Определение за електрически ток. Какво е електрически ток? Същност на електричеството

". Днес искам да засегна такава тема като електрически ток. Какво е? Нека се опитаме да си спомним училищната програма.

Електрическият ток е подредено движение на заредени частици в проводник.

Ако си спомняте, за да се движат заредените частици (възниква електрически ток), трябва да създадете електрическо поле. За да създадете електрическо поле, можете да извършите такива елементарни експерименти като триене на пластмасова дръжка върху вълна и за известно време тя ще привлече леки предмети. Телата, способни да привличат предмети след триене, се наричат наелектризирани. Можем да кажем, че тялото в това състояние има електрически заряди, а самите тела се наричат заредени. От училищната програма знаем, че всички тела са изградени от малки частици (молекули). Молекулата е частица от вещество, която може да бъде отделена от тяло и ще има всички свойства, присъщи на това тяло. Молекулите на сложните тела се образуват от различни комбинации от атоми на прости тела. Например една водна молекула се състои от две прости: кислороден атом и един водороден атом.

Атоми, неутрони, протони и електрони - какво представляват те?

На свой ред атомът се състои от ядро и се върти около него електрони. Всеки електрон в атома има малък електрически заряд. Например, водороден атом се състои от ядро от електрон, въртящ се около него. Ядрото на атома се състои на свой ред от протони и неутрони. Ядрото на атома от своя страна има електрически заряд. Протоните, които изграждат ядрото, имат еднакви електрически заряди и електрони. Но протоните, за разлика от електроните, са неактивни, но тяхната маса е многократно по-голяма от масата на електрона. Частицата неутрон, която е част от атома, няма електрически заряд, тя е неутрална. Електроните, които се въртят около ядрото на атома, и протоните, които изграждат ядрото, са носители на еднакви електрически заряди. Между електрона и протона винаги има сила на взаимно привличане, а между самите електрони и между протоните - сила на взаимно отблъскване. Поради това електронът има отрицателен електрически заряд, а протонът положителен. От това можем да заключим, че има 2 вида електричество: положително и отрицателно. Наличието на еднакво заредени частици в атома води до факта, че между положително зареденото ядро на атома и въртящите се около него електрони съществуват сили на взаимно привличане, които държат атома заедно. Атомите се различават един от друг по броя на неутроните и протоните в ядрата, поради което положителният заряд на ядрата на атомите на различните вещества не е еднакъв. В атомите на различни вещества броят на въртящите се електрони не е еднакъв и се определя от положителния заряд на ядрото. Атомите на някои вещества са здраво свързани с ядрото, докато при други тази връзка може да бъде много по-слаба. Това обяснява различната сила на телата. Стоманената тел е много по-здрава от медната, което означава, че стоманените частици се привличат по-силно една към друга от медните частици. Привличането между молекулите е особено забележимо, когато те са близо една до друга. Най-яркият пример е, че две капки вода се сливат в една при контакт.

Електрически заряд

В атома на всяко вещество броят на електроните, въртящи се около ядрото, е равен на броя на протоните, съдържащи се в ядрото. Електрическият заряд на електрона и протона е равен по големина, което означава, че отрицателният заряд на електроните е равен на положителния заряд на ядрото. Тези заряди се балансират взаимно и атомът остава неутрален. В атома електроните създават електронна обвивка около ядрото. Електронната обвивка и ядрото на атома са в непрекъснато осцилаторно движение. Когато атомите се движат, те се сблъскват един с друг и един или повече електрони излитат от тях. Атомът престава да бъде неутрален и става положително зареден. Тъй като положителният му заряд е станал по-отрицателен (слаба връзка между електрона и ядрото - метал и въглища). В други тела (дърво и стъкло) електронните черупки не са счупени. След като се отделят от атомите, свободните електрони се движат произволно и могат да бъдат уловени от други атоми. Процесът на появяване и изчезване в тялото е непрекъснат. С повишаване на температурата скоростта на вибрационното движение на атомите се увеличава, сблъсъците стават по-чести, стават по-силни, броят на свободните електрони се увеличава. Тялото обаче остава електрически неутрално, тъй като броят на електроните и протоните в тялото не се променя. Ако определено количество свободни електрони се отстрани от тялото, тогава положителният заряд става по-голям от общия заряд. Тялото ще бъде положително заредено и обратно. Ако в тялото се създаде липса на електрони, то се зарежда допълнително. Ако ексцесът е отрицателен. Колкото по-голям е този дефицит или излишък, толкова по-голям е електрическият заряд. В първия случай (по-положително заредени частици) телата се наричат проводници (метали, водни разтвори на соли и киселини), а във втория (липса на електрони, отрицателно заредени частици) диелектрици или изолатори (кехлибар, кварц, ебонит). За непрекъснатото съществуване на електрически ток е необходимо постоянно да се поддържа потенциална разлика в проводника.

