3.5 — Электрический ток

Содержание
  1. Что такое электрический ток? Основные понятия, характеристики и действия
  2. Рассмотрим работу электровакуумных приборов
  3. Давайте теперь разберёмся в основных характеристиках тока
  4. Опасность электрического тока и другие опасные свойства электричества и техника безопасности
  5. Как обезопасить себя от поражения электрическим током
  6. по теме: что такое электрический ток
  7. 3.5 Электрический ток
  8. 3.5.1 Поражающее действие электрического тока
  9. Что такое электрический ток: определение, характеристики, виды
  10. Что такое электрический ток?
  11. Как всё начиналось
  12. Определение
  13. Источники тока
  14. Характеристики
  15. Сила и плотность тока
  16. Мощность
  17. Частота
  18. Ток смещения
  19. Виды тока
  20. Классификация переменного тока
  21. Дрейфовая скорость электронов
  22. Направление электрического тока
  23. Электрический ток в различных средах
  24. В полупроводниках
  25. в вакууме и газе
  26. в жидкостях
  27. проводники электрического тока
  28. Электробезопасность
  29. Электрический ток. Источники электрического тока (Гребенюк Ю.В.). урок. Физика 8 Класс
  30. ������������� ���

Что такое электрический ток? Основные понятия, характеристики и действия

3.5 - Электрический ток

Что такое электрический ток? В учебнике физики есть определение:

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК — это упорядоченное (направленное) движение заряженных частиц под действием электрического поля. Частицами могут быть: электроны, протоны, ионы, дырки.

В академических учебниках определение описывается так:

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК — это скорость изменения электрического заряда во времени.

    • Заряд электронов отрицателен.
    • протоны — частицы с положительным зарядом;
  • нейтроны — с нейтральным зарядом.

СИЛА ТОКА – это количество заряженных частиц (электроны, протоны, ионы, дырки), протекающих через поперечное сечение проводника.

Все физические вещества, в том числе металлы состоят из молекул, состоящих из атомов, которые в свою очередь состоят из ядер и вращающихся вокруг них электронов.

Во время химических реакций электроны переходят от одних атомов к другим, поэтому, атомы одного вещества испытывают недостаток в электронах, а атомы другого вещества имеют их избыток. Это означает, что вещества имеют разноименные заряды. В случае их контакта, электроны будут стремиться перейти из одного вещества в другое.

Именно это перемещение электронов и есть ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК. Ток, который будет течь, до тех пор, пока заряды этих двух веществ не уравняются. Взамен ушедшего электрона приходит другой.

Откуда? От соседнего атома, к нему — от его соседа, так до крайнего, к крайнему — от отрицательного полюса источника тока (например — батарейки). С другого конца проводника электроны уходят на положительный полюс источника тока. Когда все электроны на отрицательном полюсе закончатся, ток прекратится (батарея «села»).

НАПРЯЖЕНИЕ — это характеристика электрического поля и представляет собой разность потенциалов двух точек внутри электрического поля.

Вроде как то не понятно. Проводник – это в простейшем случае — проволока, сделанная из металла (чаще применяется медь и алюминий). Масса электрона равна 9,10938215(45)×10-31 кг. Если электрон имеет массу, то это означает, что он материален. Но проводник сделан из металла, а металл то, твёрдый, как по нему текут какие то, электроны?

Число электронов в веществе, равное числу протонов лишь обеспечивает его нейтральность, а сам химический элемент определяется количеством протонов и нейтронов исходя из периодического закона Менделеева. Если чисто теоретически отнять от массы любого химического элемента все его электроны, он практически не приблизится к массе ближайшего химического элемента.

Слишком большая разница между массами электрона и ядра (масса только 1-го протона примерно в 1836 больше массы электрона). А уменьшение или увеличение числа электронов должно приводить лишь к изменению общего заряда атома. Число электронов у отдельно взятого атома всегда переменно.

Они, то покидают его, вследствие теплового движения, то возвращаются обратно, потеряв энергию.

Если электроны движутся направленно, значит, они «покидают» свой атом, а не будет теряться атомарная масса и как следствие, меняться и химический состав проводника? Нет.

Химический элемент определяется не атомарной массой, а количеством ПРОТОНОВ в ядре атома, и ничем другим. При этом наличие или отсутствие электронов или нейтронов у атома роли не играет.

Добавим — убавим электроны — получим ион, добавим — убавим нейтроны — получим изотоп. При этом химический элемент останется тем же.

С протонами другая история: один протон — это водород, два протона — это гелий, три протона — литий и.т.д (см. таблицу Менделеева). Поэтому, сколько ни пропускай ток через проводник, химический состав его не изменится.

Другое дело электролиты. Здесь как раз ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ МЕНЯЕТСЯ. Из раствора под действием тока выделяются элементы электролита. Когда все выделятся, ток прекратится. Всё потому, что носители заряда в электролитах — ионы.

Бывают химические элементы без электронов:

1.  Атомарный космический водород.

2. Газы в верхних слоях атмосферы Земли и других планет с атмосферой.

2. Все вещества в состоянии плазмы.

3. В ускорителях, коллайдерах.

Под действием электрического тока химические вещества (проводники) могут «рассыпаться». Например, плавкий предохранитель. Движущиеся электроны на своем пути расталкивают атомы, если ток сильный — кристаллическая решетка проводника разрушается и проводник расплавляется.

Рассмотрим работу электровакуумных приборов

Напомню, что во время действия электрического тока в обычном проводнике, электрон, покидая своё место, оставляет там «дырку», которая затем заполняется электроном от другого атома, где в свою очередь так же образуется дырка, в последствии заполняемая другим электроном. Весь процесс движения электронов происходит в одну сторону, а движение «дыр», в противоположную. То есть дырка – явление временное, она заполняется всё равно. Заполнение необходимо для сохранения равновесия заряда в атоме.

А теперь рассмотрим работу электровакуумного прибора. Для примера возьмём простейший диод – кенотрон. Электроны в диоде во время действия электрического тока испускаются катодом в направлении анода. Катод покрыт специальными окислами металлов, которые облегчают выход электронов из катода в вакуум (малая работа выхода). Никакого запаса электронов в этой тоненькой пленке нет.

Для обеспечения выхода электронов катод сильно разогревают нитью накала. Со временем раскаленная пленка испаряется, оседает на стенках колбы, и эмиссионная способность катода уменьшается. И такой электронно-вакуумный прибор попросту выкидывают. А если прибор дорогой, его восстанавливают.

Для его восстановления колбу распаивают, заменяют катод на новый, после чего колбу обратно запаивают.

Электроны в проводнике двигаются «перенося на себе» электрический ток, а катод пополняется электронами от проводника, подключенного к катоду. На замену электронам, покинувшим катод, приходят электроны от источника тока.

Понятие «скорость движения электрического тока» не существует. Со скоростью, близкой к скорости света (300 000 км/с), по проводнику распространяется электрическое поле, под действием которого все электроны начинают движение с малой скоростью, которая приблизительно равна 0,007 мм/с, не забывая ещё и хаотически метаться в тепловом движении.

Давайте теперь разберёмся в основных характеристиках тока

Представим картину: У вас имеется стандартная картонная коробка с горячительным напитком на 12 бутылок. А вы пытаетесь засунуть туда ещё бутылку. Предположим вам это удалось, но коробка едва выдержала. Вы засовываете туда ещё одну, и вдруг коробка рвётся и бутылки вываливаются.

Коробку с бутылками можно сравнить с поперечным сечением проводника:

Чем шире коробка (толще провод), тем большее количество бутылок (СИЛУ ТОКА), она может в себя поместить (обеспечить).

В коробке (в проводнике) можно поместить от одной до 12 бутылок – она не развалится (проводник не сгорит), а большее число бутылок (большую силу тока) она не вмещает (представляет сопротивление).

Если сверху на коробку, мы поставим ещё одну коробку, то на одной единице площади (сечении проводника) мы разместим не 12, а 24 бутылки, ещё одну сверху — 36 бутылок.

Одну из коробок (один этаж) можно принять за единицу аналогичную НАПРЯЖЕНИЮ электрического тока.

Чем шире коробка (меньше сопротивление), тем большее количество бутылок (СИЛУ ТОКА) она может обеспечить.

Увеличив высоту коробок (напряжение), мы можем увеличить общее количество бутылок (МОЩНОСТЬ) без разрушения коробок (проводника).

