходе. Здесь таймер 555 действует как нестабильный вибратор. После получения питания от источника питания 555 будет генерировать прямоугольную волну на выходе, которая будет состоять как из положительного, так и из отрицательного напряжения. Во время положительной половины выходного напряжения конденсатор, подключенный к выходу, заряжается, поэтому положительного напряжения не будет. Во время отрицательного напряжения конденсатор разряжается через диод, обеспечивая отрицательное напряжение на выходе.

Есть несколько ICS, которые используют преобразователь напряжения на переключаемых конденсаторах для преобразования напряжения в отрицательное напряжение. Как правило, эти ИС содержат некритичные конденсаторы для накачки заряда и резервуара заряда. Основным компонентом этих микросхем является преобразователь уровня напряжения генератора и MOS-переключатели.

Как мы знаем, однополупериодный выпрямитель может отфильтровывать положительную или отрицательную половину любого сигнала переменного тока, поскольку требуемый выход — отрицательное напряжение, выпрямитель отрицательной полуволны может использоваться в этом выпрямителе, только отрицательная половина сигнала переменного тока может проходить через него, так что В результате на выходе будет только отрицательное напряжение.

Коэффициент усиления инвертирующего усилителя по напряжению отрицательный, что означает, что выход инвертирующего усилителя на 180 градусов не совпадает по фазе с входом усилителя, поэтому, если положительное напряжение подается на инвертирующий усилитель, то отрицательное напряжение будет таким, как выход.

Как преобразовать отрицательное напряжение в положительное?

При необходимости отрицательное напряжение можно преобразовать в положительное.

Инвертирующий усилитель можно использовать для трансформировать отрицательный (-) напряжение в положительный(+) напряжение. Коэффициент усиления инвертирующего усилителя по напряжению отрицательный, что означает, что выходное напряжение сдвинуто по фазе на 180 градусов относительно входа. Если на входе принять отрицательное напряжение, то выходное напряжение инвертирующего усилителя будет положительным.

Что такое регуляторы отрицательного напряжения?

Vрегуляторы напряжения используются для поддержания определенного диапазона напряжения для разных целей.

Стабилизатор отрицательного напряжения — это схема, которая используется для поддержания напряжения в любом конкретном диапазоне отрицательного напряжения. 79XX — это семейство микросхем, представляющих собой трехконтактный стабилизатор отрицательного напряжения.

Эти ИС доступны с 3-мя различными выходными напряжениями -5, -12 и -15. Эти интегральные схемы обладают свойствами ограничения интертока и защитой от теплового отключения для их безопасности.

Может ли Arduino выводить отрицательное напряжение?

В продаже имеется несколько плат Arduino.

Как правило, выходное напряжение напрямую от Arduino находится в диапазоне положительного напряжения. Диапазон напряжения будет варьироваться от одного типа к другому или от вывода, с которого берется выход. Для получения отрицательного выходного напряжения от Arduino требуется внешняя схема преобразователя напряжения для преобразования напряжения из положительного в отрицательное.

Заземление положительное или отрицательное?

Земля — ​​это опорная точка схемы, относительно которой можно измерить напряжение в любой точке.

Земля может быть как положительной, так и отрицательной, в зависимости от конструкции схемы. В электронике положительный или отрицательный вывод любого источника питания можно считать землей. Когда отрицательная клемма источника питания напрямую подключена к земле, земля называется отрицательная земля. Когда положительная клемма источника питания напрямую подключена к земле, земля называется положительная почва.

Можете ли вы подключить заземление к минусу?

Источник напряжения имеет два вывода; один считается положительным, а другой — отрицательным.

Земля — ​​это опорная точка нулевого напряжения в цепи. Если в цепи только один источник питания, то отрицательная клемма источника питания считается такой же, как и земля. При необходимости заземление можно подключить непосредственно к отрицательной (-) клемме источника постоянного тока. Когда клемма постоянного тока напрямую связана с землей, земля называется отрицательной землей. В источнике переменного тока нет положительного или отрицательного полюса, поскольку полярность меняется со временем, поэтому нейтральный провод от цепи переменного тока можно напрямую подключить к земле. Заземление не требуется для каждой цепи. Обычно он используется для защиты, общей точки отсчета для напряжений и т. Д.

Как вы проверяете регулятор отрицательного напряжения?

Выходное и входное напряжение регулятора можно проверить для тестирования регулятора отрицательного напряжения.