Е, това е един малък курс по физика. Мисля, че с моя помощ си спомнихте училищната програма за 7 клас и ще анализираме каква е потенциалната разлика в следващата ми статия. Докато се срещнем отново на страниците на сайта.

електролити Обичайно е да се наричат проводими среди, в които протичането на електрически ток е придружено от пренос на материя. Носители на свободни заряди в електролитите са положително и отрицателно заредени йони.

Основните представители на електролитите, широко използвани в техниката, са водни разтвори на неорганични киселини, соли и основи. Преминаването на електрически ток през електролита е придружено от отделяне на вещества върху електродите. Това явление е наименувано електролиза (фиг.9.10) .

Електрическият ток в електролитите е движението на йони от двата знака в противоположни посоки. Положителните йони се движат към отрицателния електрод ( катод), отрицателни йони - към положителния електрод ( анод). Йони от двата знака се появяват във водни разтвори на соли, киселини и основи в резултат на разделянето на някои неутрални молекули. Това явление се нарича електролитна дисоциация .

Законът за електролизата е експериментално установен от английския физик М. Фарадей през 1833г.

Първият закон на Фарадей определя количеството първични продукти, освободени върху електродите по време на електролизата: масата m на веществото, освободено върху електрода, е право пропорционална на заряда q, който е преминал през електролита:

м = kq = kitit,

където к – електрохимичен еквивалент на вещество:

Е = en A = 96485 C / mol. - Фарадеева константа.

Вторият закон на Фарадейелектрохимичните еквиваленти на различни вещества включват техните химични еквиваленти :

Обединен закон на Фарадейза електролиза:

Електролитните процеси се класифицират, както следва:

получаване на неорганични вещества (водород, кислород, хлор, основи и др.);

получаване на метали (литий, натрий, калий, берилий, магнезий, цинк, алуминий, мед и др.);

почистване на метали (мед, сребро,…);

получаване на метални сплави;

получаване на галванични покрития;

обработка на метални повърхности (азотиране, бориране, електрополиране, почистване);

получаване на органични вещества;

електродиализа и обезсоляване на вода;

отлагане на филм чрез електрофореза.

Практическо приложение на електролизата

Електрохимичните процеси се използват широко в различни области на съвременната техника, в аналитичната химия, биохимията и др. В химическата промишленост се получават хлор и флуор, основи, хлорати и перхлорати, персулфатна киселина и персулфати, химически чист водород и кислород и др. чрез електролиза.В този случай някои вещества се получават чрез редукция на катода (алдехиди, пара-аминофенол и др.), Други чрез електроокисление на анода (хлорати, перхлорати, калиев перманганат и др.).

Електролизата в хидрометалургията е един от етапите в преработката на металосъдържащи суровини, което осигурява производството на продаваеми метали. Електролизата може да се извърши с разтворими аноди - процесът на електрорафиниране или с неразтворими - процесът на електроекстракция. Основната задача при електрорафинирането на металите е да се осигури необходимата чистота на катодния метал при приемливи енергийни разходи. В цветната металургия електролизата се използва за извличане на метали от рудите и тяхното пречистване.

Чрез електролиза на разтопени среди се получават алуминий, магнезий, титан, цирконий, уран, берилий и др.. За рафиниране (почистване) на метала чрез електролиза от него се отливат плочи и се поставят като аноди 1 в електролизера 3 (фиг. 9.11). ). При преминаване на ток металът за пречистване 1 претърпява анодно разтваряне, т.е. преминава в разтвор под формата на катиони. След това тези метални катиони се разреждат на катод 2, поради което се образува компактен депозит от вече чист метал. Примесите в анода или остават неразтворими 4, или преминават в електролита и се отстраняват.

Фигура 9.11 показва диаграма на електролитно рафиниране на мед.