По нашей аналогии получилось:

Общее количество бутылок это — МОЩНОСТЬ

Количество бутылок в одной коробке (слое) это — СИЛА ТОКА

Количество ящиков в высоту (этажей) это — НАПРЯЖЕНИЕ

Ширина коробки (вместимость) это — СОПРОТИВЛЕНИЕ участка электрической цепи

Путём перечисленных аналогий, мы пришли к «ЗАКОНУ ОМА«, который ещё называется Законом Ома для участка цепи. Изобразим его в виде формулы:

Закон Ома

где I – сила тока, U – напряжение (разность потенциалов), R – сопротивление.

По-простому, это звучит так: Сила тока прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению.

Кроме того, мы пришли и к «ЗАКОНУ ВАТТА«. Так же изобразим его в виде формулы:

Закон Ватта

где I – сила тока, U – напряжение (разность потенциалов), Р – мощность.

По-простому, это звучит так: Мощность равна произведению силы тока на напряжение.

Сила электрического тока измеряется прибором называемым Амперметром. Как вы догадались, величина электрического тока (количество переносимого заряда) измеряется в амперах.

Для увеличения диапазона обозначений единицы изменения существуют такие приставки кратности как микро — микроампер (мкА), мили – миллиампер (мА). Другие приставки в повседневном обиходе не используются. Например: Говорят и пишут «десять тысяч ампер», но никогда не говорят и не пишут 10 килоампер.

Такие значения в обычной жизни не реальны. То же самое можно сказать про наноампер. Обычно говорят и пишут 1×10-9 Ампер.

Электрическое напряжение (электрический потенциал) измеряется прибором называемым Вольтметром, как вы догадались, напряжение, т. е. разность потенциалов, которая заставляет течь ток, измеряется в Вольтах (В).

Так же, как для тока, для увеличения диапазона обозначений, существуют кратные приставки: (микро — микровольт (мкВ), мили – милливольт (мВ), кило – киловольт (кВ), мега – мегавольт (МВ).

Напряжение ещё называют ЭДС – электродвижущей силой.

Электрическое сопротивление измеряется прибором называемым Омметром, как вы догадались, единица измерения сопротивления – Ом (Ом). Так же, как для тока и напряжения, существуют приставки кратности: кило – килоом (кОм), мега – мегаом (МОм). Другие значения в обычной жизни не реальны.

Ранее, Вы узнали, что сопротивление проводника напрямую зависит от диаметра проводника. К этому можно добавить, что если к тонкому проводнику приложить большой электрический ток, то он будет не способен его пропустить, из-за чего будет сильно греться и, в конце концов, может расплавиться. На этом принципе основана работа плавких предохранителей.

Атомы любого вещества располагаются на некотором расстоянии друг от друга. В металлах расстояния между атомами настолько малы, что электронные оболочки практически соприкасаются.

Это дает возможность электронам свободно блуждать от ядра к ядру, создавая при этом электрический ток, поэтому металлы, а также некоторые другие вещества являются ПРОВОДНИКАМИ электричества. Другие вещества – наоборот, имеют далеко расставленные атомы, электроны, прочно связанные с ядром, которые не могут свободно перемещаться.

Такие вещества не являются проводниками и их принято называть ДИЭЛЕКТРИКАМИ, самым известным из которых является резина. Это и есть ответ на вопрос, почему электрические провода делают из металла.

О наличии электрического тока говорят следующие действия или явления, которые его сопровождают:

;1. Проводник, по которому течет ток, может нагреваться;

2. Электрический ток может изменять химический состав проводника;

3. Ток оказывает силовое воздействие на соседние токи и намагниченные тела.

При отделении электронов от ядер освобождается некоторое количество энергии, которое нагревает проводник. «Нагревательную» способность тока принято называть рассеиваемой мощностью и измерять в ваттах. Такой же единицей принято измерять и механическую энергию, преобразованную из электрической энергии.

Опасность электрического тока и другие опасные свойства электричества и техника безопасности

Электрический ток нагревает проводник, по которому течёт. Поэтому:

1. Если бытовая электрическая сеть испытывает перегрузку, изоляция постепенно обугливается и осыпается. Возникает возможность короткого замыкания, которое очень опасно.

2. Электрический ток, протекая по проводам и бытовым приборам, встречает сопротивление, поэтому «выбирает» путь с наименьшим сопротивлением.

3. Если происходит короткое замыкание, сила тока резко возрастает. При этом выделяется большое количество тепла, способное расплавить металл.

4. Короткое замыкание может произойти и из-за влаги. Если в случае с коротким замыканием происходит пожар, то в случае с воздействием влаги на электроприборы в первую очередь страдает человек.

5. Удар электричеством очень опасен, вероятен смертельный исход. При протекании электрического тока через организм человека, сопротивление тканей резко уменьшается. В организме происходят процессы нагревания тканей, разрушения клеток, отмирания нервных окончаний.

Как обезопасить себя от поражения электрическим током

Чтобы обезопасить себя от воздействия электрического тока, используют средства защиты от поражения электрическим током: работают в резиновых перчатках, используют резиновый коврик, разрядные штанги, устройства заземления аппаратуры, рабочих мест. Автоматические выключатели с тепловой защитой и защитой по току, так же являются не плохим средством защиты от поражения током, способным сохранить жизнь человека. Когда я не уверен в отсутствии опасности поражения электрическим током, при выполнении не сложных операций в электрощитовых, блоках аппаратуры, я как правило работаю одной рукой, а другую руку ложу в карман. Тем самым исключается возможность поражения током по пути рука-рука, в случае случайного прикосновения к корпусу щита, или другим массивным заземлённым предметам.

Для тушения пожара, возникшего на электрооборудовании используют только порошковые или углекислотные огнетушители. Порошковые тушат лучше, но после засыпания аппаратуры пылью из огнетушителя, эту аппаратуру не всегда возможно восстановить.

по теме: что такое электрический ток

Источник: https://meanders.ru/tok.shtml

3.5 Электрический ток

3.5 - Электрический ток

Работас электрическим током требует особойосторожности. Электрический ток поражаетвнезапно, когда человек оказываетсявключенным в цепь прохождения тока.Причины поражения электрическим током:

• прикосновениек токоведущим частям, оголенным проводам,контактам электроприборов, рубильников,ламповых патронов, предохранителей,находящихся под напряжением;

• прикосновениек частям электрооборудования, металлическимконструкциям сооружений и т. п., формальноне находящимся под напряжением, но врезультате повреждения (пробоя) изоляцииоказавшимся под напряжением;

• нахождениев непосредственной близости от токоведущихчастей, находящихся под напряжениемвыше 1000 В;

• прикосновениек токоведущей части и мокрой стене илиметаллической конструкции, соединеннойс землей;

• одновременноеприкосновение к двум проводам или другимтоковедущим частям, которые находятсяпод напряжением;

• несогласованныеи ошибочные действия персонала (подачанапряжения на установку, где работаютлюди; оставление установки под напряжениембез надзора; допуск к работам наотключенном электрооборудовании безпроверки отсутствия напряжения и т.д.);

• возникновениенапряжения шага на участке земли, гденаходится человек, в результате: замыканияфазы на землю; выноса потенциалапротяженным токопроводящим предметом;неисправностей в устройстве защитногозаземления и др.

Напряжениена теле человека при положении ног вточках растекания тока замыкания наземлю называется напряжениемшага (шаговымнапряжением). Максимальное напряжениевозникает в месте соприкосновенияпроводника с землей, а по мере удаленияот него оно снижается. Считают, что нарасстоянии 20 м от места замыканияпотенциал равен нулю.

Напряжениешага всегда меньше напряженияприкосновения. Однако в практике немалослучаев поражения людей при воздействиинапряжения шага. Поражение при шаговомнапряжении усугубляется тем, что из-засудорожных сокращений мышц ног человекможет упасть на землю.

При этом онодновременно касается земли руками иногами, расстояние между которымибольше, чем длина шага, поэтому действующеенапряжение увеличивается.

Кроме того,в таком положении человека образуетсяновый путь прохождения тока, затрагивающийжизненно важные органы и создаетсяреальная угроза смертельного поражения.

Приуменьшении длины шага напряжение шагаснижается. Поэтому, для того чтобывыбраться из зоны действия шаговогонапряжения, следует передвигатьсяпрыжками на одной ноге или на двухсомкнутых ногах, или как можно болеекороткими шагами.

Опасностьпоражения электрическим током отличаетсяот других производственных опасностейтем, что человек не в состоянии безспециальных приборов обнаружить ее нарасстоянии, как, например, движущиесячасти машин. Часто эта опасностьобнаруживается слишком поздно, когдачеловек уже оказался под напряжением.

