Движение тока в электрической цепи: как определить, что принято за направление

«Почему ток в цепи идёт «от плюса к минусу», если носители заряда — электроны — заряжены отрицательно и должны идти «от минуса к плюсу»?» — Яндекс Кью

Сообщества

ФизикаНаука

Роман Рева

24 июля 2015  ·

106,8 K

ОтветитьУточнить

Достоверно

Никита Р.

8

Электромеханик  · 15 апр

Так исторически сложилось. На заре электротехники решили принять именно такое направление тока, поскольку тогда о роли электронов в создании тока особо не знали.

Да, электроны в металлических проводниках идут от «-» к «+», на самом деле.

Но ведь есть и другие проводники. Например, в электролитах ток создают ионы: как положительные, так и отрицательные. Их движение противоположно. Так, отрицательно заряженные ионы движутся от катода к аноду, то есть от «-» в «+», а положительно заряженные ионы — от анода к катоду, то есть от «+» к «-«.

3 эксперта согласны

Владимир Яшагин

подтверждает

19 апреля

Все так считают. Это общепринятая версия.

Комментировать ответ…Комментировать…

Георгий Степико

Топ-автор

21,2 K

aka Judgy. Студент-пилот. Блоггер. Подкастер.  · 24 июл 2015  · yandex.ru/q/loves/mamayaletal

По определению, ток — это упорядоченное (направленное) движение заряженных частиц. Это определение, которое известно нам ещё со школы, и в нём не конкретизируется, какие именно частицы имеются в виду. Если масса заряженных частиц в некоторой области начала двигаться упорядоченно, то физики говорят, что в этой области существует электрический ток. В различных средах и.

.. Читать далее

12,7 K

Комментировать ответ…Комментировать…

Первый

Алексей Палагин

3

А можно уже на вопрос ответить?  · 5 сент 2017

Артур прав. Всего лишь ошибочное мнение. Когда разобрались — решили оставить как есть.  Курс школьной физики.  Но согласен, часто вводит в заблуждение новичков-радиолюбителей. Точнее вводило в средине прошлого века. Откуда я родом ))

Комментировать ответ…Комментировать…

Первый

Александр Иванов

3

Студент Московского энергетического института  · 27 окт 2015

На самом деле, как и было сказано, направление тока от плюса к минусу просто «общепринято». В металлах, где ток создаётся потоком отрицательно заряженных частиц, за направление электрического тока принимают направление, противоположное движению.

Но это допущение более или менее логично при применении к постоянному току, о котором мы говорили. Если рассматривать… Читать далее

Комментировать ответ…Комментировать…

Александр Т.

854

18 мар 2020

Для расчётов электрических цепей реальное направление переноса зарядов абсолютно не интересно. Просто гораздо удобнее для понимания, когда существует гидравлическая аналогия протекания тока по цепям. Ну а вода, как известно, течёт только под гору. Поэтому и принято считать, что ток течёт от большего потенциала к меньшему, а в математике положительные числа больше отрицательных.

Комментировать ответ…Комментировать…

Влад

29

пенсионер  · 5 мар 2020

Так приняли для удобства,считая что плюс это как бы больше чем минус. И по этой причине приняли, что ток идет от плюса к минусу. Главное на рассчеты разных схем это не влияет. Но это не относится к вакуумным приборам, когда речь идет о направлении потока электронов например в кинескопе или в осциллографических трубках.

Комментировать ответ…Комментировать…

Первый

Артур Цюань

28

?  · 13 сент 2015

Если я внимательно слушал на уроках, то все дело в открытии электрона. Дело в том, что все правила/законы/теоремы электродинамики были сформулированы еще до открытия электрона и основывались на направлении от плюса к минусу. Однако после полученных знаниях об электроне оказалось, что ток идет от минусы к плюсу. И дабы не менять правила и законы было решено оставить все… Читать далее

Комментировать ответ…Комментировать…

Вы знаете ответ на этот вопрос?

Поделитесь своим опытом и знаниями

Войти и ответить на вопрос

Электрический ток в металлах.