Галванопластика - областта на приложната електрохимия, която се занимава с процесите на нанасяне на метални покрития върху повърхността както на метални, така и на неметални продукти, когато постоянен електрически ток преминава през разтвори на техните соли. Галванопластиката се дели на галванопластика и галванопластика.

галванопластика (от гръцки корица) - е електроотлагане върху повърхността на метал на друг метал, който е здраво свързан (залепен) към покрития метал (предмет), който служи като катод на електролизера (фиг. 9.12).

Галванопластиката може да се използва за покриване на част с тънък слой злато или сребро, хром или никел. С помощта на електролиза е възможно да се нанасят най-тънките метални покрития върху различни метални повърхности. При този метод на нанасяне на покритие детайлът се използва като катод, поставен в солев разтвор на метала, от който трябва да се получи покритието. Като анод се използва плоча от същия метал.


	Ориз. 9.12	Ориз. 9.13

Препоръчваме ви да видите демонстрацията на електроформоването.

Електротипия – производство на прецизни, лесно отделящи се метални копия чрез електролизасъс значителна дебелина от различни неметални и метални предмети, наречени матрици (фиг. 9.13).

С помощта на галванопластика се изработват бюстове, статуи и т. н. Галванопластиката се използва за нанасяне на относително дебели метални покрития върху други метали (например образуването на "насложен" слой от никел, сребро, злато и др.).

Какво е електрически ток

Насочено движение на електрически заредени частици под въздействието на . Такива частици могат да бъдат: в проводници – електрони, в електролити – йони (катиони и аниони), в полупроводници – електрони и така наречените „дупки“ („електронно-дупкова проводимост“). Има и "ток на отклонение", чийто поток се дължи на процеса на зареждане на капацитета, т.е. промяна в потенциалната разлика между плочите. Между плочите не се получава движение на частици, но токът протича през кондензатора.

В теорията на електрическите вериги токът се счита за насочено движение на носители на заряд в проводяща среда под действието на електрическо поле.

Токът на проводимост (просто ток) в теорията на електрическите вериги е количеството електричество, протичащо за единица време през напречното сечение на проводника: i \u003d q / t, където i е токът. НО; q \u003d 1.6 10 9 - електронен заряд, C; t - време, s.

Този израз е валиден за DC вериги. За вериги с променлив ток се използва така наречената моментна стойност на тока, равна на скоростта на промяна на заряда във времето: i (t) \u003d dq / dt.

Електрически ток възниква, когато се появи електрическо поле в участък от електрическа верига или потенциална разлика между две точки на проводник. Потенциалната разлика между две точки се нарича напрежение или спад на напрежението в този участък от веригата.

Вместо термина "ток" ("текуща стойност") често се използва терминът "сила на тока". Последното обаче не може да се нарече успешно, тъй като силата на тока не е никаква сила в буквалния смисъл на думата, а само интензивността на движение на електрически заряди в проводника, количеството електричество, преминаващо за единица време през кръста - площ на сечението на проводника.
Характеризира се токът, който в системата SI се измерва в ампери (A), и плътността на тока, която в системата SI се измерва в ампери на квадратен метър.
Един ампер съответства на движението през напречното сечение на проводника за една секунда (s) на електрически заряд на един висулка (C):

1A = 1C/s.

В общия случай, обозначавайки тока с буквата i, а заряда с q, получаваме:

i = dq / dt.

Единицата за ток се нарича ампер (A). Силата на тока в проводника е 1 А, ако през напречното сечение на проводника за 1 секунда премине електрически заряд, равен на 1 висулка.

Ако по дължината на проводника действа напрежение, тогава вътре в проводника възниква електрическо поле. Когато силата на полето E, електроните със заряд e се влияят от силата f = Ee. Стойностите f и E са векторни. По време на свободния път електроните придобиват насочено движение заедно с хаотично. Всеки електрон има отрицателен заряд и получава компонент на скоростта, насочен противоположно на вектора E (фиг. 1). Подреденото движение, характеризиращо се с някаква средна скорост на електроните vcp, определя потока на електрически ток.

Електроните също могат да имат насочено движение в разредени газове. В електролитите и йонизираните газове протичането на ток се дължи главно на движението на йони. В съответствие с факта, че в електролитите положително заредените йони се движат от положителния към отрицателния полюс, исторически посоката на тока се приема за противоположна на посоката на движение на електроните.