3.5.1 Поражающее действие электрического тока

Действиеэлектрического тока на живую тканьносит своеобразный и разностороннийхарактер. Проходя через организмчеловека, электрический ток производиттермическое, электролитическое,механическое и биологическое воздействие.

Термическоедействие токапроявляется в ожогах отдельных участковтела, нагреве кровеносных сосудов,нервов, крови и т. п. Электролитическоедействие проявляетсяв разложении органической жидкости, втом числе крови, что вызывает нарушениеее состава, а также ткани в целом.

Биологическоедействие токапроявляется в раздражении и возбужденииживых тканей организма, а также внарушении внутренних биологическихпроцессов.

Например, взаимодействуя сбиотоками организма, внешний ток можетнарушить нормальный характер ихвоздействия на ткани и вызватьнепроизвольные сокращения мышц и дажепрекращение деятельности органовкровообращения и дыхания.

Основныхвидов поражения электрическим токомтри: электрические травмы, электрическиеудары, электрический шок.

Электрическаятравма представляетсобой местное поражение тканей и органовэлектрическим током: ожоги, электрическиезнаки, металлизация кожи, электроофтальмия,механические повреждения.

Электрическийожог —это повреждения поверхности тела иливнутренних органов под действиемэлектрической дуги или больших токов,проходящих через тело человека.

Ожогибывают двух видов: токовый (или контактный)и дуговой.

Токовыйожог обусловленпрохождением тока непосредственночерез тело человека в результатеприкосновений к токоведущей части.Токовый ожог — следствие преобразованияэлектрической энергии в тепловую; какправило, это ожог кожи, так как кожачеловека обладает во много раз большимэлектрическим сопротивлением, чемдругие ткани тела.

Токовыеожоги возникают при работе наэлектроустановках относительнонебольшого напряжения (не выше 1—2 кВ)и являются в большинстве случаев ожогамиIили IIстепени; впрочем, иногда возникают итяжелые ожоги.

Принапряжениях более высоких междутоковедущей частью и телом человекаили между токоведущими частями образуетсяэлектрическая дуга, которая и вызываетвозникновение ожога другого вида —дугового.

Дуговойожог обусловлендействием на тело электрической дуги,обладающей высокой температурой (свыше3500 °С) и большой энергией. Такой ожогвозникает обычно при электроустановкахвысокого напряжения и носит тяжелыйхарактер — IIIили IVстепени.

Состояниепострадавшего зависит не столько отстепени ожога, сколько от площадиповерхности тела, пораженной ожогом.

Электрическиезнаки —это поражения кожи в местах соприкосновенияс электродами круглой или эллиптическойформы, серого или бело-желтого цвета срезко очерченными гранями диаметром5—10 мм. Они вызываются механическим ихимическим действиями тока.

Иногдапоявляются спустя некоторое время послепрохождения электрического тока. Знакибезболезненны, вокруг них не наблюдаетсявоспалительных процессов. В местепоражения появляется припухлость.

Небольшие знаки заживают благополучно,при больших размерах знаков частопроисходит омертвение тела (чаще рук).

Металлизациякожи —это пропитывание кожи мельчайшимичастицами металла вследствие егоразбрызгивания и испарения под действиемтока, например при горении дуги.

Поврежденный участок кожи приобретаетжесткую шероховатую поверхность, апострадавший испытывает ощущениеприсутствия инородного тела в местепоражения. Исход поражения зависит отплощади пораженного тела.

В большинствеслучаев металлизированная кожа сходит,пораженный участок приобретает нормальныйвид и следов не остается.

Металлизацияможет произойти при коротких замыканиях,отключениях разъединителей и рубильниковпод нагрузкой.

Электроофтальмия—это воспаление наружных оболочек глаз,возникающее под воздействием мощногопотока ультрафиолетовых лучей. Такоеоблучение возможно при образованииэлектрической дуги (короткое замыкание),которая интенсивно излучает не тольковидимый свет, но и вредные для глазультрафиолетовые и инфракрасные лучи.

Электроофтальмияобнаруживается спустя 2—6 ч послеультрафиолетового облучения. При этомнаблюдаются покраснение и воспалениеслизистых оболочек век, слезотечение,гнойные выделения из глаз, спазмы веки частичное ослепление. Пострадавшийиспытывает сильную головную боль ирезкую боль в глазах, усиливающуюся насвету, возникает так называемаясветобоязнь.

Втяжелых случаях воспаляется роговаяоболочка глаза и нарушается еепрозрачность, расширяются сосуды роговойи слизистой оболочек, суживается зрачок.Болезнь продолжается обычно несколькодней.

Защитаот электроофтальмии достигаетсяприменением защитных очков, которые непропускают ультрафиолетовые лучи изащищают глаза от брызг расплавленногометалла.

Механическиеповреждения возникаютвследствие резких непроизвольныхсудорожных сокращений мышц под действиемтока, проходящего через тело человека.В результате могут произойти разрывыкожи, кровеносных сосудов и нервнойткани, а также вывихи суставов и дажепереломы костей.

Электрическийудар —это возбуждение живых тканей организмапроходящим через них электрическимтоком, сопровождающееся непроизвольнымисудорожными сокращениями мышц.

Взависимости от исхода пораженияэлектрические удары могут быть условноразделены на четыре степени, из которыхкаждая характеризуется определеннымипроявлениями:

I.Судорожное сокращение мышц без потерисознания.

II.Судорожное сокращение мышц с потерейсознания, но с сохранившимися дыханиеми работой сердца.

III.Потеря сознания и нарушение сердечнойдеятельности или дыхания (либо того идругого вместе).

IV.Клиническая смерть, т. е. отсутствиедыхания и кровообращения.

Клиническаясмерть —это переходный период от жизни к смерти,наступающий в момент прекращениядеятельности сердца и легких. У человека,находящегося в состоянии клиническойсмерти, отсутствуют все признаки жизни:он не дышит, сердце его не работает,болевые раздражения не вызывают никакихреакций, зрачки глаз расширены и нереагируют на свет.

Длительностьклинической смерти определяется временемс момента прекращения сердечнойдеятельности и дыхания до начала гибеликлеток коры головного мозга.

В большинствеслучаев она составляет 4—5 мин, а иногдаможет быть и 7—8 мин.

Если вовремя неоказать пострадавшему соответствующуюпомощь, то наступает биологическаясмерть — необратимое явление,характеризующееся прекращениембиологических процессов в клетках итканях и распадом белковых структур.

Причинамисмерти от электрического тока могутбыть прекращение работы сердца,прекращение дыхания и электрическийшок.

Работасердца может прекратиться в результатеили прямого воздействия тока на мышцусердца, или рефлекторного действия,когда сердце не лежит на пути тока. Вобоих случаях может произойти остановкасердца или наступить его фибрилляция,т. е. беспорядочное сокращение ирасслабление мышечных волокон сердца.

Токи,которые вызывают фибрилляцию сердца,называются фибрилляционными,анаименьший из них — пороговымфибрилляционным током.

Фибрилляцияобычно продолжается очень недолго исменяется полной остановкой сердца.

Прекращениедыхания вызывается непосредственным,а иногда рефлекторным действием токана мышцы грудной клетки, участвующие впроцессе дыхания.

При длительном действиитока наступает так называемая асфиксия(удушье) — болезненное состояние врезультате недостатка кислорода иизбытка диоксида углерода в организме.

При асфиксии утрачивается сознание,чувствительность, рефлексы, затемпрекращается дыхание и, наконец,останавливается сердце — наступаетклиническая смерть.

Какпри параличе дыхания, так и при параличесердца функции органов самостоятельноне восстанавливаются, в этом случаенеобходимо оказание первой помощи(искусственное дыхание и массаж сердца).

Кратковременное действие больших токовне вызывает ни паралича дыхания, нифибрилляции сердца.

Сердечная мышцапри этом резко сокращается и остаетсяв таком состоянии до отключения тока,после чего продолжает работать.

Электрическийшок—своеобразная реакция нервной системыорганизма в ответ на сильное раздражениеэлектрическим током: расстройствокровообращения, дыхания, повышениекровяного давления. Шок имеет две фазы:I— фаза возбуждения, II— фаза торможения и истощения нервнойсистемы.

Вовторой фазе учащается пульс, ослабеваетдыхание, возникают угнетенное состояниеи полная безучастность к окружающемупри сохранившемся сознании. Шоковоесостояние может длиться от несколькихдесятков минут до суток, после чеговозможно выздоровление как результатсвоевременного медицинского вмешательстваили гибель организма.

