Ток идет от: Как в реальности протекает электрический ток? | Полезные статьи

Электрический ток идет от плюса к минусу

Войдите , пожалуйста. Хабр Geektimes Тостер Мой круг Фрилансим. Войти Регистрация. Куда течет ток или где же этот чертов катод? Это возникает от того, что новое понятие не может однозначно зацепиться за уже известные факты в сознании, никак не получается построить новую связь в семантической сети фактов.

Поиск данных по Вашему запросу:

Электрический ток идет от плюса к минусу

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.

Содержание:

• То самое место
• Направление электрического тока
• Как движется ток от плюса к минусу
• Электрический ток
• Почему течет ток
• Направление тока в проводнике, как, откуда и куда течет электрический ток.

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: 🧲#9 Электрический ток и электроны

То самое место

Подключим к пальчиковой батарейке светодиод, и если полярность окажется соблюдена правильно, то он засветится. В каком направлении установится ток? В наше время всем известно, что от плюса к минусу. А внутри батарейки, стало быть, от минуса к плюсу — ток ведь в этой замкнутой электрической цепи постоянный.

За направление тока в цепи принято считать направление движения положительно заряженных частиц, но ведь в металлах то движутся электроны, а они, мы знаем, заряжены отрицательно.

Давайте разберемся, почему в то время как электроны текут по цепи от минуса к плюсу, все вокруг говорят, что ток идет от плюса к минусу. Для чего такая несуразность? Ответ кроется в истории становления электротехники.

Когда Франклин разрабатывал свою теорию электричества, он рассматривал его движение подобно движению жидкости, которая как-бы перетекает от одного тела к другому. Где электрической жидкости больше — оттуда она течет в ту сторону, где ее меньше. Франклин поэтому и назвал тела с избытком электрической жидкости условно!

Отсюда и пошло представление о движении электрических зарядов. Положительный заряд перетекает, словно через систему сообщающихся сосудов, от одного заряженного тела к другому.

Позже французский исследователь Шарль Дюфе в своих экспериментах с электризацией натиранием установил, что заряжаются не только натираемые тела, но и натирающие, причем при контакте заряды обеих тел нейтрализуется.

Получалось, что есть на самом деле два отдельных вида электрического заряда, которые при взаимодействии друг друга нейтрализуют. Эту теорию двух электричеств развил современник Франклина Роберт Симмер, который на себе убедился в том, что в теории Франклина что-то не до конца правильно.

Шотландский физик Роберт Симмер носил по две пары чулок: утепленные шерстяные и сверху еще вторые шелковые.

Когда он снимал с ноги оба чулка сразу, а затем выдергивал один чулок из другого, то наблюдал такую картину: шерстяной и шелковый чулки раздуваются, принимая как бы форму его ноги и резко слипаются друг с другом. При этом чулки из одинакового материла, как шерстяные и шелковые, отталкивались друг от друга. Если же Симмер держал в одной руке два шелковых, а в другой — два шерстяных чулка, то когда он сближал руки, отталкивание чулков из одинакового материала и притяжение чулков из разного материала приводило к интересному взаимодействию между ними: разнородные чулки словно набрасывались друг на друга и сплетались в клубок.

Наблюдения за поведением собственных чулков привели Роберта Симмера к выводу, что в каждом теле имеется не одна, а две электрические жидкости — положительная и отрицательная, которые содержатся в теле в одинаковых количествах.

При натирании двух тел какая-то из них может перейти из одного тела в другое, тогда в одном теле окажется избыток одной из жидкостей, а в другом — ее недостаток. Оба тела станут наэлектризованными противоположными по знаку электричествами. Тем не менее, электростатические явления успешно можно было объяснить как при помощи гипотезы Франклина, так и при помощи гипотезы двух электричеств Симмера.

Эти теории некоторое время конкурировали между собой. Когда же в году Алессандро Вольта создал свой вольтов столб, после чего был исследован электролиз, ученые пришли к однозначному выводу, что действительно в растворах и жидкостях движутся два противоположных потока носителей заряда — положительные и отрицательные. Дуалистическая теория электрического тока, хотя и не была понятна всем, все же восторжествовала.

Наконец, в году, выступая перед Парижской академией наук, Ампер предлагает выбрать в качестве основного направления тока одно из направлений движения заряда. Ему было удобно сделать так, поскольку Ампер исследовал взаимодействия токов между собой и токов с магнитами. И чтобы каждый раз во время сообщения не упоминать, что в двух направлениях по одному проводнику движутся два потока противоположного заряда.