За посока на тока се приема посоката, в която се движат положително заредените частици, т.е. посоката, обратна на движението на електроните.
В теорията на електрическите вериги посоката на движение на положително заредени частици от по-висок потенциал към по-нисък се приема като посока на тока в пасивна верига (външни източници на енергия). Тази посока е възприета в самото начало на развитието на електротехниката и противоречи на истинската посока на движение на носителите на заряд - електрони, движещи се в проводящи среди от минус към плюс.

Стойността, равна на съотношението на тока към площта на напречното сечение S, се нарича плътност на тока (означена като δ): δ= I/S

Приема се, че токът е равномерно разпределен по напречното сечение на проводника. Плътността на тока в проводниците обикновено се измерва в A/mm2.

Според вида на носителите на електрически заряди и средата на тяхното движение се разграничават проводими токовеи токове на изместване. Проводимостта се разделя на електронна и йонна. За постоянни режими се разграничават два вида токове: постоянни и променливи.

Пренос на електрически токнарича се явлението на прехвърляне на електрически заряди от заредени частици или тела, движещи се в свободното пространство. Основният тип пренос на електрически ток е движението в празнотата на елементарни частици със заряд (движението на свободни електрони в електронни тръби), движението на свободни йони в газоразрядни устройства.

Електрически ток на изместване (ток на поляризация)наречено подредено движение на свързани носители на електрически заряди. Този вид ток може да се наблюдава в диелектрици.
Пълен електрически токе скаларна стойност, равна на сумата от тока на електрическа проводимост, тока на електрическо пренасяне и тока на електрическо изместване през разглежданата повърхност.

Постоянният ток е ток, който може да варира по големина, но не променя знака си за произволно дълго време. Прочетете повече за това тук:

Променливият ток е ток, който периодично се променя както по големина, така и по знак.Количеството, характеризиращо променливия ток, е честотата (в системата SI се измерва в херци), в случай че неговата сила се променя периодично. Високочестотен променлив токизтласкан към повърхността на проводника. Високочестотните токове се използват в машиностроенето за термична обработка на повърхности на детайли и заваряване, в металургията за топене на метали.Променливите токове се разделят на синусоидални и несинусоидален. Синусоидален ток е ток, който се променя според хармоничен закон:

i = Im sin ωt,

С него се характеризира скоростта на промяна на променливия ток, определена като броя на пълните повтарящи се трептения за единица време. Честотата се обозначава с буквата f и се измерва в херци (Hz). И така, честотата на тока в мрежата 50 Hz съответства на 50 пълни трептения в секунда. Ъгловата честота ω е скоростта на промяна на тока в радиани за секунда и е свързана с честотата чрез проста зависимост:

ω = 2πf

Постоянни (фиксирани) стойности на постоянен и променлив токобозначават с главна буква I нестабилни (моментни) стойности - с буквата i. Условно положителната посока на тока се счита за посоката на движение на положителните заряди.

Това е ток, който се променя според синусния закон с времето.

Променлив ток също означава ток в конвенционалните еднофазни и трифазни мрежи. В този случай параметрите на променливия ток се променят според хармоничния закон.

Тъй като променливият ток варира с времето, простите методи за решаване на проблеми, подходящи за вериги с постоянен ток, не са пряко приложими тук. При много високи честоти зарядите могат да осцилират - да преминават от едно място във веригата към друго и обратно. В този случай, за разлика от постоянните вериги, токовете в последователно свързани проводници може да не са еднакви. Капацитетът, присъстващ в AC вериги, усилва този ефект. Освен това при промяна на тока се проявяват ефекти на самоиндукция, които стават значителни дори при ниски честоти, ако се използват намотки с големи индуктивности. При относително ниски честоти променливотоковите вериги все още могат да бъдат изчислени с помощта на , което обаче трябва да бъде съответно модифицирано.

Верига, която включва различни резистори, индуктори и кондензатори, може да се счита, че се състои от обобщен резистор, кондензатор и индуктор, свързани последователно.

Помислете за свойствата на такава верига, свързана към синусоидален алтернатор. За да се формулират правила за проектиране на променливотокови вериги, е необходимо да се намери връзката между спада на напрежението и тока за всеки от компонентите на такава верига.