Входное напряжение отрицательного регулятора можно измерить относительно земли; входное напряжение регулятора проверяется, чтобы регулятор мог нормально работать с достаточным входным напряжением. Входное напряжение должно быть больше регулируемого выходного напряжения по величине. Диапазон выходного напряжения различается разными регуляторами напряжения. Что касается регулятора отрицательного напряжения, диапазон выходного напряжения будет в отрицательных значениях напряжения. При тестировании регулятора отрицательного напряжения убедитесь, что выходное напряжение находится в диапазоне отрицательного напряжения. Выходное напряжение должно быть около номинального выходного напряжения. Если выходное напряжение не соответствует номинальному, регулятор может быть неисправен.

Какая ИС используется для получения отрицательного напряжения?

Преобразователь напряжения на переключаемых конденсаторах, который инвертирует, делит, удваивает или кратно положительному входному напряжению.

Кредит изображения: «Демонстрационная схема ICL7660”(CC BY-NC-SA 2.0) от трониксштуки

ИС, используемые для получения отрицательного напряжения на выходе: TL7660, MAX1044, NCP1729, LT1026, MAX870, MAX829, LT1054, CAT7660 и т. Д.. Эти ИС используются в линейных драйверах, операционных усилителях, поставщиках, генераторах отрицательного напряжения, делителях напряжения, разработчиках напряжения и т. Д. Эти ИС работают для другого диапазона напряжений, который зависит от технических характеристик ИС.

Почему ток перетекает с отрицательного на положительный?

Кредит изображения: Пользователь: Flekstro – Обычный_Current.png by Пользователь: Romtobbi CC BY 3.0

Разность потенциалов между двумя точками в цепи — это протекание тока.

Электронный ток начинается с отрицательной (-) Терминал. Он перемещается к положительному выводу источника питания, поскольку электронный ток находится в противоположном направлении электрического соглашения о токе. Поток электронов вызван разницей полярности или разностью потенциалов, создаваемой избытком электрона на одном конце и недостатком электрона на другом — отрицательно заряженные электроны притягиваются к положительному концу источника питания от отрицательного конца источника питания. .

В чем разница между положительным и отрицательным напряжением?

Любое напряжение может быть положительным, отрицательным или нулевым.

Разница между положительным (+) и отрицательным (-) напряжением заключается в полярности напряжения. Полярность напряжения может изменяться в зависимости от эталона, как если бы точка с более высоким потенциалом была взята за эталон для измерения более низкого потенциала. Разность потенциалов будет отрицательной, что соответствует отрицательному напряжению. И когда точка с более низким потенциалом берется за точку отсчета для измерения более высокого потенциала, разность потенциалов будет положительной. Полярность напряжения также влияет на ориентацию источника постоянного тока. Для источника переменного тока со временем полярность напряжения изменяется, так как для положительной половины сигнала переменного тока напряжение является положительным, а для отрицательной половины — отрицательным.

Похожие публикации:

  1. Дренажный проводник в кабеле для чего
  2. Как меняется показатель преломления от температуры
  3. Сколько держит бесперебойник без света
  4. Как соединить интернет кабель между собой

Khan Academy does not support this browser.

Чтобы пользоваться «Академией Хана», необходимо обновить ваш веб-браузер. Чтобы начать обновление, выберите один из предложенных ниже вариантов.

If you’re seeing this message, it means we’re having trouble loading external resources on our website.

Если вы используете веб-фильтр, пожалуйста, убедитесь, что домены *.kastatic.org и *.kasandbox.org разблокированы.

Основное содержание

Course: Физика > Модуль 12

Урок 1: Ohm’s law and circuits with resistors
Основные электрические величины: сила тока, напряжение, мощность
© 2024 Khan Academy

Основные электрические величины: сила тока, напряжение, мощность

Составьте интуитивное представление о силе тока, напряжении и мощности. Автор — Уилли МакАллистер.

Напряжение и сила тока являются основными понятиями в электричестве. Мы постараемся понять их интуитивно и построить первые мысленные модели для этих основных электрических величин. Также расскажем вам о другом важном понятии — мощность,, которая равна произведению мгновенных значений напряжения и силы тока на каком-либо участке электрической цепи.

Заряд

Понятие электричества возникло из наблюдений человеком за природой. Мы наблюдаем взаимодействие между объектами, которое, подобно гравитации, действует на расстоянии. Источник этого взаимодействия получил название заряд . Электрическая сила примечательна тем, что она гораздо больше, чем та же сила гравитации. Однако, в отличие от гравитации, существует два вида электрических зарядов, причём разные заряды притягиваются, а одинаковые — отталкиваются. Сила гравитации бывает только одна, она всегда притягивает предметы друг к другу и никогда не отталкивает.

Проводники и диэлектрики

Проводники состоят из атомов, внешние, то есть валентные, электроны которых слабо связаны с ядром, как показано на этой иллюстрации, где изображён атом меди. Когда атомы металла оказываются рядом, они охотно делятся друг с другом своими электронами, образуя «стаю» электронов, каждый из которых теряет связь со своим ядром. Достаточно даже небольшой электрической силы, чтобы эта «стая» электронов пришла в движение. Примеры хороших проводников: медь, золото, серебро, алюминий, а также солёная вода.