Действия электрического тока. Направление тока 8 класс онлайн-подготовка на Ростелеком

Структура металлов

 

На предыдущих уроках мы изучили практически все понятия, связанные с возникновением электрического тока: электрические заряды, электрическое поле, источники тока, простейшие электрические цепи и электрические схемы. Теперь нам предстоит выяснить, как течёт электрический ток в металлах, какие действия оказывает электрический ток, а также направление тока.

 

Металлы, как мы выяснили из экспериментов на предыдущих уроках, хорошо проводят электрический ток. Для того чтобы пояснить этот факт, зададимся вопросом: а что же такое металлы?

Металлы, как правило, – это поликристаллические вещества (состоящие из множества кристаллов) (рис. 1-2).

Рис. 1. Металлы (Источник)	Рис. 2. Структура железа (Источник)

 

Движение электронов в металлах до появления электрического поля

 

 

То есть, в металлах мы имеем дело с упорядоченной структурой атомов: каждый атом находится на своём конкретном месте.

 

Как мы уже знаем, вокруг ядра атомов движутся электроны.

Что же даёт возможность появления свободных электрических зарядов?

Дело в том, что дальние электроны (те, которые находятся на самых удалённых от ядра орбитах) довольно слабо связаны с ядром. Поэтому они могут довольно легко переходить от одного атома к другому. Такое беспорядочное движение электронов чем-то напоминает электронный газ. Если внутри металла нет электрического поля, то движение этих свободных электронов чем-то напоминает движение поднятого в воздух роя мошкары в летний день (рис. 3).

Рис. 3. Движение электронов внутри металлического проводника (Источник)

 

Движение электронов в металлах после появления электрического поля

 

 

Всё изменяется, когда внутри металла появляется электрическое поле. Электрическое поле заставляет двигаться заряженные частицы. Ядра атомов остаются на месте, а вот электроны начинают упорядоченно двигаться.

 

 

Электрический ток в металлах

 

 

Электроны, перескакивая от одного атома к другому, движутся в том направлении, куда им указывает электрическое поле. Это движение и называется электрическим током в металлах.

 

Мы знаем, что электрический ток – это направленное, упорядоченное движение заряженных частиц. В металлах в роли движущихся заряженных частиц выступают электроны. В других веществах это могут быть ионы или ионы и электроны.

Движение заряженных частиц (в металлах – электронов) происходит очень медленно (доли миллиметров в секунду). Возникает вопрос: почему же, когда мы нажимаем на выключатель, лампочка загорается практически мгновенно?

Дело в том, что внутри проводников с огромной скоростью (со скоростью света – приблизительно 300 000 километров в секунду) распространяется электрическое поле.

При замыкании цепи поле распространяется практически мгновенно. А уже вслед за полем начинают медленно двигаться электроны, причём сразу по всей цепи. Эту ситуацию можно сравнить с движением воды в водопроводе. Воду заставляет двигаться давление в трубах, которое при открытии крана распространяется практически мгновенно, заставляя «ближайшую» к крану воду выливаться. При этом по трубам движется вся вода под этим самым давлением. Получается, что давление – это аналог электрического поля, а вода – аналог электронов. Как только прекращается действие электрического поля, сразу прекращается упорядоченное движение электрических зарядов.

 

Опыт Рикке

 

 

Возникает логичный вопрос: а не изменяется ли проводник из-за того, что из него «ушли» электроны? Опыт по подтверждению того, что все электроны одинаковые, был проведён немецким учёным Рикке (рис. 4) тогда, когда на трамвайных линиях использовали три разных проводника: алюминиевый и два медных.

 

Рис. 4. Карл Виктор Рикке (Источник)

Рикке в течение года наблюдал за последовательным соединением трёх проводников: медь + алюминий + медь. Поскольку ток в трамвайных линиях течёт довольно большой, то эксперимент позволял дать однозначный ответ: одинаковы ли электроны, которые являются носителями отрицательного заряда в разных проводниках.