Той играе напълно различни роли в AC и DC вериги. Ако, например, електрохимичен елемент е свързан към веригата, тогава кондензаторът ще започне да се зарежда, докато напрежението върху него стане равно на ЕМП на елемента. След това зареждането ще спре и токът ще падне до нула. Ако веригата е свързана към алтернатор, тогава в един полупериод електроните ще текат от лявата страна на кондензатора и ще се натрупват отдясно, и обратно в другия. Тези движещи се електрони са променлив ток, чиято сила е еднаква от двете страни на кондензатора. Докато честотата на променливия ток не е много висока, токът през резистора и индуктора също е еднакъв.

В устройствата, консумиращи променлив ток, променливият ток често се коригира от токоизправители, за да се получи постоянен ток.

Електрически проводници

Материалът, в който протича ток, се нарича. Някои материали стават свръхпроводими при ниски температури. В това състояние те почти не оказват съпротивление на тока, тяхното съпротивление клони към нула. Във всички останали случаи проводникът се съпротивлява на протичането на ток и в резултат на това част от енергията на електрическите частици се превръща в топлина. Силата на тока може да се изчисли, като се използва за участък от веригата и закона на Ом за пълна верига.

Скоростта на частиците в проводниците зависи от материала на проводника, масата и заряда на частицата, температурата на околната среда, приложената потенциална разлика и е много по-малка от скоростта на светлината. Въпреки това скоростта на разпространение на действителния електрически ток е равна на скоростта на светлината в дадена среда, тоест скоростта на разпространение на фронта на електромагнитната вълна.

Как токът влияе на човешкото тяло

Токът, преминаващ през тялото на човек или животно, може да причини електрически изгаряния, фибрилация или смърт. От друга страна, електрическият ток се използва в интензивното лечение, за лечение на психични заболявания, особено депресия, електрическа стимулация на определени области на мозъка се използва за лечение на заболявания като болестта на Паркинсон и епилепсия, пейсмейкър, който стимулира сърдечния мускул с импулсен ток се използва при брадикардия. При хората и животните токът се използва за предаване на нервни импулси.

Съгласно мерките за безопасност минималният осезаем ток е 1 mA. Токът става опасен за човешкия живот, започвайки от сила около 0,01 A. Токът става фатален за човек, започвайки от сила около 0,1 A. Напрежение под 42 V се счита за безопасно.

Всеки ток се появява само при наличие на източник със свободни заредени частици. Това се дължи на факта, че във вакуума няма вещества, включително електрически заряди. Следователно вакуумът се счита за най-добрият. За да стане възможно преминаването на електрически ток a, е необходимо да се осигури наличието на достатъчен брой свободни заряди. В тази статия ще разгледаме какво представлява електрическият ток във вакуум.

Как може да се появи електрически ток във вакуум

За да се създаде пълноценен електрически ток във вакуум, е необходимо да се използва такова физическо явление като термоелектронно излъчване. Основава се на свойството на определено вещество да излъчва свободни електрони при нагряване. Такива електрони, излизащи от нагрято тяло, се наричат термоелектрони, а цялото тяло се нарича емитер.

Термоелектронната емисия е в основата на работата на вакуумните устройства, по-известни като вакуумни тръби. Най-простият дизайн съдържа два електрода. Един от тях е катодът, който представлява спирала, чийто материал е молибден или волфрам. Именно той се нагрява от електрически ток ом. Вторият електрод се нарича анод. Той е в студено състояние, изпълнявайки задачата да събира термоелектрони. По правило анодът е направен под формата на цилиндър, а вътре в него е поставен нагрят катод.

Прилагане на ток във вакуум

През миналия век вакуумните тръби играят водеща роля в електрониката. И въпреки че отдавна са заменени от полупроводникови устройства, принципът на работа на тези устройства се използва в електронно-лъчевите тръби. Този принцип се използва при заваряване и топене във вакуум и други области.

Така една от разновидностите на тока a е електронен поток, протичащ във вакуум. При нагряване на катода между него и анода възниква електрическо поле. Именно това дава на електроните определена посока и скорост. Според този принцип работи електронна лампа с два електрода (диод), която се използва широко в радиотехниката и електрониката.

Съвременното устройство представлява цилиндър от стъкло или метал, от който предварително е изпомпван въздух. Два електрода, катод и анод, са запоени вътре в този цилиндър. За подобряване на техническите характеристики са монтирани допълнителни решетки, с помощта на които се увеличава електронният поток.