Кроме них, существуют ещё и слабые проводники. Вольфрам (металл, используемый в спиралях ламп накаливания) и углерод (в форме алмаза) являются относительно слабыми проводниками, потому что их электроны менее подвержены движению.

Диэлектрики — это материалы, внешние электроны которых тесно связаны с ядром. Небольшой электрической силы недостаточно, чтобы оторвать эти электроны от ядра. При воздействии на атом диэлектрика электрической силой его электронные облака вокруг атома растягиваются и деформируются, но электроны остаются привязанными к атому. В качестве примеров диэлектриков можно привести стекло, пластик, камень и воздух. Однако если к диэлектрику приложить достаточно большую электрическую силу, тогда электроны могут оторваться от ядер, такое явление называется «электрический пробой». Именно это явление вы наблюдаете, если видите в воздухе искру.

Полупроводники занимают промежуточное место между проводниками и диэлектриками. Они, как правило, способны проводить электрический ток, но лишь в определённых условиях. Самым известным полупроводником является кремний (атомный номер 14 ‍

). Благодаря тому, что мы научились контролировать проводящие и диэлектрические свойства кремния, появились такие чудеса современного мира как компьютеры и сотовые телефоны. Теория квантовой механики объясняет принципы работы полупроводниковых приборов на атомном уровне.

Электрический ток

Электрический ток — это упорядоченное (направленное) движение заряженных частиц.
Заряженные частицы движутся, образуя электрический ток. .
Зачем вы повторили это дважды?

Обратите внимание на корректность грамматики. Электрический ток представляет собой поток частиц, поэтому формально правильнее говорить «заряд течёт», а не «ток течёт». Однако среди электротехников устоялось выражение «электрический ток течёт». Это настолько устоявшаяся привычка, что сейчас такая фраза воспринимается вполне нормально, но вы при этом должны понимать, что в действительности перемещается не ток, а заряд.

Сила тока определяется как количество заряда, проходящего сквозь воображаемую преграду за единицу времени. Представьте, что вы мысленно рассекли провод в определённой точке, встали рядом и считаете, сколько зарядов проходит через это сечение за секунду. Положительным направлением тока считается направление, в котором двигались бы положительно заряженные частицы.

Поскольку сила тока — это количество заряда, проходящего сквозь воображаемую преграду за единицу времени, поэтому его можно выразить математически при помощи следующей формулы:

i = d q d t ‍
Что такое d?

— это обозначение, из математического анализа d q / d t ‍

, и оно означает дифференциал.
Можете воспринимать d ‍

как небольшое изменение величины.

Например, выражение d t ‍

означает небольшое изменение времени. Когда d ‍

стоит в дроби, например, d q / d t ‍

, это значит «небольшое изменение q ‍

(заряда) произошедшее за небольшой период времени t ‍

». Такие выражения как d q / d t ‍

В математическом анализе d ‍

означает настолько маленькое изменение, что его считают «бесконечно малым», то есть стремящимся к нулю. Также в этой статье вы встретите ещё одно обозначение для изменения, которое обозначается символом Δ ‍

— это изменение высоты. Символ Δ ‍

используется для обозначения достаточно большого конечного изменения, например, 1 ‍

секунда. Символ d ‍

используется для обозначения очень малых изменений, близких к нулю.

Вот краткое объяснение, что такое ток.

Несколько замечаний относительно электрического тока

Чем создаётся ток в металлах? Поскольку электроны во многих металлах могут свободно перемещаться, ток в них образуется благодаря движению электронов. Положительно заряженные ядра в атомах металлов стоят на месте и в электрическом токе не участвуют. Несмотря на то, что электроны заряжены отрицательно, а почти во всех цепях электрический ток обусловливается именно движением электронов, однако положительным направлением электрического тока считается направление, в котором двигались бы положительно заряженные частицы. Это очень давняя, исторически сложившаяся договорённость.

Может ли ток создаваться движением положительных зарядов? Да, тому есть множество примеров. В частности, в солёной воде ток создаётся движением как отрицательно, так и положительно заряженных частиц. Если в обычной воде растворить столовую соль, она становится хорошим проводником. Столовая соль — это хлорид натрия, NaCl. В воде происходит его диссоциация на свободно плавающие ионы Na + ‍

. Оба иона реагируют на электрическую силу и могут двигаться по раствору в различных направлениях. В этом случае ток создаётся движущимися атомами, заряженными как отрицательно, так и положительно. В нашем организме электрический ток также вызван движениями положительных и отрицательных ионов. Определение силы тока при этом остаётся прежним: мы точно так же считаем количество заряда, проходящего за определённый промежуток времени.