Источник: https://studfile.net/preview/8076403/page:14/

Что такое электрический ток: определение, характеристики, виды

3.5 - Электрический ток

Открытия, связанные с электричеством, кардинально изменили нашу жизнь. Используя электрический ток как источник энергии, человечество сделало прорыв в технологиях, которые облегчили наше существование.

Сегодня электричество приводит в движение токарные станки, автомобили, управляет роботизированной техникой, обеспечивает связь. Этот список можно продолжать очень долго.

Даже трудно назвать отрасль, где можно обойтись без электроэнергии.

В чём секрет такого массового использования электричества? Ведь в природе существуют и другие источники энергии, более дешевые, чем электричество. Оказывается всё дело в транспортировке.

Электрическую энергию можно доставить практически везде:

  • к производственному цеху;
  • квартире;
  • на поле;
  • в шахту, под воду и т. д.

Электроэнергию, накопленную аккумулятором, можно носить с собой. Мы пользуемся этим ежедневно, беря с собой сотовый телефон. Ни один другой вид энергии не обладает такими универсальными свойствами как электричество. Разве это не является достаточной причиной для того, чтобы глубже изучить природу и свойства электричества?

Что такое электрический ток?

Электрические явления наблюдались давно, но объяснить их природу человек смог относительно недавно. Удар молнии казался чем-то неестественным, необъяснимым. Странным казалось потрескивание некоторых предметов при их трении. Искрящаяся в темноте расчёска, после расчёсывания шерсти животных (например, кошки) вызвала недоумение, но подогревала интерес к этому явлению.

Как всё начиналось

Ещё древним грекам было известно свойство янтаря, потёртого о шерсть, притягивать некоторые мелкие предметы. Кстати, от греческого названия янтаря –«электрон» пошло название «электричество».

Когда физики вплотную занялись исследованием электризации тел, они начали понимать природу подобных явлений.

А первый кратковременный электрический ток, созданный человеком, появился при соединении проводником двух наэлектризованных предметов (см. рис. 1). В 1729 году англичане Грей и Уиллер открыли проводимость зарядов некоторыми материалами.

Но определения электрического тока они не смогли дать, хотя и понимали, что заряды перемещаются от одного тела к другому по проводнику.

Рис. 1. Опыт с заряженными телами

Об электрическом токе, как о физическом явлении заговорили лишь после того, как итальянец Вольта дал объяснение опытам Гальвани, а в 1794 году изобрёл первый в мире источник электричества – гальванический элемент (столб Вольта). Он обосновал упорядоченное перемещение заряженных частиц по замкнутой цепи.

Определение

В современной трактовке электрическим током называют направленное перемещение силами электрического поля заряженных частиц, Носителями зарядов металлических проводников являются электроны, а растворов кислот и солей — отрицательные и положительные ионы. Полупроводниковыми носителями зарядов являются электроны и «дырки».

Для того чтобы электрический ток существовал, необходимо всё время поддерживать электрическое поле. Должна существовать разница потенциалов, поддерживающая наличие первых двух условий. До тех пор, пока эти условия соблюдены, заряды будут упорядоченно перемещаться по участкам замкнутой электрической цепи. Эту задачу выполняют источники электричества.

Такие условия можно создать, например, с помощью электрофорной машины (рис. 2). Если два диска вращать в противоположных направлениях, то они будут заряжаться разноимёнными зарядами.

На щётках, прилегающих к дискам, появится разница потенциалов. Соединив контакты проводником, мы заставим заряженные частицы двигаться упорядоченно.

То есть электрофорная машина является источником электричества.

Рисунок 2. Электрофорная машина

Источники тока

Первыми источниками электрической энергии, нашедшими практическое применение, были упомянутые выше гальванические элементы. Усовершенствованные гальванические элементы (народное название – батарейки) широко применяются по сей день. Они используются для питания пультов управления, электронных часов, детских игрушек и многих других гаджетов.

С изобретением генераторов переменных токов электричество приобрело второе дыхание. Началась эра электрификации городов, а позже и всех населённых пунктов. Электрическая энергия стала доступной для всех граждан развитых стран.

Сегодня человечество ищет возобновляемые источники электроэнергии. Солнечные панели, ветряные электростанции уже занимают свои ниши в энергосистемах многих стран, включая Россию.

Характеристики

Электрический ток характеризуется величинами, которые описывают его свойства.

Сила и плотность тока

Для описания характеристики электричества часто используют термин «сила тока».

Название не совсем удачное, так как оно характеризует только интенсивность движения электрических зарядов, а не какую-то силу в буквальном смысле.

Тем не менее, этим термином пользуются, и он означает количество электричества (зарядов) проходящего через плоскость поперечного сечения проводника. Единицей измерения силы тока в системе СИ является ампер (А).

1 А означает то, что за одну секунду через поперечное сечение проводника проходит электрический заряд 1 Кл. (1А = 1 Кл/с).

Плотность тока  –  векторная величина. Вектор направлен в сторону движения положительных зарядов. Модуль этого вектора равен отношению силы тока на некотором перпендикулярном к направлению движения зарядов сечении проводника к площади этого сечения. В системе СИ измеряется в А/м2. Плотность более ёмко характеризует электричество, однако на практике чаще используется величина «сила тока».

Разница потенциалов (напряжение) на участке цепи выражается соотношением: U = I×R, где U – напряжение, I – сила тока, а R – сопротивление. Это знаменитый закон Ома.

Мощность

Электрическими силами совершается работа против активного и реактивного сопротивления. На пассивных сопротивлениях работа преобразуется в тепловую энергию. Мощностью называют работу, выполненную за единицу времени.

По отношению к электричеству применяют термин «мощность тепловых потерь». Физики Джоуль и Ленц доказали, что мощность тепловых потерь проводника равна силе тока умноженной на напряжение: P = I× U.

Единица измерения мощности – ватт (Вт).

Частота

Переменный ток характеризуется также частотой. Данная характеристика показывает, как за единицу времени изменяется количество периодов (колебаний). Единицей измерения частоты является герц. 1 Гц = 1 периоду за секунду. Стандартная частота промышленного тока составляет 50 Гц.

Ток смещения

Понятие «ток смещения» ввели для удобства, хотя в классическом понимании его нельзя назвать током, так как отсутствует перенос заряда. С другой стороны, интенсивность магнитного поля пребывает в зависимости от токов проводимости и смещения.

Токи смещения можно наблюдать в конденсаторах. Несмотря на то, что при зарядке и разрядке между обкладками конденсатора не происходит перемещения заряда, ток смещения протекает через конденсатор и замыкает электрическую цепь.

Виды тока

По способу генерации и свойствам электроток бывает постоянным и переменным. Постоянный – это такой, что не меняет своего направления. Он течёт всегда в одну сторону.

Переменный ток периодически меняет направление. Под переменным понимают любой ток, кроме постоянного.

Если мгновенные значения повторяются в неизменной последовательности через равные промежутки времени, то такой электроток называют периодическим.

Классификация переменного тока

Классифицировать изменяющиеся во времени токи можно следующим образом:

  1. Синусоидальный, подчиняющийся синусоидальной функции во времени.
  2. квазистационарный – переменный, медленно изменяющийся во времени. Обычные промышленные токи являются квазистационарными.
  3. Высокочастотный – частота которого превышает десятки кГц.
  4. Пульсирующий – импульс которого периодически изменяется.

Различают также вихревые токи, которые возникают в проводнике при изменении магнитного потока. Блуждающие токи Фуко, как их ещё называют, не текут по проводам, а образуют вихревые контуры. Индукционный ток имеет ту же природу что и вихревой.

Дрейфовая скорость электронов

Электричество по металлическому проводнику распространяется со скоростью света. Но это не означает, что заряженные частицы несутся от полюса к полюсу с такой же скоростью.

Электроны в металлических проводниках встречают на своём пути сопротивление атомов, поэтому их реальное перемещение составляет всего 0,1 мм за секунду.

Реальная, упорядоченная скорость перемещения электронов в проводнике называется дрейфовой.

Если замкнуть проводником полюсы источника питания, то вокруг проводника молниеносно образуется электрическое поле. Чем больше ЭДС источников, тем сильнее проявляется напряжённость электрического поля. Реагируя на напряжённость, заряженные частицы вмиг принимают упорядоченное движение и начинают дрейфовать.

Направление электрического тока

Традиционно считают, что вектор электрического тока направлен к отрицательному полюсу источника. Но на самом деле электроны движутся к положительному полюсу. Традиция возникла из-за того, что за направление вектора было выбрано движение положительных ионов в электролитах, которые действительно стремятся к негативному полюсу.