Токът и напрежението са количествени параметри, използвани в електрическите вериги. Най-често тези стойности се променят с течение на времето, в противен случай няма да има смисъл от работата на електрическата верига.

Волтаж

Обикновено напрежението се обозначава с буквата U. Работата, извършена за преместване на единица заряд от точка с нисък потенциал до точка с висок потенциал, е напрежението между тези две точки. С други думи, това е енергията, освободена след прехода на единица заряд от висок потенциал към малък.

Напрежението може да се нарече и потенциална разлика, както и електродвижеща сила. Този параметър се измерва във волтове. За да преместите 1 кулон заряд между две точки, които имат напрежение от 1 волт, трябва да извършите 1 джаул работа. Кулоните измерват електрическите заряди. 1 висулка е равна на заряда на 6x10 18 електрона.

Напрежението е разделено на няколко вида, в зависимост от видовете ток.

Постоянно налягане . Присъства в електростатични вериги и вериги с постоянен ток.
AC напрежение . Този тип напрежение се предлага във вериги със синусоидални и променливи токове. В случай на синусоидален ток характеристиките на напрежението като:
амплитуда на колебание на напрежениетое максималното му отклонение от оста x;
моментно напрежение, което се изразява в определен момент от време;
работно напрежение, се определя от активната работа на 1-вия полуцикъл;
средно изправено напрежение, определена от модула на изправеното напрежение за един хармоничен период.

При предаване на електричество по въздушни линии, разположението на опорите и техните размери зависят от големината на приложеното напрежение. Напрежението между фазите се нарича мрежово напрежение , а напрежението между земята и всяка от фазите е фазово напрежение . Това правило важи за всички видове въздушни линии. В Русия в битовите електрически мрежи стандартът е трифазно напрежение с линейно напрежение 380 волта и стойност на фазовото напрежение 220 волта.

Електричество

Токът в електрическа верига е скоростта на електроните в определена точка, измерена в ампери, и се обозначава на диаграмите с буквата " аз". Производните единици на ампер също се използват със съответните префикси мили-, микро-, нано и др. Ток от 1 ампер се генерира чрез преместване на единица заряд от 1 кулон за 1 секунда.

Традиционно се счита, че токът тече в посока от положителния потенциал към отрицателния. От курса на физиката обаче е известно, че електронът се движи в обратна посока.

Трябва да знаете, че напрежението се измерва между 2 точки на веригата, а токът протича през една конкретна точка на веригата или през нейния елемент. Следователно, ако някой използва израза "напрежение в съпротивление", тогава това е неправилно и неграмотно. Но често говорим за напрежение в определена точка от веригата. Това се отнася до напрежението между земята и тази точка.

Напрежението се формира от въздействието върху електрическите заряди в генератори и други устройства. Токът се генерира чрез прилагане на напрежение към две точки във верига.

За да разберете какво е ток и напрежение, би било по-правилно да се използва. На него можете да видите тока и напрежението, които променят стойностите си във времето. На практика елементите на електрическата верига се свързват чрез проводници. В определени точки елементите на веригата имат собствена стойност на напрежението.

Токът и напрежението се подчиняват на правилата:

Сумата от токовете, влизащи в точката, е равна на сумата от токовете, напускащи точката (правило за запазване на заряда). Такова правило е законът на Кирхоф за тока. Точката на влизане и излизане на тока в този случай се нарича възел. Следствие от този закон е следното твърдение: в последователна електрическа верига от група елементи токът за всички точки е еднакъв.
В паралелна верига от елементи напрежението във всички елементи е еднакво. С други думи, сумата от спадовете на напрежението в затворена верига е нула. Този закон на Кирхоф се прилага за напреженията.
Работата, извършена за единица време от веригата (мощност), се изразява, както следва: P \u003d U * I. Мощността се измерва във ватове. 1 джаул работа, извършена за 1 секунда, е равен на 1 ват. Мощността се разпределя под формата на топлина, изразходва се за механична работа (в електродвигатели), преобразува се в радиация от различни видове, натрупва се в резервоари или батерии. При проектирането на сложни електрически системи едно от предизвикателствата е топлинното натоварване на системата.