За год масса проводников не изменилась, диффузии не произошло, то есть структура проводников осталась неизменной. Из этого следовал вывод, что электроны могут переходить из одного проводника в другой, но структура их при этом не изменится.

 

Действия тока

 

 

Поговорим теперь о том, какое действие оказывает электрический ток. За счёт чего он получил такое широкое применение в быту и технике?

 

Можно выделить три основных действия электрического тока:

1. Тепловое. При прохождении тока проводник нагревается. Это одно из самых главных действий тока, которое используется человеком. Самый простой пример – некоторые бытовые обогреватели (рис. 5).

Рис. 5. Электрообогреватель (Источник)

2. Химическое. Проводник может изменять химический состав при прохождении по нему тока. В частности, при помощи электрического тока добывают некоторые металлы в чистом виде, выделяя их из различных соединений. К примеру, таким образом получают алюминий (рис. 6).

Рис. 6. Электролизный цех алюминиевого завода (Источник)

3. Магнитное. Если по проводнику течёт ток, то магнитная стрелка вблизи такого проводника изменит своё положение.

 

Направление тока

 

 

Теперь поговорим о направлении электрического тока.

 

За направление электрического тока принимается направление движения положительных электрических зарядов.

Но только что мы говорили о том, что ток в металлах создают движущиеся электроны, которые имеют отрицательный заряд. Почему же возникает такое противоречие?

Когда возник вопрос о направлении электрического тока, ещё никто не знал о существовании электронов. Было решено считать, что ток движется в направлении движения положительных зарядов. Прошло время, учёные выяснили, что в металлах, в частности, движутся электроны, но было решено оставить всё в прежнем виде. Это связано с тем, что знак заряда нас практически не интересует, гораздо больше нас интересует само действие тока.

Движение электронов в проводнике противоположно направлению электрического поля (рис. 7).

Рис. 7. Движение электронов в проводнике (Источник)

На этом уроке мы выяснили, как течёт ток в металлах, узнали о действиях электрического тока, а также определили направление тока.

На следующем уроке мы начнём знакомиться с числовыми характеристиками тока.

                       

Список литературы

1. Генденштейн Л. Э, Кайдалов А. Б., Кожевников В. Б. Физика 8 / Под ред. Орлова В. А., Ройзена И. И. – М.: Мнемозина.
2. Перышкин А. В. Физика 8. – М.: Дрофа, 2010.
3. Фадеева А. А., Засов А. В., Киселев Д. Ф. Физика 8. – М.: Просвещение.

 

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

1. Фестиваль педагогических идей «Открытый урок» (Источник)
2. Фестиваль педагогических идей «Открытый урок» (Источник)
3. Фестиваль педагогических идей «Открытый урок» (Источник)

 

Домашнее задание

1. П. 34–36, вопросы 1–4, стр. 81, вопросы 1–7, стр. 83, вопросы 1–3, стр. 84. Перышкин А. В. Физика 8. – М.: Дрофа, 2010.
2. В каких устройствах используется тепловое действие тока? Магнитное действие?
3. Какие действия тока можно наблюдать, пропуская ток через морскую воду?

 

DK Наука и техника: схемы

2. / Наука и техника

Cite

ЧТО ТАКОЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК?

КОГДА ПРОТЕКАЕТ ТОК В ЦЕПИ?

ЧТО СОЗДАЕТ ТОК В ЦЕПИ?

АККУМУЛЯТОР

КОМПОНЕНТЫ

УЗНАТЬ БОЛЬШЕ

Электрический ток течет по петле, питая лампочки или другие электрические КОМПОНЕНТЫ. Петля представляет собой электрическую цепь. Цепь состоит из различных компонентов, соединенных между собой проводами. Ток передается по цепи источником питания, например АККУМУЛЯТОРОМ.

Таблица 26. Определения цепи

Напряжение	— это энергия, данная каждой единице, которая течет в цепи
Текущий	. точка в цепи каждую секунду
Мощность	количество электроэнергии, потребляемой цепью каждую секунду

ЧТО ТАКОЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК?

Электрический ток представляет собой поток электрического заряда (обычно в форме электронов) через вещество. Вещество или проводник, по которому течет электрический ток, часто представляет собой металлическую проволоку, хотя ток может также течь через некоторые газы, жидкости и другие материалы.

Цепи могут быть подключены двумя способами. В последовательной цепи ток течет к каждой лампочке по очереди. Обе лампочки горят тускло. В параллельной цепи ток делится и течет сразу к обеим лампочкам одновременно. Лампочки тогда ярче.

КОГДА ПРОИСХОДИТ ТОК В ЦЕПИ?

Ток течет только тогда, когда цепь замкнута, т. е. в ней нет разрывов. В полной цепи электроны текут от отрицательной клеммы (соединения) источника питания через соединительные провода и компоненты, такие как лампы, и обратно к положительной клемме.

ЧТО СОЗДАЕТ ТОК В ЦЕПИ?

Когда провод подсоединен к клеммам батареи, электроны текут от минуса к плюсу. Разные (противоположные) заряды притягиваются, одинаковые (одинаковые) заряды отталкиваются. Электроны имеют отрицательный заряд — они отталкиваются от отрицательного и притягиваются к положительному.

АККУМУЛЯТОР

Аккумулятор представляет собой компактный, легко транспортируемый источник электроэнергии. Когда батарея подключена к цепи, она обеспечивает энергию, которая движет электроны по току. Батареи содержат химические вещества, которые взаимодействуют друг с другом, разделяя положительный и отрицательный заряды.

ЧТО ВНУТРИ БАТАРЕИ?

Батарея состоит из одной или нескольких секций или элементов. Внутри каждой ячейки два химически активных материала, называемых электродами, разделены жидкостью или пастой, называемой электролитом. Маленькие батареи могут иметь только одну ячейку. Большие, мощные батареи могут иметь шесть ячеек.

КАК РАБОТАЕТ БАТАРЕЯ?

Внутри элемента электролит вступает в реакцию с электродами, заставляя электроны перемещаться через электролит от одного электрода к другому. Один электрод получает отрицательный заряд, а другой положительный заряд. Два электрода являются положительными и отрицательными клеммами.

КОМПОНЕНТЫ

Различные объекты, составляющие цепь, называются компонентами. Цепь должна иметь источник питания, например батарею, и ток течет по проводнику, например по проводу. Лампочки, зуммеры и двигатели — это компоненты, которые превращают электричество в свет, звук и движение.

СТИМУЛ СЕРДЦА

Батарея и другие компоненты искусственного кардиостимулятора посылают электрические импульсы по проводам к сердцу пациента, чтобы поддерживать его стабильное биение. Кардиостимулятор устанавливают, когда сердце не бьется стабильно самостоятельно.

ЧТО ТАКОЕ ПРОВОДНИК?

Материал, хорошо проводящий ток, называется проводником. Металлы являются хорошими проводниками, потому что атомы металлов легко выделяют электроны для переноса тока. Серебро и медь являются лучшими проводниками, и большинство электрических проводов сделаны из меди. Во избежание поражения электрическим током провода покрыты изолятором.

ЧТО ТАКОЕ ИЗОЛЯТОР?

Некоторые материалы плохо проводят ток. Говорят, что они сопротивляются (противостоят) потоку тока. Материалы, которые делают это, называются изоляторами. Пластмассы, стекло, резина и керамика являются хорошими изоляторами. Изоляторы используются для покрытия проводов и компонентов, чтобы предотвратить поражение электрическим током и предотвратить протекание тока.

КАК РАБОТАЕТ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ?

Выключатели похожи на ворота, которые контролируют поток электричества в цепи. Когда переключатель разомкнут, он создает разрыв в цепи, и ток не будет течь. Когда он замкнут, он замыкает цепь, и по нему течет ток. Переключатели используются в параллельных цепях для включения и выключения различных частей цепи.

КАК ПОДАЧА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ?