Электроны проводимости с отрицательным зарядом в металлах были открыты позже, но физики не стали менять первоначальные убеждения. Так укрепилось утверждение, что ток направлен от плюса к минусу.

Электрический ток в различных средах

Носителями тока в металлических проводниках являются свободные электроны, которые из-за слабых электрических связей хаотично блуждают внутри кристаллических решёток (рис. 3). Как только в проводнике появляется ЭДС, электроны начинают упорядочено дрейфовать в сторону позитивного полюса источника питания.

Рис. 3. Электрический ток в металлах

В результате прохождения тока возникает сопротивление проводников, которое препятствует потоку электронов и приводит нагреванию. При коротком замыкании выделение тепла настолько сильное, разрушает проводник.

В полупроводниках

в обычном состоянии у полупроводника нет свободных носителей зарядов.  но если соединить два разных типа полупроводников, то при прямом подключении они превращаются в проводник. происходит это потому, что у одного типа есть положительно заряженные ионы (дырки), а у другого – отрицательные ионы (атомы с лишним электроном).

под напряжением электроны из одного полупроводника устремляются для замещения (рекомбинации) дырок в другом. возникает упорядоченное движение свободных зарядов. такую проводимость называют электронно-дырочной.

в вакууме и газе

электрический ток возможен и в ионизированном газе. заряд переносится положительными и отрицательными ионами. ионизация газов возможна под действием излучения или вследствие сильного нагревания. под действием этих факторов возбуждаются атомы, которые превращаются в ионы (рис. 4).

рис 4. электрический ток в газах

в вакууме электрические заряды не встречают сопротивления, поэтому. заряженные частицы движутся с околосветовыми скоростями. носителями зарядов являются электроны. для возникновения тока в вакууме необходимо создать источник электронов и достаточно большой положительный потенциал на электроде.

примером может служить работа вакуумной лампы или электронно-лучевая трубка.

в жидкостях

оговоримся сразу – не все жидкости являются проводниками. электрический ток возможен в кислотных, щёлочных и соляных растворах. иначе говоря – в средах, где имеются заряженные ионы.

если опустить в раствор два электрода и подключить их к полюсам источника, то между ними будет протекать электрический ток (рис. 5). под действием эдс катионы устремятся к катоду (минусу), а анионы к аноду. при этом будет происходить химическое воздействие на электроды – на них будут оседать атомы растворённых веществ. такое явление называют электролизом.

рис. 5. электроток в жидкостях

для лучшего понимания свойств электротока в разных средах, предлагаю рассмотреть картинку на рисунке 6. обратите внимание на вольтамперные характеристики (4 столбец).

рис. 6. электрический ток в средах

проводники электрического тока

Среди множества веществ, лишь некоторые являются проводниками. К хорошим проводникам относятся металлы. Важной характеристикой проводника является его удельное сопротивление.

Небольшое сопротивление имеют:

  • все благородные металлы;
  • медь;
  • алюминий;
  • олово;
  • свинец.

На практике наиболее часто применяют алюминиевые и медные проводники, так как они не слишком дорогие.

Электробезопасность

Несмотря на то что электричество прочно вошло в нашу жизнь, не следует забывать об электробезопасности. Высокие напряжения опасны для жизни, а короткие замыкания становятся причиной пожаров.

При выполнении ремонтных работ необходимо строго соблюдать правила безопасности: не работать под высоким напряжением, использовать защитную одежду и специальные инструменты, применять ножи заземления и т.п.

В быту используйте только такую электротехнику, которая рассчитана на работу в соответствующей сети. Никогда не ставьте «жучки» вместо предохранителей.

Помните, что мощные электролитические конденсаторы имеют большую электрическую емкость. Накопленная в них энергия может вызвать поражение даже спустя несколько минут после отключения от сети.

Источник: https://www.asutpp.ru/chto-takoe-elektricheskiy-tok.html

Электрический ток. Источники электрического тока (Гребенюк Ю.В.). урок. Физика 8 Класс

3.5 - Электрический ток

На предыдущих уроках мы поговорили об электрических зарядах, электрическом поле и взаимодействии заряженных частиц. Однако прежде мы не говорили о движении заряженных частиц. Наш сегодняшний урок восполнит этот пробел.

Наверное, многие из вас на вопрос «Что бы вы взяли с собой на необитаемый остров?» сразу ответили бы: «Мобильный телефон, планшет, ноутбук…», однако, подумав, спохватились бы: «Ой, там же нет электричества!..

» Трудно себе представить, что всего сто с небольшим лет назад большая часть нашей страны представляла собой такой вот остров, ведь электричеством могли пользоваться лишь немногие.

Сегодня каждый из вас назовёт не менее десятка электрических приборов, без которых трудно представить свою жизнь: телевизор, компьютер, стиральная машина, микроволновка, электрический чайник, холодильник… Эти устройства называются электрическими, так как для их работы необходим электрический ток.

С этим понятием мы сталкиваемся практически каждый день. Наверное, каждый из вас слышал фразы «удар током», «линия под током» и т.п. Это слово настолько прочно вошло в нашу жизнь, что мы используем его, практически не задумываясь.

Действительно, мы точно знаем, что если вставить вилку в розетку, то прибор начнёт работать.

Но что происходит внутри розетки? Почему штепсель имеет именно такой вид? Чем опасно засовывание пальцев в розетку? Сейчас мы уже обладаем достаточными знаниями для того, чтобы разобраться в этих вещах.

Проведём простой опыт. Поставим на столе два электрометра (А и Б) и зарядим один из них, например, электрометр А (см. рис. 1). Стрелка электрометра А отклонится. Соединим кондукторы электрометров металлическим стержнем, закрепленным на пластмассовой ручке.

По отклонению стрелок видно, что заряд электрометра Ауменьшился, а незаряженный электрометр Бполучил заряд (см. рис. 2). Это значит, что в результате перемещения частиц, имеющих электрический заряд, часть электрического заряда перешла по стержню от одного прибора к другому.

В этом случае говорят, что по стержню прошел электрический ток.

Рис.1. Зарядим электрометр А

Рис. 2. Соединение кондукторов металлическим стержнем

Электрический ток – это направленное упорядоченное движение заряженных частиц. Исходя из определения электрического тока, можно сформулировать одно из двух необходимых условий его возникновения и существования в любой среде.

Очевидно, что всреде должны иметься свободные заряженные частицы, то есть такие частицы, которые могут перемещаться по всей среде (их еще называют носителями тока).

Однако этого условия недостаточно, чтобы в среде возник и в течение длительного промежутка времени существовал электрический ток. Для создания и поддержания направленного движения свободных заряженных частиц также необходимо наличие электрического поля.

Под действием этого поля движение свободных заряженных частиц приобретает упорядоченный (направленный) характер, что и означает появление в данной среде электрического тока.

Зная условия возникновения и существования электрического тока, нетрудно догадаться, что способность проводить электрический ток (или, как говорят физики, электрическая проводимость) у различных веществ неодинакова.

В зависимости от этой способности все вещества и материалы принято делить на проводники, диэлектрики и полупроводники. Проводники – это вещества и материалы, которые хорошо проводят электрический ток. Проводниками являются металлы, водные растворы солей (например, поваренной соли), кислот и щелочей.

Хорошая электрическая проводимость проводников объясняется наличием в них большого количества свободных заряженных частиц. Так, в металлическом проводнике часть электронов, покинув атомы, свободно перемещается по всему его объему (см. рис .3), и количество таких электронов достигает  в см3.

Влажная земля, тела людей и животных хорошо проводят электрический ток, так как содержат вещества, являющиеся проводниками.

Рис. 3. Покинувшие атом электроны

Диэлектрики – это вещества, которые плохо проводят электрический ток. Диэлектриками являются некоторые твердые вещества (эбонит, фарфор, резина, стекло и др.), некоторые жидкости (дистиллированная вода, керосин и др.

) и некоторые газы (водород, азот и др.). В диэлектриках почти отсутствуют свободные заряженные частицы, поэтому диэлектрики практически не проводят электрический ток. Проводники и диэлектрики широко используют в промышленности, быту, технике.

Так, провода, по которым подводят электрический ток от электростанций к потребителям, изготавливают из металлов – хороших проводников. При этом на опорах провода располагают на изоляторах – это предупреждает стекание электрического заряда в землю.

Для этого же слоями диэлектрика покрывают провода, прокладываемые в земле.

Существует также множество веществ, которые называют полупроводниками. В обычных условиях они плохо проводят электрический ток, и их можно отнести к диэлектрикам.