Характеристика на електрически ток

Предпоставка за наличието на ток в електрическа верига е затворената верига. Ако веригата се скъса, токът спира.

Всичко в електротехниката работи на този принцип. Те прекъсват електрическата верига с движещи се механични контакти и това спира протичането на ток, изключвайки устройството.

В енергийната индустрия електрическият ток възниква вътре в токопроводи, които са направени под формата на гуми и други части, които провеждат ток.

Има и други начини за създаване на вътрешен ток в:

Течности и газове поради движението на заредени йони.
Вакуум, газ и въздух с помощта на термоемисия.
поради движението на носители на заряд.

Условия за възникване на електрически ток

Нагревателни проводници (не свръхпроводници).
Приложение за зареждане на носители на потенциална разлика.
Химическа реакция с отделяне на нови вещества.
Ефектът на магнитното поле върху проводника.

Текущи вълнови форми

Права.
Променлива хармонична синусоида.
Меандър, който прилича на синусоида, но има остри ъгли (понякога ъглите могат да бъдат изгладени).
Пулсираща форма в една посока, с амплитуда, която варира от нула до най-голямата стойност по определен закон.

Видове работа на електрически ток

Светлина, излъчвана от осветителни устройства.
Генериране на топлина с нагревателни елементи.
Механична работа (въртене на електродвигатели, действие на други електрически устройства).
Създаване на електромагнитно излъчване.

Отрицателни явления, причинени от електрически ток

Прегряване на контакти и тоководещи части.
Появата на вихрови токове в сърцевините на електрически устройства.
Електромагнитно излъчване към външната среда.

Създателите на електрически устройства и различни вериги при проектирането трябва да вземат предвид горните свойства на електрическия ток в своите проекти. Например, вредното въздействие на вихровите токове в електродвигателите, трансформаторите и генераторите се намалява чрез смесване на сърцевините, използвани за предаване на магнитни потоци. Смесването на ядрото е производството му не от едно парче метал, а от набор от отделни тънки плочи от специална електрическа стомана.

Но, от друга страна, вихровите токове се използват за работа на микровълнови печки, фурни, работещи на принципа на магнитната индукция. Следователно можем да кажем, че вихровите токове са не само вредни, но и полезни.

Променлив ток със сигнал под формата на синусоида може да варира по честота на трептене за единица време. В нашата страна промишлената честота на тока на електрическите устройства е стандартна и е равна на 50 херца. В някои страни текущата честота е 60 херца.

За различни цели в електротехниката и радиотехниката се използват други честотни стойности:

Нискочестотни сигнали с по-ниска честота на тока.
Високочестотни сигнали, които са много по-високи от текущата честота за промишлена употреба.

Смята се, че електрическият ток възниква, когато електроните се движат вътре в проводник, така че се нарича ток на проводимост. Но има и друг вид електрически ток, който се нарича конвекция. Това се случва, когато се движат заредени макротела, например дъждовни капки.

Електрически ток в металите

Движението на електроните под въздействието на постоянна сила върху тях се сравнява с парашутист, който се спуска на земята. В тези два случая се получава равномерно движение. Силата на гравитацията действа върху парашутиста, а силата на въздушното съпротивление й се противопоставя. Силата на електрическото поле действа върху движението на електроните, а йоните на кристалните решетки се съпротивляват на това движение. Средната скорост на електроните достига постоянна стойност, както и скоростта на парашутиста.

В метален проводник скоростта на един електрон е 0,1 мм в секунда, а скоростта на електрическия ток е около 300 000 км в секунда. Това е така, защото електрическият ток протича само там, където напрежението е приложено към заредените частици. Поради това се постига висок дебит на тока.

При движение на електрони в кристална решетка има следната закономерност. Електроните не се сблъскват с всички идващи йони, а само с всеки десети от тях. Това се обяснява със законите на квантовата механика, които могат да бъдат опростени по следния начин.

Движението на електроните се възпрепятства от големи йони, които се съпротивляват. Това е особено забележимо при нагряване на металите, когато тежките йони се "люлеят", увеличават размера си и намаляват електрическата проводимост на кристалните решетки на проводника. Следователно, когато металите се нагряват, тяхното съпротивление винаги се увеличава. С понижаване на температурата електрическата проводимост се увеличава. Чрез намаляване на температурата на метала до абсолютна нула може да се постигне ефектът на свръхпроводимост.