Большая часть электричества, которое мы используем дома и на работе, вырабатывается машинами на электростанциях, называемыми генераторами. Генераторы посылают электрический ток через огромную сеть цепей и проводов в дома, офисы и другие здания.

УЗНАТЬ БОЛЬШЕ

Химия

Электричество

Электроснабжение

Электромагнетизм

Copyright © Dorling Kindersley, 2007 г.

Электрический ток возникает при движении электрических зарядов — это могут быть отрицательно заряженные электроны или носители положительного заряда — положительные ионы.

---

Учебное пособие по электрическому току Включает:
Что такое электрический ток Текущая единица — Ампер ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК

---

Электрический ток является одним из самых основных понятий, существующих в области электротехники и электроники. Электрический ток лежит в основе науки об электричестве.

Будь то электрический обогреватель, крупная электрическая сеть, мобильный телефон, компьютер, удаленный сенсорный узел или что-то еще, понятие электрического тока является центральным в его работе.

Однако ток как таковой обычно нельзя увидеть, хотя его эффекты можно видеть, слышать и ощущать все время, и в результате иногда трудно получить представление о том, чем он является на самом деле.

Удар молнии — впечатляющее зрелище электрического тока
Фотография сделана с вершины башни Петронас в Куала-Лумпуре, Малайзия

Определение электрического тока

Определение электрического тока:

Электрический ток — это поток электрического заряда в цепи. Точнее, электрический ток — это скорость протекания заряда через данную точку электрической цепи. Заряд может представлять собой отрицательно заряженные электроны или носители положительного заряда, включая протоны, положительные ионы или дырки.

Величина электрического тока измеряется в кулонах в секунду, общепринятой единицей для этого является ампер или ампер, который обозначается буквой «А».

Ампер или ампер широко используется в электрических и электронных технологиях вместе с такими множителями, как миллиампер (0,001 А), микроампер (0,000001 А) и так далее.

Подробнее о . . . . Ампер, единица силы тока.

Ток в цепи обычно обозначается буквой «I», и эта буква используется в таких уравнениях, как закон Ома, где V=I⋅R.

Что такое электрический ток: основы

Основная концепция тока заключается в том, что это движение электронов внутри вещества. Электроны — это мельчайшие частицы, которые существуют как часть молекулярной структуры материалов. Иногда эти электроны прочно удерживаются внутри молекул, а иногда они удерживаются свободно и могут относительно свободно перемещаться по структуре.

Один очень важный момент, который следует отметить в отношении электронов, заключается в том, что они являются заряженными частицами — они несут отрицательный заряд. Если они перемещаются, то количество заряда перемещается, и это называется током.

Также стоит отметить, что количество электронов, способных двигаться, определяет способность конкретного вещества проводить электричество. Некоторые материалы позволяют току двигаться лучше, чем другие.

Движение свободных электронов обычно очень бессистемно — оно хаотично — столько электронов движется в одном направлении, сколько в другом, и в результате нет общего движения заряда.

Случайное движение электронов в проводнике со свободными электронами

. Если на электроны действует сила, перемещающая их в определенном направлении, то все они будут дрейфовать в одном и том же направлении, хотя и несколько беспорядочно, но общее движение в Одно направление.

Сила, действующая на электроны, называется электродвижущей силой, или ЭДС, а ее величина – напряжением, измеряемым в вольтах.

Поток электронов под действием приложенной электродвижущей силы

Чтобы немного лучше понять, что такое ток и как он действует в проводнике, его можно сравнить с течением воды в трубе. У этого сравнения есть ограничения, но оно служит очень простой иллюстрацией течения и течения.

Течение можно рассматривать как воду, текущую по трубе. Когда давление оказывается на одном конце, оно заставляет воду двигаться в одном направлении и течь по трубе. Количество потока воды пропорционально давлению на конце. Давление или силу, прикладываемую к концу, можно сравнить с электродвижущей силой.

Когда к трубе прикладывается давление или вода течет в результате открытия крана, вода течет практически мгновенно. То же самое верно и для электрического тока.

Чтобы получить представление о потоке электронов, требуется 6,24 миллиарда, миллиардов электронов в секунду, чтобы течь при токе в один ампер.

Обычный ток и поток электронов

Часто возникает много недопонимания относительно обычного течения тока и потока электронов. Поначалу это может немного сбивать с толку, но на самом деле все довольно просто.

Частицы, переносящие заряд по проводникам, — это свободные электроны. Направление электрического поля внутри цепи по определению является направлением, в котором выталкиваются положительные пробные заряды. Таким образом, эти отрицательно заряженные электроны движутся в направлении, противоположном электрическому полю.

Электроны и обычный ток

Это произошло потому, что первоначальные исследования статических и динамических электрических токов были основаны на том, что мы теперь назвали бы носителями положительного заряда. Это означало, что тогдашнее раннее соглашение о направлении электрического тока было установлено как направление движения положительных зарядов. Это соглашение осталось и используется до сих пор.

Итого:

• Обычный ток:   Обычный ток идет от положительного к отрицательному выводу и указывает направление, в котором будут течь положительные заряды.
• Электронный поток:   Электронный поток идет от отрицательного к положительному выводу. Электроны заряжены отрицательно и поэтому притягиваются к положительной клемме, поскольку притягиваются разноименные заряды.

Это соглашение используется во всем мире и по сей день, хотя оно может показаться немного странным и устаревшим.

Скорость движения электрона или заряда

Скорость передачи электрического тока сильно отличается от скорости фактического движения электрона. Сам электрон скачет в проводнике и, возможно, продвигается по проводнику только со скоростью несколько миллиметров в секунду. Это означает, что в случае переменного тока, когда ток меняет направление 50 или 60 раз в секунду, большая часть электронов никогда не выходит из провода.

Возьмем другой пример: в почти вакууме внутри электронно-лучевой трубки электроны движутся почти по прямой со скоростью примерно в одну десятую скорости света.

Эффекты тока

Когда по проводнику течет электрический ток, существует ряд признаков, указывающих на то, что ток течет.

• Тепло рассеивается:   Возможно, наиболее очевидным является выделение тепла. Если ток мал, то количество выделяемого тепла, вероятно, будет очень небольшим и может быть незаметно. Однако, если ток больше, возможно выделение заметного количества тепла. Электрический огонь является ярким примером того, как ток вызывает выделение тепла. Фактическое количество тепла определяется не только током, но также напряжением и сопротивлением проводника.
• Магнитный эффект:   Другой эффект, который можно заметить, заключается в том, что вокруг проводника создается магнитное поле. Если в проводнике течет ток, то это можно обнаружить. Поместив компас рядом с проводом, по которому проходит достаточно большой постоянный ток, можно увидеть, что стрелка компаса отклоняется. Обратите внимание, что это не будет работать с сетью, потому что поле меняется слишком быстро, чтобы стрелка могла среагировать, а два провода (фаза и нейтраль), расположенные близко друг к другу в одном кабеле, компенсируют поле.

  Магнитное поле, создаваемое током, находит хорошее применение в ряде областей. Намотав проволоку на катушку, можно усилить эффект и сделать электромагнит. Реле и множество других предметов используют этот эффект. Громкоговорители также используют переменный ток в катушке, чтобы вызвать вибрации в диафрагме, которые позволяют преобразовывать электронные токи в звуки.

Как измерить силу тока

Одним из важных аспектов тока является знание величины тока, который может протекать в проводнике. Поскольку электрический ток является ключевым фактором в электрических и электронных цепях, очень важно знать, какой ток течет.

Существует множество различных способов измерения тока. Одним из самых простых является использование мультиметра.

Как измерить ток с помощью цифрового мультиметра:

Используя цифровой мультиметр, цифровой мультиметр, можно легко измерить ток, поместив цифровой мультиметр непосредственно в цепь, по которой течет ток. Затем цифровой мультиметр даст точное значение тока, протекающего в цепи.

Узнайте , как измерять ток с помощью цифрового мультиметра.