Ампер предложил просто принять за направление тока направление движения положительного электричества, и все время говорить о направлении тока, имея ввиду движение положительного заряда. С тех пор предложенное Ампером положение о направлении тока принято повсеместно, и используется до сих пор.

Когда Максвелл разрабатывал свою теорию электромагнетизма, и решил применять правило правого винта для удобства определения направления вектора магнитной индукции, он также придерживался этого положения: направление тока — это направление движения положительного заряда. Фарадей в свою очередь отмечал, что направление тока условно, это просто удобное средство для ученых, чтобы однозначно определять направление тока.

Это просто удобно. И даже после того как Томсон в году открыл электрон, условность направления тока все равно сохранилась. Даже если в проводнике или в вакууме реально движутся только электроны, все равно за направление тока принимается противоположное направление — от плюса к минусу.

Спустя уже более века с момента открытия электрона, несмотря на представления еще Фарадея об ионах, даже с появлением электронных ламп и транзисторов, хотя и появились трудности в описаниях, все равно привычное положение дел сохраняется. Так просто удобнее оперировать с токами, ориентироваться в их магнитных полях, и никаких реальных трудностей это, похоже, ни у кого не вызывает.

Искать в Школе для электрика:.

Направление электрического тока

Пишут, что если носитель электрон а это отриц частица ,тогда ток движется от минуса к плюсу. Тогда как в квартирах ток течет? Почему фазу называют «плюс»,если ток от неё бежит к нулю? Тогда ноль на самом деле нихя не ноль, а минус?

Давайте разберемся, почему в то время как электроны текут по цепи от минуса к плюсу, все вокруг говорят, что ток идет от плюса к минусу. Для чего.

Как движется ток от плюса к минусу

Достоверно известно, что электрический ток — это направленное движение электронов или, в некоторых случаях, положительных или отрицательных ионов. Электричество как таковое также связано с понятием ЭДС, то есть для тока в проводнике нужна разность потенциалов. Тогда направление движения тока при движении электронов и отрицательно заряженных ионов будет от отрицательного полюса к положительному, так как одноименные заряды отталкиваются, а разноименные притягиваются. Движение же положительных ионов будет связано с движением обратным по направлению. Почему тогда официально считается, что ток идет всегда от плюса к минусу и такое же направление указывается на электрических схемах?! Преподаватели физики мне отвечали, что так сложилось исторически, но ведь в двух случаях из трех это ошибка. Так тогда как понимать? Наверное, первые систематические опыты с ним можно датировать годом, когда итальянский учёный Алессандро Вольта опустил в банку с кислотой две пластинки — цинковую и медную. Так возникла первая батарея — Вольтов столб, хотя, безусловно, электрические явления не были в тот период новостью.

Электрический ток

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. Так, например, в электролитах такими носителями выступают ионы, получившиеся в растворе в следствие его диссоциации. Хороший и известный со школы пример — раствор обычной поваренной соли.

Электроника для начинающих Электроника для начинающих.

Почему течет ток

Электрический ток — одно из основных благ цивилизации, без которого жизнь современного человечества была бы невозможна. Применяемый во всех областях современного мира от простого электрочайника, встречающегося на кухни почти любой домохозяйки до мощной дуговой электроплавильной печи он делает жизнь людей более удобной и простой. В то же самое время очень мало из тех, кто пользуется многочисленными электроприборами, задумывается над природой данного явления. В частности, не все понимают, что оно собой представляет, на протекании каких процессов основывается, какое направление течения заряженных частиц в проводниках и электрических цепях. Для того чтобы разобраться в том, как течет ток, необходимо понять его физическую сущность, основанную на атомарно-молекулярной теории строения материи, узнать, какие условия необходимы для его возникновения и существования, какие виды токов бывают, и какими характеристиками они обладают.

Направление тока в проводнике, как, откуда и куда течет электрический ток.

Направление электрического тока. Подключим к пальчиковой батарейке светодиод, и если полярность окажется соблюдена правильно, то он засветится. При отсутствии электрического поля в металлическом проводнике ток идти не будет. Тем более, в то время не подозревали что он движется от минуса к плюсу. Когда Ампер предложил в первой половине го столетия направление тока от плюса к минусу, все восприняли это. Сколько энергии запасено конденсатором, столько он способен отдать в нагрузку при своём разряде. Ток идет от минуса к плюсу.

Рассказ о природе электрического тока. веке, принято считать, что ток течет от плюса к минусу, т.е. в направлении, обратном движению электронов .

Канал ЭлектроХобби на YouTube. Электрический ток представляет собой упорядоченное движение заряженных частиц. В твердых телах это движение электронов отрицательно заряженных частиц в жидких и газообразных телах это движение ионов положительно заряженных частиц.

Регистрация Вход. Ответы Mail. Вопросы — лидеры Решите задачу по физике 1 ставка. Какая польза народному хозяйству от астрономии и теории эволюции?

По договорённости считается, что ток течёт в направлении от плюса к минусу. Поэтому физики и специалисты по электронике предпочитают говорить не о направлениях электрического тока, а о направлениях движения электронов, или зарядов.

Электрический ток может возникнуть только в замкнутой электрической цепи. Электрическая цепь состоит как минимум из следующих составляющих: источника электрического тока, проводников и какого-нибудь электрического устройства.

Источник тока всегда имеет два полюса — плюс и минус. Одним выключателем мы можем замыкать и размыкать электрическую цепь. Существуют различные виды механических выключателей. Например, кнопочный, как кнопка дверного звонка или планочный, как выключатель света в комнате.

Электрический ток представляет собой упорядоченное движение заряженных частиц. В твердых телах это движение электронов отрицательно заряженных частиц в жидких и газообразных телах это движение ионов положительно заряженных частиц. Более того ток бывает постоянным и переменным, и у них совсем разное движение электрических зарядов.

Ток идет от плюса к минусу

В электрической цепи, включающей источник тока и потребитель электроэнергии, возникает электрический ток. Но в каком направлении возникает этот самый ток? Традиционно считается, что во внешней цепи ток имеет направление от плюса источника к минусу в то время, как внутри источника питания — от минуса к плюсу. И действительно, электрический ток — это упорядоченное движение электрически заряженных частиц.

В случае, если проводник изготовлен из металла, такими частицами служат электроны — отрицательно заряженные частицы. Однако во внешней цепи электроны движутся именно от минуса отрицательного полюса к плюсу положительному полюсу , а не от плюса к минусу.

Поиск данных по Вашему запросу:

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.

Содержание:

• Электрический ток
• Почему течет ток
• Как течет ток
• Урок 1. Электричество: куда бегут электроны
• Научный форум dxdy
• Электрическая цепь

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Как найти провод управления ( минус ) на бензиновых форсунках ?

Электрический ток

Теория и практика. Кейсы, схемы, примеры и технические решения, обзоры интересных электротехнических новинок. Уроки, книги, видео. Профессиональное обучение и развитие. Сайт для электриков и домашних мастеров, а также для всех, кто интересуется электротехникой, электроникой и автоматикой. Куда течет электричество.

В электрической цепи, включающей источник тока и потребитель электроэнергии, возникает электрический ток. Но в каком направлении возникает этот самый ток? Традиционно считается, что во внешней цепи ток имеет направление от плюса источника к минусу в то время, как внутри источника питания — от минуса к плюсу.

И действительно, электрический ток — это упорядоченное движение электрически заряженных частиц. В случае, если проводник изготовлен из металла, такими частицами служат электроны — отрицательно заряженные частицы. Однако во внешней цепи электроны движутся именно от минуса отрицательного полюса к плюсу положительному полюсу , а не от плюса к минусу.

Если включить во внешнюю цепь полупроводниковый диод , то станет ясным, что ток возможен лишь тогда, когда диод подключен катодом в сторону минуса. Из этого следует, что за направление электрического тока в цепи принимают направление противоположное реальному движению электронов.

Если проследить историю становления электротехники как самостоятельной науки, можно понять, откуда возник такой парадоксальный подход. Американский исследователь Бенжамин Франклин выдвинул в свое время унитарную единую теорию электричества.

По этой теории электрическая материя является невесомой жидкостью, которая может вытекать из одних тел, при этом накапливаться в других. По Франклину, электрическая жидкость есть во всех телах, но наэлектризованными тела становится лишь тогда, когда в них имеет место избыток или недостаток электрической жидкости электрического флюида. Недостаток электрического флюида по Франклину означал отрицательную электризацию, а избыток — положительную.

Так было положено начало понятиям положительного заряда и отрицательного заряда. В момент соединения тел заряженных положительно с телами, заряженными отрицательно, электрическая жидкость перетекает от тела с большим количеством электрической жидкости к телам с пониженным ее количеством. Это похоже на систему сообщающихся сосудов. В науку вошло устойчивое понятие электрического тока, движения электрических зарядов. Эта гипотеза Франклина предварила электронную теорию проводимости, однако она оказалась совсем не безупречной.

Французский физик Шарль Дюфе обнаружил, что в реальности есть два вида электричества, которые в отдельности подчиняется теории Франклина, однако при соприкосновении взаимно нейтрализуются. Появилась новая дуалистическая двойственная теория электричества, выдвинутая естествоиспытателем Робертом Симмером на основании опытов Шарля Дюфе.

При натирании, с целью электризации, электризуемых тел, заряженным становится не только натираемое тело, но и натирающее. Дуалистическая теория утверждала, что в обычном состоянии в телах содержатся два рода электрического флюида и в разных количествах, которые нейтрализуют друг друга. Объяснялась электризация изменением соотношения отрицательных и положительных электричеств в электризуемых телах. Как гипотеза Франклина, так и гипотеза Симмера успешно объясняли электростатические явления и даже конкурировали между собой.

Изобретенный в году вольтов столб и открытие явления электролиза привели к выводам о том, что при электролизе растворов и жидкостей в них наблюдается два противоположных по направлению движения зарядов — отрицательное и положительное. Это было торжество дуалистической теории, ведь при разложении воды теперь можно было наблюдать, как на положительном электроде происходит выделение пузырьков кислорода, в то же время на отрицательном — водорода.

Но здесь не все было гладко. Количество выделяемых газов получалось разным. Водорода выделялось вдвое больше, чем кислорода. Это ставило физиков в тупик. Тогда химики еще не имели представления о том, что в молекуле воды присутствуют два атома водорода и всего один атом кислорода.

Но в году Андре-Мари Ампер в работе, представленной членам Парижской академии наук, сперва решает выбрать одно из направлений токов в качестве основного, но затем дает правило, согласно которому можно точно определить воздействие магнитов на электрические токи. Чтобы все время не говорить о двух противоположных по направлению токах обоих электричеств, во избежание лишних повторений, Ампер решил за направление электрического тока строго принять направление движения именно положительного электричества.

Так, впервые Ампером было введено до сих пор общепринятое правило направления электрического тока. Но вопрос об истинном направлении электрического тока так и оставался открытым. Фарадей писал, что такое положение вещей лишь условно, оно удобно ученым, и помогает им ясно определять направления токов. Но это лишь удобное средство. После открытия Фарадеем электромагнитной индукции, появилась необходимость определять направление индуцированного тока.

Русский физик Ленц дал правило: если металлический проводник движется вблизи тока или магнита, то в нем возникает гальванический ток. И направление возникающего тока таково, что неподвижный провод пришел бы от его действия в движение, противоположное исходному перемещению.

Просто, облегчающее понимание правило. Даже после открытия электрона, эта условность существует более полутора столетий. С изобретением такого устройства, как электронная лампа, с широким внедрением полупроводников, стали возникать трудности. Но электротехника, как и прежде, оперирует старыми определениями.

Порой это вызывает настоящую путаницу. Но внесение коррективов вызовет больше неудобств. Поделитесь этой статьей с друзьями:. Вступайте в наши группы в социальных сетях:. ВКонтакте Facebook Одноклассники Pinterest. Сынишка мой очень любопытный в плане физики и электроники, и вот пришел и задал такой вопрос. А я что, немного в этом разбираюсь, а как объяснить это все тринадцатилетнему Долго пытался что-то вразумительное выдавить, но сын только глазами лупал.

Зашел тогда во всемирную сеть в надежде, что профессионалы помогут. И тут такая статья хорошая. Спасибо, вместе с сыном разобрались, что к чему. Новые статьи Тематическая викторина от Иосифа Труба Чем конструкция дорогих розеток отличается от дешевых IGBT-транзисторы — основные компоненты современной сило Какое напряжение опасно для жизни человека?

Как работают датчики и токовые клещи для измерения пост Почему выключатель размыкает фазу, а не ноль? Как устроен и работает сервопривод В Интернете кто-то прав! За применение этой информации администрация сайта ответственности не несет. Перепечатка материалов сайта запрещена. Пожалуйста, подождите Электрик Инфо. Добавление комментария. Тематическая викторина от Иосифа Труба Чем конструкция дорогих розеток отличается от дешевых IGBT-транзисторы — основные компоненты современной сило Или о чём говорят электрики Бортовая сеть автомобиля.

Вся информация на сайте предоставлена в ознакомительных и познавательных целях. Эти теории не были понятны всем. Комментарии: 1 написал: Сергей [цитировать]. Очень полезная статья, и фильм хороший.

Почему течет ток

Общепринятое направление протекание тока принято считать от плюсовой клеммы источника питания к минусовой клемме источника питания. Но как в действительности обстоят дела в металлических проводниках, газах и жидкостях давайте разберемся. Давайте начнем наш разбор с металлов. Вы все прекрасно знаете, что у любого металла присутствует кристаллическая решетка, которую очень приблизительно можно изобразить так:.

Почему направление тока противоположно направлению движения сохранить такую условность и считать, что ток идет от плюса к минусу, как.

Как течет ток

Электрический ток может возникнуть только в замкнутой электрической цепи. Электрическая цепь состоит как минимум из следующих составляющих: источника электрического тока, проводников и какого-нибудь электрического устройства. Источник тока всегда имеет два полюса — плюс и минус. Одним выключателем мы можем замыкать и размыкать электрическую цепь. Существуют различные виды механических выключателей. Например, кнопочный, как кнопка дверного звонка или планочный, как выключатель света в комнате. Переключатель одновременно размыкает одну электрическую цепь и замыкает другую. Кроме механических переключателей существуют электрические, которые называются реле.

Урок 1. Электричество: куда бегут электроны

Электрический ток — одно из основных благ цивилизации, без которого жизнь современного человечества была бы невозможна. Применяемый во всех областях современного мира от простого электрочайника, встречающегося на кухни почти любой домохозяйки до мощной дуговой электроплавильной печи он делает жизнь людей более удобной и простой. В то же самое время очень мало из тех, кто пользуется многочисленными электроприборами, задумывается над природой данного явления. В частности, не все понимают, что оно собой представляет, на протекании каких процессов основывается, какое направление течения заряженных частиц в проводниках и электрических цепях. Для того чтобы разобраться в том, как течет ток, необходимо понять его физическую сущность, основанную на атомарно-молекулярной теории строения материи, узнать, какие условия необходимы для его возникновения и существования, какие виды токов бывают, и какими характеристиками они обладают.

Электрический ток представляет собой упорядоченное движение заряженных частиц. В твердых телах это движение электронов отрицательно заряженных частиц в жидких и газообразных телах это движение ионов положительно заряженных частиц.

Научный форум dxdy

Достоверно известно, что электрический ток — это направленное движение электронов или, в некоторых случаях, положительных или отрицательных ионов. Электричество как таковое также связано с понятием ЭДС, то есть для тока в проводнике нужна разность потенциалов. Тогда направление движения тока при движении электронов и отрицательно заряженных ионов будет от отрицательного полюса к положительному, так как одноименные заряды отталкиваются, а разноименные притягиваются. Движение же положительных ионов будет связано с движением обратным по направлению. Почему тогда официально считается, что ток идет всегда от плюса к минусу и такое же направление указывается на электрических схемах?!

Электрическая цепь

Мы неоднократно подчеркивали, что электроны в электрическом поле перемещаются от точек с более низким потенциалом к точкам с более высоким потенциалом. Следовательно, и в электрической цепи, показанной на рис. Рисунок 1. Простейшая электрическая цепь. Однако до объяснения электрических явлений с точки зрения электронной теории, т. Чтобы не менять этого установившегося и прочно вошедшего в практику положения, решили сохранить такую условность и считать, что ток идет от плюса к минусу, как показано на рис. В действительности же в металлических проводниках ток проходит в обратном направлении. Рисунок 2.

За направление тока условно принято движение положительных зарядов, поэтому ток в цепи протекает от плюса к минусу. Электроны.

Подключим к пальчиковой батарейке светодиод, и если полярность окажется соблюдена правильно, то он засветится. В каком направлении установится ток? В наше время всем известно, что от плюса к минусу. А внутри батарейки, стало быть, от минуса к плюсу — ток ведь в этой замкнутой электрической цепи постоянный.

Для того, чтобы заставить упорядоченно двигаться в одном направлении обилие свободных электронов, например, в нити накала электрической лампочки, нужно создать в проводнике электрическое поле, подключив, например, проводник к гальваническому элементу. Первый практический гальванический элемент был создан итальянским физиком Александром Вольтой. Элемент состоит из цинковой и медной пластинок, называемых электродами, которые помещены в электролит — раствор соли или кислоты, например серной. В результате химической реакции, происходящей между электродами и электролитом, на цинковом электроде образуется избыток электронов, и он приобретает отрицательный электрический заряд, а на медном, наоборот,- недостаток электронов, и он приобретает положительный заряд. При этом между разноименными электрическими зарядами такого источника тока возникает электрическое поле, действует электродвижущая сила сокращенно ЭДС или напряжение.

Здесь правильно показано магнитное поле?

Достоверно известно, что электрический ток — это направленное движение электронов или, в некоторых случаях, положительных или отрицательных ионов. Электричество как таковое также связано с понятием ЭДС, то есть для тока в проводнике нужна разность потенциалов. Тогда направление движения тока при движении электронов и отрицательно заряженных ионов будет от отрицательного полюса к положительному, так как одноименные заряды отталкиваются, а разноименные притягиваются. Движение же положительных ионов будет связано с движением обратным по направлению. Почему тогда официально считается, что ток идет всегда от плюса к минусу и такое же направление указывается на электрических схемах?!

Теория и практика. Кейсы, схемы, примеры и технические решения, обзоры интересных электротехнических новинок. Уроки, книги, видео. Профессиональное обучение и развитие.

Что такое электрический ток? | Живая наука

Живая наука поддерживается своей аудиторией. Когда вы покупаете по ссылкам на нашем сайте, мы можем получать партнерскую комиссию. Вот почему вы можете доверять нам.

Башни электропередач поддерживают провода, по которым электричество переносится от электростанций к домам. (Изображение предоставлено: long8614 | Shutterstock.com)

Электрический ток – это движущийся электрический заряд. Это может быть внезапный разряд статического электричества, например, удар молнии или искра между вашим пальцем и пластиной выключателя заземления. Однако чаще, когда мы говорим об электрическом токе, мы имеем в виду более контролируемую форму электричества от генераторов, батарей, солнечных или топливных элементов.

Большая часть электрического заряда переносится электронами и протонами внутри атома. Протоны имеют положительный заряд, а электроны – отрицательный. Однако протоны в основном иммобилизованы внутри атомных ядер, поэтому работу по переносу заряда из одного места в другое выполняют электроны. Электроны в проводящем материале, таком как металл, в значительной степени могут свободно перемещаться от одного атома к другому вдоль своих зон проводимости, которые являются высшими электронными орбитами. По словам Серифа Урана, профессора физики Питтсбургского государственного университета, достаточная электродвижущая сила (ЭДС) или напряжение создает дисбаланс заряда, который может заставить электроны двигаться через проводник в виде электрического тока.

Хотя сравнивать электрический ток с потоком воды в трубе немного рискованно, есть некоторые сходства, которые могут облегчить понимание. По словам Майкла Дабсона, профессора физики Колорадского университета Болдера, поток электронов в проводе можно представить себе как поток воды в трубе. Предостережение в том, что в этом случае труба всегда заполнена водой. Если мы откроем вентиль на одном конце, чтобы впустить воду в трубу, нам не придется ждать, пока эта вода дойдет до конца трубы. Мы получаем воду с другого конца почти мгновенно, потому что входящая вода выталкивает воду, которая уже находится в трубе, к концу. Это то, что происходит в случае электрического тока в проводе. Электроны проводимости уже присутствуют в проводе; нам просто нужно начать толкать электроны на одном конце, и они почти сразу же начнут течь на другом конце.

Согласно веб-сайту HyperPhysics Университета штата Джорджия, реальная скорость электрона в проводе составляет порядка нескольких миллионов метров в секунду, но он не движется прямо по проводу. Он прыгает почти случайным образом и движется со скоростью всего несколько миллиметров в секунду. Это называется дрейфовой скоростью электрона. Однако скорость передачи сигнала, когда электроны начинают выталкиваться с другого конца провода после того, как мы щелкнем выключателем, почти равна скорости света, что составляет около 300 миллионов метров в секунду (186 000 миль в секунду). В случае переменного тока, когда ток меняет направление 50 или 60 раз в секунду, большая часть электронов никогда не выходит из провода.

Дисбаланс заряда может быть создан несколькими способами. Первый известный способ заключался в создании статического заряда путем трения двух разных материалов друг о друга, например, путем трения кусочка янтаря о шерсть животных. Затем можно было создать ток, прикоснувшись янтарем к телу с меньшим зарядом или к земле. Однако этот ток имел очень высокое напряжение, очень малую силу тока и длился всего доли секунды, поэтому его нельзя было заставить выполнять какую-либо полезную работу.

Постоянный ток

Следующим известным способом создания дисбаланса заряда была электрохимическая батарея, изобретенная в 1800 году итальянским физиком Алессандро Вольта, в честь которого названа единица электродвижущей силы, вольт (В). Его «вольтова свая» состояла из стопки чередующихся цинковых и медных пластин, разделенных слоями ткани, пропитанной соленой водой, и создавала постоянный источник постоянного тока (DC). Он и другие усовершенствовали и усовершенствовали свое изобретение в течение следующих нескольких десятилетий. По данным Национального музея американской истории, «батареи привлекли внимание многих ученых и изобретателей, и к 1840-м годам они обеспечивали ток для новых электрических устройств, таких как электромагниты Джозефа Генри и телеграф Сэмюэля Морзе».

Другие источники постоянного тока включают топливные элементы, которые объединяют кислород и водород в воду и производят в процессе электрическую энергию. Кислород и водород могут поставляться в виде чистых газов или из воздуха и химического топлива, такого как спирт. Другим источником постоянного тока является фотоэлектрический или солнечный элемент. В этих устройствах фотонная энергия солнечного света поглощается электронами и преобразуется в электрическую энергию.

Переменный ток

Большая часть электроэнергии, которую мы используем, поступает в виде переменного тока (AC) из электросети. Переменный ток вырабатывается электрическими генераторами, работающими по закону индукции Фарадея, согласно которому изменяющееся магнитное поле может индуцировать электрический ток в проводнике. Генераторы имеют вращающиеся катушки проволоки, которые при вращении проходят через магнитные поля. Когда катушки вращаются, они открываются и закрываются по отношению к магнитному полю и производят электрический ток, который меняет направление каждые пол-оборота. Ток проходит полный прямой и обратный цикл 60 раз в секунду или 60 герц (Гц) (50 Гц в некоторых странах). Генераторы могут приводиться в действие паровыми турбинами, обогреваемыми углем, природным газом, нефтью или ядерным реактором. Они также могут приводиться в действие ветряными турбинами или водяными турбинами на плотинах гидроэлектростанций.

От генератора ток проходит через ряд трансформаторов, где он повышается до гораздо более высокого напряжения для передачи. Причина этого в том, что диаметр проводов определяет величину тока или силу тока, которую они могут нести без перегрева и потери энергии, а напряжение ограничивается только тем, насколько хорошо линии изолированы от земли. Интересно отметить, что ток переносится только по одному проводу, а не по двум. Две стороны постоянного тока обозначаются как положительная и отрицательная. Однако, поскольку полярность переменного тока меняется 60 раз в секунду, две стороны переменного тока обозначаются как «горячая» и «земля». В дальних линиях электропередачи провода несут горячую сторону, а земляная сторона проходит через Землю, замыкая цепь.

Поскольку мощность равна напряжению, умноженному на силу тока, вы можете передать по линии больше мощности при той же силе тока, используя более высокое напряжение. Затем высокое напряжение понижается по мере того, как оно распределяется по сети подстанций, пока не доходит до трансформатора рядом с вашим домом, где оно, наконец, понижается до 110 В. (В Соединенных Штатах настенные розетки и освещение работают на 110 В). при 60 Гц. В Европе почти все работает от 230 В при 50 Гц.)

Когда ток достигает конца линии, большая его часть используется одним из двух способов: либо для обеспечения тепла и света через электрическое сопротивление , или механическое движение посредством электрической индукции. Есть несколько других приложений — на ум приходят люминесцентные лампы и микроволновые печи — которые работают на других принципах, но львиная доля мощности приходится на устройства, основанные на сопротивлении и/или индуктивности. Фен, например, использует оба одновременно.

Это подводит нас к важной особенности электрического тока: он может совершать работу. Он может освещать ваш дом, стирать и сушить одежду и даже поднимать дверь гаража одним нажатием выключателя. Однако все более важной становится способность электрического тока передавать информацию, особенно в форме двоичных данных. Хотя интернет-соединение с вашим компьютером использует лишь ничтожную долю электрического тока, скажем, электрического обогревателя, оно становится все более и более важным для современной жизни.

Дополнительные ресурсы

• HyperPhysics: Electric Current
• Кабинет физики: Current Electricity
• Physics4Kids: Electric Current

Джим Лукас — автор статей для Live Science. Он охватывает физику, астрономию и инженерное дело. Джим окончил Университет штата Миссури, где получил степень бакалавра наук в области физики, а также астрономию и техническое письмо. После окончания университета он работал в Лос-Аламосской национальной лаборатории системным администратором, техническим писателем-редактором и специалистом по ядерной безопасности. Помимо написания статей, он редактирует статьи в научных журналах по различным тематическим направлениям.

Наука об электричестве – Управление энергетической информации США (EIA)

• Основы
• +Меню

Все состоит из атомов

Чтобы понять электричество, полезно знать некоторые основные сведения об атомах. Атомы являются строительными блоками Вселенной. Все во Вселенной состоит из атомов — каждая звезда, каждое дерево и каждое животное. Человеческое тело состоит из атомов. Воздух и вода тоже состоят из атомов. Атомы настолько малы, что миллионы из них поместились бы на булавочной головке.

Атомы состоят из еще более мелких частиц

Центр атома называется ядром . Ядро состоит из частиц, называемых протонами и нейтронами . Электроны вращаются вокруг ядра в оболочках . Если бы ядро ​​было размером с теннисный мяч, атом был бы размером со сферу диаметром около 1450 футов, или размером с один из крупнейших спортивных стадионов в мире. Атомы в основном пустое пространство.

Если бы невооруженным глазом можно было увидеть атом, он немного напоминал бы крошечное скопление шаров, окруженных гигантскими невидимыми пузырями (или оболочкой ). Электроны будут находиться на поверхности пузырьков, постоянно вращаясь и двигаясь, чтобы оставаться как можно дальше друг от друга. Электроны удерживаются в своих оболочках электрическими силами.

Протоны и электроны атома притягиваются друг к другу. Они оба несут электрический заряд . Протоны имеют положительный заряд (+), а электроны имеют отрицательный заряд (-). Положительный заряд протонов равен отрицательному заряду электронов. Противоположные заряды притягиваются друг к другу. Атом находится в равновесии, когда он имеет равное количество протонов и электронов. Нейтроны не несут заряда, и их количество может варьироваться.

Количество протонов в атоме определяет вид атома, или элемент , это. Элемент – это вещество, состоящее из атомов одного типа. Периодическая таблица элементов показывает элементы с их атомными номерами — количеством протонов, которые они имеют. Например, каждый атом водорода (Н) имеет один протон, а каждый атом углерода (С) имеет шесть протонов.

Электричество — это движение электронов между атомами

Электроны обычно остаются на постоянном расстоянии от ядра атома в точных оболочках. Ближайшая к ядру оболочка может содержать два электрона. Следующий снаряд может вместить до восьми. Внешние оболочки могут вместить еще больше. Некоторые атомы с большим количеством протонов могут иметь до семи оболочек с электронами.

Электроны в ближайших к ядру оболочках обладают сильной силой притяжения к протонам. Иногда электроны в самых внешних оболочках атома не имеют сильной силы притяжения к протонам. Эти электроны могут быть вытолкнуты со своих орбит. Приложение силы может заставить их смещаться от одного атома к другому. Эти движущиеся электроны и есть электричество.

Статическое электричество существует в природе

Молния — это форма электричества. Молния — это электроны, перемещающиеся из одного облака в другое, или электроны, прыгающие из облака на землю. Испытывали ли вы когда-нибудь шок, когда касались предмета после прогулки по ковру? От этого объекта к вам прыгнул поток электронов. это называется статическое электричество .

Вы когда-нибудь заставляли волосы стоять прямо, потирая их воздушным шариком? Если да, то вы стерли часть электронов с воздушного шара. Электроны переместились в ваши волосы из воздушного шара. Электроны пытались уйти подальше друг от друга, двигаясь к кончикам ваших волос.