Однако, если, например, повысить температуру или увеличить освещенность полупроводников, в них появляется достаточное количество свободных заряженных частиц – и полупроводники становятся проводниками.

К полупроводникам относятся такие вещества, как германий, кремний, мышьяк и др.; их широко используют для изготовления радиоэлектронной аппаратуры, солнечных батарей и т.д.

Многим знакома ситуация: необходимо срочно позвонить, вы берете мобильный телефон и с огорчением обнаруживаете, что батарея аккумуляторов разрядилась, а телефон из чуда технической мысли превратился в кусок пластика. То же самое может произойти и с аккумуляторами фотоаппарата, плейера, фонарика, часов.

Как же работает этот загадочный аккумулятор? Чем-то он напоминает наш организм, не правда ли? Ведь мы способны выполнять большой объём работы после еды, однако со временем начинаем ощущать усталость, слабость, наша энергия начинает иссякать. И нам необходимо отдохнуть, подкрепиться, чтобы с новыми силами приступить к работе.

Естественно, что любое исправное электротехническое устройство будет работать только в том случае, если выполнены условия возникновения и существования электрического тока: наличие свободных заряженных частиц и наличие электрического поля. За создание электрического поля отвечают источники тока.

В источниках тока электрическое поле создается и поддерживается благодаря разделению разноименных электрических зарядов. В результате на одном полюсе источника накапливаются частицы, имеющие положительный заряд, а на втором – частицы, имеющие отрицательный заряд. Между полюсами возникает электрическое поле.

Под действием этого поля в проводнике, соединяющем полюса источника, свободные заряженные частицы начинают направленное движение, то есть возникает электрический ток. Однако разделить разноименные заряды не так просто, ведь между ними существуют силы притяжения.

Для разделения разноименных зарядов, а следовательно, для создания электрического поля, необходимо выполнить работу. И выполнить ее можно за счет механической, химической, тепловой и других видов энергии.

Источники электрического тока – устройства, которые превращают различные виды энергии в электрическую энергию. Все источники электрического тока можно условно разделить на физические и химические.

К физическим источникам электрического токапринято относить устройства, в которых разделение зарядов происходит за счет механической, световой или тепловой энергии. Примерами таких источников тока могут быть электрофорная машина, турбогенераторы электростанций, фото- и термоэлементы и др.

Несмотря на все разнообразие физических источников электрического тока, в повседневной жизни мы чаще имеем дело с химическими источниками электрического тока – гальваническими элементами и аккумуляторами.

Химическими источниками электрического тока называют устройства, в которых разделение зарядов происходит за счет энергии, выделяющейся в процессе химических реакций. Возьмём медную и цинковую пластины и очистим их поверхности. Между пластинами поместим ткань, смоченную в слабом растворе сульфатной кислоты (см. рис. 4).

Рис. 4. Простейший химический источник

Полученное устройство и есть простейший химический источник электрического тока – гальванический элемент. Если соединить пластины через гальванометр(чувствительный электроизмерительный прибор, часто используемый в качестве индикатора слабого электрического тока), то прибор зафиксирует наличие тока (см. рис. 5).

Рис. 5. Наличие тока в цепи

Гальванический элемент впервые создал итальянский ученый А.Вольта; он назвал его в честь своего соотечественника Л. Гальвани. Любой гальванический элемент состоит из двух электродов и электролита.Часто используют один металлический электрод, а второй – угольный или содержащий оксиды металлов.

Электролитом служит твердое или жидкое вещество, которое проводит электрический ток благодаря наличию в нем большого количества свободных заряженных частиц – ионов. В описанном нами гальваническом элементе, электродами выступают цинковая и медная пластины, а электролитом – раствор сульфатной кислоты.

Между электродами и электролитом происходят химические реакции, в результате которых один из электродов (анод)приобретает положительный заряд, а второй (катод)– отрицательный (см. рис. 6).

Рис. 6. Гальванический элемент

Когда запас веществ, принимающих участие в реакциях, истощается, гальванический элемент прекращает работать. Для обеспечения электропитания фотоаппаратов, плейеров, настенных часов, карманных фонариков и т.п.

широко используется марганцево-цинковый элемент – один из видов гальванических элементов. Со временем гальванические элементы становятся непригодными к работе, и их нельзя использовать повторно.

А вот другой вид химических источников электрического тока – электрические аккумуляторы– можно использовать многократно.

Аккумуляторы, как и гальванические элементы, состоят из двух электродов, помещенных в электролит. Однако их можно снова зарядить. При зарядке аккумулятора химические реакции идут в обратном направлении и концентрация сульфатной кислоты восстанавливается.

Следует отметить, что и аккумуляторы, и гальванические элементы обычно объединяют и получают, соответственно, аккумуляторнуюбатарею и батарею гальванических элементов.По принципу действия современные химические источники тока почти не отличаются от созданных более двух столетий назад.

При этом сейчас существует множество разнообразных видов гальванических элементов и аккумуляторов и продолжается активная разработка новых. Друг от друга они отличаются размерами, массой, энергоемкостью, сроком службы, надежностью, безопасностью, стоимостью и т.д.

Выбор того или иного химического источника тока продиктован сферой его применения. Так, в автомобилях целесообразно использовать относительно дешевые кислотные аккумуляторные батареи, и то, что они довольно тяжелые, не является существенным.

А вот источники тока для мобильных телефонов должны быть легкими и безопасными, поэтому в данном случае целесообразно использовать так называемые литий-ионные батареи, хотя они сравнительно недешевы.

Электрический ток в природе

Если вас попросят привести пример электричества в природе, то почти наверняка речь пойдёт о молнии. Действительно, молния является, наверное, одной из самых грандиозных демонстраций мощи электричества. Однако использует ли природа электричество так же повсеместно, как и человек? Оказывается, да.

Практически все живые существа функционируют благодаря электричеству. Например, нервный импульс человека – это электрический сигнал. Любая клетка обладает электрическим полем. И таких примеров можно привести массу.

Мы же поговорим о существах, которые используют электричество в наиболее неожиданных и полезных для себя вариантах – о рыбах. Рыбы используют разряды:

– для освещения себе пути,

– для защиты, нападения и оглушения жертвы,

– для передачи сигнала друг другу и заблаговременного обнаружения препятствий.

Самыми известными электрическими рыбами являются электрический угорь, электрический скат и электрический сом. У этих рыб имеются специальные органы для накопления электрической энергии.

Небольшие напряжения, возникающие в обычных мышечных волокнах, суммируются здесь благодаря последовательному включению множества отдельных элементов, которые нервами, как проводниками, соединены в длинные батареи (см. рис. 7).

Рис. 7. Органы электрических рыб

Среди других электрических рыб особенно выделяется скат торпедо (см. рис. 8), который встречается в Атлантическом, Индийском и Тихом океанах.

Рис. 8. Скат торпедо

Размеры торпедо достигают двух метров. Каждый орган состоит из множества колодцев, вертикальных по отношению к поверхности тела и сгруппированных подобно пчелиным сотам.

В каждом колодце, заполненном студенистым веществом, помещается столбик из 350–400 лежащих друг на друге дисков. Диски играют роль электродов в электрической батарее.

Вся система приводится в действие особой электрической долей мозга (см. рис. 9).

Рис. 9. Орган торпедо

Напряжения тока, вырабатываемого угрем, достаточно, чтобы убить в воде рыбу или лягушку. Он может произвести удар более чем в 500 вольт (для сравнения в обычной сети квартиры 220 вольт)! Угорь создает особенно сильное напряжение тока, когда изогнется дугой так, что жертва находится между его хвостом и головой: получается замкнутое электрическое кольцо.

Характерная особенность рыб, имеющих электрические органы, их малая восприимчивость к действию электрического тока. Так, например, электрический угорь без вреда для себя переносит напряжение 220 В. Племена, живущие по отдаленным притокам южноамериканских рек Амазонки, Ориноко и др., в местах брода у каждого берега держат на привязи лошадей.

Когда кто-то хочет переправиться на противоположный берег, то он вначале гонит перед собой лошадь (но не едет на ней!), а сам идет следом за лошадью. Обратный путь он проделывает таким же образом.

Чем объясняется этот весьма своеобразный способ переправы? В реках северо-восточной части Южной Америки обитает самая мощная из всех известных электрических рыб – электрический угорь. По этой причине племена, живущие по притокам этих рек, в местах брода, там, где водится много электрических угрей, устраивают переправу с помощью лошадей.

Электрические угри разряжают свои батареи о ноги лошадей и не успевают, так сказать, перезарядить это оружие, так что люди переходят реку невредимыми

Решение задач

Рассмотрим примеры решения нескольких важных задач, связанных с понятием электрического тока.

Задача1. Можно ли утверждать, что в источниках тока возникают положительные и отрицательные заряды?

Решение

Для ответа на поставленный вопрос необходимо вспомнить, что происходит в источнике тока? В источнике тока происходит разделение разноимённых электрических зарядов под действием неэлектрических сил, что приводит к тому, что на разных полюсах источника тока накапливаются частицы с зарядами разных знаков (см. рис. 10). Вследствие этого и возникает электрическое поле между полюсами источника. Таким образом, в источнике происходит только разделение зарядов, а не их возникновение.

Рис. 10. Разделение разноименных зарядов

Задача 2. Каким требованиям должен соответствовать материал для изготовления корпусов розеток и выключателей?

Решение

Как мы знаем из повседневного опыта, корпуса розетки и выключателя служат посредниками между человеком и электрической сетью.

При этом человек сам является неплохим проводником электрического тока, поэтому, если бы не было защитных корпусов, случайное прикосновение человека к контактам могло бы привести к замыканию им электрической цепи и прохождению тока через тело человека.

Именно поэтому корпуса розеток и выключателей делают обычно из пластмассы (и аналогичных материалов), то есть из веществ, которые не проводят электрический ток (диэлектриков).

Задача 3. Железный гвоздь и отрезок медного провода воткнули в лимон. Потечёт ли ток через провод, которым соединяют гвоздь и провод (см. рис. 11)?

Рис. 11. Иллюстрация к задаче

Решение

Фактически перед нами находится гальванический элемент. Кислота, содержащаяся в лимоне, будет играть роль электролита.

Так как материалы, из которых изготовлены гвоздь и провод, разные, то и взаимодействовать с кислотой они будут по-разному, а значит, будет происходить разделение зарядов и данное устройство будет выполнять функции источника тока. В этом можно наглядно убедиться (см. рис. 12).

Рис. 12. Источник тока

Давайте посмотрим, как отреагирует гальванометр, если мы соединим его с медным проводом (см. рис. 13).

Рис. 13. Гальванометр соединили с медным проводом

Видим, что стрелка гальванометра отклоняется. Если мы соединим несколько лимонов, т.е. сделаем батарею из лимонов, то сможем получить достаточно существенный ток – такая батарея называется багдадской

Что такое батарейка?

Мы часто употребляем в обиходе слово «батарейка». Однако теперь, когда мы познакомились с источниками тока, можно определиться с тем, к какому же виду источников относится батарейка. Оказывается, что батарейки относятся к химическим источникам тока и могут быть как гальваническими элементами, так и аккумуляторами.

Батарейка – обиходное название источника электричества для автономного питания разнообразных устройств.

Может представлять собой одиночный гальванический элемент, аккумулятор или их соединение в батарею.

Часто мы слышим и такие понятия, как пальчиковая батарейка, «крона»… Что же они означают? Оказывается, батарейки принято классифицировать по различным критериям (размеры, характеристики, форма).

Основные виды батареек – минипальчиковая (или мизинчиковая – ААА), пальчиковая (АА), средняя (С), большая (D) и крона (см. рис. 14).

Рис. 14. Классификация батареек

Также батарейки классифицируют по типу электролита, который в них используется, поэтому батарейки бывают: сухие (твёрдый электролит), щелочные, серебряные, воздушно-цинковые, литиевые (см. рис. 15).

Рис. 15. Иная классификация батареек

На этом уроке мы узнали, что такое электрический ток, обсудили условия его возникновения и существования, а также поговорили об источниках электрического тока.

На следующем уроке мы поговорим об электрической цепи и её составных частях. На этом наш урок окончен. Спасибо за внимание.

Список рекомендованной литературы:

  1. Соколович Ю.А., Богданова Г.С Физика: Справочник с примерами решения задач. – 2-е издание передел. – X.: Веста: Издательство «Ранок», 2005. – 464 с.
  2. Перышкин А.В. Физика:  Учебник 8 класс. — Издательство: М.: 2013. – 240 с.

Домашнее задание

  1. Дайте определение проводникам, полупроводникам и диэлектрикам.
  2. Что такое батарейка? Каков принцип ее работы?
  3. Дайте определение электрического тока.

Рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

  1. Интернет-портал Electricalschool.info (Источник).
  2. Интернет-портал Electricsafety.ru (Источник).
  3. Интернет-портал Class-fizika.narod.ru (Источник).

Источник: https://interneturok.ru/lesson/physics/8-klass/belektricheskie-yavleniyab/elektricheskiy-tok-istochniki-elektricheskogo-toka-grebenyuk-yu-v

������������� ���

3.5 - Электрический ток

��� ����� ������������� ���

������������� ��� � ������������ �������� ������������ ���������� ������ ��� ������������ �������������� ����.

������ ��������� ����� ��������: � ����������� � ���������, � ������������ � ���� (������� � ������), � ��������������� � ��������� �, ��� ����������, «�����» («����������-�������� ������������»).

����� ���������� «��� ��������», ���������� �������� ����������� ��������� ������ �������, �.�. ���������� �������� ����������� ����� ����������. ����� ���������� �������� �������� ������ �� ����������, �� ��� ����� ����������� ���������.�

� ������ ������������� ����� �� ��� ������� ������� ������������ �������� ��������� ������ � ���������� ����� ��� ��������� �������������� ����.

����� ������������ (������ �����) � ������ ������������� ����� �������� ���������� �������������, ������������ �� ������� ������� ����� ���������� ������� ����������: i=q/t, ��� i — ���. �; q = 1,6�109 — ����� ���������, ��; t — �����, �.

��� ��������� ����������� ��� ����� ����������� ����. ��� ����� ����������� ���� ��������� ��� ���������� ���������� �������� ����, ������ �������� ��������� ������ �� �������: i(t)= dq/dt.

������ �������� ����������� ������������� �������������� ���� ���������������� ���� �������� ������� ���������, ��� ����������, ��������������� �������� ����������� ����� ���������� �������. ������ ������� � ����������� ����. � ���������, ��� ������������� ����������� ���� ���������� ������� ���������� ����, �� �������� ������ ����� ������������ ������ ������� ��� ��������� �� ��������.

��� ��������, � ������������ � ������� ���������� ������������� ������� ��� �� ����� ����������� ��� ��������. �������, ���� ����� ����� ������������, ��� ��������� ������������� ����, �������� ��������� ������������, �� ���, ��������� � ���� �����, ������ ���� ����� ����, ����������� �� ����.

��������� �� ����: ������� ������������� �������������� ����

��������� ����, �� �������� ����� ������������� ���, �������� ����� �������������� ����, ��� ������������� �����.

������������� ���� — ������� �� ��� �����: ����������, � ������� ������������ ���������� ������� �������� ������ ����������� ������������������ ���, � ������� �����, � ������� ��� ������� �������� � ����������� ������������������ ���. ����� ����������, � ������� �������������� ������� ����, ���������� ��������.

����, ������������� ��� ��������� �����, ����� �� ������� ������������� ���� ���������� ������������� ����, ��� �������� ����������� ����� ����� ������� ����������. �������� ����������� ����� ����� ������� ������������� ���� �������� ����������� ��� �������� ���������� �� ���� ������� ����.

������ ������� ���� (��������� ����) ����� ����������� ������ ����� ����. ������ ��������� ������ ������� �������, ��� ��� ���� ���� �� ���� �����-���� ���� � ���������� ������ ����� �����, � ������ ������������� �������� ������������� ������� � ����������, ���������� �������������, ����������� �� ������� ������� ����� ������� ����������� ������� ����������.�
��� ��������������� ����� ����, ������� � ������� �� ���������� � ������� (�), � ���������� ����, ������� � ������� �� ���������� � ������� �� ���������� ����.
���� ����� ������������� ����������� ����� ���������� ������� ���������� � ������� ����� ������� (�) ������ ������������� ��������� � ���� ����� (��):

1� = 1�� / �.

� ����� ������, ��������� ��� ������ i, � ����� q, �������:

i = dq / dt.

������� ���� ���������� ����� (�). ��� � ���������� ����� 1 �, ���� ����� ���������� ������� ���������� �� 1 ��� �������� ������������� �����, ������ 1 �����.

���. 1. ������������ �������� ���������� � ����������

���� ����� ���������� ��������� ����������, �� ������ ���������� ��������� ������������� ����. ��� ������������� ���� � �� ��������� � ������� � ��������� ���� f = ��. �������� f � � ���������.

� ������� ������� ���������� ������� ��������� ����������� ������������ �������� ������ � �����������. ������ �������� ����� ������������� ����� � �������� ������������ ��������, ������������ �������������� ������� � (���. 1).

������������� ��������, ��������������� ��������� ������� ��������� ���������� vcp, ���������� ���������� �������������� ����.

��������� ����� ����� ������������ �������� � � ����������� �����. � ������������ � �������������� ����� ���������� ���� � �������� ����������� ��������� �����. � ������������ � ���, ��� � ������������ ������������ ���������� ���� �������� �� �������������� ������ � ��������������, ����������� ����������� ���� ���� ������� �������� ����������� �������� ����������.

�� ����������� ���� ����������� �����������, � ������� ������������ ������������ ���������� �������, �.�. �����������, ��������������� ����������� ����������.

� ������ ������������� ����� �� ����������� ���� � ��������� ���� (��� ���������� �������) ����� ����������� �������� ������������ ���������� ������ �� ����� �������� ���������� � ����� �������.

����� ����������� ���� ������� � ����� ������ �������� �������������� � ������������ ��������� ����������� �������� ��������� ������ — ����������, ���������� � ���������� ������ �� ������ � �����.

����������� �������������� ���� � ����������� � ��������� ���������� � ����������

��������, ������ ��������� ���� � ������� ����������� ������� S, ���������� ���������� ����: �I / S

��� ���� ��������������, ��� ��� ���������� ����������� �� ������� ����������. ��������� ���� � �������� ������ ���������� � �/��2.

�� ���� ��������� ������������� ������� � ����� �� ����������� ��������� ���� ������������ � ���� ��������. ������������ ����� �� ����������� � ������. ��� �������������� ������� ��������� ��� ���� �����: ���������� � ����������.

������������� ����� �������� �������� ������� �������� ������������� ������� ����������� ��������� ��� ������, ����������� � ��������� ������������. �������� ����� �������������� ���� �������� �������� �������� � ������� ������������ ������, ���������� ������� (�������� ��������� ���������� � ����������� ������), �������� ��������� ����� � ������������� ��������.

������������� ����� �������� (����� �����������) �������� ������������� �������� ��������� ��������� ������������� �������. ���� ��� ���� ����� ��������� � ������������.

������ ������������� ��� � ��������� ��������, ������ ����� �������������� ���� ������������, �������������� ���� �������� � �������������� ���� �������� ������ ��������������� �����������.

���������� �������� ���, ������� ����� ���������� �� ��������, �� �� �������� ������ ����� ����� ������ ������ �����. ��������� �� ���� ������� �����: ���������� ���

��� ��������������� � ���������� ���������������� (���������) ���, ���������� �������� ������������� ������������ ���������� ���� ������������� �������. �

���������� �������� ���, ������� ������������ ���������� ��� �� ��������, ��� � �� �����. ���������, ��������������� ���������� ���, �������� ������� (� ������� �� ���������� � ������), � ��� ������, ����� ��� ���� ���������� ������������.

���������� ��� ������� ������� ����������� �� ����������� ����������. ���� ������� ������� ����������� � �������������� ��� �������������� ������������ ������� � ������, � ����������� ��� ������ ��������. ���������� ���� ������������ �� �������������� � ����������������. �������������� �������� ���, ������������ �� �������������� ������:

i = Im sin wt,

��� Im, — ����������� (����������) �������� ����, �,

�������� ��������� ����������� ���� ��������������� ��� ��������, ������������ ��� ����� ������ ������������� ��������� � ������� �������. ������� ������������ ������ f � ���������� � ������ (��). ���, ������� ���� � ���� 50 �� ������������� 50 ������ ���������� � �������. ������� ������� w — �������� ��������� ���� � �������� � ������� � ������� � �������� ������� ������������:

w = 2��f

�������������� (�������������) �������� ����������� � ����������� ����� ���������� ��������� ������ I ���������������� (����������) �������� — ������ i. ������� ������������� ������������ ���� ������� ����������� �������� ������������� �������.

���������� ��� � ��� ���, ������� ���������� �� ������ ������ � �������� �������.

��� ���������� ����� ����� ������������� ��� � ������� ����- � ��������� �����. � ���� ������ ��������� ����������� ���� ���������� �� �������������� ������.

��������� ���������� ��� ���������� �� �������, ������� ������� ������� �����, ��������� ��� ����� ����������� ����, ����� ��������������� �����������.

��� ����� ������� �������� ������ ����� ��������� ������������� �������� � ���������� �� ����� ���� ���� � ������ � �������.

��� ����, � ������� �� ����� ����������� ����, ���� � ��������������� ���������� ����������� ����� ��������� �������������.

�������, �������������� � ����� ����������� ����, ��������� ���� ������. ����� ����, ��� ��������� ���� ����������� ������� ������������, ������� ���������� ������������� ���� ��� ������ ��������, ���� ������������ ������� � ������� ��������������.

��� ������������ ������ �������� ���� ����������� ���� ����� ��-�������� ������������ � ������� ������ ��������, �������, ������, ���������� ��������������� ������� ��������������.

����, � ������� ������ ������ ���������, ������� ������������� � ������������, ����� �������������, ��� ���� �� ��� �������� �� ���������� ���������, ������������ � ������� �������������, ���������� ���������������.

���������� �������� ����� ����, ������������ � ���������� ��������������� ����������� ����. ����� �������������� �������, ����������� ������������ ���� ����������� ����, ����� ����� ����������� ����� �������� ���������� � ����� ��� ������� �� ����������� ����� ����.

����������� ������ ���������� ������ ���� � ����� ����������� � ����������� �����. ����, ��������, � ���� ���������� ����������������� �������, �� ����������� ����� ����������, ���� ���������� �� �� �� ������ ������ ��� ��������. ����� ������� ����������� � ��� ����� �� ����.

���� �� ���� ���������� � ���������� ����������� ����, �� � ���� ���������� ��������� ����� �������� �� ����� �������� ������������ � ������������� �� ������, � � ������ � ��������.

��� �������������� ��������� � ������������ ����� ���������� ���, ���� �������� ��������� �� ��� ������� ������������. ���� ������� ����������� ���� �� ����� ������, ��� ����� �������� � ������� ������������� ����� ��������.

� �����������-������������ ����������� ���� ���������� ��� ����� ������������ ������������� ��� ��������� ����������� ����.

���������� �������������� ����

������������� ��� �� ���� ��� ����������� ������������ ����� ������������ �������, ����������� ������� �������� � ��������� �������������� ��������. �� �������� ������� �������� ���� ���������� «��������» (��� �����).

��������, � ������� ����� ���, ���������� �����������. ��������� ��������� ��� ������ ������������ ��������� � ��������� �����������������. � ����� ��������� ��� �� ��������� ����� �������� ������������� ����, �� ������������� ��������� � ����.

�� ���� ��������� ������� ��������� ��������� ������������� ������� ���� � � ���������� ����� ������� ������������� ������ ������������ � �����. ���� ���� ����� ���������� �� ������ ��� ��� ������� ���� � ������ ��� ��� ������ ����.

�������� �������� ������ � ����������� ������� �� ��������� ����������, ����� � ������ �������, ���������� �����������, ����������� �������� ����������� � ���������� ��������, ������� ������� �������� �����. �������� �� ���, �������� ��������������� ���������� �������������� ���� ����� �������� ����� � ������ �����, �� ���� �������� ��������������� ������ ���������������� �����.

��� ��� ������ �� �������� ��������

���, ����������� ����� �������� �������� ��� ���������, ����� ������� ������������� �����, ����������� ��� ������.

� ������ �������, ������������� ��� ���������� � ����������, ��� ������� ����������� �����������, �������� ���������, ����������������� ����������� �������� ��������� ����� ��������� ��� ������� ����� �����������, ��� ������� ���������� � ���������, �������� �����, ������������� ��������� ����� ���������� �����, ���������� ��� �����������. � ��������� �������� � �������� ��� ������������ ��� �������� ������� ���������.

�� ������� ������������, ���������� �������� ��������� ��� ���������� 1 ��. ������� ��� ����� �������� ��� ���������� ������� � ���� �������� 0,01 �. ����������� ��� �������� ��� ���������� ������� � ���� �������� 0,1 �. ���������� ��������� ���������� ����� 42 �.

Источник: http://ElectricalSchool.info/main/osnovy/216-jelektricheskijj-tok.html

Biz-books
Добавить комментарий