Как появляется электрический ток? Заряженные объекты движутся в ответ на приложенные электрические и магнитные силы. Эти силы могут быть вызваны электрическими или магнитными полями, которые, в свою очередь, зависят от положения и движения других зарядов.

С какой скоростью движется электрический ток? Мы редко говорим о скорости электрического тока. Чтобы ответить на вопрос о скорости тока, мы должны погрузиться в изучение сложных физических явлений, но чаще всего это не требуется. В электрическом токе нас, как правило, волнуют не метры в секунду, а заряды в секунду. Гораздо чаще нам приходится отвечать на вопрос: «Чему равна сила электрического тока?»

Как нужно говорить об электрическом токе? Когда мы обсуждаем электрический ток, мы чаще используем предлоги через, в и по. Например: ток течёт через резистор, ток течёт по проводнику или в проводнике. Если вы услышите о ток сквозь. , это должно показаться вам странным.

Сила тока

Электричество играет огромную роль в современном мире. Многие бытовые устройства бесполезны, когда отсутствует электроэнергия. При этом любое из них требует ток определенного напряжения и силы, эти значения практически всегда есть на шильдиках устройств. В данной статье мы поговорим о том, что такое сила электрического тока, дадим её определение, приведём формулу силы тока.

Физический смысл силы электрического тока

Электрический ток — это направленное движение заряженных частиц. При таком движении заряды совершают полезную работу. Очевидно, что чем быстрее заряды проходят по проводнику, тем совершённая работа будет больше.

Движение зарядов по проводнику

Однако использование обычной линейной скорости движения в случае электрического тока недостаточно. Дело в том, что ток — это движение большого числа носителей заряда, и их число может быть различно для одной и той же работы. Необходимо учитывать эту разницу наряду с линейной скоростью движения зарядов.

Поэтому гораздо целесообразнее для характеристики движения зарядов использовать не их линейную скорость, а скорость протекания общего заряда через сечение проводника. Чем больший заряд пройдёт через сечение проводника за единицу времени, тем больше «скорость» электрического тока, тем большую работу он сможет совершить.

Величина, равная отношению заряда, прошедшего по проводнику, ко времени прохождения, называется силой тока (для обозначения используется латинская буква $I$):

Из данной формулы можно вывести единицу измерения силы тока. Поскольку заряд измеряется в кулонах, а время — в секундах, то единица силы тока равна кулону в секунду, или амперу (в честь физика А. Ампера):

Сила тока

Постоянный и переменный ток

Поскольку сила тока — это фактически скорость протекания заряда по проводнику, эта величина, как и обычная линейная скорость, может быть мгновенной, изменяющейся или средней. Если величина $\Delta t$ при расчете близка к нулю, то сила тока получается мгновенной. Если эта величина значительно больше нуля, то сила тока получается средней за это время.

Как и обычная линейная скорость, сила тока может расти, уменьшаться и даже становиться отрицательной. Отрицательная сила тока означает, что заряды движутся в противоположную сторону относительно направления, принятого в проводнике за положительное.

Если мгновенное значение силы тока не меняет знак, ток называется постоянным. Если изменение знака силы тока происходит, такой ток называется переменным.

Постоянный ток может быть:

  • «строго постоянным» — когда мгновенное значение не меняется;
  • изменяющимся — если мгновенное значение изменяется, но не до нуля;
  • пульсирующим — если мгновенное значение падает до нуля.

Для переменного тока принято считать, что мгновенные положительные и отрицательные значения силы тока равны, и такой переменный ток называется симметричным. Если мгновенные положительные и отрицательные значения силы тока не равны, то такой ток называется «ассиметричным». Он рассматривается как сумма постоянного и симметричного переменного токов.

Отметим, что поскольку работа электрического тока происходит при любом движении зарядов, независимо от направления, приведённая формула силы тока не годится для нахождения средней силы переменного тока. Если ток переменный, то заряды фактически не движутся по проводнику, а только колеблются с некоторой амплитудой. Получается, что в среднем через сечение проводника заряды не идут, а работа тока при этом все равно происходит. Сила переменного тока вычисляется с помощью специальных формул, учитывающих изменение направление движения зарядов по проводнику.

Постоянный и переменный ток

Что мы узнали?

Сила тока — это физическая величина, характеризующая скорость прохождения заряда через сечение проводника. Она равна отношению заряда, прошедшего через проводник, ко времени прохождения. Если мгновенная сила тока не меняется, такой ток называется постоянным. Ток, в котором сила меняет знак, называется переменным.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *